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1东南大学远程教育工程地质第九章主讲教师：童小东2第9章城市工程地质勘察第1节城市规划与建设的工程地质勘察第2节工业与民用建筑工程的工程地质勘察3第1节城市规划与建设的工程地质勘察※城市规划的目的是安排城市的各级建设，指导城市科学地发展，提高城市经济效益，改善城市环境。※城市规划的主要任务是使城市在发展过程中取得良好的经济效益、社会效益和环境效益，并使三者相互协调；使传统的以建筑和工程为主体的城市规划，朝着经济、社会和建设的综合规划方向发展。4一、城市规划的主要工程地质问题与城市规划有关的主要工程地质问题包括：区域稳定性问题、地基稳定性问题、供水水源问题、地质环境的合理利用与保护问题等。1.区域稳定性问题对城市的安全和经济发展产生直接影响，是城市总体规划阶段应首先论证的工程地质问题，以保证城市规划方案的经济合理性和技术可行性。5影响区域稳定性的主要因素是地震，它的强度和对建筑物的危害程度常以地震基本烈度来表示。2.地基稳定性问题始终是各规划阶段的主要问题。地基稳定性主要是指地基中岩土体的强度和变形能否满足建筑物的要求。63.供水水源问题城市供水量是城市中工业用水和生活用水量的总和，它在很大程度上取决于城市中工业的性质和数量，以及人口的多少。随着生产的发展和人口的增长，城市供水量不断地增加。因此，在一定条件下它是制约城市发展的重要因素之一。丰富的水源，良好的水质，能给城市的发展创造条件。74.地质环境的合理利用和保护问题随着城市的发展，除了修建大量工业与民用建筑、地下建筑、道路、桥梁外，还需进行水库的修建、运河的开拓、农业灌渠网络的形成、地下水开发利用及矿床开采等工程活动。这些必将引起城市地质环境发生剧烈变化。8二、城址选择的依据一个新建城市的城址方案，首先是根据政治和经济发展的需要提出来的。同时，考虑当地的自然因素，人文环境与历史环境特点以及资源情况，进一步确定拟建城市的性质、规模和要求。然后，在几个不同地区，按下列几个主要方面选择较为优良的城址。91.城址的地理环境应优越气候条件适宜，交通条件良好，水质优良、水源充足，能满足远景规划的要求。2.城址应尽量靠近自然资源产地重视对国民经济具有重大意义的矿产资源、能源资源和天然建筑材料的开发和利用，并兼顾风景优美或有名胜古迹地区。103.城址应选取在地貌单元简单的地区一般应无难以治理的不良地质现象，地形平坦宽阔，土地的开发与利用应满足城市远景规划的要求。4.城址应首先选择在地震少而基本烈度低的地区规划区内地下水埋深大，附近无活动断裂，并远离大的主断裂。11规划区内地层性质较均匀，持力层厚度大而且强度高，地基中无饱和、软弱的及可振动液化的砂土层和淤泥等。三、城市规划工程地质勘察要点城市规划工程地质勘察应以搜集整理、分析利用已有资料和工程地质测绘与调查为主，辅以必要的勘探、测试工作。规划区内的各场地，应根据其场地条件和地基的复杂程度进行分类。12城市规划工程地质勘察阶段应与规划阶段相适应，分为总体规划勘察和详细规划勘察两个阶段。1.总体规划阶段总体规划勘察应对规划区内各场地的稳定性和工程建设适宜性做出评价。并为确定城市的性质、发展规模、城市各项用地的合理选择、功能分区和各项建设的总体部署，以及编制各项专业总体规划提供工程地质依据。13还应研究和预测规划实施过程及远景发展中对地质环境影响的变化趋势和可能发生的环境地质问题，提出相应的建议和防治对策。2.详细规划阶段详细规划勘察应根据各项建设特点和拟建建（构）筑物的要求，详细查明各建筑物场地内岩土体的工程地质性质、持力层性状、水文地质条件和不良地质现象等，对规划区14内建筑地段的稳定性做出工程地质评价，为确定规划区内近期房屋建筑、市政工程、公用事业、园林绿化、环境卫生及其它公共设施的总平面布置，以及拟建的重大工程地基基础设计和不良地质现象的防治等提供工程地质依据、建议及其技术经济依据。