第6章-工程建設(shè)中巖土勘察

1、第6章,工程建設(shè)的巖土工程勘察,推薦規(guī)范,巖土工程勘察規(guī)范 GB-500021-94 適用于除水利工程、公路工程、鐵路工程、核電站工程以外的工程建設(shè)巖土工程勘察 公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范 JTJ064-98 港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范 JTJ240-97 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 GB50287-99 鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范,6.1 概述 6.2 各階段勘察的內(nèi)容與要求 6.3 巖土工程勘察方法 6.4 地基土的野外鑒別與描述 6.5 巖土工程勘察成果報告 6.6 驗槽,本章目錄,6.1 概述,勘察的目的：,按照建筑物或構(gòu)筑物不同勘察階段的要求，為工程的設(shè)計、施工以及巖土體治理加固、開挖支護和降水等工程提

2、供地質(zhì)資料和必要的技術(shù)參數(shù)，對有關(guān)的巖土工程問題作出論證、評價。,勘察不認真，后果：,1 盲目設(shè)計施工的后果,2 粗心大意危害極大,3 結(jié)合實際防止事故,4 技術(shù)先進高效投資,具體任務(wù),（1）闡述建筑場地的工程地質(zhì)條件，指出場地內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育情況及其對工程建設(shè)的影響，對場地穩(wěn)定性作出評價。 （2）查明工程范圍內(nèi)巖土體的分布、性狀和地下水活動條件，提供設(shè)計、施工和整治所需的地質(zhì)資料和巖土技術(shù)參數(shù)。 （3）分析、研究有關(guān)的巖土工程問題，并作出評價結(jié)論。 （4）對場地內(nèi)建筑總平面布置、各類巖土工程設(shè)計、巖土體加固處理、不良地質(zhì)現(xiàn)象整治等具體方案作出論證和建議。 （5）預(yù)測工程施工和運行過程中對

3、地質(zhì)環(huán)境和周圍建筑物的影響，并提出保護措施的建議。,6.1 概述,確定勘察等級：,根據(jù)：,建筑工程安全等級,建 筑 場 地 等 級,建 筑 地 基 等 級,確定勘察等級：,一級,二級,三級,重要 工程,一般 工程,次要 工程,復(fù)雜 場地,中等 復(fù)雜,簡單 場地,復(fù)雜 地基,中等 復(fù)雜,簡單 地基,甲級,乙級,丙級,1、工程安全等級,工程的安全等級，是根據(jù)由于工程巖土體或結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞，導(dǎo)致建筑物破壞而造成生命財產(chǎn) 損失、社會影響及修復(fù)可能性等后果的嚴重性來劃分的。 根據(jù)國家標準建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準GBJ68-84的規(guī)定，將工程結(jié)構(gòu)劃分為三個安全等級，規(guī)范與之相應(yīng)，也將工程安全等級劃分為三級。,安

4、全等級 破壞后果 工程類型 級 很嚴重 重要工程 級 嚴 重 一般工程 級 不嚴重 次要工程,房屋建筑與構(gòu)筑物安全等級 安全等級：一 級 破壞后果：很嚴重 建筑類型：重要的工業(yè)與民用建筑物；20層以上的高層 建筑；體型復(fù)雜的14層以 上的高層建筑；對地基變形有特殊要求的建筑物；單樁承受的荷載在4 000kN以上的建筑物,安全等級 破壞后果 建筑類型 二級 嚴 重 一般工民建 三級 不嚴重 次要的建筑物,2、場地復(fù)雜程度等級 由以下四個條件衡量。,（1）建筑抗震穩(wěn)定性 （2）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 （3）地質(zhì)環(huán)境破壞程度 （4）地形地貌條件,2、場地復(fù)雜程度等級劃分為三個等級 。,2、場地復(fù)雜程度

5、等級 由以下四個條件衡量。,（1）建筑抗震穩(wěn)定性 （2）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 （3）地質(zhì)環(huán)境破壞程度 （4）地形地貌條件,（1）建筑抗震穩(wěn)定性 按國家標準建筑抗震設(shè)計規(guī)范GBJ11-89規(guī)定，選擇建筑場地時，對建筑抗震穩(wěn)定性地段的劃分規(guī)定為： 危險地段（一級）：地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生 地表位錯的部位。,（1）建筑抗震穩(wěn)定性 不利地段（二級）：軟弱土和液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡、河岸和斜坡邊緣，平面分布上成因、巖性和性狀明顯不均勻的土層(如古河道、斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷及半填半挖地基)等。 有利地段（三級）：巖石和堅硬土或

