第十二章工程地质勘察

第十二章工程地质勘察第一节工程地质勘察的目的、内容、要求•一、工程地质勘察的目的•就在于用各种勘察手段和方法、调查研究和评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料，以保证工程的技术可能、经济合理和安全可靠。•工程地质条件：就是和工程建设有关的地质条件，它包括：地形地貌、地质构造、土石特征、水丈地质条件、物理地质现象、工程地质现象、天然建筑材料等七方面条件。•工程地质性质：指工程建筑的设计、施工和保证正常使用可能产生影响的那些性质，一般掐培土体的容重、比重、孔隙性、压缩性、抗剪性等五方面内容。•规定，所有建筑必须先要有工程勘察设计资料，否则视为无证施工。•其程序为：可行性勘察、初步勘察、详细勘察。（—）可行性勘察•可行性研究勘察的目的是为了取得几个场址方案的主要工程地质资料，并对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价。•选址阶段勘察的内容，主要侧重于收集和分析区域地质、地形、地貌、地震、矿产和附近地区曲工程地质资料及当地的建筑经验，并在搜集和分析已有资料的基础上，通过工程地质工作去了解场地的地层、岩性、地质构造、岩石和土的性质、地下水状态、不良地质现象等问题。•选择场址的原则之一是避开下列工程地质条件恶劣的地区：•1、不良地质现象发育且对建筑物构成直接危害或潜在威胁的场地；•2、设计地震烈度为8度或9度的发震断裂带；•3、受洪水或地下水不利影响的场地。•4、在可开采的地下矿床或矿区的未稳定的采空区上的场地。•工程地质条件：就是和工程建设有关的地质条件，它包括：地形地貌、地质构造、土石特征、水丈地质条件、物理地质现象、工程地质现象、天然建筑材料等七方面条件。•工程地质性质：指工程建筑的设计、施工和保证正常使用可能产生影响的那些性质，一般掐培土体的容重、比重、孔隙性、压缩性、抗剪性等五方面内容。•规定，所有建筑必须先要有工程勘察设计资料，否则视为无证施工。•其程序为：可行性勘察、初步勘察、详细勘察。（—）可行性勘察•可行性研究勘察的目的是为了取得几个场址方案的主要工程地质资料，并对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价。•选址阶段勘察的内容，主要侧重于收集和分析区域地质、地形、地貌、地震、矿产和附近地区曲工程地质资料及当地的建筑经验，并在搜集和分析已有资料的基础上，通过工程地质工作去了解场地的地层、岩性、地质构造、岩石和土的性质、地下水状态、不良地质现象等问题。•选择场址的原则之一是避开下列工程地质条件恶劣的地区：•1、不良地质现象发育且对建筑物构成直接危害或潜在威胁的场地；•2、设计地震烈度为8度或9度的发震断裂带；•3、受洪水或地下水不利影响的场地。•4、在可开采的地下矿床或矿区的未稳定的采空区上的场地。（二）初步勘察•初步勘察内容应符合初步设计或扩大初步设计阶段的要求。•初步勘察阶段应对场地内各建筑地段的稳定性作出局部评价，从而对工程建筑提供地质资料。同时还对不良地质现象的防治方案提供资料和建议。•初步勘察的任务：•1、地层及构造•2、岩石和土的物理力学性质•3、地下水埋藏条件。•4、不良地质现象的成因、分布范围、对场地稳定性的影响及其发展趋势。•5、对地震设防烈度为7°及7°以上建筑物，应判定场地和地震效应。•（三）详细勘察•1、详细勘察的目的是对建筑地基作出工程地质评价，为地基基础设计地基处理和加固以及不良地质现象的防治提供工程地质资料。•详细勘察的任务就在于针对具体建筑地基或具体地质问题，为进行施工图设计和施工提供依据•必须查明：•1、建筑物范围内地层结构、岩石和土的物理力学性质；•2、对地基的稳定性、承载力作出评价。•3、有关地下水的埋藏条件、侵蚀性、地层和透水性和水位变化。•4、地基土及地下水在建筑物施工和使用中可能产生的变化及影响。•5、基坑发生涌水和流砂的可能性，并提供防治建议。•二、工程地质勘察的内容及要求：•（一）查明建筑物范围内的地层结构、岩石和土的物理力学性质，并对地基的稳定性及承载能力作出评价。