工程地基勘察概述課件

工程地基勘察1工程地基勘察1第1節(jié)概述第2節(jié)水文地質(zhì)條件第3節(jié)土中滲流的影響第4節(jié)地基勘察方法2第1節(jié)概述2第1節(jié)概述

地基勘察的目的在于以各種勘察手段和方法，調(diào)查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)和施工提供所需的工程地質(zhì)資料。3第1節(jié)概述地基勘察的目的在于以各種勘察手段和方法

地基勘察工作應(yīng)該做在設(shè)計(jì)和施工前面，采取必要的勘察手段和方法，提供準(zhǔn)確無誤的地基勘察報告。

地基勘察的任務(wù)：認(rèn)識場地的地質(zhì)條件，分析場地條件與建筑物之間的相互影響。4地基勘察工作應(yīng)該做在設(shè)計(jì)4第2節(jié)水文地質(zhì)條件

存在于地面下土和巖石的孔隙、裂隙或溶洞中的水叫做地下水。

建筑場地的水文地質(zhì)條件主要包括地下水的埋藏條件，地下水化學(xué)成分及其對混凝土的腐蝕等。5第2節(jié)水文地質(zhì)條件存在于地面下土和巖石的孔隙、裂一、地下水的埋藏條件

地下水按其埋藏條件可分為：上層滯水、潛水和承壓水三種類型。

1.上層滯水：指埋藏在地表淺處，局部隔水透鏡體的上部，且具有自由水面的地下水。上層滯水地帶只有在融雪或大量降水后才能聚集較多的水，因而只能作為季節(jié)性的或臨時性的水源。6一、地下水的埋藏條件6

2.潛水：指埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層以上的具有自由水面的地下水。潛水直接受雨水滲透或河流滲入土中而得到補(bǔ)給，同時也直接由于蒸發(fā)或流入河流而排泄。因此，潛水位的變化直接受氣候條件變化的影響。72.潛水：指埋藏在地表以下7

3.承壓水：指充滿于兩個連續(xù)的穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的地下水。它承受一定的靜水壓力。由于承壓水的上面存在隔水頂板，它的埋藏區(qū)與地表補(bǔ)給區(qū)不一致。因此，承壓水的動態(tài)變化，受局部氣候因素影響不明顯。83.承壓水：指充滿于兩個8二、地下水的腐蝕性

地下水中含有多種化學(xué)成分，當(dāng)某些成分含量過多時，會對混凝土等材料產(chǎn)生危害。

1.地下水中的含量過多時，將與水泥水化生成的發(fā)生作用，生成生石膏。生石膏再與水泥的水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成硫鋁酸鈣（水泥桿菌）。9二、地下水的腐蝕性9

硫鋁酸鈣的體積比化合前膨脹了許多，可以使混凝土產(chǎn)生膨脹破壞。

2.pH<7的酸性地下水對混凝土中的和可以起到溶解破壞作用。

3.地下水中的游離的CO2可與混凝土中的Ca(OH)2化合生成CaCO3硬殼，對混凝土可起到保護(hù)作用。10硫鋁酸鈣的體積比化合前10

但CO2含量過多時，又會與CaCO3化合，生成可溶于水的Ca(HCO3)2。這種過多的、能與CaCO3起作用的那一部分游離CO2稱為腐蝕性CO2。11但CO2含量過多時，又會11第3節(jié)土中滲流的影響

地下水在滲流過程中受到土骨架的阻力，作為反作用力，水對土骨架的作用力稱為滲流力。

豎向滲流的作用可使土的有效重度發(fā)生變化。12第3節(jié)土中滲流的影響地下水在滲流過程中受到土骨架

向下滲流使有效應(yīng)力增加，增大土的抗剪強(qiáng)度；向上滲流則使有效應(yīng)力減少，降低土的抗剪強(qiáng)度。向上滲流的水力梯度增加到使有效應(yīng)力減少為零的某一數(shù)值icr，此時，土中的有效應(yīng)力降低為零，砂土因抗剪強(qiáng)度喪失而“液化”。這種滲透液化現(xiàn)象稱為流砂。13向下滲流使有效應(yīng)力增加，13

流砂出現(xiàn)時的水力梯度icr稱為臨界水力梯度。

流砂是一種不良的工程地質(zhì)現(xiàn)象，所以在地基勘察中應(yīng)對可能出現(xiàn)的流砂現(xiàn)象的條件及其危害性作出評估。14流砂出現(xiàn)時的水力梯度14