6、開闊平坦、密實均勻的中硬土等。,2、場地復(fù)雜程度等級 由以下四個條件衡量。,（1）建筑抗震穩(wěn)定性 （2）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 （3）地質(zhì)環(huán)境破壞程度 （4）地形地貌條件,（2）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 不良地質(zhì)現(xiàn)象泛指由地球外動力作用引起的，對工程建設(shè)不利的各種地質(zhì)現(xiàn)象。它們分布于場地內(nèi)及其附近地段，主要影響場地穩(wěn)定性，也對地基基礎(chǔ)、邊坡和地下洞室等具體的巖土工程有不利影響。,（2）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 強烈發(fā)育（一級）：是指由于不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育招致建筑場地極不穩(wěn)定，直接威脅工程設(shè)施的安全 。 例如，山區(qū)崩塌、滑坡和泥石流的發(fā)生，會釀成地質(zhì)災(zāi)害，破壞甚至整個摧毀工程建筑物 。巖溶地區(qū)溶洞和土洞的存

7、在，所造成的地面變形甚至塌陷，對工程設(shè)施的安全也會構(gòu)成直接威脅。,（2）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 一般發(fā)育（二級）：是指雖有不良地質(zhì)現(xiàn)象分布，但并不十分強烈，對工程設(shè)施安全的影響不嚴重；或者說對工程安全可能有潛在的威脅。,2、場地復(fù)雜程度等級 由以下四個條件衡量。,（1）建筑抗震穩(wěn)定性 （2）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 （3）地質(zhì)環(huán)境破壞程度 （4）地形地貌條件,（3）地質(zhì)環(huán)境破壞程度 地質(zhì)環(huán)境破壞對巖土工程實踐的負影響是不容忽視的，往往對場地穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。 采礦引起的地下采空； 抽汲地下液體(地下水、石油)引起的地面沉降、地面塌陷和地裂縫； 修建水庫引起的邊岸浸沒、土壤沼澤化； 排除廢液引起巖土化學(xué)

8、污染等等。,（3）地質(zhì)環(huán)境破壞程度 地質(zhì)環(huán)境的“強烈破壞”（一級）：是指由于地質(zhì)環(huán)境的破壞，已對工程安全構(gòu)成直接威脅； 如礦山淺層采空導(dǎo)致明顯的地面變形、橫跨地裂縫等。 “一般破壞”（二級）：是指已有或?qū)⒂械刭|(zhì)環(huán) 境的干擾破壞，但并不強烈，對工程安全的影響不嚴重。,2、場地復(fù)雜程度等級 由以下四個條件衡量。,（1）建筑抗震穩(wěn)定性 （2）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 （3）地質(zhì)環(huán)境破壞程度 （4）地形地貌條件,（4）地形地貌條件 地形地貌復(fù)雜一級 地形地貌較復(fù)雜二級 地形地貌簡單三級,3、地基復(fù)雜程度等級劃分為三級： 一級地基: 符合下列條件之一者即為一級地基 (1)巖土種類多，性質(zhì)變化大，地下水對工程

9、影響大，且需特殊處理； (2)多年凍土及濕陷、膨脹、鹽漬、污染嚴重的特殊性巖土，對工程影響大，需作專門處理 的；變化復(fù)雜，同一場地上存在多種的或強烈程度不同的特殊性巖土也屬之。,二級地基 符合下列條件之一者即為二級地基 (1)巖土種類較多，性質(zhì)變化較大，地下水對工程有不利影響； (2)除上述規(guī)定之外的特殊性巖土。,三級地基 符合下列條件之一者即為三級地基 (1)巖土種類單一，性質(zhì)變化不大，地下水對工程無影響； (2)無特殊性巖土。,6.1 概述,勘察準備：,1 收集資料：場地地形圖，規(guī)劃平面圖， 建筑物的形式和荷載， 地下隱蔽工程、管線資料等,2 編制綱要：在圖上布設(shè)勘察孔位、間距， 取土部位

10、等,3 落實人員,4 現(xiàn)場踏勘定位,控制性勘察孔（技術(shù)孔）,一般性勘察孔（一般孔）,6.1 概述,勘察準備：,6.2 各階段勘察的內(nèi)容與要求,勘察類型：,可行性研究勘察（選址勘察）,初步勘察,（施工勘察）,詳細勘察,注意：不同類型對應(yīng)于不同階段，不同階段有不同的目的和任務(wù),1、可行性勘察階段 目的： 是對擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性作出評價。為總體規(guī)劃之用。 內(nèi)容： 搜集、分析已有資料，進行現(xiàn)場踏勘，工程地質(zhì)測繪，少量勘探工作，對場址穩(wěn)定性和適宜性作出巖土工程評價，進行技術(shù)經(jīng)濟論證和方案比較。,2、初步勘察階段 建筑地段穩(wěn)定性的巖土工程評價，為確定建筑物總平面布置、主要建筑物地基基礎(chǔ)方案、對不良地