•（二）提供不良地质现象防止工作所需的计算指标及资料。•（三）查明地下水的埋藏条件，渗透性、水位变化。•要求：工程地质勘察的点线布置按勘察规范进行。第二节工程地质勘察的准备工作及勘探方法一、工程地质勘察的准备工作•（一）收集资料•收集资料工作十分重要，对可能出现的地层情况及工作方法起到关键性的指导作用。对现场的地层组合、特点须认真分析，收集曾工作过的施工人员工作资料。•（二）现场踏看•在进场前踏看，对地形、地貌特征有充分了解，为钻探工作做好准备，避免误工。一、工程地质勘察的准备工作•（三）气象资料•以野外工作为主，气象资料收集工作很重要，气候条件对工作能否顺利非常重要。•（四）后勤工作：•勘察场地的条件，后勤材料的提供是否及时，能高效、经济地完成勘察工作很重要。二、工程地质勘探方法•目前，我国国内在工程地质勘察中普遍采用掘探法、钻探法和触探法。•（—）掘探法•掘探法是一种不必使用专门机具的常用勘探方法。采用现场开挖探槽或探井，直观地了解地层情况。该方法一般只能了解3米深度内的地层情况，在开挖时还须进行必要的支护。•（二）钻探法•（二）钻探法•1、钻探工作简述•在工程地质勘察中，钻探是目前最广泛使用和最有效的勘探手段之一，它是利用机械动力设备，使钻具回转或冲击，在地壳中钻进直径小、深度大的圆柱形空间的钻孔，在钻孔内进行原位测试，取出岩芯进行分析，直达到预计深度为止。目的是查明拟建场地内地基土层的特征、土层划分、厚度及其分布情况。并测定其物理力学性质指标，为选定建筑场地的位置，确定地基持力层和基础方案提供工程地质资料，作为设计的依据。•我国工程地质钻探工艺有冲击钻探、回转钻探、振动钻探等单一和组合的多种钻进工艺。工程钻探用的钻机类型有轻型取样钻机、岩芯钻机、车装式钻机、冲击式钻机等。目前使用较为普遍的是液压回转钻机，如北京探矿厂XY－1型油压式钻机。•钻探时应符合下列规定：•a、钻进深度、岩土分层深度的测量误差范围应为±0。05米。由钻机记录员进行班报表登记，检查和丈量钻杆，钻进中要准确计量钻杆总长和机上余尺长度，立轴主动钻杆十钻杆十岩芯＋钻头－机上余尺一机高，即为孔深。现场编录地质员根据班报表和岩芯进行岩土分层描述工作。•b、非连续取芯钻进的田次进尺，对螺旋钻探应在1米以内；对岩芯钻探应在2米以内（并小于吉芯管长度）。•c、对鉴别地层天然湿度的钻孔，在地下水位以上应进行干钻。当必须加水或使用循环液（例泥浆钻进）时，应采用双层岩芯管钻进。•d、岩芯钻探应保证岩芯采取率。•由钻机记录员负责记录的回次岩芯采取率反映的是钻进每一回次的情况，不是分层或整个钻孔的情况。地质编录员负责在柱状图上表示的岩芯采取率一般是分层岩芯采取率，即分层岩芯长度盼层进尺之比（%）。•对既要求直观鉴别地层，又要求采取不扰动土样的情况下，回次采取率粘性土不应小于80%，砂性土、花岗岩残积土不应小于65％，强风化岩破碎岩石不应小于65％，坚硬完整岩层不应小子80％。如果勘察要求降低，对钻探的要求也可相应地放宽。对需要重点查明的部位或有特殊要求的工程则应提高岩芯采取率可采用单动二重管等取土器采取95～100%的岩芯。三、静力触探•（—）静力触探适用范围•静力触探试验（CPT）是在静压力作用下，将一定规格的圆锥形探头匀速地压人试验土层，用阻力传感器量测出土的贯人阻力，由于贯人阻力的大小与土层工程地质性质有关。是普遍采用的一种原位测试手段。•静力触探试验主要适用于软土、粘性土、粉土、疏松～中密的砂土，对杂填土、密实的砂土、碎石土和基岩是不适用的。静力触探是一种快速、精密、简单的勘测手段，对于薄层，软弱夹层、软层、用钻探难以采样者具有显著的优越性。一般粘性土和砂的勘探深度30m左右，饱和软粘±50m左右，上海地区曾做到75m左右。（二）静力触探的设备和主要技术要求•1、静力触探的贯入设备•（1）加压装置：加压装置的作用是将探头压人土层中，按加压方式可分为：手摇式、齿轮机械式、液压式和液化连续贯人程序控制式四种。•（2）反力装量：反力装置有地锚、重物和车辆自重三种类型。•2、探头•国内常用的电阻或探头（即电阻应变式阻力传感器）可分为单桥探头和双桥探头两种（图12－1），单桥探头的主要规格见表12—2。