工程地質(zhì)-課件-第八章-工程地質(zhì)勘察

第八章

工程地質(zhì)勘察本章提要主要介紹工程地質(zhì)勘察的目的和任務(wù)、工程地質(zhì)勘察的基本方法、土木工程現(xiàn)場原位測試方法及試驗(yàn)代表性指標(biāo)的選取和地基承載力的確定方法。還著重介紹了工程地質(zhì)勘察報(bào)告的主要內(nèi)容及編制方法第八章工程地質(zhì)勘察1§8～1概述§8～2工程地質(zhì)測繪§8～3工程地質(zhì)勘探§8～4現(xiàn)場原位測試§8～5工程地質(zhì)勘察報(bào)告的主要內(nèi)容（略：現(xiàn)場監(jiān)測，建筑地基評(píng)價(jià)）第八章

工程地質(zhì)勘察§8～1概述第八章工程地質(zhì)勘察2§8～1概述一、工程地質(zhì)勘察的目的和任務(wù)

工程地質(zhì)勘察是運(yùn)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(shí)踐過程，其任務(wù)總體上是為工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。1、工程地質(zhì)勘察的目的§8～1概述一、工程地質(zhì)勘察的目的和任務(wù)工程地質(zhì)勘3③查明地基巖石的地層年代、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、土的成因類型及埋藏分布規(guī)律。測定地基巖土的物理力學(xué)性質(zhì)；④查明地下水類型、水質(zhì)、埋深及分布變化；⑤根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，分析可能發(fā)生的工程地質(zhì)問題，提出建筑物結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型及施工方法的建議；⑥對(duì)不利于建筑的巖土層，提出處理方法或防治措施。①查明建筑場地的工程地質(zhì)條件，選擇地質(zhì)條件優(yōu)越合適的建筑場地：2、工程地質(zhì)勘察的任務(wù)②查明場地內(nèi)崩塌、滑坡、巖溶等物理地質(zhì)作用和現(xiàn)象；③查明地基巖石的地層年代、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、土的成因類型及埋藏43、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）3、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)5調(diào)查收集資料

測繪

物探

坑探和鉆探室內(nèi)外試驗(yàn)長期觀測4、工程地質(zhì)勘察的施工程序調(diào)查收集資料測繪物探坑探和鉆探室內(nèi)外試驗(yàn)6二、工程地質(zhì)勘察階段建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)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）勘察二、工程地質(zhì)勘察階段建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)可行性71、選址勘察階段幾個(gè)場地對(duì)比，對(duì)場址穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)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(yàn)；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(duì)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：1、選址勘察階段1）搜集（區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附8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(duì)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。選址宜避開工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)或區(qū)段：9目的：對(duì)場地內(nèi)建筑地段的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)，為確定建筑總平面布置，主要建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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、測試目的：對(duì)場地內(nèi)建筑地段的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)，為確定建筑總平面布置10本階段主要工作包括：1）研究建筑與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；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(jì)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(jì)算和支護(hù)設(shè)計(jì)的參數(shù)；8）提供樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(yàn)。3、詳細(xì)勘察階段為施工圖設(shè)計(jì)提供資料及各項(xiàng)參數(shù)，確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、地基處理和加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象防治工程等方案。本階段主要工作包括：3、詳細(xì)勘察階段為施工圖設(shè)計(jì)提供資料及各11

對(duì)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(yàn)槽與監(jiān)測和施工超前預(yù)報(bào)，以校核已有的勘察成果資料。4、施工勘察對(duì)工程地質(zhì)條件復(fù)雜或有特殊要求的重要工程，還需12三、工程地質(zhì)勘察分級(jí)工程地質(zhì)勘察分級(jí)影響因素：工程安全等級(jí)、場地的復(fù)雜程度和地基的復(fù)雜程度。1、工程安全等級(jí)（三級(jí)）三、工程地質(zhì)勘察分級(jí)工程地質(zhì)勘察分級(jí)影響因素：工程安全等級(jí)、132、場地復(fù)雜程度等級(jí)（三級(jí)）3、地基復(fù)雜程度等級(jí)（三級(jí)）2、場地復(fù)雜程度等級(jí)（三級(jí)）3、地基復(fù)雜程度等級(jí)（三級(jí)）144、工程地質(zhì)勘察等級(jí)（三級(jí)）4、工程地質(zhì)勘察等級(jí)（三級(jí)）15

通過對(duì)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(duì)工程建筑的影響，還可為勘探、試驗(yàn)等其他工作的布置奠定基礎(chǔ)。

§8～2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。通過對(duì)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16一、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(diǎn)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一、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）17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(jì)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）二、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(duì)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。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(jì)階段以及181、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。三、工程地質(zhì)測繪的基本方法及制圖1、像片成圖法三、工程地質(zhì)測繪的基本方法及制圖19采用路線法測繪示例2、實(shí)地測繪法1）路線法：沿選定路線，實(shí)地測繪、調(diào)查（道路工程中常用）2）布點(diǎn)法：布置觀測路線和觀測點(diǎn)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(diǎn)追索采用路線法測繪示例2、實(shí)地測繪法20§8～3工程地質(zhì)勘探一、工程地質(zhì)勘探的任務(wù)及方式主要任務(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(yàn)條件勘探方式：工程地質(zhì)鉆探、坑探、物探§8～3工程地質(zhì)勘探一、工程地質(zhì)勘探的任務(wù)及方式主要任務(wù)21二、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，二、工程地質(zhì)物探以專門儀器探測地質(zhì)體的物理場來221.電阻率法

