土木工程地質學講義之七工程地質勘查（104頁）

1、土木工程地質學Geology in Civil Engineering7.1概述7.2工程地質測繪7.3工程地質勘探7.4工程地質勘查原位測試7.5工程地質長期觀察7.6工程地質勘查資料整理7.7工程地質勘查報告實例7.工程地質勘查 7.1概述7.1.1工程地質勘察的目的與任務 目的：探明作為建筑物或構筑物工程場地、地基的穩(wěn)定 性與適宜性以及巖土材料的性狀等問題進行技術方案論證，解決并處理整個工程建設中涉及的巖土的利用、整改問題，保證工程的正常使用。任務：查明場所工程地質條件，并根據(jù)場地的工程地質條件結合工程的具體特點和要求，進行工程地質分析評價，為基礎工程、整治工程、土方工程提出設計方案。

2、7.1.3工程地質勘察分類可行性研究勘察階段探明工程場地的穩(wěn)定性和適宜性1.收集資料2.現(xiàn)場踏勘3.測繪和必要的勘探避開地區(qū)或地段初步勘察階段對工程場地的穩(wěn)定性作出巖土工程評價1.搜集可行性研究階段巖土勘察報告，建筑范圍地形圖及有關工程性質、規(guī)模的文件；2.初步查明地層、構造、巖土物理力學性質、地下水埋藏條件及凍結深度；3.查明場地不良地質現(xiàn)象的成因、分布、對場地穩(wěn)定性的影響及其發(fā)展趨勢4.判定場地和地基的地震效應。詳細勘察與施工勘察階段1.詳勘與施工圖設計相對應，按不同的建筑物或建筑群提出詳細的巖土工程資料和設計所需的巖土技術參數(shù)，對地基作出工程分析評價，為基礎設計、地基處理、不良地質現(xiàn)象的

3、防治等作出方案及論證，提出建議。2.施工勘察與設計施工相結合進行的地基驗槽，樁基工程與地基處理的質量和效果的檢驗，特別在施工階段發(fā)現(xiàn)地質情況與勘察不符時要進行施工勘察，補充必要數(shù)據(jù)，為施工階段的地基基礎設計變更提出相應的地基資料。內容和比例尺1.內容：包括有工程地質條件的全部要素，即擬建場地的地層、巖性、地質構造、地貌、水文地質條件、物理地質作用和現(xiàn)象、已有建筑物的變形和破壞狀況和建筑經驗、可利用的天然建筑材料的質量及其分布等2.比例尺：小比例尺測繪：1:50001:50000(選址階段)中比例尺測繪：1:20001:50000(初勘階段)大比例尺測繪：1:1001:1000(詳勘階段)在地質

4、條件復雜時，比例尺可適當放大。最基本的勘察方法和基礎性的工作，用于勘察的前期階段，在野外將各種地質現(xiàn)象進行觀察、描述、記錄，并反映到一定比例尺的地形圖上，編繪成地質圖或工程地質圖。7.2工程地質測繪 主要是指測繪中觀察描述工程地質條件的詳細程度，包括劃分單元的最小尺寸和實際單元界限在圖上標定的誤差觀察點個數(shù)： 1/cm2、巖層界限點、地貌單元變化點、斷裂（構造）點、水文地質點、原位試驗點、物探點。劃分單元：最小尺寸為2mm，即大于2mm均應標示在圖上。對小斷層、裂隙、軟弱面，反映在圖上，對某些重要單元體，可采用“超”比例的辦法標出。誤差要求：建筑地段的地質界限、地質點測繪精度在圖上誤差不應0.

5、5mm。測繪精度工程地質測繪方法和程序實地測繪法1.測繪前的準備工作2.布置地質觀察測繪路線，方法：路線穿越法分為：直線形或折線形路線方向大致與巖層走向、構造線及地貌單元相垂直布點法預先在地形圖上布置一定數(shù)量的觀測路線和觀測點，常用于大、中比例的工程地質測繪界限追索法沿地層走向或某一地質構造線或某些不良地質現(xiàn)象界限進行布點追索，查明局部的工程地質問題3.工程地質觀測點的工作內容工程地質觀察點的類型測定地質點的位置在地質點應認真觀察，仔細描述，照實做好野外記錄采集有代表性的巖石（土）樣標本、化石標本等4.野外實測地質剖面圖5.測繪工作的內業(yè)整理將野外測繪觀察成果資料進行鑒定分析，確定巖石性質及地

6、質年代，將地質觀察點標定在地形圖上，并將各點的主要巖層界限、構造線畫出，其它的主要地質要素用特殊符號標出，連結所有相同地質界限及構造線，得到所繪制的工程地質圖利用實測剖面圖或在平面圖上切取縱橫兩方向的工程地質剖面圖將所得資料進行綜合分析，編制成工程地質測繪報告像片成圖法1.利用航空（衛(wèi)星）攝影的像片，先在室內根據(jù)判釋標志，并結合所掌握的區(qū)域地質資料，把判明的地層巖性、地質構造地貌、水系及不良地質現(xiàn)象等，描述在單張像片上。2.然后在像片選擇需要調查的若干點和路線，據(jù)此去實地進行調查，校對修正繪成底圖，3.最后，將結果轉繪成工程地質圖比例尺：航片 1:250001:100000 陸地衛(wèi)星影像 1:

7、2500001:500000 熱紅外圖像 1:50000遙感技術 巖土工程勘探常用的方法有鉆探、坑探及工程物探三類 鉆探和坑探工程是直接勘探手段，能較可靠地了解地下地質情況。鉆探工程是使用最廣泛的一類勘探手段，普遍應用于各類工程的勘探；由于它對一些重要的地質體或地質現(xiàn)象有時可能會誤判、遺漏，所以也稱它為“半直接”勘探手段?？犹焦こ炭碧饺藛T可以在其中觀察編錄，以掌握地質結構的細節(jié)；但是重型坑探工程耗資高，勘探周期長，使用時應具經濟觀點。 地球物理勘探簡稱物探，是一種間接的勘探手段，它可以簡便而迅速地探測地下地質情況，且具有立體透視性的優(yōu)點。但其勘探成果具多解性，使用時往往受到一些條件的局限。 考