•3、操作要点•（1）整平场地，设置反力装置，安装触探机，以保证探杆垂直贯人。•（2）选用适当探头，检查探头和量测记录仪器是否合格和正常，接通电源。•（3）贯入土中0．5~1．0砘，然后提升5crn左右，静置约10分钟，调整零位或测记初读数。•（4）正式开始贯人，并记录贯人阻力，在6m以内每l＝2m测记一次零读数，超过6m后每5～6m测记一次需读数。•（5）到达预定深度后，测记窜渎数，提升探杆和探头，拆除设备。•（6）试验中注意监视探头和仪器工作是否正常，探头是否偏斜；探杆是否弯曲，反力系统是否有效等并详细记录。•4、主要技术要求•（1）探头的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温飘、归苓误差在室内率定时均不应大于1％Fs。在现场试验时，应检验现场的归零误差（3％）。它是试验质量的重要指标。•（2）触探仪安置要稳要，用水准尺将支架调平。钻杆应垂直贯人，先下的5m直线度误差应小于0.05﹪，以后的钻杆直线度误差小于0.1％。•（3〉贯人速度应匀速，贯人标准速率宜为20～5mrn／s。•（4）应保证有足够的反力和起拨力，贯人深度记录的误差范围应为0.1﹪•（5）触探仪要注慧养护及维修，操作时要注意安全，操作现场应避开地下电缆、高压输电线路等。•（三）静力触探的资料整理和成果应用•1、静力触探资料整理•（1）原始数据修正。当记录深度与实际深度有出录时，应按深度线性修正深度误差。归零检查的深度间隔按线性内插法对测试值加以零飘修正。•（2）算出各点的比贯人阻力Ps（单桥探头）、锥头阻力qc及侧壁摩阻力fs以及摩阻力贯Rs（双桥探头）。•（3）绘制触探曲线：•（4）划分土层界线。结合相邻钻孔资料和地区经验，根据静探曲线的大小和形态特征进行土层工程分层，确定分层界线。土层划分应考虑超前和滞后的影响。•（5）计算单孔各分层的贯人阻力时，可采用算术平均值法和按线采用面积法。•2、静力触探的成果应用•根据静力触探资料，利用地区经验关系可以估算土的强度、压缩性、承载力、单桩承载力、沉桩可能性和判定液化趋势等。第三节工程地质勘察的地下水评价•在岩土工程勘察时，岩土工程师应结合工程特点，有针对性地着眼于设计和施工的需要，提供地下水的完整资料。并评价地下水的作用和影响，从而预测可能的后果和提出工程防治措施。•一、岩土工程勘察中应重点评价地下水对岩土体和建筑物基础的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，提出防治措施建议。•二、岩土工程勘察中还应密切结合建筑物基础选型的需要，查明有关水文地质问题，提供选型所需要的水文地质资料。•三、岩土工程勘察中不仅要查明地下水的天然状态和天然条件，更重要的是要分析预测在人为工程活动中地下水天然状态和天然条件的变化，及其对岩土体和建筑物的反作用，这是岩土工程设计与施工中必然遇到的问题。•四、岩土工程勘察中的水文地质评价内容，应根据工程特点、气候条件等，分析地下水位、水质及动态变化产生的对岩土体及建筑物的力学作用和物理、化学作用。•（—）地下水对岩土体及建筑物的物理、化学作用的评价内容举例如下：•1、对埋藏在地下水位以下的基础，应根据环境类别如气候、渗透性等，评价地下水对混凝土和钢结构的腐蚀性；•2、对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等土体作为地基塞础持力层的建筑场地，应根据地下水位埋藏深度及动态变化资料，评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等有害作用；•（二）地下水对岩土体及建筑物的力学作用的评价内容举例如下：•1、在地基基础压缩层的范围内存在松散饱和的粉细砂或粉土层，基础工程施工过程中可能引起水头差时，应根据地下水动水压力变化资料，预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性；•2、当基础下部存在承压含水层时，在评价基坑开挖后，应注意引起承压水头压力冲毁基坑底板，造成突涌的可能性；•3、在地下水位以下开