第六章_岩土工程勘察-靳鹏伟

第六章岩土工程勘察靳鹏伟13212665281QQ:68465483•目的：通过勘察查明土木工程场地的原始工程地质条件，分析存在的工程地质问题，对建筑场地作出工程地质评价。第一节岩土工程勘察的目的与任务岩土工程勘察的目的岩土工程勘察的任务•（1）查明建筑物地区的工程地质条件，指出有利和不利条件地质条件；•（2）分析研究与建筑物有关的工程地质问题，作出定性、定量评价为工程建设规划、设计、施工提供可靠的地质依据；•（3）选出工程地质条件优越的工程建筑场地;•（4）配合建筑物的设计与施工，提出关于建筑物类型、结构、规模和施工方法的建议；•（5）预测工程兴建后对工程地质环境造成的影响，制定保护地质环境的措施.工程地质条件•岩土类型—岩土类型的差异决定了其工程性质的不同;•地质构造—包括土体与岩体构造等;•地形地貌条件—地形形态、地貌单元划分等;•水文地质条件—地下水的类型、水位、含水层、岩土层的透水性、富水性、地下水的补给、径流和排泄条件等;•物理地质现象—自然地质作用，如地震、滑坡、崩塌、泥石流;•天然建筑材料—储量、质量及开采运输条件。直接关系到工程的造价、工期的长短。故也是工程地质条件的重要内容，应“就近取材，就地取材”。与工程建筑物有关的各种地质因素的综合。测绘物探坑探钻探勘探室内试验室外试验试验监测工程地质勘察方法新技术：地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、监测遥感系统（RS）、地球物理层析成像技术（CT）岩土工程勘察的工作程序调查收集资料测绘物探坑探和钻探室内外试验长期观测岩土工程勘察的一般要求（阶段划分）可行性研究勘察阶段（选址勘察阶段）初步勘察阶段详细勘察阶段施工勘察阶段（地质条件复杂的）不同部门的名称：铁道部门：草测初测详测定测；水电部门：规划可行性研究初步设计技施设计运行；城建部门：总体规划、详细规划初步设计技术设计施工设计与施工。机场部门：选勘、定勘、详勘、施工勘察四个阶段。勘察方法:1.搜集资料：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.踏勘：了解场地地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等；3.具体测绘和物探：场地复杂，已有资料不能满足要求，其他条件较好倾向于选址的场地，应进行具体的测绘和勘探；可行性研究勘察阶段（选址）－－大型工程重要环节主要任务是选定建筑场址(或线路方案)。通过勘察对其稳定性和适宜性作出评价，经过技术经济论证选择最优方案。美人沱莲沱南津关萨凡奇计划坝址三峡大坝19441955\195619791959花岗岩区石灰岩区石牌初步勘察阶段－选定厂址后进行勘察主要手段:1.钻探2.试验3.补充测绘和物探目的：对场地内建筑地段的稳定性作出评价；为确定建筑总平面布置、主要建筑物地基基础设计方案以及不良地质现象的防治工程方案作出工程地质认证。主要工作:1.搜集可行性报告；2.初步查明地层、构造、岩土性质等；3.对抗震烈度为6或大于6的场地，判断地震效应；房屋建筑和构筑物初步勘察阶段例•土质地基地基复杂程度等级勘探线间距,m勘探点距,m一级（复杂）二级（中等复杂）三级（次要工程）50-10075-150150-30030-5040-10075-200工程重要性等级一般性勘探孔控制性勘探孔一级（重要工程）二级（一般工程）三级（次要工程）≥1510-156-10≥3015-3010-20初步勘察勘探线、勘探点间距初步勘察勘探孔深度控制性勘探孔是指深度要达到地基变形计算要求的深度，以确定是何种地层以及层厚等，并根据整个场地基土的工程特性来进行计算。详细勘察阶段－－为施工图设计提供资料勘察手段:1.勘探、原位测试和室内土工试验为主；2.补充勘探：地球物理勘探、工程地质测绘、调查工作等，必要时作适当的探井等。目的：提供设计所需的工程地质条件的各项技术参数，对建筑地基作出岩土工程评价，为基础工程、地基处理和加固、不良地质现象的防治工作等具体方案作出论证和结论。