8、慮到三類勘探手段的特點，布置勘探工作時應綜合使用，互為補充。 7.3工程地質勘探 一、工程物探 巖土層有不同的物理性質，如導電性、彈性、密度、磁性等。利用專門儀器測定巖土層物理參數(shù)，通過分析地球物理場的異常特征，結合地質資料，間接了解地下深處地質體的情況。物探種類：電法、磁法、地震、重力、放射性等勘探方法，工程中常用的是電法和彈性波法。1.電法：利用儀器測定人工或天然電場中巖土的導電性的差異測定地質情況。2.彈性波勘探：用人工激發(fā)震動，研究彈性波在地質體中傳播規(guī)律，判斷地下情況和巖體的特性和狀態(tài)。分為地震勘探、聲波探測工程物探的作用主要有：作為鉆探的先行手段。了解隱蔽的地質界線、界面或異常點（

9、如基巖面、風化帶、斷層破碎帶、巖溶洞穴等）作為鉆探的輔助手段。在鉆孔之間增加地球物探勘探點，為鉆探成果的內插、外推提供依據(jù)。作為原位測試手段。測定巖體的波速、動彈性模量、特征周期等參數(shù)。二、鉆探工程1.巖土工程鉆探的特點在巖土工程勘察中，鉆探是最常用的一類勘探手段。與坑探、物探相比較，鉆探有其突出的優(yōu)點，它可以在各種環(huán)境下進行，一般不受地形、地質條件的限制；能直接觀察巖心和取樣 ，勘探精度較高；能提供作原位測試和監(jiān)測工作，最大限度地發(fā)揮綜合效益；勘探深度大，效率較高。因此，不同類型、結構和規(guī)模的建筑物，不同的勘察階段，不同環(huán)境和工程地質條件下，凡是布置勘探工作的地段，一般均需采用此類勘探手段。

10、 與一般的礦產資源鉆探相比，巖土工程鉆探有如下特點： （1）鉆探工程的布置，不僅要考慮自然地質條件，還需結合工程類型及其結構特點。如房屋建筑與構筑物一般應按建筑物的輪廓線布孔。 （2）除了深埋隧道以及為了解專門地質問題而進行的鉆探外，孔深一般十余米至數(shù)十米，所以經常采用小型、輕便的鉆機。 （3）鉆孔多具綜合目的，除了查明地質條件外，還要取樣、作原位測試和監(jiān)測等；有些原位測試往往與鉆進同步進行，所以不能盲目追求進尺。 （4）在鉆進方法、鉆孔結構、鉆進過程中的觀測編錄等方面，均有特殊的要求。如巖心采取率、分層止水、水文地質觀測、采取原狀土樣和軟弱夾層、斷層破碎帶樣品等要求。 1.線網的布置不僅考慮

11、地質條件，還要結合工程類型2.鉆探的深度較淺3.孔徑變化較大，小者數(shù)十毫米，大者1000或2000毫米4.一孔多用5.要求達到一定巖芯采取率 80%；軟弱夾層65%6.準備做試驗的孔段，要求孔壁光滑平整，以利壓水試驗、灌漿等。通過對巖心的各種統(tǒng)計，可獲得巖心采取率、巖心獲得率和巖石質量指標(RQD)等定量指標。巖心采取率是指所取巖心的總長度與本回次進尺的百分比?？傞L度包括比較完整的巖心和破碎的碎塊、碎屑和碎粉物質。巖心獲得率是指比較完整的巖心長度與本回次進尺的百分比。它不計入不成形的破碎物質。 2.鉆孔類型: 指鉆孔的角度及其方向鉆孔的角度即是鉆機的立軸鉆桿與地平線的夾角。主要分為：鉆直孔 :

12、傾角90，工程地質鉆探中最常用、可作壓水試驗水平孔 ：傾角0，一般在坑探中布置，可作平硐、石門延續(xù) 斜孔 ：傾角小于90，且應定出傾斜的方向 定向孔：鉆孔隨深度的變化有規(guī)律地彎曲，進行定向鉆進3.鉆探孔深度的確定 確定勘探孔深度應根據(jù)建筑物類型、勘察階段、工程地質條件的復雜程度和所評價的工作地質問題等綜合考慮。水工建筑物：為評價壩基深部抗滑穩(wěn)定，勘探孔應穿過可能構成 滑移面的軟弱結構面；評價壩基滲漏，勘探孔應達 到透水層以下的相對隔水巖層。工民建：勘探孔一般要打到壓縮層以下。平原區(qū)5-15m；控制孔 20-30m;東南沿海30-75m;斷層破碎帶要穿過,打入新鮮 基巖5m?？刂瓶?、一般勘探孔4

13、.鉆孔觀測與編錄 鉆孔觀測與編錄是鉆進過程的詳細文字記載，也是巖土工程鉆探最基本的原始資料。因此在鉆進過程中必須認真、細致地做好觀測與編錄工作，以全面、準確地反映鉆探工程的第一手地質資料。鉆孔觀測與編錄的內容包括： 1、巖心觀察、描述和編錄 對巖心的描述包括地層巖性名稱、分層深度、巖土性質等方面。不同類型的巖土其巖性描述的內容為： (1)碎石土：顆粒級配；粗顆粒形狀、母巖成分、風化程度，是否起骨架作用；充填物的成分、性質、充填程度；密實度；層理特征。 (2)砂類土：顏色；顆粒級配；顆粒形狀和礦物成分；濕度；密實度；層理特征。 (3)粉土和粘性土：顏色；稠度狀態(tài)；包含物；致密程度；層理特征。 (