基坑工程防治流砂的原則主要是：

1.減小基坑內(nèi)外地下水的水頭差；

2.增大滲流路徑；

3.在向上滲流出口處地表用透水材料覆蓋壓重以平衡滲流力。15基坑工程防治流砂的原則15

當(dāng)土中滲流的水力梯度小于臨界水力梯度時，雖不致誘發(fā)流砂現(xiàn)象，但土中細(xì)小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流挾帶而去，如果這種現(xiàn)象發(fā)生的時間比較長，在土層中將形成管狀空洞，使土體強(qiáng)度降低，壓縮性增大，這種現(xiàn)象稱為“管涌”。16當(dāng)土中滲流的水力梯度16滲流對土坡和擋土墻都會產(chǎn)生不利于其穩(wěn)定性的影響。

1.滲流對土坡穩(wěn)定性的不利影響主要是滲流力的促滑作用，其次是靜水浮托力的減重作用。

2.滲流對擋土墻穩(wěn)定性的不利影響表現(xiàn)在滲流會使處于主動、靜止或被動三者中任何狀態(tài)的土壓力明顯增大。17滲流對土坡和擋土墻都會17第4節(jié)地基勘察方法

工業(yè)與民用建筑工程的設(shè)計(jì)分為可行性研究、初步設(shè)計(jì)和施工圖三個階段。

為了提供各設(shè)計(jì)階段所需的工程地質(zhì)資料，勘察工作也相應(yīng)分為可行性研究勘察、初步勘察和詳細(xì)勘察三個階段。18第4節(jié)地基勘察方法工業(yè)與民用建筑工程的設(shè)計(jì)分為可一、勘探工作

勘探是地基勘察過程中查明地質(zhì)情況的一種必要手段，它是在地面的工程地質(zhì)測繪和調(diào)查所取得的各項(xiàng)定性資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對場地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行定量的評價。

勘探工作包括坑探、鉆探、觸探和地球物理勘探等。19一、勘探工作19

下面對觸探和地球物理勘探進(jìn)行簡要介紹。

1.觸探

觸探是通過探桿用靜力或動力將金屬探頭貫入土層，并測得能表征土對觸探頭貫入的阻抗能力的指標(biāo)，從而間接地判斷土層及其性質(zhì)的一類勘探方法和原位測試技術(shù)。20下面對觸探和地球物理20

作為勘探手段，觸探可用于劃分土層；作為測試技術(shù)，則可估計(jì)地基承載力和土的變形指標(biāo)等。

a.靜力觸探

靜力觸探試驗(yàn)憑借靜壓力將觸探頭壓入土層，利用電測技術(shù)測得貫入阻力來判定土的力學(xué)性質(zhì)。與常規(guī)的勘探手段比較，靜力觸探有其獨(dú)特的優(yōu)越性。它能快速、連續(xù)地探測土層及其性質(zhì)的變化。21作為勘探手段，觸探可用21

單橋探頭可以測得包括錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力在內(nèi)的總貫入阻力P（kN），通常用比貫入阻力ps（kPa）表示。

雙橋探頭可以分別測得錐尖總阻力Qc（kN）和側(cè)壁總摩阻力Pt（kN），通常以錐尖阻力qc（kPa）和側(cè)壁摩阻力fs（kPa）表示。根據(jù)錐尖阻力qc（kPa）和側(cè)壁摩阻力fs（kPa），可以計(jì)算同一深度處的摩阻比Rs。22單橋探頭可以測得包括22

地基的承載力取決于地基土本身的力學(xué)性質(zhì)，而靜力觸探所測得的比貫入阻力等指標(biāo)在一定程度上也反映了土的某些力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)靜力觸探資料可間接地按地區(qū)性的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系估算地基的承載力、土的壓縮性指標(biāo)和單樁承載力等。23地基的承載力取決于地23

b.動力觸探

動力觸探一般是將一定質(zhì)量的穿心錘，以一定的落距自由下落，將探頭貫入土中，然后記錄貫入一定深度所需的錘擊次數(shù)，并以此判斷土的性質(zhì)。

動力觸探包括標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和輕便觸探兩種方法。24b.動力觸探24

由標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測得的錘擊數(shù)N，可用于確定地基的承載力、估計(jì)土的抗剪強(qiáng)度和粘性土的變形指標(biāo)、判別粘性土的稠度和砂土的密實(shí)度以及估計(jì)地震時砂土液化的可能性。

應(yīng)用輕便觸探試驗(yàn)測得的錘擊數(shù)N10，可確定粘性土地基和素填土地基的承載力，并可按不同位置的值的變化情況判定地基土層的均勻程度。25由標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測得的25