主要工作要求：•（1）取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图；（包括地面整平标高、建筑物的性质和规模、基础形式和预计埋深等）•（2）查明不良地质现象的成因类型，提出评价和整治所需的岩土参数和治理方案；•（3）查明各层土的类别、结构、厚度、坡度、工作特性，计算和评价地基的稳定性和承载力；•（4）对需进行沉降计算的建筑物，提出地基变形参数，预测建筑的沉降或差异沉降等；•（5）对抗震设防烈度≥6，划分类别；≥6需要进行液化等级作出评价；•（6）查明地下水的性质，提供地层的渗透系数；•（7）提供深基坑开挖所需的岩土参数，认证和评价基坑开挖和降水对临近工程的影响；•（8）对桩基础作出桩的承载力和群桩沉降计算。查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物对工程地质条件复杂或有特殊要求的重要工程，还需进行施工勘察。它包括施工地质编录、地基验槽与监测和施工超前预报，以校核已有的勘察成果资料。施工勘察•建筑场地：指建筑物所处的有限面积的土地。•建筑场地勘察：是宏观的概念,建筑场地勘查应广泛研究整个工程在建设施工和使用期间，场地内可能发生的各种岩、土体的失稳、自然地质及工程地质灾害等问题。第二节岩土工程勘察的方法建筑工程重要性等级根据工程破坏后果的严重性划分为三个等级：一级：针对重要工程，破坏后果很严重；二级：针对一般工程，破坏后果严重；三级：针对次要工程，破坏后果不严重。建筑场地等级根据场地复杂程度划分为三个等级：一级：复杂场地。主要包括：抗震危险地段；不良地质现象强烈发育；地质环境已经或可能受到强烈破坏；地形地貌复杂；多层地下水、岩溶、裂隙等。二级：中等复杂场地。抗震不利地段；不良地质现象一般发育；地质环境已经或可能受到一般破坏；地形地貌较复杂；基础位于地下水位以下。三级：简单场地。地震设防烈度等于或小于6度，或对建筑抗震有利地段；不良地质作用不发育；地质环境基本未受破坏；地形地貌简单；地下水对工程无影响。建筑地基等级根据地基的复杂程度分为三个等级：一级：复杂地基。主要包括：岩土种类多，很不均匀，性质变化大，需特殊处理；严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土等。二级：中等复杂地基。主要包括：岩土种类较多，不均匀，性质变化较大；除一级地基规定外的特殊性岩土。三级：简单地基。岩土种类单一，均匀，性质变化不大；无特殊性岩土。岩土工程勘察等级根据①工程重要性等级②场地复杂程度等级③地基复杂程度等级甲级：上述三项中，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：上述三项均为三级的项目。岩土工程勘察的准备工作（1）收集资料建筑场地地形图；建筑规划平面图与建筑物层数；隐蔽工程及管线的位置及走向等。（2）编制岩土工程勘察纲要勘探孔的深度：建筑物荷载作用下，地基受压层的深度。控制性孔深度应大于地基受压层深度，以查明是否存在软弱下卧层；探查性孔可浅于受压层。受压层深度估算：独立基础：zn=1.5~2.0b；矩形基础：zn=2.0~3.0b；条形基础：zn=3.0~3.5b勘探孔布置1）勘探点按建筑物周边布置，角点和中心点应有勘探点；2）勘探点的布置应满足纵横方向对地层结构和均匀性的评价要求，其间距宜取15-35m；3）单幢高层建筑勘探点不应少于4个，控制性勘探孔不宜少于3个。（3）检查机具，落实人员（4）现场踏勘定位岩土工程勘察方法勘探工作坑探钻探触探一、钻探(drilling)利用钻探机械和工具在岩土层中钻孔的勘探方法。可直接探明地层岩性、地质构造、地下水埋深、含水层类型和厚度、滑坡位置及岩溶情况，还可取岩心，在钻孔中试验。(一)钻探方法和设备静压钻探振动钻探回转钻探冲击钻探各式钻机机械洛阳铲、麻花钻人力)()(洛阳铲麻花钻工程地质钻探的常规口径为：开孔168mm，终孔91mm。有些工程还采用大口径或小口径钻进方法。(二)钻孔观测、编录与资料整理1.岩心观察、描述和编录2.钻孔水文地质观测3.钻进动态观测泥炭粉质粘土粘土砂砾石杂填工程钻孔柱状图岩心钻孔地质编录地质年龄土层的埋藏深度（m）土层厚度(m)土层底部的绝对标高岩石描述柱状图比例尺1:100水位和测量日期土样位置(m)从到出现的稳定的二、井探、槽探是用人工或机械掘进的方式来探明地表以下浅部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、浅井、竖井、平洞等。