第114講第十九章第七節(jié)巖土工程勘察及第八節(jié)原位測試技術(shù)

第七節(jié)巖土工程勘察巖土工程勘察是工程建設(shè)的前期工作。它是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)及有關(guān)學(xué)科的理論知識和各種技術(shù)方法，在建設(shè)場地及其附近進(jìn)行研究，查明建筑場地的工程地質(zhì)條件，分析存在的問題，作出巖土工程評價，為工程建筑的規(guī)劃、設(shè)計、施工及運行提供可靠的依據(jù)。以保證建筑物的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟合理和正常使用。一、勘察分級按《勘察規(guī)范》規(guī)定，巖土工程勘察的等級，是由工程重要性等級、場地復(fù)雜程度等級和地基復(fù)雜程度等級三項因素決定的。首先應(yīng)分別對三項因素進(jìn)行分級，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析，以確定巖土工程勘察的等級劃分。（一）工程重要性等級根據(jù)工程規(guī)模和特征，以及由于巖土工程問題造成工程破壞或影響程重要性等級劃分為三級（見表19-19）。工程重要性等級表19-19后果工程類型等級很嚴(yán)重重要工程三級4一般工程正常使用的后果，將工等級一級后果工程類型不嚴(yán)重次要工程二級嚴(yán)重（二）場地場地復(fù)雜程度是由建筑抗震穩(wěn)定性、不良地下水五個條件衡量，也劃分為三個等級(見表復(fù)雜程度等級地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況、地質(zhì)環(huán)境形地貌條件和19-20)。（三）地基復(fù)雜程度等級地基復(fù)雜程度也劃分為三個等級：1．一級地基符合下列條件之一者為一級地基（復(fù)雜地基）：(1)巖土種類多，很不均勻，性質(zhì)變化大，需特殊處理；(2)嚴(yán)重濕陷、膨脹、鹽漬、污染的，以及其他情況復(fù)雜，需作特殊處理的巖土（多年凍土屬勘察經(jīng)驗不足應(yīng)列為一級地基）。2．二級地基符合下列條件之一者為二級地基（中等復(fù)雜地基）：(1)巖土種類多，性質(zhì)變化較大，地下水對工程有不利影響；(2)除上述規(guī)定以外的特殊性巖土。3．三級地基符合下列條件者為三級地基（簡單地基）：(1)巖土種類單一、均勻、性質(zhì)變化不大；(2)無特殊性巖土。（四）巖土工程勘察等級綜合上述三項因素的分級，即可劃分巖土工程勘察的等級：甲級在工程重要性、場地復(fù)雜程度和地基復(fù)雜程度等級中，有一項或多項為一級；乙級除勘察等級為甲級和丙級以外的勘察項目；丙級工程重要性、場地復(fù)雜程度和地基復(fù)雜程度等級均為三級。注：建筑在巖質(zhì)地基上的一級工程，當(dāng)場地復(fù)雜程度等級和地基復(fù)雜程度等級均為三級時，巖土工程勘察等級可定為乙級。二、各類巖土工程勘察基本要求巖土工程勘察的基本任務(wù)，是為工程的設(shè)計施工，料和必要的技術(shù)參數(shù)，對有關(guān)的巖土問題作出評價，以保證以及巖土體治理加固等，提供地質(zhì)資工程設(shè)計工作的完成和順利施工。巖土工程勘察階段與設(shè)計階段對于場地條件復(fù)雜進(jìn)行詳細(xì)勘察。下面介紹對各類巖土工程勘察的基本要求。劃分一致，一般有可行性研究勘察、初步勘察和詳細(xì)勘察三個階段?；蛴刑厥庖蟮墓こ蹋诉M(jìn)行施工勘察。在某些情況下，也可合并勘察階段，或直接（一）房屋建筑和構(gòu)筑物房屋建筑和構(gòu)筑物的巖土工程勘察，應(yīng)在搜集建筑物上部荷載、功能特點、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)形式、埋置深度和變形限制等方面資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行。