《岩土工程勘察》课程设计

《岩土工程勘察》课程设计指导书1课程设计步骤1、认真复习“岩土工程勘察”课中的有关知识，查阅相关资料。2、以某试验楼工程岩土工程勘察为例，通过对某试验楼建筑场地岩土工程勘察成果的整编、场地的工程地质条件论述、地基岩土工程评价及勘察报告的编写，培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识及技能解决实际问题的能力，为毕业实习和毕业设计打下基础。2关于原位测试与室内试验在房屋建筑与构筑物的岩土工程勘察中，岩土体的原位测试与室内试验是一项十分重要的工作，尤其在详细勘察阶段，室内外试验大量开展，其目的是为岩土工程评价与计算提供所需的物理力学性质指标和岩土参数。2.1原位测试原位测试项目和方法应根据岩土条件、设计对参数的需要、地区经验和测试方法的适用性等因素综合确定。而根据原位测试成果，利用地区性经验估算岩土观测特性参数和对岩土工程问题做出评价时，应与室内试验和工程反算参数作对比，检验其可靠性。表一原位测试项目试验项目测定参数主要试验目的相关试验标准载荷试验比例界限压力p0（kPa）、极限压力pu（kPa）和压力与变形的关系1．评定岩土承载力；2．估算土的变形模量；3．计算土的基床系数国标《建筑地基基础规范》GB50007静力触探试验静力触探试验单桥比贯入阻力ps（MPa）、双桥锥尖阻力qc（MPa）、侧壁摩阻力fs（kPa）、摩阻比Rf（％），孔压静力触探的孔隙水压力1．判别土层均匀性和划分土层；2．选择桩基持力层、估算单桩承载力；3．估算地基土承载力和压缩模量；4．判断沉桩可能性；5．判别地基土液化可能性及等级国标《静力触探技术标准》CECS04行业标准《静力触探试验规程》YS5223行业标准《静力触探技术规则》TBJ37标准贯入试验标准贯入击数N（击）1．判别土层均匀性和划分土层；2．判别地基土液化可能性及等级；3．估算粉土、砂土压缩模量；4．选择桩基持力层、估算单桩承载力；5．判断沉桩可能性行业标准《标准贯入试验规程》YS5213动力触探试验动力触探击数N10、N63．5、N120（击）1．判别土层均匀性和划分土层；2．估算地基土承载力和压缩模量；3．选择桩基持力层、估算单桩承载力行业标准《圆锥动力触探试验规程》YS5219行业标准《动力触探技术规定》TBJ18十字板剪切试验不排水抗剪强度峰值cu（kPa）和残余强度值cu（kPa）1．测求饱和黏性土的不排水抗剪强度和灵敏度；2．估算地基土承载力和单桩承载力；3．计算边坡稳定性；4．判断软黏土的应力历史行业标准《电测十字板剪切试验规程》YS5220现场渗透试验岩土层渗透系数k（cm／s）和孔井的单位涌水量Q（m3／d）为重要的工程或深基坑工程的设计提供土的渗透系数、影响半径、单井涌水量等行业标准《注水试验规程》YS5214；行业标准《抽水试验规程》YS5215旁压试验初始压力p0（kPa）、临塑压力pf（kPa）、极限压力pL（kPa）和旁压模量Em（kPa）1．侧求地基土的临塑荷载和极限荷载强度，从而估算地基土的承载力；2．测求地基土的变形模量从而估算沉降量；3．估算桩基承载力；4．计算土的侧向基床系数；5．自钻式旁压试验可确定土的原位水平应力和静止侧压力系数行业标准《旁压试验规程》YS5224行业标准《PY型预钻式旁压试验规程》JGJ69扁铲测胀试验侧胀模量ED（kPa）、侧胀土性指数ID、侧胀水平应力指数KD和侧胀孔压指数UD1．划分土层和区分土类；2．计算土的侧向基床反力系数；3．判别地基土液化可能性波速试验原位测试的试验项目、测定参数、主要试验目的、相关试验标准可参照“表一”的规定。当基坑开挖较深，面积较大时，宜进行基坑卸荷回弹观测；对高层建筑物应进行沉降观测，观测工作从基础底面施工完后即应开始，直至沉降稳定为止。为考虑基坑开挖、桩基施工或其他地基处理施工等对相邻已有建筑的影响，应进行边坡位移(或变形)、孔隙水压力变化、打桩振动影响等的监测工作。