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第7章岩土工程勘察一、岩土工程的含义和研究对象岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。它的英文为GeotechnicalEngineering,直译之可谓“地质技术工程”。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。这一为工程建设全过程服务的技术体制，在房屋、道路、航运、能源、矿山和国防等建设工程中占有重要的地位，在保证工程质量、降低工程造价、缩短工程周期以及提高工程经济效益、环境效益和社会效益方面起到了重要作用。岩土工程岩土工程以工程地质学、土力学、岩体力学和基础工程学为理论基础，以解决在建设过程中出现的与岩体和土体有关的工程技术问题，是一门地质与工程紧密结合的学科。可以认为，它是由土木工程、地质、力学和材料科学等多学科相互渗透、融合而形成的边缘学科。就学科的内涵和属性来说，岩土工程是一门服务于工程建设的综合性和应用性都很强的技术学科，属土木工程范畴。二、岩土工程勘察的任务和特点•基本任务：按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证、评价。岩土工程勘察推荐规范•岩土工程勘察规范GB-500021-2001•适用于除水利工程、公路工程、铁路工程、核电站工程以外的•工程建设岩土工程勘察•公路工程地质勘察规范JTJ064-98•港口工程地质勘察规范JTJ240-97•水利水电工程地质勘察规范GB50287-99•铁路工程地质勘察规范岩土工程勘察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划分。甲级乙级丙级工程地基勘察的目的：在于使用各种勘察手段和方法，调查研究和分析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材料。岩土工程勘察二、各阶段勘察的内容可行性研究勘察（规划性勘察、选址勘察）初步勘察详细勘察施工勘察岩土工程勘察（一）选址勘察（可行性研究勘察）基本要求选址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，对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价和方案比较。选择场址时，应进行技术经济分析，避开不利地段。岩土工程勘察（二）初步勘察基本要求初步勘察的任务是查明地层构造、岩土性质、地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因、分布及对场地稳定性的影响以及地基土的地震效应等，对场地内建筑地段的稳定性作出岩土工程评价，为确定建筑总平面布置，选择主要建筑物地基基础设计方案和不良地质现象的防治对策提供工程地质资料。岩土工程勘察（三）详细勘察详细勘察的任务在于针对具体建筑物地基或具体的地质问题，为进行施工图设计提供可靠的依据或设计计算参数。因此必须查明建筑物范围内的地层结构、岩土的物理力学性，对地基的稳定性及承载力作出评价，并提供不良地质现象防治工作所需的计算指标及资料，此外，还要查明有关地下水的埋藏条件和腐蚀性、地层的透水性和水位变化规律等情况。岩土工程勘察勘察点的布置勘探点的布置应按岩土工程等级确定：对一二级建筑物，宜按主要柱列线或建筑物周边线布置。详勘的手段主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主，必要时可补充一些物探和工程地质测绘和调查工作。勘探孔深度以能控制地基主要受力层为原则。对须进行变形验算的地基，控制性勘探孔深度应超过地基沉降计算深度。一般情况下按《勘察规范》选定。地基勘探Siteinvestigation要求：1资料2内容土层分布，水平位置和深度每层土物理力学性质e,cEs地下水位置及性质其他地质问题：古滑坡，古墓，洞穴，老河道古井杂填泥炭粉质粘土粘土砂砾石泥炭粉质粘土粘土砂砾石杂填地基勘探二、勘探方法•物探－地球物理勘探•钻探－钻孔•触探•坑探－明挖•现场测试－原位试验地基勘探（一）物探GeophysicalExploration地球物理勘探方法:重力场,磁电场,声,弹性波,放射性勘探,地震勘探(规范,剪切波速)优点:简单迅速地基勘探岩土工程勘察（二）钻探钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，并可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性质，此外，土的某些性质也可直接在孔内进行原位测试。