sm06地基勘查及測(cè)試教學(xué)課件

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(píng)價(jià)建筑場(chǎng)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。地基勘察的任務(wù)：認(rèn)識(shí)場(chǎng)地的地質(zhì)條件，分析場(chǎng)地條件與建筑物之間的相互影響。§6.1工程地質(zhì)概述一、地質(zhì)作用及地質(zhì)年代——自然界所發(fā)生的一切改變地殼物質(zhì)組成、構(gòu)造和地表形態(tài)的作用。內(nèi)力地質(zhì)作用外力地質(zhì)作用主導(dǎo)2.地質(zhì)年代1.地質(zhì)作用——地殼發(fā)展歷史與地殼運(yùn)動(dòng)、沉積環(huán)境及生物演化相應(yīng)的時(shí)代段落?！巴痢毙纬捎谛律谒募o(jì)，因此稱(chēng)為“第四紀(jì)沉積物”。二、礦物和巖石1.巖石巖漿巖變質(zhì)巖沉積巖按成因分類(lèi)——是一種或多種礦物的集合體。其性質(zhì)取決于礦物成分。2.礦物原生礦物次生礦物分類(lèi)多為原生礦物質(zhì)堅(jiān)，高強(qiáng)質(zhì)軟，吸水性強(qiáng)三、地質(zhì)構(gòu)造——在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中，地殼在內(nèi)、外力地質(zhì)作用下，不斷運(yùn)動(dòng)演變，所造成的地層形態(tài)（如地殼中巖體的位置，產(chǎn)狀及其相互關(guān)系等）統(tǒng)稱(chēng)為地質(zhì)構(gòu)造。1.褶皺構(gòu)造——地殼中層狀巖層在水平運(yùn)動(dòng)的作用下，使原始的水平產(chǎn)狀的巖層彎曲起來(lái)，形成褶皺構(gòu)造2.斷裂構(gòu)造沿?cái)嗔衙鎯蓚?cè)的巖層未發(fā)生位移或僅有微小錯(cuò)動(dòng)的斷裂構(gòu)造，稱(chēng)為節(jié)理反之，如發(fā)生了相對(duì)的位移，則稱(chēng)為斷層?！獛r體受力斷裂使原有的連續(xù)完整性遭受破壞而形成斷裂構(gòu)造。四、第四紀(jì)沉積物殘積物坡積物洪積物按成因分類(lèi)無(wú)層理、孔隙大、棱角分明易引起不均勻沉降沖積物自坡上而下，由粗而細(xì)，高壓縮、顆粒亞圓穩(wěn)定性差、易引起不均勻沉降近山口：良好地基

強(qiáng)度高，壓縮性低，透水強(qiáng)；遠(yuǎn)山口：注意流砂現(xiàn)象

顆粒細(xì)，砂土為主層理構(gòu)造明顯，高壓縮、低強(qiáng)度、含水多，常含有機(jī)質(zhì)山區(qū)和平原多為良好地基；三角洲不良§6.2水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件指地下水的埋藏條件、深度、動(dòng)態(tài)分布、化學(xué)成分及對(duì)混凝土的腐蝕。一、地下水——存在于地面以下的土和巖石孔隙、裂隙和溶洞中的水。上層滯水潛水承壓水按埋藏條件分水位的變化直接受氣候影響對(duì)基礎(chǔ)埋深有影響動(dòng)水力沖壞基坑地下水對(duì)工程影響基礎(chǔ)埋深選擇基坑排水方式確定地下水位升降的不良影響地下室防水空心結(jié)構(gòu)浮起地下水腐蝕透水層不透水層基坑板樁墻二、土中滲流的影響土孔隙中的自由水在重力作用下，或只要有水頭差情況下，透過(guò)土孔隙流動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為滲透（或滲流）。層流紊流流線不相交流線紊亂，交錯(cuò)板樁圍護(hù)下的基坑滲流1.土的滲透定理（達(dá)西定理）水在土中的滲透速度與試樣兩端水頭差成正比，與滲流路徑長(zhǎng)度成反比v=kh/L=kii=h/L，水力梯度（水力坡降）砂土v=kiivOi0粘性土v=k（i-i0）起始水力坡降討論：砂土的滲透速度與水力梯度呈線性關(guān)系；密實(shí)的粘土，需要克服結(jié)合水的粘滯阻力后才能發(fā)生滲透。達(dá)西定律適用于層流，不適用于紊流。2.滲透力與滲流穩(wěn)定1）滲透力GD——地下水在滲流過(guò)程中受到土骨架的阻力（T），相應(yīng)地，水對(duì)土產(chǎn)生反力，稱(chēng)為動(dòng)水力（或滲透力GD）。根據(jù)靜力平衡條件：h1H2H1h2z1z2TLA圖中A為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；L為滲流路徑長(zhǎng)度。gWLAa單位體積力，kN/m32）滲透穩(wěn)定i<icr:i=icr:i>icr:土體處于穩(wěn)定狀態(tài)土體發(fā)生流土破壞土體處于臨界狀態(tài)臨界水力坡降：透水層不透水層基坑板樁墻當(dāng)水自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)水力方向與土體自重方向相反，此時(shí)臨界狀態(tài)為：GD＝g’gWi=g’2）滲流變形流砂（流土）i>