其主要工作內(nèi)容應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)查明場地和地基的穩(wěn)定性、地層結(jié)構(gòu)、持力層和下臥層的工程特性、土的應(yīng)力歷史和地下水條件以及不良地質(zhì)作用等；(2)提供滿足設(shè)計施工所需的巖土參數(shù)，確定地基承載力，預(yù)測地基變形性狀；(3)提出地基基礎(chǔ)、基坑支護、工程降水和地基處理設(shè)計與施工方案的建議；(4)提出對建筑物有影響的不良地質(zhì)作用的防治方案建議；(5)對于抗震設(shè)防烈度等于或大于6度的（二）岸邊本節(jié)適用于港口水工建筑物以及取水構(gòu)筑物等的巖土工程勘察。應(yīng)著重查明下列內(nèi)容：(1)地貌特征和地貌單元交界復(fù)雜地層；場地，進(jìn)行場地與地基的地震效應(yīng)評。價工程工程、造船和修船處的(2)高靈敏軟土、層狀構(gòu)造土、混合土等特殊土和(3)岸邊滑坡、崩塌、沖刷、淤積、潛蝕、沙丘等不良地質(zhì)作用。（三）邊坡工程邊坡工程勘察應(yīng)(1)地貌形態(tài)，當(dāng)存在滑坡、危巖和崩塌、、泥石流等不良地質(zhì)作用時，應(yīng)符合《勘察(2)巖土的類型、成因、工程特性，覆蓋層厚度，基巖面的形態(tài)和坡度；體主要結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀、延展情況、閉合程度、充填物、充水狀況、力學(xué)屬性和組合關(guān)系，主要結(jié)構(gòu)面與臨空面關(guān)系，是否存在外傾結(jié)構(gòu)面；(4)地下水的類型、水位、水壓、水量、補給和動態(tài)變化，巖土的基本質(zhì)量等級為V級巖體的分布和工程特性；查明下列內(nèi)容：規(guī)范》的要求；(3)巖透水性、地下水的出露情況；(5)地區(qū)氣象條件（特別是雨期、暴雨強度），匯水面積、坡面植被，地表水對坡面、坡腳的沖刷情況；(6)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)和軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度。（四）基坑工程本節(jié)主要適用于土質(zhì)基坑的勘察。時應(yīng)包括基坑工程勘察的程條件，初步判定開挖可能發(fā)生的問題和需要采取的支護措施；在詳細(xì)勘察階段，應(yīng)(1)需進(jìn)行基坑設(shè)計的工程，勘察內(nèi)容。在初步勘察階段，應(yīng)根據(jù)巖土工針對基坑工程設(shè)計的要求進(jìn)行勘察；在施工階段，必要時尚應(yīng)進(jìn)行補充勘察。(2)基坑工程勘察的范圍和深度，應(yīng)根據(jù)場地條件和設(shè)計要求確定。勘察深度宜為開挖深度的2～3倍，在此深度內(nèi)遇到堅硬黏性土、碎石土和巖層，可根據(jù)巖土類別和，支護設(shè)計要求減少深度?？辈斓钠矫娣秶顺鲩_挖邊界外開挖深度的2～3倍。在深厚軟土區(qū)，勘察深度和范圍應(yīng)適當(dāng)擴大。(3)當(dāng)場地水文地質(zhì)條件復(fù)雜，在基坑開挖過程中需要對地下水進(jìn)行治理（降水或隔滲）時，應(yīng)進(jìn)行專門水文地質(zhì)勘察。(4)當(dāng)基坑開挖可能產(chǎn)生流砂、流土、管涌等滲透性破壞時，應(yīng)有針對性地進(jìn)行勘察，分析評價其產(chǎn)生的可能性及對工程的影響。當(dāng)基坑開挖過程中有滲流時，地下水的滲流作用宜通過滲流計算確定。