14、4)巖石：顏色；礦物成分；結構和構造；風化程度及風化表現(xiàn)形式，劃分風化帶；堅硬程度；節(jié)理、裂隙發(fā)育情況，裂隙面特征及充填膠結情況，裂隙傾角、間距，進行裂隙統(tǒng)計。 必要時作巖心素描。 巖心采取率:是指所取巖心的總長度與本回次進尺的百分比?？傞L 度包括比較完整的巖心和破碎的碎塊、碎屑和碎粉物質。巖心獲得率:是指比較完整的巖心長度與本回次進尺的百分比。它 不計入不成形的破碎物質。巖石質量指標（RQD）：指在取出的巖心中，大于10cm的柱狀巖心 長度與本回次進尺的百分比。是巖體分類 和評價地下洞室圍巖質量的重要指標。 上述三項定量指標可反映巖石的堅硬和完整程度。巖石愈堅硬、完整，數(shù)值愈高；愈軟弱、破碎

15、的巖石，數(shù)值愈低。 巖芯采取率 80%；軟弱夾層65% 在鉆進過程中注意換層的深度、回水顏色變化、鉆具陷落、孔壁坍塌、卡鉆、埋鉆和涌沙現(xiàn)象等，結合巖心以判斷孔內情況。如果鉆進不平穩(wěn)，孔壁坍塌及卡鉆，巖心破碎且采取率又低，就表明巖層裂隙發(fā)育或處于構造破碎帶中。國內水利水電勘察單位使用的鉆孔攝影和鉆孔電視，可以對孔內巖層裂隙發(fā)育程度及方向、風化程度、斷層破碎帶、巖溶洞穴和軟弱泥化夾層等，獲取較為清晰的照片和圖像。這無疑提高了鉆探工作的質量和鉆孔利用率。 三、坑探工程1、巖土工程勘探常用的坑探工程類型及其適用條件 坑探工程也叫掘進工程、井巷工程，它在巖土工程勘探中占有一定的地位。與一般的鉆探工程相比

16、較，其特點是：勘察人員能直接觀察到地質結構，準確可靠，且便于素描；可不受限制地從中采取原狀巖土樣和用作大型原位測試。尤其對研究斷層破碎帶、軟弱泥化夾層和滑動面(帶)等的空間分布特點及其工程性質等，更具有重要意義?？犹焦こ痰娜秉c是：使用時往往受到自然地質條件的限制，耗費資金大而勘探周期長；尤其是重型坑探工程不可輕易采用。各種坑探工程的特點和適用條件：名稱特點適用條件探槽在地表深度小于3-5米的長條形槽子剝除地表覆土，揭露基巖，劃分地層巖性，研究斷層破碎帶；探查殘坡積層的厚度和物質、結構 試坑從地表向下，鉛直的、深度小于35m的圓形或方形小坑 局部剝除覆土，揭露基巖；作載荷試驗、滲水試驗，取原狀土

17、樣 淺井從地表向下，鉛直的、深度515m的圓形或方形井 確定覆蓋層及風化層的巖性及厚度；作載荷試驗，取原狀土樣 豎井（斜井）形狀與淺井相同，但深度大于15m，有時需支護 了解覆蓋層的厚度和性質，作風化殼分帶、軟弱夾層分布、斷層破碎帶及巖溶發(fā)育情況、滑坡體結構及滑動面等；布置在地形較平緩、巖層又較緩傾的地段 巖土工程勘探中常用的坑探工程有：探槽、試坑、淺井、豎井(斜井)、平硐和石門(平巷)。其中前三種為輕型坑探工程，后三種為重型坑探工程。名稱特點適用條件平硐在地面有出口的水平坑道，深度較大，有時需支護 調查斜坡地質結構，查明河谷地段的地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、風化巖層等；作原位巖體力學試驗及地

18、 應力量測，取樣；布置在地形較陡的山坡地段 石門（平巷）不出露地面而與豎井相連的水平坑道，石門垂直巖層走向，平巷平行 了解河底地質結構，作試驗等 2.編錄工作 坑探工程應事先編好設計書，開挖過程中要及時作好觀察、描述、記錄或照相，然后作好編錄工作。 坑探工程的編錄工作主要是編制展視圖，展視圖就是沿坑探工程的壁面、底面所編制的連續(xù)地質剖面圖、按一定的制圖方法將三度空間的圖形展開。不同類型的坑探工程展視圖的編制方法和表示的內容有所不同，比例尺一般為1:25-1:100試坑、淺井、豎井：采用四壁輻射展開法或四壁平行展開法探槽：一般只畫底和一壁，有時也將兩側壁畫出。平硐：將五個面全部畫出，硐頂分開單畫

19、，其余面相聯(lián)展開 原位測試工程地質野外試驗是工程地質的重要勘察方法之一。主要特點是：保持天然狀態(tài)綜合反映客觀實際避免取樣的困難完成室內無法測定的試驗內容工程地質勘察中常用的野外試驗有三大類：水文地質試驗：鉆孔壓水試驗、抽水及滲水試驗等巖土力學性質和地基強度試驗：載荷試驗、觸探試驗、十字板剪切試驗、鉆孔旁壓試驗、巖體彈性模量測定、點荷載試驗、回彈錘擊試驗等地基處理試驗：灌漿試驗、樁基承載力試驗洛陽鏟麻花鉆鉆進鉆孔平面布置圖鉆孔柱狀圖工程地質剖面圖主要指標天然含水量天然重度孔隙比液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)壓縮模量變形模量抗剪強度指標標準值(固結快剪)地基承載力特征值內聚力內摩擦角ckk(%)(kN/

20、m3)（%）(Mpa)(kpa)(度)(kpa)沖填土1217.90.7917.5130淤泥75.015.22.0947.326.021.32.552.186639.5粉質粘土20.819.10.7129.418.211.20.2311.42824289物理力學性質指標值刮刀鉆頭一字鉆頭魚尾鉆頭螺旋鉆頭金剛石鉆頭潛孔錘鉆頭常見各種鉆頭一、平板載荷試驗適用范圍：一般粘性土和無粘性土1.目的： 研究地基土體壓縮變形特征、地基容許承載力R、變形模量Eo、地基變形范圍、黃土起始濕陷壓力2.原理：通過對放置在地基土表面上的方形(或圓形)剛性承壓板上逐級施加荷載，觀測各級荷載下沉降量隨時間的變化，逐級達到