11、質(zhì)現(xiàn)象的防治工程方案 進行論證。,3、詳細勘察階段 對地基基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理與加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程進行巖土工程計算與評價，滿足施工圖設(shè)計的要求。,4、施工勘察階段 施工勘察不作為一個固定階段，視工程的實際需要而定。對條件復(fù)雜或有特殊施工要求的重大工程地基，需進行施工勘察。 施工勘察包括： 施工階段的勘察 施工后一些必要的勘察工作 檢驗地基加固效果。,6.3 巖土工程勘察方法,鉆探法,觸探法,地球物理勘探,坑槽探（坑探、井探、洞探、掘探）,原位測試,室內(nèi)試驗,注意： 勘探勘察,6.3 勘探方法,鉆探法,回轉(zhuǎn)式鉆機示意圖,6.3 勘探方法,鉆探法,最常用的辦法,可達100m以下,劃分地層,

12、可以進行觸探及原位試驗,確定地下水,取樣,機鉆,手鉆（洛陽鏟）,6.3 勘探方法,觸探法,動力觸探,靜力觸探,6.3 勘探方法,觸探法,動力觸探,管狀探頭 錘重63.5 kg,落距76cm, 貫入深度30cm的擊數(shù), N 63.5,標準貫入試驗（SPT）,Standard Penetration Test,適用于 一般粘性土、砂土、砂礫石,用途 1 密實度 2 承載力 3 液化判斷,6.3 勘探方法,觸探法,動力觸探,錐狀探頭 輕型10 kg,落距50cm,貫入深度30cm 中型 28kg 重型 63.5kg 碎石,礫石地層 特重型 120kg,輕型動力觸探（釬探）,承載力， 地基的均勻性,6

13、.3 勘探方法,標準貫入試驗探頭,圓錐動力觸探裝置,6.3 勘探方法,觸探法,靜力觸探,單橋探頭 比貫入阻力,雙橋探頭 端部和側(cè)壁,三橋探頭 可測孔壓,用途 1 土層劃分 2 密實度 3 壓縮性 4 強度 5 樁和地基的承載力,優(yōu)點：可以連續(xù)反映土質(zhì)變化,6.3 勘探方法,坑槽探,優(yōu)點: 直觀,缺點: 淺層，地下水以下危險,6.3 勘探方法,地球物理勘探,方法: 重力場，電磁場，聲，彈性波，放射性勘探， 地震勘探,優(yōu)點: 簡單迅速,缺點: 間接判斷,6.3 勘探方法,6.3 勘探方法,6.3 勘探方法,原位測試,十字板剪切試驗 軟土,載荷試驗 淺層土,旁壓試驗 深層土,其它現(xiàn)場試驗,扁鏟試驗,

14、6.3 勘探方法,原位測試,十字板剪切試驗,見土力學(xué),6.3 勘探方法,原位測試,載荷試驗,1,2,3,比 例 界 限,極 限 荷 載,Pcr,Pu,階段1：彈性段,階段2：局部塑性區(qū),階段3：完全破壞段,PS曲線,臨 塑 荷 載,6.3 勘探方法,1 分級加載，分級不少于8級，每級沉降穩(wěn)定后再進行下一級加載；,說明：,當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，可終止加載：,終止加載標準：,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）：,1 承壓板周圍的土明顯側(cè)向擠出,2 沉降 s 急驟增大，荷載沉降（ps）曲線出現(xiàn)陡降段,2 Pu取值：滿足終止加載標準（破壞標準）的某級荷載的上一級荷載作為極限荷載,3 在某

15、一荷載下，24小時內(nèi)沉降速率不能達到穩(wěn)定,4 沉降量與承壓板寬度或直徑之比0.06,6.3 勘探方法,6.3 勘探方法,原位測試,旁壓試驗,1 將囊狀探頭放入鉆孔（預(yù)鉆式）；或者自己鉆入（自鉆式）地基；,2 通過探頭的體積變化水壓力關(guān)系確定地基土的模量和強度。,6.3 勘探方法,室內(nèi)試驗,物理性質(zhì),力學(xué)特性,滲透（滲透系數(shù)）,直剪試驗、三軸試驗、壓縮（固結(jié)）,隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在巖土工程勘察領(lǐng)域中不斷引進高新技術(shù)。例如， 工程地質(zhì)綜合分析 工程地質(zhì)測繪制圖和不良地質(zhì)現(xiàn)象監(jiān)測中遙感(RS) 地理信息系統(tǒng) (GIS) 和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)即“3S”技術(shù)的引進 勘探工作中地質(zhì)雷達和地球

