第九章工程地質(zhì)勘察

第九章

工程地質(zhì)勘察

本章提要主要介紹工程地質(zhì)勘察的目的、任務(wù)、分級與階段；工程地質(zhì)勘察的基本方法；工程地質(zhì)勘察報告的主要內(nèi)容及編制方法一、工程地質(zhì)勘察的目的和任務(wù)

按照建筑物或構(gòu)筑物不同勘察階段的要求，為工程的設(shè)計、施工以及巖土體病害治理等提供地質(zhì)資料和必要的技術(shù)參數(shù)，對有關(guān)的工程地質(zhì)問題作出論證、評價。（運用工程地質(zhì)理論和各種勘察測試技術(shù)手段和方法，為解決工程建設(shè)中地質(zhì)問題而進(jìn)行的調(diào)查研究工作。）工程地質(zhì)勘察是完成工程地質(zhì)學(xué)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中“防災(zāi)”這一總?cè)蝿?wù)的具體實踐過程，其任務(wù)總體上是為工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計、施工提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。1、工程地質(zhì)勘察的目的

§9～1工程地質(zhì)勘察的目的、任務(wù)、分級與階段2、工程地質(zhì)勘察的任務(wù)①查明工程建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，闡明其特征、成因和控制因素，并指出其有利和不利的方面。②分析研究與工程建筑有關(guān)的工程地質(zhì)問題，作出定性和定量的評價，為建筑物的設(shè)計和施工提供可靠的地質(zhì)資料。③選擇工程地質(zhì)條件相對優(yōu)越的建筑場地。④配合工程建筑的設(shè)計與施工，據(jù)地質(zhì)條件提出建筑物類型、結(jié)構(gòu)、規(guī)模和施工方法的建議。⑤提出改善和防治不良地質(zhì)條件的措施和建議。⑥預(yù)測工程興建后對地質(zhì)環(huán)境造成的影響，制定保護(hù)地質(zhì)環(huán)境的措施。二、工程地質(zhì)勘察分級工程地質(zhì)勘察分級影響因素：工程安全等級、場地的復(fù)雜程度和地基的復(fù)雜程度。1）工程安全等級（三級）注：住宅和一般公用建筑，30層以上可定為一級，7~30層可定為二級，6層及6層以下可定為三級。二、工程地質(zhì)勘察的分級2）

場地等級劃分

3）

地基復(fù)雜程度劃分

注：關(guān)于場地、地基等級的劃分應(yīng)從第一級開始，向第二、第三推定，以最新滿足者為準(zhǔn)

巖土工程勘察等級劃分

注：建筑在巖質(zhì)地基上的一級工程，當(dāng)場地復(fù)雜程度及地基復(fù)雜程度均為三級時，巖土工程勘察等級可定為乙級。4）工程地質(zhì)勘察等級（三級）三、工程地質(zhì)勘察階段建筑工程項目設(shè)計初步設(shè)計施工圖設(shè)計可行性研究工程地質(zhì)勘察初步勘察詳細(xì)勘察選址（可行性）勘察鐵道部門：踏勘初測定測補(bǔ)充定測公路部門：可行性研究初步勘察詳細(xì)勘察水利部門：規(guī)劃階段初步設(shè)計招標(biāo)設(shè)計施工詳圖設(shè)計工民建:

可行性研究初步勘察詳細(xì)勘察施工勘察1、選址勘察階段幾個場地對比，對場址穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價1）搜集（區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的）工程地質(zhì)資料及當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗；2）分析已有資料，踏勘，了解場地的地層、構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地下水等工程地質(zhì)條件；3）對工程地質(zhì)條件復(fù)雜，資料不足，工程地質(zhì)測繪及必要的勘探。本階段工作包括：勘察方法:搜集資料踏勘物探選址宜避開工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)或區(qū)段：1）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，影響場地穩(wěn)定性的地段；2）地基土性質(zhì)嚴(yán)重不良地段；3）對抗震不利地段；4）洪水或地下水嚴(yán)重影響地段；5）地下采空區(qū)的地段。目的：對場地內(nèi)建筑地段的穩(wěn)定性作出評價，為確定建筑總平面布置，主要建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計方案以及不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程方案作出工程地質(zhì)論證。2、初步勘察階段（場址已選定）本階段主要工作包括：1）收集資料2）初步勘察3）確定地震效應(yīng)收集分析已有資料，還要進(jìn)行工程勘探、測試勘察方法:鉆探、試驗、補(bǔ)充測繪和物探、長期觀測初步勘察的勘探工作應(yīng)符合如下要求：