21、穩(wěn)定為止，這樣測得各級荷重壓力(P)相應的穩(wěn)定沉降量，以此繪制壓力與沉降的關系曲線(P-S)和沉降量隨時間變化的S-t關系曲線.3.試驗設備 主要包括加載與傳壓裝置、變形觀測裝置及承壓板。 載荷試驗一般在方形試坑中進行，將試坑挖到基礎的設計砌置深度，整平坑底，放置承壓板，在承壓板上施加荷載。 承壓板：采用現(xiàn)場混凝土澆筑和預制兩種，其底面一般用厚鋼板。對承壓板的要求是：要有足夠的剛度；滿足在加荷過程中承壓板本身的變形小；而且其中心和邊緣不能產生彎曲和翹起的要求，故其形狀一般為圓形或方形。根據(jù)經驗，土質松軟的地基土，宜采用較大尺寸；土質較硬時，承壓板宜選用較小尺寸。承壓板的面積一般采用250010

22、000cm2。加荷傳壓裝置： 加荷傳壓裝置包括：壓力源(千斤頂、堆載物)；載荷臺架；反力構架等。加荷方式有兩種：重物靜力加荷和液壓千斤頂加荷。重物靜力加荷法：在載荷臺上放置重物(如鋼錠、鉛塊、建筑砌塊)以此向地基土加荷載。此法雖顯笨重，勞動強度大，但其荷載穩(wěn)定，常在大荷載測試時采用。液壓千斤頂反力加荷法：用液壓千斤頂加荷，用地錨系統(tǒng)提供反力。加荷是通過鋼桁架或拉桿傳給地錨。其加荷控制及搬運方便，勞動強度相對較小，但可提供的反力有限，故適于小荷載測試。受力時地錨有時會上拔，千斤頂壓力不易穩(wěn)定，故常加一穩(wěn)壓器，以保持一定恒壓。地錨系統(tǒng)、反力構架或載荷臺架，其構件和總體組合強度不能過低，應是試驗最大

23、荷載的1.5-2倍。沉降量測系統(tǒng)由千分表（現(xiàn)在一般使用帶計算機數(shù)據(jù)接口的電子千分表，既可觀測，又可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集）及固定支架或沉降傳感器及自動記錄儀組成。反力裝置： 堆載式、撐臂式、傘型錨桿式、桁架式。對于大型壓板試驗常采用錨樁或錨桿梁式反力系統(tǒng)觀測裝置： 壓力環(huán)、百分表及固定支架等。 油壓千斤頂?shù)姆戳Γ傻劐^支承。測量承壓板的沉降變形可用千分表。3、試驗要點 試驗點的位置應根據(jù)建筑物的結構特點、特殊要求、以及建筑區(qū)的工程地質條件來選擇，一般布置在重要建筑物關鍵部位的持力層和軟弱土層處。 a.試坑開挖開挖圓形或方形基坑，試坑直徑或寬度不小于承壓板直徑和寬度的三倍。當挖至距試驗深度15-20

24、cm處預留防擾動保護層，停止快速開挖，用平鏟修整至試測深度。試驗前應保持土層的天然濕度和原狀結構。試面上鋪設0.5-1cm厚的凈砂，粒徑為0.25-0.5mm中粗砂,保證承壓板水平并與土均勻接觸。 b.加荷等級 分級加荷。第一級加荷宜接近挖除土柱的自重，其相應的沉降不計。以后，每級加荷的增量一般應取地基預估荷載1/8-1/10；軟土每級荷載增量為10-25KPa；中密粘性土及砂土為25-50KPa；密實的砂土、碎石土和堅硬的粘性土，可采用50-100KPa c.每級荷載下的沉降觀測與穩(wěn)定標準沉降觀測標準： 每次加荷后,第一小時內按5、5、10、10、15、15分鐘觀測其沉降量（S）一次，以后每

25、隔30min觀測一次，達到穩(wěn)定標準為止，繪制S-t關系曲線。沉降穩(wěn)定標準： 視土的種類而定。碎石土及砂土每級荷載觀測不少于4個小時；一般粘性土不少于8個小時，軟粘土不少于24小時。同時還須滿足每小時沉降量不大于0.1mm的要求。d.終止試驗條件 試驗過程中出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時，即可認為土體已達到極限荷載狀態(tài)，可以結束試驗：承壓板周圍出現(xiàn)土被擠出，或有明顯裂縫變形現(xiàn)象；荷載-沉降曲線出現(xiàn)陡降段；24h沉降速率不能達到相對穩(wěn)定標準； 一般盡可能加荷至土體破壞。當最終一級加荷觀測沉降量結束后，可逐級卸荷，并觀測其回彈值。 4.資料的整理 根據(jù)載荷試驗結果，可以繪制壓力P與變形量S的關系曲線和變形量S與

26、時間t的關系曲線。 P-S曲線的開始部分往往接近于直線，與直線段終點1對應的荷載P0稱為地基的比例界限荷載或地基的臨塑荷載，一般地基承載力設計值取接近于或稍超過此比例界限值； 拐點2對應的荷載Pu為極限荷載，相當于地基整體滑移破壞時的承載力。 這兩個拐點是確定地基的承載力和計算變形模量的重要依據(jù)。根據(jù)記錄繪制PS和St關系曲線。曲線被兩個拐點P0和Pu分為三段：線段為直線，PS成正比關系， P0為比例界限點，稱為壓密階段；線段為曲線， Pu為極限強度，這段稱為剪切階段；線段曲線，表明壓力作用下不能穩(wěn)定，形成滑動面，土體受到破壞，稱為破壞階段。壓力與穩(wěn)定沉降關系曲線5.資料應用a.計算變形模量E