2.2室内试验在房屋建筑与构筑物的岩土工程勘察中，室内试验中的岩土常规试验(土的密度、含水率、土粒密度、液塑限、直接剪切、压缩试验以及岩土的单轴抗压强度试验等)是必不可少的，此外，还应结合建筑物的重要性与特殊要求、基础类型以及土层性质等进行一些特殊项目的试验，如土的高压固结试验、三轴剪切试验、动三轴试验、灵敏度、颗粒分析、相对密度、黄土的湿陷性、膨胀土胀缩性试验以及水质、土质分析试验等。试验项目和试验方法，应根据工程要求和岩土性质的特点确定。当需要时应考虑岩土的原位应力场和压力历史，工程活动引起的新应力场和新边界条件，使试验条件尽可能接近实际；并应注意岩土的非均质性、非等向性和不连续性以及由此产生的岩土体与岩土试样在工程性状上的差别。对特种试验项目，应制定专门的试验方案。制备试样前，应对岩土的重要性状做肉眼鉴定和简要描述。岩土工程评价时所选用的参数值，宜与相应的原位测试成果或原型观测反分析成果比较，经修正后确定。1）土的物理性质试验（1）各类工程均应测定下列土的分类指标和物理性质指标：砂土：颗粒级配、比重、天然含水量、天然密度、最大和最小密度。粉土：颗粒级配、液限、塑限、比重、天然含水量、天然密度和有机质含量。粘性土：液限、塑限、比重、天然含水量、天然密度和有机质含量。注：1对砂土，如无法取得I级、Ⅱ级、III级土试样时，可只进行颗粒级配试验；2目测鉴定不含有机质时，可不进行有机质含量试验。（2）测定液限时，应根据分类评价要求，选用现行国家标准《土工试验方法标准》(GB／T50123)规定的方法，并应在试验报告上注明。有经验的地区，比重可根据经验确定。（3）当需进行渗流分析，基坑降水设计等要求提供土的透水性参数时，可进行渗透试验。常水头试验适用于砂土和碎石土；变水头试验适用于粉土和粘性土；透水性很低的软土可通过固结试验测定固结系数、体积压缩系数，计算渗透系数。土的渗透系数取值应与野外抽水试验或注水试验的成果比较后确定。（4）当需对土方回填或填筑工程进行质量控制时，应进行击实试验，测定土的干密度与含水量关系，确定最大干密度和最优含水量。2）土的压缩－固结试验当采用压缩模量进行沉降计算时，固结试验的最大压力应大于土的有效自重压力与附加应力之和，试验成果可用e-p曲线整理，压缩模量和压缩系数的计算应取自土的有效自重压力至土的有效自重压力与附加压力之和的压力段；当考虑深基坑开挖卸荷和再加荷影响时，应进行回弹试验，其压力的施加应模拟实际的加、卸荷状态。当考虑土的应力历史进行沉降计算时，试验成果应按e-1gp曲线整理，确定先期固结压力并计算压缩指数和回弹指数。施加的最大压力应满足绘制完整的e-1gp曲线。为计算回弹指数，应在估计的先期固结压力之后，进行一次卸荷回弹，再继续加荷，直至完成预定的最后一级压力。当地基内有高压缩性土，需进行沉降历时关系分析时，应在计算深度内选取部分土试样在土的有效自重压力与附加压力之和的压力下，作详细的固结历时纪录，并确定固结系数。对厚层高压缩性软土上的工程，任务需要时应取一定数量的土试样测定次固结系数，用以计算次固结沉降及其历时关系。当需进行土的应力应变关系分析，为非线性弹性、弹塑性模型提供参数时，可进行三轴压缩试验，并宜符合下列要求：（1）采用三个或三个以上不同的固定围压，分别使试样固结，然后逐级增加轴压，直至破坏；每个围压的试验宜进行一至三次回弹，并将试验结果整理成相应于各固定围压的轴向应力与轴向应变关系曲线；（2）进行围压与轴压相等的等压固结试验，逐级加荷，取得围压与体积应变关系曲线。3）土的抗剪强度试验三轴剪切试验的试验方法应按下列条件确定：（1）对饱和粘性土，当加荷速率较快时宜采用不固结不排水(UU)试验；饱和软土应对试样在有效自重压力下预固结后再进行试验；（2）对经预压处理的地基、排水条件好的地基、加荷速率不高的工程或加荷速率较快但土的超固结程度较高的工程，以及需验算水位迅速下降时的土坡稳定性时，可采用固结不排水(CU)试验；当需提供有效应力抗剪强度指标时，应采用固结不排水测孔隙水压力(Ū)试验。