（五）樁基礎(chǔ)樁基巖土工程勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容：(1)查明場地各層巖土的類型、深度、分布、工程特性和(2)當(dāng)采用基巖作為樁的持力層時，應(yīng)探明基巖的巖性、構(gòu)造、巖面變化、風(fēng)化程度，確定程度、完整程度和基本質(zhì)量等級，判定有無洞穴、臨空面、破碎巖體或軟弱巖層；(3)查明水文地影響，判定水質(zhì)對建筑材料的腐蝕性；(4)查明不良地質(zhì)作用，可液化土層和特殊性巖土的分布及其對樁基的危害程度，并提出防治措施的建議；變化規(guī)律；其堅硬質(zhì)條件，評價地下水對樁基設(shè)計和施工的(5)評價成樁可能性，論證樁的施工條件及其對環(huán)境的影響。（六）地基處理地基處理的巖土工程勘察應(yīng)滿足下列要求：(1)針對可能采用的地基處理方案，提供地基處理設(shè)計和施工(2)預(yù)測所選地基處理方法對環(huán)境和鄰近建筑物的影響；(3)提出地基處理方案的建議；(4)當(dāng)場地條件復(fù)雜且缺乏成功經(jīng)驗時應(yīng)在施工設(shè)計參數(shù)和處理效果；所需的巖土特性參數(shù)；現(xiàn)場對擬選方案進(jìn)行試驗或?qū)Ρ仍囼?，檢驗方案的(5)在地基處理施工期間，應(yīng)進(jìn)行施工質(zhì)量和施工對周圍環(huán)境和鄰近工程設(shè)施影響的監(jiān)測。三、勘探巖土工程勘探常用的方法主要有坑探、鉆探及地球物理勘探三種類型。其主要任務(wù)是確切查明地表以下地質(zhì)情況，為深部取樣、現(xiàn)場試驗、長期地質(zhì)觀測提供條件。（一）坑探坑探是由地表向深部挖掘坑槽或坑洞，供勘查人員直接觀察地質(zhì)現(xiàn)象或進(jìn)行試驗。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。不同坑探工程的特點和適用條件，列于表19-21中。各種坑探工程的特點和適用條件表19-21名稱特點適用條件在地表深度小于3～5m剝除地表層巖性，研究斷長條形槽子層破碎帶；探查殘坡積層的厚度和物質(zhì)、結(jié)構(gòu)從地表向下，鉛直的、深局部剝除覆土，覆土，揭露基巖，劃分地探槽的揭露基巖；做載荷試驗、滲水試驗，試坑度小于3～5m的圓形或取原狀土樣方形小坑從地表向下，鉛直的、深確定覆蓋層及風(fēng)化層的巖性及厚度，做載荷試驗，淺井度5～15m的圓形或方形取原狀土樣井豎井形狀淺與井相同，但深度了解覆蓋層的厚度和性質(zhì)，風(fēng)化殼分帶、軟弱夾層（斜井）大于15m，有時需支護分布、斷層破碎帶及巖溶發(fā)育情況、滑坡體結(jié)構(gòu)及滑舔面等，布置在地形較平緩、巖層又較緩傾的地段在地面有出口的水平坑調(diào)查斜坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)，查明河谷地段的地層巖性、軟平硐石門道，深度較大，有時需支弱夾層、破碎帶、風(fēng)化巖層等；做原位巖體力學(xué)試護驗及地應(yīng)力量測，取樣；布置在地形較陡的山坡地段不出露地道，石門垂直巖了解河底地質(zhì)結(jié)構(gòu)，做試驗等層走向，平巷平行巖層走面與豎井相連（平巷）的水平坑向【例19-33】為取得原狀土樣，可采用下列哪種方法：A.標(biāo)準(zhǔn)貫入器B．洛陽鏟C．厚壁敞口取土器D．探槽中刻取塊狀土樣解標(biāo)準(zhǔn)貫入器和洛陽鏟取到的是擾動樣，厚壁取土器取得的土樣仍有一定的擾動。探槽中人工刻取土樣可獲得高質(zhì)量的原狀樣。答案：D（二）鉆探在巖土工程勘察中，鉆探是最常用的一種勘探手段。1．巖土工程鉆探要求(1)土層是巖土工程鉆探的主要對象，應(yīng)可靠地鑒定土層名稱，準(zhǔn)確判定分層深度，正確鑒別土層天然的結(jié)構(gòu)、密度和濕度狀態(tài)。(2)巖芯采取較高。一般巖石不應(yīng)低于80%，破碎巖破碎帶、滑坡的滑動帶等地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象，為保證獲得率要求石不應(yīng)低于65%。