27、o 變形模量Eo是指土在單軸受力、無側限情況下的應力與應變之比，與室內有側限條件下壓縮試驗求得的壓縮模量Es不同。其值可由載荷試驗成果P-S曲線的直線變形段按彈性理論公式求得。 式中Eo土的變形模量，MPa； P承奪板上的總荷載，KPa； S相應沉降量，mm； d換算成圓面積的承壓板直徑，m(表15-11)； 土的泊松比，0.25-0.42。b.確定地基承載力特征值（1）拐點法 根據(jù)試驗P-S曲線有較明顯直線段時，就用直線段的拐點所對應的壓力即臨塑荷載作為地基承載力的特征值。軟粘土中P-S關系曲線拐點常不明顯，則可采用雙對數(shù)lgP-lgS關系曲線，找到拐點。常見這類土多為密實砂土、硬塑以上的粘

28、性土等。（2）極限荷載法 當臨塑荷載與極限荷載接近時，應以Pu除以安全系數(shù)K作為地基承載特征值。K值一般取1.5-2.5。多為脆性破壞類型的土，如某些黃土、紅土等。（3）相對沉降控制法 在P-S曲線較平緩的區(qū)段中選取承壓板沉降量S與承壓板寬度或直徑b之比值（S/b）.對一般粘性土采用S/b0.02對應的壓力作為地基承載特征值；對砂土和新近沉積粘性土采用S/b=0.01-0.015所對應的壓力值為地基承載特征值。c.預估建筑物沉降量 在建筑物基礎寬度2倍深度以內土質相對均勻時，利用平板載荷試驗，可以預估建筑物沉降量。對于砂土地基，建筑物沉降量估算，可按公式計算：對粘性土地基，建筑物沉降量估算，可

29、按公式計算式中：S為預估的基礎沉降量;S為載荷與基礎底面壓力值相等時的承壓板的沉降量；B為基礎短邊寬度；D承壓板尺寸。二、靜力觸探 1.試驗目的和基本原理 用靜壓力勻速將標準規(guī)格的圓錐形探頭壓入土層，由于土層中各種土的軟硬不同，探頭所受阻力自然不一樣，利用探頭內的阻力傳感器，通過電訊號和機械系統(tǒng)將進入土中的貫入阻力，傳至自動記錄儀繪出隨深度的變化曲線。根據(jù)貫入阻力與土的工程性質之間的定性關系和統(tǒng)計關系，對復雜地層進行劃分、并提供地基承載力、選擇樁尖持力層和預估單樁承載力等指標。 根據(jù)工程需要采用單橋探頭、雙橋探頭、或帶孔隙水壓力量測的探頭，可測比貫入阻力（Ps）、錐尖阻力（qc）、側壁摩阻力（

30、fs）和貫入時的孔隙水壓力。靜力觸探試驗用于軟土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土.但對卵礫和礫質土層不宜采用。靜力觸探儀、靜力觸探車2.儀器與主要設備 靜力觸探儀主要由貫入裝置、探頭、量測記錄裝置三部分組成。 a.貫入裝置：包括觸探主機與反力裝置，觸探主機借助探桿將裝在其底端的探頭壓入土中；反力裝置則提供主機在貫入探頭過程中所需的反力。觸探主機按力的傳動方式可分為液壓傳動和機械傳動兩類。 液壓傳動方式最大貫入行程一般為0.5-1.0m，貫入力大于80KN，以車裝式為主。特點是貫入速度均勻、加壓能力大。適于一般粘性土、硬粘土和較密實的砂類土的深層靜力觸探。 機械式有電動絲桿和手搖鏈式兩種

31、。電動絲阻力貫入力較大，適用于一般粘性土和砂類土；手搖式主機以人力轉動手柄將探頭壓力土中，貫入力一般小于20-30KN，只適用于淺層松軟的粘性土層。 反力裝置：作用是固定觸探主機，一般常采用地錨、重物和車輛自重作為反力裝置。b.探頭 探頭工作原理： 將探頭壓入土中，由于土層的阻力，使探頭受到一定的壓力。土層的強度越高，探頭所受到的壓力愈大，探頭內的阻力傳感器，將土層的阻力轉變?yōu)殡娪嵦?，由儀器測量出來。 土的強度 土的阻力 傳感器應變 電阻變化 電壓輸出，最后由電子儀器記錄下來，測定土的強度。單、雙橋探頭 探頭的類型：單橋探頭和雙橋探頭 單橋探頭試驗可得比貫入阻力Ps，雙橋探頭試驗可得到錐頭阻力

32、qc及側壁摩擦力fs3.試驗方法和步驟:a.平整實驗場地。b.將觸探頭對準孔位。c.設置好量測儀器，將探頭按1.2m0.3m/min均速貫入土中0.5m-1.0m左右(冬季應超過凍結線)，然后稍許提升，使探頭傳感器處于不受力狀態(tài)。d.待探頭溫度與地溫平衡后(儀器零位基本穩(wěn)定)，將儀器調零或記錄初讀數(shù)，即可進行正常貫入。深度6m內，每貫入1-2m，應提升探頭檢查溫漂并調零；6m以下每貫入5-10m應提升探頭并檢查回零情況，若有異常情況，應檢查原因并及時處理。e.實驗時均勻轉動搖柄，以上述均速將探桿壓入土中，根據(jù)深度指針和觸探機架上的刻度，每壓入10cm，記錄一次探頭阻力讀數(shù)。4.資料整理及應用

33、a.資料整理 比貫入阻力Ps： 錐頭阻力qc及側壁摩擦力fs其中p,q,f分別為應變率定的傳感器的率定系數(shù)；p,q,f傳感器的應變量或輸出電壓 摩阻比Rf:是同一深度的側摩阻力fs與錐尖阻力之比，以百分數(shù)表示b.成果應用 繪圖：以深度為縱坐標，以比貫入阻力Ps或錐尖阻力qc和側摩阻力fs(及摩阻比Rf)為橫坐標，繪出關系曲線。(1)劃分土層和定名 單橋探頭可根據(jù)比貫入阻力Ps確定土類，但精度不高。雙橋探頭可測得錐尖阻力和側壁摩擦力計算摩阻比Rf，劃分土類，精度較高。qcfs(2)確定地基土的承載力 利用靜力觸探資料確定地基土承載力,國內均采用在實踐基礎上提出經驗公式。工業(yè)與民用建筑地質勘察規(guī)范