勘探線應(yīng)垂直于地貌單元、地質(zhì)構(gòu)造、地層界線布置。每個地貌單元均應(yīng)布置勘探點，在地貌單元交接部位和地層變化較大的地段，勘探點應(yīng)當(dāng)加密。在地形平坦地區(qū)，可按網(wǎng)格布置勘探點。對巖質(zhì)地基，勘探線和勘探點布置及勘探孔的深度，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、巖體特性、風(fēng)化情況，按當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。本階段主要工作包括：1）研究建筑與結(jié)構(gòu)特點；2）查明不良地質(zhì)現(xiàn)象；3）確定地基穩(wěn)定性和承載力；4）確定地基變形計算參數(shù)；5）分析地震效應(yīng)；6）地下水埋藏與腐蝕性；7）提供深基坑開挖的邊坡穩(wěn)定性計算和支護(hù)設(shè)計的參數(shù)；8）提供樁基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)。詳細(xì)勘察主要手段：勘探、原位測試和室內(nèi)土工試驗。3、詳細(xì)勘察階段為施工圖設(shè)計提供資料及各項參數(shù)，確定基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理和加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象防治工程等方案。

詳細(xì)勘察的勘探點布置和勘探孔深度，應(yīng)根據(jù)建筑物特性和巖土工程條件確定。

對巖質(zhì)地基，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、巖體特性、風(fēng)化情況等，結(jié)合建筑物對地基的要求，按地方標(biāo)準(zhǔn)或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定；

對土質(zhì)地基，應(yīng)符合詳細(xì)勘察勘探點的間距

對工程地質(zhì)條件復(fù)雜或有特殊要求的重要工程，還需進(jìn)行施工勘察。它包括施工地質(zhì)編錄、地基驗槽與監(jiān)測和施工超前預(yù)報，以校核已有的勘察成果資料。4、施工勘察四、工程地質(zhì)勘察的方法新技術(shù)：地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）監(jiān)測遙感系統(tǒng)（RS）、地球物理層析成像技術(shù)（CT）調(diào)查收集資料

測繪

物探

坑探和鉆探室內(nèi)外試驗

長期觀測工程地質(zhì)勘察的施工程序

通過對地質(zhì)現(xiàn)象的詳細(xì)觀察和描述，并將其反映到一定比例尺的地形圖上。據(jù)測繪成果可以分析各種地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布、發(fā)展變化規(guī)律以及對工程建筑的影響，還可為勘探、試驗等其他工作的布置奠定基礎(chǔ)。

§9～2工程地質(zhì)測繪工程地質(zhì)測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪。五、工程地質(zhì)測繪的研究內(nèi)容包括工程地質(zhì)條件的全部要素:1）巖土體的研究查明地層巖性、巖土分布特征及成因類型、巖性變化特點等2）地質(zhì)構(gòu)造的研究地質(zhì)構(gòu)造決定區(qū)域穩(wěn)定性，包括斷裂構(gòu)造、褶皺等3）地形地貌研究影響場地選擇、建筑布局4）水文地質(zhì)條件研究地表水和地下水的類型和分布等5）調(diào)查研究各種物理地質(zhì)現(xiàn)象6）天然建筑材料的研究工程地質(zhì)測繪的范圍取決于擬建建筑物的類型和規(guī)模、設(shè)計階段以及工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度。（一般房屋建筑局限于有限范圍內(nèi)。道路測繪主要采取沿線調(diào)查的方法）六、工程地質(zhì)測繪的范圍、比例尺和精度比例尺一般規(guī)定為：規(guī)劃階段的踏勘及路線測繪采用1:20萬~1:50萬可行性階段采用1:5000~1:50000

初步勘察階段采用1:2000~1:5000（中比例尺測繪）詳細(xì)勘察階段采用1:200~1:1000（大比例尺測繪）對于建筑地段的地質(zhì)界線，測繪精度在圖上的誤差不超過3mm，其它地段不超過5mm。1、像片成圖法