岩土工程勘察钻探岩土工程勘察岩土工程勘察（三）触探触探是通过探杆用静力或动力将金属探头贯入土中，并量测能表征土对触探头贯入的阻抗能力的指标，从而间接地判断土层及其性质的一类勘探方法和原位测试技术。作为勘探手段，触探可用于划分土层，了解地层的均匀性；作为测试技术，则可估计地基承载力和土的变形指标。触探可分为静力触探和动力触探。岩土工程勘察1.静力触探静力触探试验借静压力将触探头压入土中，利用电测技术测得贯入阻力来判定土的力学性质。FF动画贯入静力触探是可以迅速、连续的反映土质变化划分土层,承载力、压缩性、不排水抗剪强度、砂土密实度等静力触探适用于粘性土和砂类土示意图地基勘探岩土工程勘察静力触探设备中核心部分是触探头。触探杆将探头匀速贯如土层时，触探头可以测得土层作用于探头的锥尖阻力和侧壁阻力。探头按结构分为单桥和双桥两类。单桥探头所测到的是包括锥尖阻力和侧壁阻力在内的总贯入阻力P（kN）。双桥探头可测出锥尖总阻力Qc（kN）和侧壁总摩阻力Pt（kN）。在现场实测以后进行触探资料整理，绘制有关的曲线(如下图）。从而划分土层，间接地估算土的承载力、压缩性指标和单桩承载力等。岩土工程勘察岩土工程勘察2.动力触探动力触探是将一定质量的穿心锤，以一定高度自由下落，将探头贯入土中，然后记录贯入一定深度的锤击次数，以此判别土的性质。下面介绍标准贯入试验和轻便触探两种动力触探方法。（1）标准贯入试验标准贯入试验应与钻探工作相配合。其设备是在钻机的钻杆下端联结标准贯入器，将质量为63.5kg的穿心锤套在钻杆上端。试验时，穿心锤以76cm的落距自由下落，将贯入器垂直打入土层中15cm（此时不计锤击数），随后打入土层30cm的锤击数，即为实测的锤击数N。SPTStandardPenetrationTest地基勘探穿心锤锤垫触探杆贯入器头出水孔贯入器身贯入器靴标准贯入试验地基勘探岩土工程勘察按N的大小,确定土的承载力、估计土的抗剪强度和粘性土的变形指标、判别粘性土的稠度和砂土的密实度以及估计砂土液化的可能性。标准贯入试验适用于砂性土与粘性土穿心锤贯入器岩土工程勘察标准贯入试验(2)动力触探锥状探头轻型10kg,50cm落距,贯入深度30cm中型28kg重型63.5kg碎石,砾石地层特重型120kg地基勘探地基勘探轻型动力触探10kg中型动力触探28kg重型动力触探63.5kg穿心锤锤垫触探杆尖锤头锥状探头岩土工程勘察（2）轻便触探轻便触探设备组成（如右图）。试验时，先用轻便钻具开孔至被试土层，然后以手提高质量为10kg的穿心锥，使其以50cm的落距自由下落，将触探杆垂直打入土中，记录每打入30cm的锤击数称为N10。应用轻便触探指标N10，可确定粘性土和素填土的承载力，判别土层的均匀性。穿心锤触探杆尖锥头锤垫岩土工程勘察圆锥动力触探岩土工程勘察（四）坑探坑探是在建筑场地挖深井（槽）以取得直观资料和原状土样，这是一种不必使用专门机具的一种常用的勘探方法。当场地的地址条件比较复杂时，利用坑探能直接观察地层的结构变化，但坑探可达的深度较浅。探井的平面形状为矩形或圆形，深度为2~3米。较深时应支护坑壁以策安全。岩土工程勘察坑探：（五）现场试验Insitutesting•十字板VaneShear－饱和软粘土•载荷板试验LoadingPlate－深浅均可•旁压仪Pressuremeter－较深地基地基勘探现场载荷试验地基勘探现场载荷试验地基勘探千斤顶荷载板•地基破坏的判定(1)明显侧向挤出或发生裂纹(2)荷载增量很小,沉降急剧增加,(3)某级荷载增量下,24小时内沉降不能稳定载荷试验pcrpuS荷载沉降曲线地基勘探（六）室内试验•物理性质•力学特性直剪试验,压缩地基勘探三勘探报告1一般情况2结果地形和平面钻孔布置图土层剖面土性地下水和不良地质问题3意见和建议评价,设计施工建议,地基处理意见地基勘探岩土工程勘察•1、勘探点平面布置图；•2、工程地质柱状图；•3、工程地质剖面图；•4、原位测试成果图表；•5、室内试验成果图表；•6、当需要时附加图表。成果报告应附下列图件：岩土工程勘察岩土工程勘察钻孔柱状图岩土工程勘察