34、采用的公式： 砂土：f=0.0197Ps+0.0656 一般粘性土： f=0.104Ps+0.269 老粘土： f=0.1Ps(3)確定土的壓縮模量ES和變形模量E0 用經驗公式確定土的壓縮模量ES和變形模量E0，不同地區(qū)和部門對不同土類有不同的經驗公式可供選擇(4)估算單樁極限承載力 利用雙橋探頭測得的qc和fs，可以用在樁基設計中，確定單樁承載力；選擇樁尖持力層；提供各層土的變形指標。三、圓錐動力觸探 1.試驗目的和基本原理： 是利用一定重量的落錘，以一定高度自由下落，將一定尺寸、一定形狀的探頭打入土中，記錄貫入一定深度所需錘擊數(shù)，根據(jù)貫入的難易程度來判定土的物理力學性質并進行力學分層的一

35、種原位測試方法?？刹槊鞯貙悠拭?、確定各類土的承載力、樁基持力層、預估單樁承載力等。 2.動力觸探的類型及規(guī)格 根據(jù)穿心錘的重量，可將圓錐動力觸探分為輕型、重型、超重型三種動力觸探。其中，輕型適用于一般粘性土及素填土；重型適用于砂土及碎石土；超重型適用于卵石、礫石類土。 各類型觸探設備均由觸探器、重錘、及觸探桿三部分組成。動力觸探設備規(guī)格貫入深度：輕型貫入30cm錘擊數(shù)N10 重型貫入10cm錘擊數(shù)N63.5 超重型貫入10cm錘擊數(shù)N120a.輕型動力觸探 適用于一般粘性土和素填土(1)規(guī)格：錘重10kg、落距50cm、貫入30cm 錘擊數(shù)N10(2)試驗要點：先用輕便鉆具鉆到試驗土層標高以上

36、3cm處，然后將探頭與探桿放入孔內，保持探桿垂直。將10kg的穿心錘提升到502cm高度，使其自由下落，將探頭垂直打入土層中。記錄每打入土層30cm錘擊數(shù)N10如遇密實堅硬土層，當貫入0.3m所需錘擊數(shù)超過100擊或貫入15cm超過50擊時，即可停止試驗，N10可用貫入深度及其相應錘擊數(shù)換算。圓錐觸探頭類型b.重型、超重型動力觸探(1)規(guī)格：錘重63.5kg、落距76cm、貫入10cm錘擊數(shù)N63.5 錘重120kg、落距100cm、貫入10cm錘擊數(shù)N120(2)試驗要點： 觸探桿應保持垂直，接頭連接緊固。貫入時63.5kg穿心錘提升76cm高度（超重型穿心錘120kg提升到100cm），然

37、后使其自由下落，將探頭打入土中。 記錄貫入深度、一陣擊的貫入量及相應的錘擊數(shù)（一般5擊為一陣擊）并計算每貫入10cm的實測錘擊數(shù)N；當觸探桿長度大于2m時，錘擊數(shù)校正：式中N63.5重型動力觸探錘擊數(shù)； 觸探桿長度校正系數(shù)3.資料整理與成果應用 資料整理：繪制N10-H、N63.5-H、N120-H曲線，分層及計算分層擊數(shù)平均值。 成果應用：根據(jù)曲線可劃分土類或土層剖面 一般來說，錘擊數(shù)越小，土的顆粒越細；錘擊數(shù)越大顆粒越粗。在某一地區(qū)進行多次實踐后，就可以建立起當?shù)赝令愋团c錘擊數(shù)之間的關系。將觸探錘擊數(shù)相近段劃分為一層，并求出每一層的錘擊數(shù)平均值，定出土層名稱。在地區(qū)性的經驗基礎上，根據(jù)觸探

38、成果指標確定砂土的孔隙比、相對密度、估算地基土承載力、及單樁承載力等四、十字板剪切試驗 用于測定飽和軟粘土不排水抗剪強度和靈敏度的原位測試技術。測試時，把一定標準的十字板頭插入飽和軟粘土中，以一定的速率扭轉，量測土破壞時的抵抗力矩，測定土的不排水抗剪強度。 由于該試驗是在原位條件下進行的，與室內試驗相比，更容易反映土體的天然結構、天然應力等條件，尤其是高塑性軟土。目前國內主要有兩種十字板剪切儀，即機械式和電測式。電測式十字板剪切儀 在十字板頭上連接貼有電阻應變片的受扭力矩傳感器，在地面用電子儀器直接測量十字板的剪切扭矩。 將十字板頭壓入土中預定的試驗深度后，順時針方向轉動扭力裝置的手搖柄 ，當

39、量測儀表讀數(shù)開始增大時，每轉1度讀數(shù)1次。將峰值或穩(wěn)定值作為原狀土的剪切破壞的讀數(shù)。四、標準貫入(SPT) 1.試驗目的和原理 也是一種動力觸探，它利用一定的錘擊動能（錘重63.5kg,落距76cm），將一定規(guī)格的對開管式的標準貫入器（對開管外徑51mm、內徑35mm、長度457mm）打入鉆孔孔底的土中15cm，然后再打入30cm，用后30cm的錘擊數(shù)作為試驗的指標N。根據(jù)打入土中的貫入阻抗，判別土層的工程性質。 該實驗的應用主要劃分土層、評定砂土的相對密度、評定地基土承載力、估算單樁承載力等。標準貫入器：由兩個半圓管合成的取土器該試驗主要適用于一般粘性土、粉土和砂土，不適用于軟塑-流塑的軟土