15第2节工业与民用建筑工程的工程地质勘察1.一般的工业建筑主要包括专供生产用的各种厂房和车间，其特征是：跨度大而复杂；边墙高度大；基础荷载大；基础埋置较深，常设地下室。2.一般的民用建筑按其用途可分为住宅建筑和公共事业建筑，其特点是：跨度不大，结构简单；基础的荷载量较小，以静荷载为主，很少考虑动荷载和偏心荷载。163.高层建筑的特点是重心高，荷载大，其结构不但承受竖向荷载，而且还承受很大的水平荷载，基础埋置深。因此，对地基承载力的要求比较高。此外，高层建筑不允许地基产生太大的沉降和不均匀沉降，并对倾斜和沉降速率均有严格的要求。17一、工业与民用建筑的主要工程地质问题工业及民用建筑的主要工程地质问题是：地基稳定性问题、建筑物的合理配置问题、地下水的侵蚀性问题、地基的施工条件问题等。1.地基稳定性问题18地基具有一定的承载能力，若超过承载能力，将可能引起地基变形过大，使建筑物出现裂缝，倾斜或地基发生滑动破坏。所以，地基的稳定性必须要求地基土体同时满足强度和变形两方面的要求。a.地基承载力影响地基承载力的因素有两个方面：19①地基岩土的特性，包括成因类型、堆积年代、结构特征、各岩土层的物理力学性质及其分布情况以及水文地质条件；②基础的类型、大小、形状、埋置深度等。b.地基沉降地基在上部荷载的作用下，土体被压缩而产生相应的变形。20若地基的变形量过大，则会影响建筑物的正常使用，甚至会危及建筑物的安全。在软弱地基上修建建筑物时，地基的沉降与地基的承载力具有同等重要的意义。地基的沉降是由瞬时沉降、固结沉降和蠕变（次固结）沉降所组成。21在大多数工程中，蠕变沉降所占的比重很小，只有当土中含有大量有机物的厚层粘土时，其蠕变结果才是不可忽视的。地基的均匀沉降在一定范围内对建筑物不会带来太大的危害，而不均匀沉降却往往会导致建筑物产生裂缝，严重影响使用，甚至造成破坏，尤其是修建在软弱地基上的建筑物，其沉降量往往很大而且不均匀，沉降稳定时间很长，容易造成工程事故。222.建筑物的配置问题大型的工业建筑往往是一个建筑群，它是有工业主厂房、车间、办公大楼、附属建筑和宿舍所组成。由于它们的用途和工艺要求不同，各建筑物的结构、规模和对地基的要求不一样。因此，它们的合理配置方能保证整个工业建筑的安全稳定、经济合理的正常使用。这是工程地质勘察主要任务之一。23在满足各建筑物对气候和工艺要求的条件下，工程地质条件是建筑物配置的主要影响因素之一。只有通过对场地中地基土力学性质的分析，选择较优的持力层，选用合适的基础类型和提供合理的砌置深度，才能为各建筑物的配置提供可靠的依据。24二、工业与民用建筑工程地质勘察要点工业及民用建筑工程地质勘察阶段的划分，一般分为可行性研究勘察阶段、初步勘察阶段和详细勘察阶段。对工程地质条件复杂的或有特殊施工要求的重大建筑地基，当基槽开挖后，地质情况与原勘察资料严重不符而可能影响工程质量时，还应配合设计和施工进行补充性的工程地质勘察。25对工程规模不大且无特殊要求，建筑场地的工程地质条件简单的地区，可适当简化上述勘察阶段。1.可行性研究勘察阶段本阶段应对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价。着重研究场地存在的主要工程地质问题。26确定建筑场地时，宜避开下列地区（段）：a.不良地质现象发育且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁的地段；b.地基土性质严重不良的地段；c.对建筑物抗震不利的地段；d.