對(duì)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(chǔ)量。在尋找地下水時(shí)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。1.電阻率法對(duì)地質(zhì)體以人工形成電場，通過電測儀測定地質(zhì)體電23A、B供電，M、N點(diǎn)測電位差、電流值M、N點(diǎn)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(shí)際巖層為各向異性的非均質(zhì)體，故視電阻率并非真實(shí)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A(chǔ)、B供電，M、N點(diǎn)測電位差、電流值M、N點(diǎn)間的電位差為ΔU24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。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25二、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(yàn)。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(duì)軟土用薄壁取土器，對(duì)松散的砂卵石層采用沖擊鉆進(jìn)或振動(dòng)鉆進(jìn)；對(duì)軟弱地層或破碎帶采用干鉆法、雙層巖芯管法。二、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26鉆探方法二種：回轉(zhuǎn)式、沖擊式

回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)是利用回轉(zhuǎn)器帶動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)，磨消孔底地層而鉆進(jìn)，可取得柱狀巖芯樣品；沖擊式鉆機(jī)是利用卷揚(yáng)機(jī)借鋼絲繩帶動(dòng)鉆具上下反復(fù)沖擊，鉆頭擊碎孔底地層后鉆進(jìn)，可取得巖石碎塊、擾動(dòng)土樣；鉆探方法二種：回轉(zhuǎn)式、沖擊式回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)是利用回轉(zhuǎn)器帶動(dòng)鉆27工程鉆孔柱狀圖工程鉆孔柱狀圖28三、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-淺井三、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29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、圓形探槽：成長條形，其斷面有梯形、階梯形，深度<3m30坑探工程展示圖坑探工程展示圖31§8～4現(xiàn)場原位試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：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?？焖佟⒔?jīng)濟(jì)，能大大縮短勘察周期。缺點(diǎn)：難以控制邊界條件；費(fèi)工費(fèi)時(shí)，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(jì)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系之上。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)§8～4現(xiàn)場原位試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：現(xiàn)場原位測試：在巖土32原位試驗(yàn)分為三類：1.巖土力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)2.水文地質(zhì)試驗(yàn)3.改善巖土性能的試驗(yàn)原位試驗(yàn)分為三類：33在一定面積的承壓板上向地基逐級(jí)施加荷載，并觀測每級(jí)荷載下地基的變形特性，從而評(píng)定地基的承載力，計(jì)算地基的變形模量并預(yù)測基礎(chǔ)的沉降量。一、載荷試驗(yàn)(loadingtest)在一定面積的承壓板上向地基逐級(jí)施加荷載，并觀測每級(jí)荷載下地基34載荷試驗(yàn)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(jí)荷載增量下,24小時(shí)內(nèi)沉降不能穩(wěn)定(4)s/b>0.06的荷載作為破壞荷載

pu(kPa)pcrS(mm)荷載沉降曲線載荷試驗(yàn)地基破壞的判定pu(kPa)pcrS(mm)荷35承載力的特征值fak比例界限pcr當(dāng)pu<1.5pcr時(shí)，取極限承載力一半；漸變型曲線s/b=0.01—0.015低壓縮性土s/b=0.02高壓縮性土

pu(kPa)pcrS(mm)荷載沉降曲線深寬度修正后的承載力的特征值fa承載力的特征值fak比例界限pcrpu(kPa)pcrS36OPS??P1PuabcP~S曲線：oa段：直線變形階段（彈性階段）ab段：局部剪裂階段bc段：完全破壞階段注：1）變形模量是指無側(cè)限情況下的應(yīng)力與應(yīng)變的比值，它與壓縮模量不同2）深層土的變形模量測定:旁壓、觸探E0——土的變形模量μ——土的泊松比p1——直線段的荷載強(qiáng)度(比例極限)S1——相應(yīng)于P1的裁荷板下沉量b——承壓板的寬度或直徑ω——沉降影響系數(shù)，圓形0.88，方形0.79變形模量：OPS??P1PuabcP~S曲線：oa段：直線變形階段（37用靜力將一個(gè)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(duì)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)。二、靜力觸探試驗(yàn)(conepenetrationtest)用靜力將一個(gè)內(nèi)部裝有阻力傳感器的圓錐形探頭均勻壓入土中，測定38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單橋雙橋單橋探頭可測定端部比貫入阻力Ps電纜傳感器傳感器傳感器單橋探39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(diǎn)，兼勘探與測試雙重作用。適用于黏性土、粉土、砂土，但對(duì)碎石類土難以貫入。靜力觸探成果的應(yīng)用靜力觸探具有測試連續(xù)、快速、效率高、功能多40工程地質(zhì)-PPT課件-第八章-工程地質(zhì)勘察41三、動(dòng)力觸探試驗(yàn)(dynamicpenetrationtest)其與靜力觸探試驗(yàn)的共同點(diǎn)是利用一定的錘擊動(dòng)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(duì)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三、動(dòng)力觸探試驗(yàn)(dynamicpenetration42動(dòng)力觸探動(dòng)力觸探43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。四、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)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6344標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)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(shí)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(píng)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(yàn)適用于砂性土與粘性土。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果的應(yīng)用1．劃分土的類別或土層剖面；注：標(biāo)準(zhǔn)貫45五、十字板剪切試驗(yàn)（VST）十字板剪切試驗(yàn)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。五、十字板剪切試驗(yàn)（VST）十字板剪切試驗(yàn)是用插入軟黏土中的46V0

V0VPhph

pcr

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

V0VPhpuh

pcr

poh六、旁壓試驗(yàn)水箱量測V0V0VPh量測鉆孔內(nèi)進(jìn)行橫47§8～5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)測滑坡監(jiān)測地基基礎(chǔ)的監(jiān)測：天然地基的驗(yàn)槽與監(jiān)測