40、對開管式標準取土器2.試驗設備和操作要點 標準貫入試驗除所用探頭為對開管式貫入器外，其它試驗設備與圓錐動力觸探相似。a.先用鉆具鉆至土層標高以上15cm處(避免下層土受到擾動)，清除孔底殘土后再進行試驗b.將貫入器豎直打入土層中15cm后，開始記當每打入10cm的錘擊數(shù)，累計打入30cm的錘擊數(shù)為標準貫入試驗的實測錘擊數(shù).當錘擊數(shù)達50擊，而貫入深度未達30cm時，可記錄實際深度并終止試驗，用實際深度和相應的錘擊數(shù)換算出N值。c.取出貫入器，對貫入器中的土樣進行鑒別描述d.當鉆桿長度大于3m時，錘擊數(shù)應進行鉆桿長度校正式中N桿長修正后的錘擊數(shù)； N現(xiàn)場實測錘擊數(shù)； 桿長修正系數(shù)3.資料的應用a

41、.確定地基承載力粘性土確定承載力N357911131517192123fk105145190235280325370430515600680砂土地基承載力b.確定砂土的密度和容許承載力N10153050中、粗砂180250340500粉、細砂140180250340 c.根據(jù)標準貫入試驗結果確定單樁豎向承載力d.評價粘性土的稠度狀態(tài)和地震作用下強度降低 判斷砂土液化：標準貫入擊數(shù)N小于按下式計算出的N時，則可認為是可液化的砂土Ncr為液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值；N0為液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值；NNcr 不易液化;NNcr 可能或容易液化 五、旁壓試驗 1、試驗目的與原理 測定地基土體的變

42、形模量和確定地基的承載力。它的基本原理與載荷試驗相似，但兩者施加壓力的方式和土體變形的方向是不同的。 試驗原理： 是在豎直鉆孔內放入旁壓器探頭，利用高壓氣體使量管中的水注入旁壓器里，使其因增壓膨脹而對孔壁施加側向壓力，引起孔壁土體產生變形，其大小由量管中水位變化值反映出來。通過逐級加荷，并觀測相應量管中的水位降，據(jù)此繪制壓力與水位降的關系曲線。它與載荷結果的P-S曲線相似，同樣反映出隨壓力變化土層的變形特征。 2.旁壓儀結構由旁壓器、加壓穩(wěn)壓裝置和變形測量裝置及導管等部分組成。）旁壓器是旁壓儀最主要的部件。旁壓器為圓柱形骨架，外套有密封的彈性膜。預鉆式一般分為上、中、下三腔。中腔為測試腔,上、

43、下腔為輔助腔。上、下腔用金屬管連通，而預與中腔嚴密隔離。加壓穩(wěn)壓裝置的壓力源為高壓氮氣或人工打氣。并附有加壓穩(wěn)壓調節(jié)閥和壓力表。變形測量裝置一般由體變管(量管)或液位儀及輔管組成。導管為尼龍軟管，連接旁壓器中腔與體變管相通，連接上下腔與輔管相通。旁壓儀分為預鉆式和自鉆式兩類。旁壓儀 預鉆式是在預先鉆好的鉆孔內放入旁壓器. 自鉆式是用自鉆鉆頭鉆進將旁壓器放入預定位置，然后通過壓力-體積控制裝置使旁壓器徑向擴張，對孔壁施加壓力，使土體產生相應變形的一種原位測試方法。 試驗前要先進行彈性膜標定和儀器綜合變形校準。壓力和體積控制箱 設置在三角架上的一個箱式結構，它包括加壓穩(wěn)壓裝置和變形量測裝置兩部分。

44、 加壓穩(wěn)壓裝置是由高壓氮氣瓶或人工打氣筒、儲氣罐、調節(jié)閥和相應的壓力表組成。加壓穩(wěn)壓均通過調壓閥控制。變形量測裝置 由測管、輔管、水箱及各類閥門等部件構成。主要功能是控制進入旁壓器的水量。 旁壓儀的率定：彈性膜約束力的率定和儀器管路綜合變形率定測試。 3 .試驗步驟a.平整場地，鉆孔準備。 成孔要求：試驗前用回轉、勺鉆打好鉆孔，成孔要直，孔壁要光滑。鉆孔直徑應略大于旁壓器外徑26mm?？咨顟阮A定試驗深度略深2040cm，以保證旁壓器下腔在受膨脹時有足夠的空間，使其和上腔同步。鉆孔成孔后宜立即進行試驗，以免縮孔和塌孔。對易坍塌的鉆孔，宜采用泥漿護壁。 實驗點布置原則：必須保證旁壓器上、中 、下

45、三腔都在同一土層中。均質土中一般1m安排1個測點；每一層應少于1個測點，層厚大于3m的土層，一般不少于2個測點。 檢查管路。b.充水：將旁壓器置于地面上，打開水箱閥門，使水由水箱分別流入旁壓器中筒和上、下筒，并返回到測管中。待量測管中水位升高到一定高度時，提起旁壓器中筒的中點與量管的水位相平（此時旁壓器內不產生靜水壓力，不會使彈性膜膨脹），然后關閉筏門，停止注水。此時量管水位值為試驗初讀數(shù).c.放置旁壓儀：將旁壓器放入鉆孔中預定的實驗深度，其深度以中腔中點為準。打開量管閥門，此時旁壓器內產生靜水壓力，并記錄管中水位下降值。該壓力即為第一級壓力。靜水壓力:是自旁壓器測量套筒的中點至量管水面垂直距

46、離水柱產 生的壓力當測試深度內有地下水時，則從地下水面算起。 h1地面至旁壓器中筒中點的距離h2地面至量筒水面高度d.加壓：打開氮氣瓶開關，同時觀測壓力表，控制氮氣瓶輸出壓力不超過減壓筏額定標準。加壓等級一般為預計極限壓力的1/81/12。各級壓力下的相對穩(wěn)定時間標準為1min或3min。測記各級壓力下體積或量管水位下降值S。 e.旁壓試驗終止條件：某級壓力下水位降明顯增大量測腔的擴張體積相當于量測腔固有體積當量筒水位下降總值達36cm時，可認為土體破壞終止試驗4.資料整理成果應用a.壓力和體積變形校正計算作用于土體的各級實際壓力（p）式中pm試驗時施加的每級壓力 pi彈性膜的約束力變形量校正