利用地面攝影、航空(衛(wèi)星)攝影等像片，在室內(nèi)進(jìn)行判釋。七、工程地質(zhì)測繪的基本方法及制圖采用路線法測繪示例2、實地測繪法1）路線法：沿選定路線，實地測繪、調(diào)查（道路工程中常用）2）布點法：布置觀測路線和觀測點3）追索法：沿地層走向、地質(zhì)構(gòu)造線或不良地質(zhì)界線布點追索§9～3工程地質(zhì)勘探八、工程地質(zhì)勘探的任務(wù)及方式1.主要任務(wù)：1）探明建筑物場地的巖性及地質(zhì)構(gòu)造；2）探明水文地質(zhì)條件；3）探明地貌；4）提供巖土樣及水樣，提供野外試驗條件勘探方式：工程地質(zhì)鉆探、坑探、物探2.工程地質(zhì)物探

以專門儀器探測地質(zhì)體的物理場來進(jìn)行地層劃分，判定地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的勘探方法。物探分為：★電阻率法、磁法、

★地震法、重力法放射性勘探，1）電阻率法

對地質(zhì)體以人工形成電場，通過電測儀測定地質(zhì)體電阻率的大小及變化，從而推斷地下一定范圍地質(zhì)體的情況。它可以用作劃分地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、覆蓋層或風(fēng)化層的厚度、含水層分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范圍和儲量。在尋找地下水時廣泛應(yīng)用。巖土的電阻率變化范圍很大，火成（巖漿）巖最大，變質(zhì)巖次之，沉積巖最小。粗粒土（砂土）電阻率高，細(xì)粒土（粘土）電阻率低。A、B供電，M、N點測電位差、電流值M、N點間的電位差為ΔUMN，電流值為I地層視電阻率注：各向同性的均質(zhì)巖層所得電阻率應(yīng)相等，但實際巖層為各向異性的非均質(zhì)體，故視電阻率并非真實電阻率式中：ρ-視電阻率；

K-裝置系數(shù)；

ΔUMN=UM-UN

I-巖層中電流值用爆炸或敲擊產(chǎn)生地震波，地震波以彈性波在巖土體內(nèi)傳播，不同介質(zhì)彈性波速不同，以此判斷地質(zhì)（現(xiàn)象）構(gòu)造。地質(zhì)勘探法可了解基巖面、覆蓋層厚度、斷層等。2）地震勘探法地震勘探法是石油勘探中的一種重要方法。工程地質(zhì)勘察中應(yīng)用最多的是高頻(小于200～300Hz)地震波淺層折射法。3.工程地質(zhì)鉆探利用鉆探機(jī)械和工具在巖土層中鉆孔的勘探方法?？芍苯犹矫鞯貙訋r性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深、含水層類型和厚度、滑坡位置及巖溶情況，還可鉆取巖心，在鉆孔中試驗。1）鉆探方法和設(shè)備工民建勘察常用簡易、輕便的SH－30鉆機(jī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，對軟土用薄壁取土器，對松散的砂卵石層采用沖擊鉆進(jìn)或振動鉆進(jìn)；對軟弱地層或破碎帶采用干鉆法、雙層巖芯管法。2）鉆探方法（回轉(zhuǎn)式、沖擊式）及適用條件

淺部土層可采用下列方法鉆探：小口徑麻花鉆鉆進(jìn)；小口徑勺形鉆鉆進(jìn)；洛陽鏟鉆進(jìn)。3）鉆孔觀測、編錄與資料整理巖心觀察、描述和編錄地層巖性名稱、分層深度、巖土性質(zhì)等方面鉆孔水文地質(zhì)觀測沖洗液消耗量的變化、初見水位及穩(wěn)定水位、各含水層頂、底板標(biāo)高及其厚度等鉆進(jìn)動態(tài)觀測鉆進(jìn)動態(tài)能提供許多地質(zhì)信息在鉆進(jìn)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(jié)合巖芯以判斷孔內(nèi)情況。

工程鉆孔柱狀圖4.工程地質(zhì)坑探是用人工或機(jī)械掘進(jìn)的方式來探明地表以下淺部的工程地質(zhì)條件，包括：探坑、探槽、斜井、淺井、豎井、平硐等。

工程地質(zhì)常用的坑探類型示意圖1-探槽；2-試坑；3-豎井；4-平硐；5-石門（平巷）；6-淺井探槽：成長條形，其斷面有梯形、階梯形，深度<3m可了解地質(zhì)構(gòu)造線、斷裂帶寬度，地層分界線并取原狀土樣；探坑：深度不大且形狀不一，矩形探槽，深度1～2m探井：深度>3m，斷面方形、矩形、圓形各種坑探工程的特點和適用條件§9～4測試及長期觀測