2.地球物理勘探

地球物理勘探（物探）是一種兼有勘探和測試雙重功能的技術(shù)。物探之所以能夠被用來研究和解決各種地質(zhì)問題，主要是因?yàn)椴煌膸r石、土層和地質(zhì)構(gòu)造往往具有不同的物理性質(zhì)，通過專門的物探儀器的量測，就可區(qū)別和推斷有關(guān)地質(zhì)問題。262.地球物理勘探26

對地基勘探的下列方面宜應(yīng)用物探：

a.作為鉆探的先行手段，了解隱蔽的地質(zhì)界限、界面或異常地帶，為經(jīng)濟(jì)合理確定鉆探方案提供依據(jù)；

b.作為鉆探的輔助手段，在鉆孔之間增加地球物理勘探點(diǎn)，為鉆探成果的內(nèi)插、外推提供依據(jù)；27對地基勘探的下列方面27

c.測定巖土體某些特性參數(shù)，如波速、動彈性模量等。

常用的物探方法主要有電阻率法、聲波法等。28c.測定巖土體某些特性28

二、土性指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)整理

測試是地基勘察工作的重要內(nèi)容。通過在土工實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場原位進(jìn)行的測試工作，可以取得土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和地下水的水質(zhì)等定量指標(biāo)，以供設(shè)計(jì)計(jì)算時使用。29二、土性指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)整理29

由于巖石和土自身的不均勻性，取樣和運(yùn)輸過程的擾動，實(shí)驗(yàn)儀器及操作方法差異等原因，同類土層測得的土性指標(biāo)值是離散的。

在勘察中，若取得足夠多的數(shù)據(jù)，可按工程地質(zhì)單元及層次分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，以便求得具有代表性的指標(biāo)。30由于巖石和土自身的不30

統(tǒng)計(jì)整理時，應(yīng)在合理分層的基礎(chǔ)上，對每層土的有關(guān)測試項(xiàng)目，根據(jù)指標(biāo)測試次數(shù)、地層均勻性和建筑物等級等因素選擇合理的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。

地基勘察中所測得的指標(biāo)，是直接用來計(jì)算土體強(qiáng)度和變形的，如抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、值等。31統(tǒng)計(jì)整理時，應(yīng)在合理31

當(dāng)須提供室內(nèi)試驗(yàn)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時，對于甲級建筑物，應(yīng)在基礎(chǔ)底面以下一倍基坑寬深度的土層內(nèi)，對同一類土至少取6組原狀試樣進(jìn)行室內(nèi)剪切試驗(yàn)。室內(nèi)剪切試驗(yàn)取消了直接剪切試驗(yàn)，而應(yīng)選擇三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)或固結(jié)不排水試驗(yàn)。32當(dāng)須提供室內(nèi)試驗(yàn)的321.p176：第7行“…，將與水泥硬化后生成的Ca(OH)2起作用，…”水第6章內(nèi)容勘誤2.p187：倒數(shù)第15行“地基土的承載力取決于土本身的力學(xué)性質(zhì)，…”地基331.p176：第7行“…，將與水泥硬化后生成水第6章內(nèi)容3.p187：倒數(shù)第13行“按地區(qū)性的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系估算土的承載力、...”地基343.p187：倒數(shù)第13行“按地區(qū)性的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系估算土的承載力第6章重點(diǎn)內(nèi)容1.流砂的產(chǎn)生及防治原則2.不同地基勘察方法的工作原理35第6章重點(diǎn)內(nèi)容1.流砂的產(chǎn)生及防治原則35第6章作業(yè)p203：5-1，5-336第6章作業(yè)p203：36工程地基勘察37工程地基勘察1第1節(jié)概述第2節(jié)水文地質(zhì)條件第3節(jié)土中滲流的影響第4節(jié)地基勘察方法38第1節(jié)概述2第1節(jié)概述

地基勘察的目的在于以各種勘察手段和方法，調(diào)查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)和施工提供所需的工程地質(zhì)資料。39第1節(jié)概述地基勘察的目的在于以各種勘察手段和方法

地基勘察工作應(yīng)該做在設(shè)計(jì)和施工前面，采取必要的勘察手段和方法，提供準(zhǔn)確無誤的地基勘察報告。

地基勘察的任務(wù)：認(rèn)識場地的地質(zhì)條件，分析場地條件與建筑物之間的相互影響。40地基勘察工作應(yīng)該做在設(shè)計(jì)4第2節(jié)水文地質(zhì)條件