洪水或地下水对建筑场地有威胁或有严重不良影响的地段；e.地下有未开采的有价值矿藏或有不稳定的地下采空区的地段。272.初步勘察阶段为确定建筑物的平面配置，主要建筑物的基础类型以及对不利地质条件的防治措施等提供可靠的工程地质资料，对场地内建筑地段的稳定性做出评价。3.详细勘察阶段详细勘察应按不同建筑物（群）提出详细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数；对建筑地基应做出岩土工程分析评价，并应对基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等具体方案做出论证和建议。28三、高层及超高层建筑的主要工程地质问题由于高层建筑的基础荷重大且分布不均，一般都采用深基础，致使地基变形的影响深度加大，给工程地质工作提出更高的要求和一系列新的工程地质问题。首先是建筑场地的稳定性问题，其次是基础类型选择的工程地质论证。291.建筑场地的稳定性问题高层及超高层建筑物地基变形的影响深度较大，其范围不仅是部分或全部包括地表下的松软土体，而且有时还影响到土体下的基岩风化带中。地基土体的稳定性除了密实而厚度大的持力层起主导作用外，下卧层的影响也不可忽视。箱形基础、桩基础及其复合基础是当前高层建筑基础的主要型式。30a.箱形基础箱形基础的主要特点是基底面积大、埋置深、抗弯刚度大，整体性较好。当地基中土体软弱而不均匀时，选用箱基不仅可使建筑物的不均匀沉降大大减少，而且又可利用基础的中空部分作为地下室。b.桩基础包括灌注桩、预制桩、钢管桩等，这类基础不仅承载力高，沉降速度缓慢，沉降量31小而均匀，又能抵抗上拔力、机器振动或机械动力，而且不存在基坑边坡稳定性和施工排水等问题。当单独采用上述任一种基础都满足不了高层建筑对地基土强度和变形的要求时，可采用箱基下加桩的复合基础类型，这不仅具有箱形基础可作为地下室等优点，而且也兼容桩基承载力高、变形小的特性，但施工复杂，造价较高，可根据建筑物的要求和建筑场地的工程地质条件，酌情选用。32四、高层及超高层建筑的工程地质勘察要点高层建筑物工程地质勘察是在城市详细规划的基础上进行的。其勘察阶段的划分一般可分为初步勘察和详细勘察两阶段。1.初步勘察阶段对建筑场地的建筑适宜性和地基稳定性做出明确结论，为确定建筑物的规模、平面布置、地下室层数以及基础类型等提供可靠的地质资料。332.详细勘察阶段进一步查明建筑场地的工程地质条件，详细论证有关工程地质问题，并为基础设计和施工措施提供准确的定量指标和计算参数。五、基坑开挖与支护工程的勘察在建筑物密集的城市中兴建高层建筑、高耸构筑物、地下建筑物或其它特殊要求的结构物时，往往需要进行深基坑开挖。实践证明，基坑开挖是否顺利，不仅影响基础施工质量，而且也影响其进度和造价。34基坑开挖过程中常遇到的问题有：坑壁坍塌、滑移、流砂及地表水和地下水的处理问题。随着科学技术的发展和城市建设的需要，建筑有向高、大、深方向发展的趋势，基坑开挖深度也随着基础埋深的增加而增加。因此基坑开挖与支护的工程勘察就变得越来越重要。351.基坑开挖与支护工程勘察要求在拟建重大主体建筑物的初步勘察阶段，应根据建筑物的特点、要求和场地的岩土工程条件及地下水特征，初步判定基坑开挖支护的必要性、可行性。对需要进行此项工作的工程项目，要进行详细勘察，在详细勘察阶段，针对开挖和支护要求，进行专门的勘察工作。2.基坑开挖与支护工程勘察报告内容36基坑开挖与支护工程勘察报告中应包括以下内容：a.概述与基坑开挖支护有关的场地条件、土质条件及工程条件；b.提出支护方式、设计参数以及支护结构设计建议；c.提出地下水控制方式、计算参数以及施工控制的建议；d.提出施工方法、施工中可能遇到的问题的预测以及防治措施的建议。