九、取土樣質(zhì)量等級及試驗項目按照取樣方法和試驗?zāi)康牡牟煌?，《巖土工程勘察規(guī)范》對土樣質(zhì)量作出了定性的四級劃分，并規(guī)定了各級土樣能夠進(jìn)行的試驗項目取土器的種類固定活塞薄壁取土器1-固定活塞:2-薄壁取樣管;3-活塞桿；4-消除真空桿；5-固定螺釘敞口薄壁取土器1-球閥;2-固定螺釘；3-薄壁取樣管雙動二重(三重)管取土器1-外管;2-內(nèi)管(取樣管及襯管);3-外管鉆頭;4-內(nèi)管鉆頭;5-取土器頭部;6-逆止閥優(yōu)點：可測定難以取樣的巖土體的性質(zhì)。影響范圍大，因而更具代表性?？蛇B續(xù)進(jìn)行，因而可得到完整的地層剖面。快速、經(jīng)濟(jì)，能大大縮短勘察周期。缺點：難以控制邊界條件；費工費時，成本高；所測參數(shù)和巖土工程性質(zhì)之間的關(guān)系建立在大量統(tǒng)計的經(jīng)驗關(guān)系之上。十、現(xiàn)場原位測試：在巖土原來所處的位置，基本保持天然結(jié)構(gòu)、天然含水量及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測定巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)原位試驗分類：在一定面積的承壓板上向地基逐級施加荷載，并觀測每級荷載下地基的變形特性，從而評定地基的承載力，計算地基的變形模量并預(yù)測基礎(chǔ)的沉降量。1.載荷試驗(loadingtest)載荷試驗地基破壞的判定(1)地基明顯側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋(2)荷載增量很小,沉降急劇增加,(3)某級荷載增量下,24小時內(nèi)沉降不能穩(wěn)定(4)s/b>0.06的荷載作為破壞荷載用靜力將一個內(nèi)部裝有阻力傳感器的圓錐形探頭均勻壓入土中，測定土層對探頭的貫入阻力，以此來間接判斷分析地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。2.靜力觸探試驗(conepenetrationtest)單橋探頭可測定端部比貫入阻力Ps雙橋探頭可測定端部錐尖阻力qc和側(cè)壁摩阻力fs電纜傳感器傳感器傳感器單橋探頭雙橋探頭雙橋靜力觸探成果的應(yīng)用1.劃分土層2.估算土的物理力學(xué)指標(biāo)3.確定淺基礎(chǔ)的承載力4.預(yù)估單樁承載力5.判定飽和砂土和粉土的液化勢靜力觸探具有測試連續(xù)、快速、效率高、功能多的特點，兼勘探與測試雙重作用。適用于黏性土、粉土、砂土，但對碎石類土難以貫入。3.動力觸探試驗(dynamicpenetrationtest)

其與靜力觸探試驗的共同點是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打入土中一定深度所需的能量來判定土的性質(zhì)，并對土進(jìn)行分層。類型分為：輕型：10kg錘、落距50cm重型：63.5kg錘、落距76cm超重型：120kg錘、落距100cm動力觸探設(shè)備主要是由貫入器、貫入探桿和穿心錘三部分組成的,錘重63.5kg，在76cm的自由落距下，通過圓筒型的貫入器，貫入土層15cm，再打入30cm深度，以后30cm的錘擊數(shù)稱為標(biāo)貫擊數(shù)，用N63.5來表示，一般寫作N。4.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(SPT)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗成果的應(yīng)用1．劃分土的類別或土層剖面；2．判斷砂土的密實度及地震液化問題；3．判斷黏性土的稠度狀態(tài)及c、值；4．評定土的變形模量E0和壓縮模量ES；5．確定砂土、黏性土和粉土的地基承載力。注：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗適用于砂性土與粘性土。

5.十字板剪切試驗（VST）十字板剪切試驗是用插入軟黏土中的十字板頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，測出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強(qiáng)度。V0

V0VPhph

pcr

poh量測鉆孔內(nèi)進(jìn)行橫向載荷試驗,用以測定較深處土層的變形模量和承載力V0

V0VPhpuh

pcr

poh6.旁壓試驗水箱量測十一、

現(xiàn)場監(jiān)測巖土體性狀的監(jiān)測：物理力學(xué)特性測試

變形觀測應(yīng)力量測環(huán)境條件的監(jiān)測：地下水監(jiān)測