存在于地面下土和巖石的孔隙、裂隙或溶洞中的水叫做地下水。

建筑場地的水文地質(zhì)條件主要包括地下水的埋藏條件，地下水化學(xué)成分及其對混凝土的腐蝕等。41第2節(jié)水文地質(zhì)條件存在于地面下土和巖石的孔隙、裂一、地下水的埋藏條件

地下水按其埋藏條件可分為：上層滯水、潛水和承壓水三種類型。

1.上層滯水：指埋藏在地表淺處，局部隔水透鏡體的上部，且具有自由水面的地下水。上層滯水地帶只有在融雪或大量降水后才能聚集較多的水，因而只能作為季節(jié)性的或臨時性的水源。42一、地下水的埋藏條件6

2.潛水：指埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層以上的具有自由水面的地下水。潛水直接受雨水滲透或河流滲入土中而得到補(bǔ)給，同時也直接由于蒸發(fā)或流入河流而排泄。因此，潛水位的變化直接受氣候條件變化的影響。432.潛水：指埋藏在地表以下7

3.承壓水：指充滿于兩個連續(xù)的穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的地下水。它承受一定的靜水壓力。由于承壓水的上面存在隔水頂板，它的埋藏區(qū)與地表補(bǔ)給區(qū)不一致。因此，承壓水的動態(tài)變化，受局部氣候因素影響不明顯。443.承壓水：指充滿于兩個8二、地下水的腐蝕性

地下水中含有多種化學(xué)成分，當(dāng)某些成分含量過多時，會對混凝土等材料產(chǎn)生危害。

1.地下水中的含量過多時，將與水泥水化生成的發(fā)生作用，生成生石膏。生石膏再與水泥的水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成硫鋁酸鈣（水泥桿菌）。45二、地下水的腐蝕性9

硫鋁酸鈣的體積比化合前膨脹了許多，可以使混凝土產(chǎn)生膨脹破壞。

2.pH<7的酸性地下水對混凝土中的和可以起到溶解破壞作用。

3.地下水中的游離的CO2可與混凝土中的Ca(OH)2化合生成CaCO3硬殼，對混凝土可起到保護(hù)作用。46硫鋁酸鈣的體積比化合前10

但CO2含量過多時，又會與CaCO3化合，生成可溶于水的Ca(HCO3)2。這種過多的、能與CaCO3起作用的那一部分游離CO2稱為腐蝕性CO2。47但CO2含量過多時，又會11第3節(jié)土中滲流的影響

地下水在滲流過程中受到土骨架的阻力，作為反作用力，水對土骨架的作用力稱為滲流力。

豎向滲流的作用可使土的有效重度發(fā)生變化。48第3節(jié)土中滲流的影響地下水在滲流過程中受到土骨架

向下滲流使有效應(yīng)力增加，增大土的抗剪強(qiáng)度；向上滲流則使有效應(yīng)力減少，降低土的抗剪強(qiáng)度。向上滲流的水力梯度增加到使有效應(yīng)力減少為零的某一數(shù)值icr，此時，土中的有效應(yīng)力降低為零，砂土因抗剪強(qiáng)度喪失而“液化”。這種滲透液化現(xiàn)象稱為流砂。49向下滲流使有效應(yīng)力增加，13

流砂出現(xiàn)時的水力梯度icr稱為臨界水力梯度。

流砂是一種不良的工程地質(zhì)現(xiàn)象，所以在地基勘察中應(yīng)對可能出現(xiàn)的流砂現(xiàn)象的條件及其危害性作出評估。50流砂出現(xiàn)時的水力梯度14

基坑工程防治流砂的原則主要是：

1.減小基坑內(nèi)外地下水的水頭差；

2.增大滲流路徑；

3.在向上滲流出口處地表用透水材料覆蓋壓重以平衡滲流力。51基坑工程防治流砂的原則15

當(dāng)土中滲流的水力梯度小于臨界水力梯度時，雖不致誘發(fā)流砂現(xiàn)象，但土中細(xì)小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流挾帶而去，如果這種現(xiàn)象發(fā)生的時間比較長，在土層中將形成管狀空洞，使土體強(qiáng)度降低，壓縮性增大，這種現(xiàn)象稱為“管涌”。52當(dāng)土中滲流的水力梯度16滲流對土坡和擋土墻都會產(chǎn)生不利于其穩(wěn)定性的影響。

1.滲流對土坡穩(wěn)定性的不利影響主要是滲流力的促滑作用，其次是靜水浮托力的減重作用。

2.滲流對擋土墻穩(wěn)定性的不利影響表現(xiàn)在滲流會使處于主動、靜止或被動三者中任何狀態(tài)的土壓力明顯增大。53滲流對土坡和擋土墻都會17第4節(jié)地基勘察方法