47、式中v,s校正后的體積、量管水位下降值 vm,sm實測體積、量管水位下降值 儀器綜合變形校正系數(shù)繪制各級壓力與相應水位間的關系p-s或p-v曲線。b.按下式計算變形模量（E0）式中 p0比例界限或臨塑荷載；m旁壓系數(shù)，一般采用29.3 S與p0對應的水位降；S0彈性膜膨脹接觸孔壁時水位降 r鉆孔半徑c.確定地基承載力臨塑荷載法：比例界限p0作為地基承載力,由p-s曲線確定極限荷載法：fk=pu/k k=3.03.5試驗名稱試驗類型基本原理巖土參數(shù)及應用適用范圍載荷試驗平板載荷試驗利用P-S曲線確定各種特性指標1.確定地基土的承載力和變形模量；2.確定濕陷性黃土的濕陷起始壓力，判別土的濕陷性適用

48、于碎石土、砂土、粉土、粘性土，填土、軟土和軟質巖石螺旋板載荷試驗1.確定地基土的承載力和變形模量；2.估算地基土固結系數(shù)、不排水抗剪強度適用于砂土、粉土、粘性土和軟土樁基載荷試驗1.確定單樁豎向和水平承載力；2.當埋設有樁底反力和樁身應力、應變量測元件時，可直接測定樁周土的極限側阻力和極限端阻力以及測定樁身應力變化和樁身的彎距分布；3.估算地基土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)適用于各類樁基動載荷試驗確定基礎豎向震動力加速度a和基底動壓力Pd適用于各類樁基旁壓試驗預鉆式旁壓試驗在鉆孔內利用旁壓器對孔壁施加水平壓力量測孔壁的變形，通過壓力與變形關系，求得地基土承載力、變形參數(shù)1.確定地基土承載力；2.確

49、定地基土旁壓模量適用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、填土和軟質巖石、風化巖自鉆式旁壓試驗1.確定地基土承載力；2.確定地基土旁壓模量；3.估算原位水平應力、不排水抗剪強度、剪切模量、固結系數(shù)適用于軟土、粘性土、粉土、砂土靜力觸探試驗靜力觸探試驗用靜力將探頭以一定速率壓入土中，利用探頭內力傳感器，通過電子量測儀器將探頭受到的貫入阻力記錄下來，根據(jù)阻力大小判定土層性質1.進行土層分類；2.確定地基土承載力；3.確定軟土不排水抗剪強度、剪切模量、固結系數(shù)；4.確定變形系數(shù)；5.確定砂土相對密實度；6.估算單樁承載力；7.判定飽和砂土、飽和粉土地震液化可能性適用于粘性土、粉土、軟土、砂土和填土孔壓靜力觸

50、探試驗1.劃分土的類別；2.判定粘性土狀態(tài)；3.估算飽和粘性土的固結系數(shù)試驗名稱試驗類型基本原理巖土參數(shù)及應用適用范圍十字板剪切試驗機械式十字板剪切試驗插入土中的十字板頭以一定速率旋轉，測出土的抵抗力矩，計算其抗剪強度1.確定軟粘土不排水抗剪強度；2.估算地基土承載力；3.估算單樁承載力；4.確定軟土路基臨界高度；5.分析地基穩(wěn)定性；6.判定軟土固結歷史適用于軟土、粘性土電測式十字板剪切試驗圓錐動力觸探試驗輕型動力觸探試驗利用一定落錘能量，將一定尺寸、一定形狀的圓錐探頭打入土中，根據(jù)貫入擊數(shù)判定土的性質確定粘性土和粘性素填土承載力適用于粘性土、粉土、粘性素填土重型動力觸探試驗1.確定砂土、碎石

51、土密實度；2.確定粘性土、粉土、砂土和碎石土承載力適用于砂土、碎石土超重型動力觸探試驗1.確定碎石土密實度；2.確定碎石土承載力適用于礫砂、碎石土標準貫入試驗標準貫入試驗利用一定落錘能量，將一定尺寸的貫入器打入土中，根據(jù)貫入擊數(shù)判定土的性質1.確定砂土密實度；2.確定粘性土狀態(tài)；3.確定砂土承載力，估算單樁承載力；4.確定土的變形參數(shù)；5.判定飽和砂土、粉土液化適用于砂土、粉土、粘性土現(xiàn)場剪切試驗抗剪斷試驗、抗剪試驗（摩擦試驗）、抗切試驗確定抗剪強度參數(shù)巖、土層波速測試單孔法波速測試測定剪切波和壓縮波在地層中的傳播時間，根據(jù)已知的傳播距離計算地層中波的傳播速度1.劃分場地土類型；2.計算地基動

52、彈性模量、動剪切模量、動泊松比；3.評價巖體完整性；4.計算場地卓越周期；5.判定砂土液化；6.檢驗地基加固效果適用于巖石和各類土層跨孔法波速測試1.荷載作用下巖土體性狀的監(jiān)測：巖土體變形和位移監(jiān)測、巖土體應力量測等2.施工或運營種結構物的監(jiān)測：如核電站等3.環(huán)境條件的監(jiān)測：對工程構成威脅的不良地質現(xiàn)象（滑坡、崩塌、泥石流、土洞等）的監(jiān)測在施工過程中和運營期間，對影響工程的不良地質現(xiàn)象、巖土體性狀和地下水進行的各種觀測工作概 念內容7.5工程地質長期觀測孔隙水壓力觀測1.加載預壓地基2.強夯加固地基3.預制樁施工4.工程降水5.研究滑坡穩(wěn)定性斜坡巖土體變形和滑坡動態(tài)觀測1.監(jiān)測范圍2.監(jiān)測內容3.監(jiān)測的要求4.監(jiān)測的方法5.監(jiān)測的時間底下建筑圍巖變形及圍巖壓力觀測建筑物沉降和變形觀測整理：簡而言之：統(tǒng)計分析、成圖出報告。成果-測繪、勘探、測試、檢驗與監(jiān)測所得的各項原始資料和數(shù)據(jù)。將成果繪成圖件；對問題進行評價、論證、得出正確結論，寫出工