對工程建筑至關(guān)重要需重點查明的軟弱夾層、斷層較高的巖芯采取率，應(yīng)采用相應(yīng)的鉆(3)鉆孔水文地質(zhì)觀測和水文地質(zhì)試驗是巖土工程鉆探的重要含水層并確定其水位（水頭）和涌水量大小，掌握各含水層之間的水力聯(lián)系，測定巖土的進(jìn)方法。內(nèi)容，借以了解巖土的含水性，發(fā)現(xiàn)滲透系數(shù)等。(4)在鉆進(jìn)過程中，為了研究巖土的工程性質(zhì)，經(jīng)常需要采取巖土樣。2．常用鉆探方法目前我國巖土工程鉆探常用的鉆探?jīng)_擊鉆探包括人力和機械兩種類型。人力沖擊鉆探主要堅硬的巖層，而機械沖擊鉆探還可用于堅硬的巖層。回轉(zhuǎn)鉆探也包括人力和機械（硬合金、鋼粒、金剛石）鉆探率較高，孔壁整齊，鉆孔彎曲小，孔深大，能鉆任何角度的鉆孔，便于工程地質(zhì)堅硬巖層中鉆進(jìn)鉆頭磨損大，效率低。鋼粒鉆探，廣泛應(yīng)用于可鉆性等級高的巖層，可取巖便于做工程地質(zhì)試驗，鉆孔易彎曲，孔壁不太平整，鉆孔角度不應(yīng)小于75%，巖率較低。金剛石鉆探，鉆進(jìn)效率高，鉆好，彎曲度小，巖芯采取能鉆進(jìn)最堅硬的地層，機具設(shè)備較輕，消耗功率小，鉆具磨損較少，鉆進(jìn)程序較簡單，但它在較軟和破碎裂隙發(fā)育地層中不適用，孔徑較小，不便于做工程地質(zhì)試驗。沖擊回轉(zhuǎn)鉆探適用于各種巖土層，鉆進(jìn)適應(yīng)性強，但孔深較淺。振動鉆探適用于黏性土、砂土、大塊碎石土、卵、礫石層及風(fēng)化基層，效率高，成本低，淺。方法有沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、振動鉆探等。適用于黏性土、黃土、沙、砂卵石層及不太兩種類型。其中硬合金鉆探，巖芯采取試驗巖芯、取樣，但在芯、取樣，芯采取孔質(zhì)量率高，但孔深較沖擊、固轉(zhuǎn)、振動三者結(jié)合鉆探，以各類土層為主，鉆進(jìn)適應(yīng)性強，效率高，輕便，成本低，孔深較淺，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。目前，國內(nèi)巖土工程鉆探正逐漸朝著全液壓驅(qū)動、儀表控制和鉆探與測試相結(jié)合的方向發(fā)展。（三）地球物理勘探地球物理勘探簡稱物探，它是用專門的儀器來探測各種地質(zhì)體物理場的分布情況，對獲取的數(shù)據(jù)及繪制的曲線進(jìn)行分析解釋，用于劃分地層、判定地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及各種不良地質(zhì)現(xiàn)象的一種勘探方法。應(yīng)用于巖土工程勘察中的物探，稱為“工程物探”。物探是一種先進(jìn)的勘探方法，勘探地質(zhì)構(gòu)造及測定地層各種物理參數(shù)等。但其成果有時具有方法或適當(dāng)配合鉆探工作，因此物探方法局限性。物探方法的種類較多，主要有直流電法、交流電法、地震勘探、磁法勘探、重力勘探、聲波測量、放射性勘探、測井等，但在巖土工程勘察中運用最普遍的是電阻率法和地震勘探法等。四、取樣的質(zhì)土樣質(zhì)量實質(zhì)上是土樣的擾動問題。按照取樣方法和目的，試樣擾動程度劃分為級，見表19-22。樣質(zhì)量等級表19-22試驗內(nèi)容不擾動土類定名、含水率、密度、強輕微擾動土類定名、含水率、密度顯著擾動土類定名、含水率完全擾動土類定其優(yōu)點是效率高、成本低、裝備輕便，能從較大范圍多解性，需要利用其他具有一定的樣（一）土量等級《勘察規(guī)范》對四個等土試級別I擾動程度度試驗、固結(jié)試驗IIIIIIV名注：所謂不擾動，是指原位應(yīng)力狀態(tài)雖已改變，但土的結(jié)構(gòu)、密度和含水率變化很小，能滿足試驗各項要求。