工業(yè)與民用建筑工程的設(shè)計(jì)分為可行性研究、初步設(shè)計(jì)和施工圖三個階段。

為了提供各設(shè)計(jì)階段所需的工程地質(zhì)資料，勘察工作也相應(yīng)分為可行性研究勘察、初步勘察和詳細(xì)勘察三個階段。54第4節(jié)地基勘察方法工業(yè)與民用建筑工程的設(shè)計(jì)分為可一、勘探工作

勘探是地基勘察過程中查明地質(zhì)情況的一種必要手段，它是在地面的工程地質(zhì)測繪和調(diào)查所取得的各項(xiàng)定性資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對場地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行定量的評價。

勘探工作包括坑探、鉆探、觸探和地球物理勘探等。55一、勘探工作19

下面對觸探和地球物理勘探進(jìn)行簡要介紹。

1.觸探

觸探是通過探桿用靜力或動力將金屬探頭貫入土層，并測得能表征土對觸探頭貫入的阻抗能力的指標(biāo)，從而間接地判斷土層及其性質(zhì)的一類勘探方法和原位測試技術(shù)。56下面對觸探和地球物理20

作為勘探手段，觸探可用于劃分土層；作為測試技術(shù)，則可估計(jì)地基承載力和土的變形指標(biāo)等。

a.靜力觸探

靜力觸探試驗(yàn)憑借靜壓力將觸探頭壓入土層，利用電測技術(shù)測得貫入阻力來判定土的力學(xué)性質(zhì)。與常規(guī)的勘探手段比較，靜力觸探有其獨(dú)特的優(yōu)越性。它能快速、連續(xù)地探測土層及其性質(zhì)的變化。57作為勘探手段，觸探可用21

單橋探頭可以測得包括錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力在內(nèi)的總貫入阻力P（kN），通常用比貫入阻力ps（kPa）表示。

雙橋探頭可以分別測得錐尖總阻力Qc（kN）和側(cè)壁總摩阻力Pt（kN），通常以錐尖阻力qc（kPa）和側(cè)壁摩阻力fs（kPa）表示。根據(jù)錐尖阻力qc（kPa）和側(cè)壁摩阻力fs（kPa），可以計(jì)算同一深度處的摩阻比Rs。58單橋探頭可以測得包括22

地基的承載力取決于地基土本身的力學(xué)性質(zhì)，而靜力觸探所測得的比貫入阻力等指標(biāo)在一定程度上也反映了土的某些力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)靜力觸探資料可間接地按地區(qū)性的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系估算地基的承載力、土的壓縮性指標(biāo)和單樁承載力等。59地基的承載力取決于地23

b.動力觸探

動力觸探一般是將一定質(zhì)量的穿心錘，以一定的落距自由下落，將探頭貫入土中，然后記錄貫入一定深度所需的錘擊次數(shù)，并以此判斷土的性質(zhì)。

動力觸探包括標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和輕便觸探兩種方法。60b.動力觸探24

由標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測得的錘擊數(shù)N，可用于確定地基的承載力、估計(jì)土的抗剪強(qiáng)度和粘性土的變形指標(biāo)、判別粘性土的稠度和砂土的密實(shí)度以及估計(jì)地震時砂土液化的可能性。

應(yīng)用輕便觸探試驗(yàn)測得的錘擊數(shù)N10，可確定粘性土地基和素填土地基的承載力，并可按不同位置的值的變化情況判定地基土層的均勻程度。61由標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測得的25

2.地球物理勘探

地球物理勘探（物探）是一種兼有勘探和測試雙重功能的技術(shù)。物探之所以能夠被用來研究和解決各種地質(zhì)問題，主要是因?yàn)椴煌膸r石、土層和地質(zhì)構(gòu)造往往具有不同的物理性質(zhì)，通過專門的物探儀器的量測，就可區(qū)別和推斷有關(guān)地質(zhì)問題。622.地球物理勘探26

對地基勘探的下列方面宜應(yīng)用物探：

a.作為鉆探的先行手段，了解隱蔽的地質(zhì)界限、界面或異常地帶，為經(jīng)濟(jì)合理確定鉆探方案提供依據(jù)；

b.作為鉆探的輔助手段，在鉆孔之間增加地球物理勘探點(diǎn)，為鉆探成果的內(nèi)插、外推提供依據(jù)；63對地基勘探的下列方面27