16、物理層析成像技術(shù)(CT)的應(yīng)用等,6.4 地基土的野外鑒別與描述,要點：,必須做好現(xiàn)場記錄，嚴禁事后追記,鑒別：,初步鑒別碎石土、砂土、粉土、粘土等,描述：,顏色、密度、干濕情況、軟硬、含有物等,注意：跟有經(jīng)驗的人學(xué)習(xí),6.5 巖土工程勘察成果報告,要點：,1 情況介紹,2 勘察結(jié)果,地形和平面鉆孔布置圖 土層剖面 土性 地下水和不良地質(zhì)問題,3 意見和建議,評價、設(shè)計施工建議、地基處理意見,報告包括： 文字部分 圖表部分,武漢市XX花園巖土工程詳細勘察工程,一、工程概況 武漢市XX公司擬在漢口常青路與銀河里交界處開發(fā)興建XX花園住宅小區(qū)。該小區(qū)由4棟12層住宅樓組成，均為框剪結(jié)構(gòu)，總建筑積為

17、43000平方米，附屬設(shè)施有1層的配電房及2層的會所。,二、勘察依據(jù),1、業(yè)主提供的勘察委托書及擬建建筑物平面圖； 2巖土工程勘察規(guī)范 （GB500212001）； 3建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB500112001）； 4建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB500072002）； 5湖北省巖土工程勘察工作規(guī)程（DB42/169-1999）； 6湖北省建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（送審稿）。,三、勘察的目的和任務(wù),1、查明建筑場地內(nèi)及附近有無影響建筑場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象及其危害程度。 2、查明建筑場地的地層結(jié)構(gòu)、空間分布及各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)。 3、查明地下水的類型、埋藏情況、對建筑材料的腐蝕性及對未來施工的影響

18、。,三、勘察的目的和任務(wù),4、查明有無液化地層，并對液化可能性作出評價；判明場地土類型和建筑物場地類別。 5、對可供采用的地基基礎(chǔ)設(shè)計方案進行論證分析，提出經(jīng)濟合理的地基基礎(chǔ)型式建議；提供與設(shè)計要求相對應(yīng)的地基承載力及變形計算參數(shù)，并對設(shè)計與施工應(yīng)注意的問題提出建議。,四、勘察工作布置,根據(jù)建筑物特點并充分考慮設(shè)計人員的意見，本次詳勘共布勘察孔52個，其中鉆探孔24個，靜力觸探孔28個?？碧近c分布情況詳見建筑物與勘探點平面位置圖（圖1）?？辈旃ぷ髁吭斠娤卤?：,五、場區(qū)工程地質(zhì)條件,（一）地形地貌 （二）巖土工程條件 （三）水文地質(zhì)條件 （四）地震工程地質(zhì)評價,五、場區(qū)工程地質(zhì)條件,（一）地形

19、地貌 擬建場區(qū)位于漢口常青路與銀河里交界處,地貌單元上屬長江級階地。地勢較為平坦，孔口標高在21.32 22.25米之間。,（二）巖土工程條件 1、巖性 本次勘察深度范圍內(nèi)場區(qū)地層自上而下可分為9層：雜填土；淤泥質(zhì)土；粘土；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土；粉砂夾粉土； 粉細砂； 粉質(zhì)粘土夾粉砂； 粉質(zhì)粘土夾粉砂； 細砂。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料， 細砂層下為基巖，無軟弱下臥層。,以上各巖土層巖性特征及埋藏分布情況見下表（工程地質(zhì)分層表）,（二）巖土工程條件 2、巖土物理力學(xué)性質(zhì) 本次勘察采用了鉆探取樣、原位測試及室內(nèi)土工試驗等多種手段，對場區(qū)土層的物理力學(xué)性質(zhì)進行綜合評價，經(jīng)統(tǒng)計分析并結(jié)合武漢地

20、區(qū)經(jīng)驗，各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標分項統(tǒng)計結(jié)果下表：,靜力觸探比貫入阻力統(tǒng)計成果表,標準貫入試驗錘擊數(shù)統(tǒng)計成果表,3、巖土層承載力、壓縮模量綜合 表6對各土層的地基土承載力特征值fak及Es1-2進行了綜合評價。對淤泥質(zhì)土、粘土、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂夾粉土、 粉細砂、-1粉質(zhì)粘土夾粉砂、 粉質(zhì)粘土夾粉砂、 細砂的評價綜合了野外鉆探現(xiàn)場鑒別、土工試驗與靜探的成果并結(jié)合了武漢地區(qū)的經(jīng)驗。,根據(jù)含水層的性質(zhì)及賦存條件，本場區(qū)地下水可分為兩種類型：上層滯水和砂性土層中的孔隙承壓水。本場地地表填土層為上層滯水含水層；淤泥質(zhì)土、粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土均可視為不透水層，