icr——土在向上的滲透作用下，當(dāng)i>icr，表層局部土體顆粒同時(shí)發(fā)生懸浮移動(dòng)的現(xiàn)象。管涌i<

icr——在滲流作用下，一定級(jí)配的無(wú)粘性土中的細(xì)小顆粒，通過(guò)較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動(dòng)，最終在土中形成與地表貫通的管道。通常易在粉細(xì)砂和粉土地層中產(chǎn)生，在地下水位以下的基坑開(kāi)挖、埋設(shè)地下管道、打井等工程活動(dòng)中常出現(xiàn)。通常產(chǎn)生于粉細(xì)砂、粉土地層，在施工降水等活動(dòng)過(guò)程中。實(shí)例Teton壩概況：土壩，高90m，長(zhǎng)1000m，建于1972-75年，1976年6月失事?lián)p失：直接8000萬(wàn)美元，起訴5500起，2.5億美元，死14人，受災(zāi)2.5萬(wàn)人，60萬(wàn)畝土地，32公里鐵路原因：滲透破壞－水力劈裂Teton壩1976年6月5日上午10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。Teton壩11：00左右洞口不斷擴(kuò)大并向壩頂靠近，泥水流量增加Teton壩11:30洞口繼續(xù)向上擴(kuò)大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現(xiàn)一滲水洞。流出的泥水開(kāi)始沖擊壩趾處的設(shè)施。11：50左右洞口擴(kuò)大加速，泥水對(duì)壩基的沖蝕更加劇烈。Teton壩11:57壩坡坍塌，泥水狂瀉而下Teton壩12：00過(guò)后坍塌口加寬Teton壩洪水掃過(guò)下游谷底，附近所有設(shè)施被徹底摧毀Teton壩失事現(xiàn)場(chǎng)目前的狀況Teton壩3.基坑開(kāi)挖防滲措施1）工程降水采用明溝排水和井點(diǎn)降水的方法人工降低地下水位在基坑內(nèi)（外）設(shè)置排水溝、集水井，用抽水設(shè)備將地下水從排水溝或集水井排出原地下水位明溝排水原水位面一級(jí)抽水后水位二級(jí)抽水后水位多級(jí)井點(diǎn)降水要求地下水位降得較深，采用井點(diǎn)降水。在基坑周?chē)贾靡慌胖翈着啪c(diǎn)，從井中抽水降低水位a.一般輕型井點(diǎn)（一級(jí)）:3~6mb.射流泵輕型井點(diǎn):8mc.噴射井點(diǎn):8~20md.深井泵:15me.管井井點(diǎn)（潛水泵）淺的3~6m，深的可達(dá)20m。上海常用：輕型、噴射南京常用：管井、輕型井點(diǎn)降水方法與降水深度減少降水影響的措施回灌井a(chǎn).減緩降水速度，勿使土粒帶出b.采用回灌井或回灌溝，使建筑物保持原有地下水位2)設(shè)置板樁沿坑壁打入板樁，它一方面可以加固坑壁，同時(shí)增加了地下水的滲流路徑，減小水力坡降鋼板樁3)水下挖掘在基坑或沉井中用機(jī)械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水頭差。為了增加砂的穩(wěn)定性，也可向基坑中注水，并同時(shí)進(jìn)行挖掘§6.3勘察任務(wù)及內(nèi)容一、建筑物安全等級(jí)新規(guī)范：“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)”，分甲、乙、丙三級(jí)。和建筑物安全等級(jí)、場(chǎng)地條件、勘察階段有關(guān)。按重要性分3級(jí)二、場(chǎng)地條件分簡(jiǎn)單場(chǎng)地、中等復(fù)雜場(chǎng)地、復(fù)雜場(chǎng)地3種。四、勘察任務(wù)—土層分布,各土層物理、力學(xué)性質(zhì)—地下水分布，有無(wú)腐蝕性—可能的不良地質(zhì)問(wèn)題：滑坡、巖洞、礦穴、古井、古墓等確定場(chǎng)地的適宜性；為巖土工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)及建議。具體成果有： 三、勘察階段對(duì)重要工程還有施工勘察；對(duì)簡(jiǎn)單場(chǎng)地及不很重要的工程可簡(jiǎn)化勘察階段。分選址勘察、初步勘察、詳細(xì)勘察3個(gè)階段，內(nèi)容依次增多。§6.4勘察方法勘察方法：如物探、坑探、鉆探、有關(guān)的土工試驗(yàn)、各種原位測(cè)試方法等。一、地球物理勘探二、坑探三、鉆探四、取土、試驗(yàn)五、觸探