工程地质常用的坑探类型示意图1-探槽；2-试坑；3-竖井；4-平洞；5-石门；6-浅井特点：•（1）地质勘探人员能直接进入其中观察岩石及地层构造的细节，确切可靠；•（2）可不受限制地采取原状结构的岩石（土）试样，或进行现场试验；•（3）可较确切地研究软弱岩石夹层及断裂破碎带等复杂地质体的空间展布和工程地质性质；•（4）还可以用来进行地基处理效果检查和某些工程地质现象的监测。优点:直观,取原状样，兰旗营9m坑;缺点:一般3~4m,地下水以下危险.三、物探(geophysicalexploration)：以专门仪器探测地质体的物理场来进行地层划分，判定地质构造、水文地质条件及各种物理地质现象的勘探方法。适应范围：1.作为钻探的先行手段－了解隐藏的地质界线、界面或异常点；2.作为钻探的辅助手段－在钻孔之间增加物探点，为钻探资料的内插与外推提供依据；3.原位测试手段－测定岩土体的波速、动弹模等。物探：•电阻率法•磁法•地震法•重力法•放射性勘探•最广泛的是电阻率法和地震法。1.电阻率法勘探是对地质体以人工形成电场，通过电测仪测定地质体视电阻率的大小及变化，从而推断地下一定范围地质体的情况。它可以用作划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的厚度、含水层分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范围和储量。在寻找地下水时广泛应用。2.地震法勘探是以人工激发的地震波，在地壳内的传播规律来探测地质结构的方法，是石油勘探中的一种重要方法。工程地质勘察中应用最多的是高频(小于200～300Hz)地震波浅层折射法。使用条件•被探测的对象与周围介质之间有明显的物理性质差异；•被探测对象具有一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常有足够的强度；•能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。第四节工程地质原位测试1.可测定难以取样的岩土体的性质。2.影响范围大，因而更具代表性。3.可连续进行，因而可得到完整的地层剖面。4.快速、经济，能大大缩短勘察周期。1.难以控制边界条件2.所测参数和岩土工程性质之间的关系建立在大量统计的经验关系之上。是在岩土层原来所在的位置上,基本保持其天然结构,天然含水量及天然应力状态下进行的测试技术.优点：缺点：岩体现场简易测试岩体原位应力测试岩体变形试验岩体强度试验岩体力学性质试验标准贯入试验十字板剪切试验动力触探试验静力触探试验荷载试验土体力学性质试验原位测试一、载荷试验(loadingtest)在一定面积的承压板上向地基逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基的变形特性，从而评定地基的承载力，计算地基的变形模量并预测基础的沉降量。大型载荷试验装置示意图平板载荷——浅层地基螺旋板载荷——深层地基和地下水位以下土层现场载荷试验千斤顶承压板重物加荷0.25-0.5m20.25-0.5m21.试验曲线的含义第I阶段：直线变形阶段P0——比例界限压力或临界塑压力也称压密阶段。土体中各点的剪应力小于土体的抗剪强度•第Ⅱ阶段：局部剪切阶段•Pu—极限压力•这个阶段除土体的压密外，在承压板边缘已有小范围局部土体的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始向周围土体发生剪切破坏(产生塑性变形区)•第Ⅲ阶段：破坏阶段•特点:即使不施加荷载，承压板也不断下沉，同时土中形成连续的滑动面，土从承压板下挤出，在承压板周围土体发生隆起及环状或放射状裂隙。•该阶段在滑动土体范围内各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度。沉降急剧增加试验的加荷方法：•一是采用分级维持荷载沉降相对稳定法（慢速法）；•二是沉降非稳定法（快速法）。试验的加荷标准：•(1)试验的第一级荷载(包括设备重量)应接近卸去土的自重。•(2)每级荷载增量(即加荷等