21、粉砂夾粉土、 粉細砂、 細砂為場區(qū)主要承壓含水層。,（三）水文地質(zhì)條件,（四）地震工程地質(zhì)評價,1、場地土類別和建筑場地類別 為準確劃分場地土類型及建筑場地類別，勘探期間于18#孔、22#孔、29#孔、34#孔內(nèi)對地基土剪切波速進行了測試，結(jié)果表明本場地自然地面下20m深度范圍內(nèi)土層的等效剪切波速Vse=126127m/s。根據(jù)這一結(jié)果，按建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001，并結(jié)合場地覆蓋層厚度可將本場地劃分為軟弱場地土、類建筑場地。 按建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB500112001）的有關(guān)規(guī)定，本場地為抗震一般場地。,2、地震及土層液化問題,本場區(qū)屬六度地震烈度區(qū)，擬建建筑為12層框剪結(jié)構(gòu)建

22、筑，按有關(guān)規(guī)定擬建建筑物應(yīng)按六度設(shè)防，可不考慮土層液化問題。,六、地基基礎(chǔ)方案選擇評價,現(xiàn)對場區(qū)各巖土層工程性質(zhì)綜合評價如下： 第1層雜填土工程性質(zhì)較差，不宜作為擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層；第2層淤泥質(zhì)土空間分布變化較大，具高壓縮性且承載力較低,不宜作為一般建筑物天然地基持力層；第3層粘土，場區(qū)均有分布，屬中偏高壓縮性、承載力一般，可作為擬建配電房、會所的基礎(chǔ)持力層；第4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,場區(qū)均有分布，屬高壓縮性、低承載力土層，工程性質(zhì)較差，不能作為擬建物的基礎(chǔ)持力層；,六、地基基礎(chǔ)方案選擇評價,第5層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土場區(qū)均有分布，屬高壓縮性、低承載力土層，工程性質(zhì)較差；第6層粉砂夾粉土，承載

23、力一般，可作為擬建建筑物的復(fù)合地基持力層；第7粉細砂，場區(qū)均有分布，屬低壓縮性、較高強度土層，為擬建建筑物住宅樓良好的樁基持力層；第7-1層粉質(zhì)粘土夾粉砂及第8層粉質(zhì)粘土夾粉砂為場區(qū)局部分布，且厚度薄，不能作為擬建物的基礎(chǔ)持力層；第9細砂，場區(qū)均有分布，屬低壓縮性、較高強度土層，為擬建建筑物住宅樓良好的樁基持力層。,六、地基基礎(chǔ)方案選擇評價,根據(jù)擬建建筑物層高、結(jié)構(gòu)及荷載情況，結(jié)合場區(qū)地層特征并綜合考慮場區(qū)周邊施工環(huán)境條件，對擬建建筑物地基基礎(chǔ)型式可作如下評價：,六、地基基礎(chǔ)方案選擇評價,一、高層住宅基礎(chǔ)型式評價 （一）復(fù)合地基 擬建高層住宅系12層框剪結(jié)構(gòu)住宅樓，總體荷載不大，可采用CFG樁

24、復(fù)合地基，并以第6層粉砂夾粉土或第7層粉細砂土為樁端持力層，其單樁豎向承載力特征值及復(fù)合地基承載力特征值須通過現(xiàn)場載荷試驗確定。 利用復(fù)合地基時應(yīng)對填土進行適當(dāng)?shù)奶幚怼?一、高層住宅基礎(chǔ)型式評價,（二）樁基 擬建建筑物也可采用樁基，以場區(qū)下部第7層粉細砂或第9層細砂為樁基持力層，鉆孔灌注樁、靜壓預(yù)制樁、沉管灌注樁及長螺旋鉆孔壓漿樁為擬建建筑物較適宜樁型。有關(guān)樁基參數(shù)如下利用上表參數(shù)，以場地3#孔揭示的地層為例，進行單樁豎向承載力特征值Ra估算，估算值見表8（下載 ）。,六、地基基礎(chǔ)方案選擇評價,一、高層住宅基礎(chǔ)型式評價 二、配電房、會所基礎(chǔ)型式評價 配電房與會所可采用石灰樁或CFG樁復(fù)合地基，