直接剪切试验的试验方法，应根据荷载类型、加荷速率和地基土的排水条件确定。对内摩擦角ϕ≈0的软粘土，可用I级土试样进行无侧限抗压强度试验。测定滑坡带等已经存在剪切破裂面的抗剪强度时，应进行残余强度试验。在确定计算参数时，宜与现场观测反分析的成果比较后确定。当岩土工程评价有专门要求时，可进行K0固结不排水试验、K0固结不排水测孔隙水压力试验，特定应力比固结不排水试验，平面应变压缩试验和平面应变拉伸试验4）土的动力性质试验当工程设计要求测定土的动力性质时，可采用动三轴试验、动单剪试验或共振柱试验。在选择试验方法和仪器时，应注意其动应变的适用范围。动三轴和动单剪试验可用于测定土的下列动力性质：波速试验压缩波速vp（m／s）、剪切波速vs（m／s）1．划分场地类别；2．提供地震反应分析所需的场地土动力参数；3．评价岩体完整性；4．估算场地卓越周期国标《场地微震动测量技术规程》CECS74场地微震动测量场地卓越周期T（s）和脉动幅值1．确定场地卓越周期；2．划分场地类别国标《地基动力特性测试规范》GB／T50269（1）动弹性模量、动阻尼比及其与动应变的关系；（2）既定循环周数下的动应力与动应变关系；（3）饱和土的液化剪应力与动应力循环周数关系。共振柱试验可用于测定小动应变时的动弹性模量和动阻尼比。5）岩石试验岩石的成分和物理性质试验可根据工程需要选定下列项目：（1）岩矿鉴定；（2）颗粒密度和块体密度试验；（3）吸水率和饱和吸水率试验；（4）耐崩解性试验；（5）膨胀试验；（6）冻融试验。单轴抗压强度试验应分别测定干燥和饱和状态下的强度，并提供极限抗压强度和软化系数。岩石的弹性模量和泊松比，可根据单轴压缩变形试验测定。对各向异性明显的岩石应分别测定平行和垂直层理面的强度。岩石三轴压缩试验宜根据其应力状态选用四种围压，并提供不同围压下的主应力差与轴向应变关系、抗剪强度包络线和强度参数c、ϕ值。岩石直接剪切试验可测定岩石以及节理面、滑动面、断层面或岩层层面等不连续面上的抗剪强度，并提供c、ϕ值和各法向应力下的剪应力与位移曲线。岩石抗拉强度试验可在试件直径方向上，施加一对线性荷载，使试件沿直径方向破坏，间接测定岩石的抗拉强度。4工程勘察收费预算4.1经费预算依据（1）实物工作量（2）国家发改委、建设部[2002]计价格10号文件：《关于发布工程勘察收费管理规定》的通知。尚须指出：工程勘察与设计收费标准是国家统一规定的。随着物价涨落调整因素，国家有权适当调整其收费标准。在作勘查工程经费预算时，必须以当时之规定为准。4.2《工程勘察设计收费标准（2002）》节录4.2.1工程地质钻探1）钻孔表4-1岩土工程钻孔实物工作收费基价表深度D（m）长度L（m）计费单位收费基价（元）ⅠⅡⅢⅣⅤⅥD≤10.0m467111720730138210＜D≤20588914725937747720＜D≤306910717631145257330＜D≤408212720936853668040＜D≤509815124943963980950＜D≤6010916827748971190160＜D≤80121187307542789100080＜D≤1001322043355928621092100＜D每增加20m，按前一档收费基价乘以1.2的附加调整系数2）探井表4-2岩土工程井探实物工作收费基价表深度D（m）长度L（m）计费单位收费基价（元）ⅠⅡⅢⅣⅤⅥD≤2m5063781252002502＜D≤56378971562503135＜D≤10789712019431038810＜D≤2010312815925641051320＜D每增加10m，按前一档收费基价乘以1.3的附加调整系数3）取水、石试样表4-3取水、石试样实物工作收费基价表(元/件)项目取水试样(元/件)取石试样(元/组)取岩芯样人工取样费用40252004）取土试样表4-4取土试样实物工作收费基价表(元/件)取样方法试样规格取样深度(m)≤30＞30锤击法厚壁取土器Φ=80－