岩土工程勘察与地基土的岩土工程评价

第十三讲岩土工程勘察与地基土的岩土工程评价一、内容提要：本讲主要讲述勘探分级、各类岩土工程勘察基本要求、勘探、取样、土工参数的统计分析；地基土的岩土工程评价。二、重点、难点：岩土工程勘察分级、土工参数的统计分析及岩土评价三、内容讲解：一、岩土工程勘察在我国长期以来勘察、设计、施工是基本建设工程的三个主要程序和专业分工。勘察工作必须走在设计、施工之前，强调勘察为基本建设工程的全过程服务，勘察为设计和施工服务。在国际上已形成了三四十年的岩土工程体制，则是将工程建设中涉及岩土体的岩土工程问题的勘察、设计、处理和监测密切结合，成为一体化的专业体制—岩土工程体制，服务于工程建设的全过程。实践证明，岩土工程体制是可以实施的、是行之有效的，受到建设、设计、施工单位的欢迎，岩土工程专业体制已成为我国勘察行业的改革方向，将日益发展并趋于完善。【例题1】按照我国的基本建设程序，应坚持的原则为（）。A.先勘察、后设计、再施工B.先设计、后勘察、再施工C.边勘察、边设计、边施工D.先施工，后勘察、设计答案：A(一)岩土工程勘察的基本任务岩土工程勘察要通过工程地质调查与测绘、勘探与岩土取样、原位测试技术、室内试验、岩土工程监测等工作，完成以下任务：1.场地稳定性的评价，对若干可能的建筑场地或一建筑场地的不同地段的建筑适宜性进行技术论证。2.为岩土工程设计提供场地地层和地下水空间分布的几何参数、岩土体的工程性状的设计参数。3.对岩土工程施工过程中可能出现的各种岩土工程问题(土方与挖土、降水、沉桩等)作出预测，并提出相应的防治措施和合理的施工方法。4.为建筑地基做出岩土工程评价，对基础方案、岩土加固与改良方案或其他人工地基设计方案进行论证和提出建议，并监督地基施工质量及其是否符合设计意图。5.预测由于场地及邻近地区自然环境的变化对建筑场地可能造成的影响，以及工程本身对场地环境可能产生的变化及其对工程的影响。6.为现有工程安全性的评定、拟建工程对现有工程的影响以及事故工程的调查分析提供依据。7.指导岩土工程在运营、使用期间的长期观测，如建筑物的沉降、变形观测等工作。【例题2】岩土工程勘察需要通过一系列手段和方法才能完成，下列不属于其中的手段及方法的是（）。A.勘探与取样B.原位测试C.室内试验D.环境监测答案：D(二)岩土工程勘察的分级岩土工程勘察的分级应根据岩土工程的安全等级、场地的复杂程度和地基的复杂程度划分。1.岩土工程安全等级根据工程破坏后果(危及人的生命、造成经济损失、产生的社会影响和修复的可能性)的严重性，按表16-7-1分为三个等级。对于房屋建筑物与构筑物，按“建筑地基基础设计规范”分级，属于重要的工业与民用建筑物、20层以上的高层建筑、体型复杂的14层以上高层建筑、对地基变形有特殊要求的建筑物、单桩承受的荷载在4000kN以上的建筑物等其安全等级均划为一级。一般的工业与民用建筑则划为二级，次要的建筑物划为三级。划为一级的其他岩土工程有：有特殊要求的深基开挖及深层支护工程；有强烈地下水运动干扰的大型深基开挖工程；有特殊工艺要求的超精密设备基础、超高压机器基础；大型竖井、巷道、平洞、隧道、地下铁道、地下洞室、地下储库工程等地下工程；深埋管线、涵道、核废料深埋工程；深沉井、沉箱；大型桥梁、架空索道、高填路堤、高坝等。划为二级的其他岩土工程有：公共建筑(大型剧场、体育场、医院、学校、大饭店等)；设有特殊要求的工业厂房、纪念性或艺术性建筑物等。表16-7-1不属于一、二级岩土工程的其他工程则划为三级岩土工程。【例题3】某学校拟建二层教学楼，该工程的安全等级应定为（）。A.一级B.二级C.三级答案：B安全等级破坏后果工程类型一级二级三级很严重严重不严重重要工程一般工程次要工程2.场地复杂程度分级根据场地复杂程度，按下列规定划分为三个场地等级。(1)符合下列条件之一者为一级场地(复杂场地)：①对建筑抗震危险的地段；②不良地质作用强烈发育；③地质环境已经或可能受到强烈破坏；④地形地貌复杂；⑤有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质条件复杂而需专门研究的场地。(2)符合下列条件之一者为二级场地(中等复杂场地)：①对建筑抗震不利的地段；②不良地质作用一般发育；③地质环境已经或可能受到一般破坏；④地形地貌较复杂；⑤基础位于地下水位以下的场地。