由于目前在實際工程中不大可能對所取土能對采取某一級別的土樣所必須使用的器具和操作方法作出規(guī)定。另外，還需考慮土層操作水平和地區(qū)經(jīng)驗來進(jìn)行判斷所取土樣是否達(dá)到質(zhì)量要求。（二）鉆孔取土器及其適用條件樣的擾動程度作詳細(xì)的研究和定量的評價，只特點、1．貫入式取土器貫入式取土器取樣時，采用擊入或壓人的方法將取土器貫入士中。這類取土器又可分為敞口取土器和活塞取土器兩類。敞口取土器按取樣管壁厚度分為厚壁、薄壁和束節(jié)式三種，活塞取土器又有固定活塞、水壓固定活塞、自由活塞等幾種。貫入式取土器一般適用于采取相對較軟的均勻細(xì)粒土。2．回轉(zhuǎn)式取土器回轉(zhuǎn)式取土器的基本結(jié)構(gòu)與巖芯鉆探的雙層巖芯管相同，分為單動和雙動兩類?；剞D(zhuǎn)式取土器可采取較堅硬、密實的土類以至軟巖的樣品。單動型取土器適用于軟塑～堅硬狀態(tài)的黏性土和粉土、粉細(xì)砂土，土樣質(zhì)量1～2級。雙動型取土器適用于硬塑～堅硬狀態(tài)的黏性土、中砂、粗砂、礫砂、碎石土質(zhì)量亦為1～2級。及軟巖，土樣目前我國主要使用貫入式取土器。（三）取樣要求(1)到達(dá)預(yù)計取樣位置后，要仔細(xì)清除孔底浮土?？椎自试S殘留浮需注意不致擾動待取樣的土層。(2)下放取土器必須平穩(wěn)，避免側(cè)刮孔壁。取土器進(jìn)入孔時底應(yīng)輕放，以避免撞擊孔底而擾動土層。力求快速連續(xù)，最好采用靜壓方式。如采用錘擊法，應(yīng)做到重錘少擊，且應(yīng)有導(dǎo)向裝置，以避免錘擊時搖晃。飽和粉、細(xì)砂土和必須采用靜壓法取樣。滿取土器后，在提升取土器前應(yīng)旋轉(zhuǎn)2～3圈，也可靜置約10min，以使土樣根部與母體順利分離，減少逃土的可能性。提升時要平穩(wěn)，切忌陡然升降或碰撞孔壁，以免失落土樣。以上是貫入式取土器取樣的回轉(zhuǎn)式取土器的操作要求與之有很大不同，在此不再敘述。五、土工參數(shù)的統(tǒng)計分體的非均質(zhì)性和各向異性以及參數(shù)測定方法、條件與工程原型之間的差異等種種原因，巖土參數(shù)是隨機變量，且變異性較大。故在進(jìn)行巖土工程設(shè)計時，應(yīng)在劃分工程地質(zhì)單元的基礎(chǔ)上對有關(guān)參數(shù)作統(tǒng)計分析，了解各項指標(biāo)的概率系數(shù)，確定其標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值。由于土的不均勻性，對同一工程地質(zhì)單元（土層）取的土樣，用相同方法測定的數(shù)據(jù)通常是離散的，并以一定的規(guī)律分布，可以用頻率分布直方圖和分布密度函數(shù)來表示。為了簡化上述表示，應(yīng)采用統(tǒng)計特征值。常用的特征值可分兩大類：一類是反映數(shù)據(jù)分布的集中情況或中心趨勢的，它們被作為某批數(shù)據(jù)的典型代表；另一類是反映數(shù)據(jù)分布的離散程度的。土厚度不能大于取土器廢土段長度。清除浮土?xí)r，(3)貫入取土器軟黏土，(4)土樣貫基本要求。析由于巖土六、地基土的巖土工程評價（一）地基變形及沉降預(yù)測地基承受建筑物荷載之后，通常都要發(fā)生變形。根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)特性和使用要求，地基變形量大小或不均勻變形應(yīng)限制在一定范圍之內(nèi)。這個范圍的界限叫地基變形允許值，它是保證建筑物安全和正常使用的最大變形值。（二）地基強度及承載力確定地基強度是指地基在建筑物荷重作用下抵抗破壞的能力。地基在同時滿足變形和強度兩個條件下，單位面積所能承受的最大荷載，稱為地基承載力。地基承載力可分為地基承載力基本值(f)、地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(f)和地基承載力設(shè)計值(f)。