1、動(dòng)力觸探標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，輕型、重型及特重型動(dòng)力觸探

2、靜力觸探六、平板荷載試驗(yàn)一、地球物理勘探土層的組成、密實(shí)度及模量等性質(zhì)與其他物理性質(zhì)（導(dǎo)電性、波速、放射性等）有一定聯(lián)系，通過(guò)測(cè)后者可推測(cè)前者。優(yōu)點(diǎn)：快、??；缺點(diǎn)：各種方法能測(cè)的參數(shù)有限，且不都很可靠用物理方法勘測(cè)土層、地下水分布及性質(zhì)。原理：波速法：（場(chǎng)地分類(lèi)必用）

單孔法、跨孔法、表面波法（見(jiàn)圖）波速法：（場(chǎng)地分類(lèi)必用） 單孔法、跨孔法、表面波法（見(jiàn)圖）優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便、直觀，取樣質(zhì)量高缺點(diǎn)：深度受限，水下開(kāi)挖難，僅用于小工程二、坑探三、鉆探（常用）孔徑10－20cm?？拙啵簱?jù)場(chǎng)地復(fù)雜程度、建筑物等級(jí)定孔深：據(jù)基礎(chǔ)影響深度定，和基礎(chǔ)尺寸、土類(lèi)有關(guān)可在孔內(nèi)取土、做原位測(cè)試等四、取土、試驗(yàn)原狀土樣：盡量不擾動(dòng)。測(cè)定c、φ、E、k等需原狀土樣。但松砂、靈敏粘性土等很難取原狀土，需原位測(cè)試常見(jiàn)取土器:(見(jiàn)圖）五、觸探分標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、輕型動(dòng)力觸探、重型及特重型動(dòng)力觸探1.動(dòng)力觸探裝置：貫入器（見(jiàn)圖，可取土）、穿心錘(重63.5kg=140磅)1）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)：（SPT）方法:測(cè)砂土密實(shí)度（e難測(cè)），砂土地基承載力，液化勢(shì)b）貫入15cm；c）落距76cm（30英寸），測(cè)貫入30cm之錘擊數(shù)N,桿長(zhǎng)修正后得N63.5d）再貫入10cm，看擊數(shù)有無(wú)突變，有則加密測(cè)點(diǎn)a）鉆孔至擬測(cè)深度以上15cm；用途：錐形探頭，錘重10kg，落距50cm，貫入30cm，得N10，用于軟土，測(cè)承載力2）輕型動(dòng)力觸探錐形探頭，錘重63.5kg或120kg，落距50cm求出貫入10cm的錘擊數(shù)得N63.5或N120用于硬土，測(cè)其密實(shí)度、承載力3）重型動(dòng)力觸探2.靜力觸探錐頭阻力：側(cè)摩阻力：靠靜力壓入（故不能用于很硬的土）單橋探頭：（圖a）比貫入阻力：雙橋探頭：（圖b）用途：密實(shí)度、承載力、壓縮性、樁的端阻及側(cè)摩阻、液化勢(shì)綜合雙橋探頭：（圖c）六、平板荷載試驗(yàn)用于重要工程，難取原狀土?xí)r尤其需要。裝置、方法（見(jiàn)圖）用途：求模量、承載力七、十字板剪切試驗(yàn)裝置（見(jiàn)圖）多用于測(cè)飽和軟粘土的不排水剪切強(qiáng)度用兩種不同尺寸十字板可求水平面、豎直面抗剪強(qiáng)度八、旁壓試驗(yàn)（橫壓試驗(yàn)）旁壓模量

設(shè)平面應(yīng)變，又略去橡皮囊的豎向伸長(zhǎng)才有注意：所求模量為水平向變形模量。旁壓儀如圖§6.5勘察報(bào)告工程簡(jiǎn)介及任務(wù)要求