(3)符合下列条件者为三级场地(简单场地)：①抗震设防烈度等于或小于6度或对建筑抗震有利的地段；②不良地质作用不发育；③地质环境基本未受破坏；④地形地貌简单；⑤地下水对工程无影响。注：①从一级开始，向二级、三级推定，以最先满足的为准；②对建筑抗震有利、不利和危险地段的划分，应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011)的规定确定。【例题4】某场地内土洞强烈发育，则该场地的复杂程度应为（）。A.一级B.二级C.三级答案：A3.地基等级根据地基的复杂程度，可按下列规定分为三个地基等级。(1)符合下列条件之一者为一级地基(复杂地基)：①岩土种类多，很不均匀，性质变化大，需特殊处理；②严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土以及其他情况复杂、需做专门处理的岩土。(2)符合下列条件之一者为二级地基(中等复杂地基)：①岩土种类较多，不均匀，性质变化较大；②除本条第①款规定以外的特殊性岩土。(3)符合下列条件者为三级地基(简单地基)：①岩土种类单一，均匀，性质变化不大；②无特殊性岩土。注：①从一级开始，向二级、三级推定，以最先满足的为准；【例题5】某场地地基土为膨胀土，该地基等级为（）。A.一级B.二级C.三级答案：A4岩土工程勘察等级根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级，可按下列条件划分岩土工程勘察等级。甲级，在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级；乙级，除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目；丙级，工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。注：建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程勘察等级可定为乙级。【例题6】某医院三层住院楼工程，场地为简单场地、地基为简单地基，该工程的岩土工程勘察等级定为（）。A.甲级B.乙级C.丙级D.丁级答案：B不同等级的岩土工程勘察，由于复杂程度和难度的不同，勘探测试工作、分析计算评价工作、施工监测控制工作的规模、工作量、工作深度质量相应地有不同的最低要求。等级的划分在勘察进行前就应划分，在以后的设计、施工过程中是可以变更的。对于丙级岩土工程勘察，由于为小型而且比较简单的结构物，或场地稳定、地基有足够强度而且压缩性低，只需通过经验与定性的岩土工程勘察，就能满足设计施工要求、设计计算采用简单的计算模式。对于乙级岩土工程勘察，由于为无不规则或反常荷载的常规结构物，往往可以采用标准的常用的基础形式(如扩展基础、筏式基础、桩基础等)，可使用常规的设计与施工方法，需要定量的岩土工程勘察，由具有适当工程经验资历的工程师参加。岩土工程勘察采用常规的室内试验和原位测试方法，即可获得所需的定量的地基土条件，有时也可能要进行某些特殊的勘测项目。对于甲级岩土工程勘察，由于结构复杂，荷载很大，要求特殊，或具有反常危险的场地，特别复杂的地基条件，设计计算需采用复杂的计算理论和方法，采用复杂的岩土本构关系，考虑岩土与结构的共同作用，而不是用常规方法所能解决的，故必须由具有较高水平的有较多工程经验的工程师参加。岩土工程勘察除常规的室内外试验外，要进行专门制订的测试项目和方法，以获取非常规的计算参数，为保证工程质量，常采用多种手段进行测试，以便综合分析，并进行原型试验和施工监测，相互检验。(三)各类岩土工程勘察基本要求：1.建筑工程地质勘察的基本要求：房屋建筑与构筑物各个工程地质勘察阶段的基本要求与内容如下：(1)可行性研究勘察阶段可行性研究勘察阶段，也是选址阶段，该阶段应对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价。为此，在确定建筑场地时，在工程地质条件方面，宜避开下列地区或地段：1)不良地质作用发育且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁的。2)地基土性质严重不良的。3)对建(构)筑物抗震危险的。4)洪水或地下水对建(构)筑场地有严重不良影响的。5)地下有未开采的有价值矿藏或未稳定的地下采空区的。本阶段的工程地质工作要求：1)搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验。2)在搜集和分析已有资料的基础上，通过踏勘，了解场地的地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件。3)对工程地质条件复杂，已有资料不能符合要求，但其他条件较好且倾向于选取的场地，应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。(2)初步勘察阶段初步勘察阶段应对场地内建筑地段的稳定性做出岩土工程评价。本阶段的工程地质勘察工作有：1)搜集本项目的可行性研究报告、场址地形图、工程性质、规模等文件资料。2)初步查明地层、构造、岩土性质、地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因、分布及其对场地稳定性的影响和发展趋势。当场地条件复杂，尚应进行工程地质测绘与调查。3)对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，应初步判定场地和地基效应。初步勘察应在搜集分析已有资料的基础上，根据需要进行工程地质测绘或调查以及勘探、测试和物探工作。(3)详细勘察与施工勘察阶段详细勘察应密切结合技术设计或施工图设计，按不同建(构)筑物或建筑群提出详细工程地质资料和设计所需的岩土技术参数，对建筑地基做出岩土工程分析评价，为基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等具体方案做出论证、结论和建议。详细勘察的具体内容应视建筑物的具体情况和工程要求而定。施工勘察主要是与设计、施工单位相结合进行的地基验槽，桩基工程与地基处理的质量和效果的检验，施工中的岩土工程监测和必要的补充勘察，解决与施工有关的岩土工程问题，并为施工阶段地基基础设计变更提出相应的地基资料，具体内容视工程要求而定。【例题7】岩土工程勘察阶段划分中不包括（）。A.可行性研究勘察B.初步勘察C.详细勘察D.后期勘察答案：D2.道路工程勘察基本要求在可行性研究阶段的工程地质勘察工作是收集资料、现场核对和概略了解地质条件，为此着重介绍初步勘察阶段和详细勘察阶段的工作内容。并示于表16-7-3中。(1)初步勘察阶段本勘察阶段的基本任务主要是对已确定的路线范围内所有路线摆动方案进行勘察对比。确定路线在不同地段的基本走法，并以比选和稳定路线为中心，全面查明路线最优方案沿线的工程地质条件。工程地质测绘是这一阶段中的一项重要手段。勘察范围沿路线两侧各宽150～200m。测绘比例尺是1：50000～1：200000，勘探工作主要用于查明重大而复杂的关键性工程地质问题与不良地质作用的深部情况。【例题8】按照道路工程勘察要求，在初步勘察阶段，勘察范围沿路线两侧的宽度各为（）。A.50mB.80mC.100mD.150m答案：D(2)详细勘察阶段是根据已批准的初步设计文件中所确定的修建原则、设计方案、技术要求等资料，对各种类型的工程建筑物(桥、隧、站场等)位置有针对性地进行详细的工程地质勘察。最终确定道路路线和构造物的布设位置，查明构造物地基的地质构造、工程地质及水文地质条件，准确提供工程和基础设计，施工必需的地质参数。3.桥梁工程勘察基本要求桥梁是公路建筑工程中的重要组成部分，由正桥、引桥和导流等工程组成。正桥是主体，位于河岸桥台之间。桥墩均位于河中，引桥是连接正桥与路线的建筑物，常位于河漫滩或阶地之上，它可以是高路堤或桥梁；导流建筑物，包括护岸、护坡、导流堤和丁坝等，是保护桥梁等各种建筑物的稳定，不受河流冲刷破坏的附属工程。桥梁结构可分为梁桥、拱桥和钢架桥等，不同类型的桥梁，对地基有不同的要求，所以工程地质条件是选择桥梁结构的主要依据。包括以下两方面的主要工程地质问题。桥墩台地基稳定性问题：桥墩台地基稳定性主要取决墩台地基中岩土体承载力的大小。它对选择桥梁的基础和确定桥梁的结构形式起决定作用。当桥梁为静定结构时，由于各桥孔是独立的。相互之间没有联系，对工程地质条件的适应范围较广，但对超静定结构的桥梁，对各桥墩台之间的