0k（三）特殊性土的評價1．濕陷性黃土(1)濕陷性的判定黃土的濕陷性，主要是利用現(xiàn)場采集的不擾動土試樣，通過室內(nèi)浸水壓縮試驗求得的濕陷系數(shù)，據(jù)以判定是否有濕陷性和自重濕陷性。在一定壓力下的室內(nèi)壓縮試驗測定的濕陷系數(shù)文應(yīng)按下式計算hhp(19-12)ph0s式中：h——保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的土試樣，加壓至一定壓力時下沉穩(wěn)定后的高度；ph′——上述加壓穩(wěn)定后的土試樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的高度；ph——土試樣的原始高度。0當(dāng)δ<0.015時，應(yīng)定為非濕陷性黃土；s當(dāng)δ≥0.015時，應(yīng)定為濕陷性黃土。s當(dāng)基底壓力大于300kPa時，宜按實際壓力測定的濕陷系數(shù)值判定黃土濕陷性。(2)場地濕陷類型和地基濕陷等級的劃分場地的濕陷類型，應(yīng)按實測自重濕陷量或計算自重濕陷量判定。當(dāng)自重濕陷量≤7cm時，應(yīng)定為非自重濕陷性黃土場地；當(dāng)自重濕陷量>7cm時，應(yīng)定為自重濕陷性黃土場地。地基濕陷程度，可根據(jù)基底下各土層累計的總濕陷量和計算自重濕陷量的大小等因素按表19-23判定。濕陷性黃土地基的濕陷等級表19-23濕陷類型非自重濕陷性場地自重濕陷性場地計算自重濕陷量(cm)△z≤7s7<△z≤35△z,>35s△s≤30I（輕微）II(中等）II或III-總濕陷量△s30<△s≤60III(嚴(yán)重)(cm)II(中等)△s>60-III（嚴(yán)重）IV(很嚴(yán)重)注：當(dāng)總濕陷量△s≥60cm，計算自重濕陷量△z≥30cm，可判為III級；當(dāng)總濕陷量30cm<△s<50cm，s計算自重濕陷量7cm<△z<30cm時，可判為II級。s(3)黃土地基的承載力含水量對濕陷性黃土的承載力有著強烈的影響，當(dāng)含水量增大，土的抗剪強度迅速降低，承載力也會大幅度降低。(4)黃土地基的變形①黃土地基的變形性質(zhì)。黃土地基存在濕陷和壓縮兩種不同性質(zhì)的變形。對于濕陷性黃土，主要計算地基受水浸濕后的濕陷變形。新近堆積黃土既存在濕陷變形，也存在較大的壓縮變形。但新近堆積黃土的厚度不大，對一般建筑物，都需要進(jìn)行部分或全部厚度的地基處理，故問題易于解決。對于飽和黃土和其他非濕陷性黃土，則主要應(yīng)考慮地基的壓縮變形。②黃土地基變形的計算方法。有三種計算方法，即地基規(guī)范建議的分層總和法，地基固結(jié)沉降計算法和采用變形模量E計算法。02．濕陷性土濕陷性土指的是除濕陷性黃土外，在我國分布很廣的濕陷性這種濕陷性土不能取試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗時，應(yīng)采用現(xiàn)場載荷試驗確定200kPa壓力下浸水載荷試驗的附加濕陷量，與承壓板寬度之比，等于或大于0.023的土，應(yīng)判定為濕陷性土。有關(guān)濕陷性【例19-34】關(guān)于黃土的濕陷性判斷，下列哪個陳述是A．只能通過現(xiàn)場載荷試驗+B．不能通過現(xiàn)場載荷試驗碎石土、濕陷性砂土等。當(dāng)對濕陷性其濕陷性。在巖土地基的濕陷性等級及處理措施可參閱《勘察規(guī)范》。正確的？C．可以采用原狀土樣做室內(nèi)濕陷性試驗D．可以采用同樣密度的擾動土樣的室內(nèi)試驗解黃土的濕陷性，主要是利用現(xiàn)場采集的不擾動土試樣，通過室內(nèi)浸水壓縮試驗求得的濕陷性系數(shù)，據(jù)以判定是否具有濕陷性或自重濕陷性。濕陷性土應(yīng)采用現(xiàn)場載荷試驗確定其濕陷性。黃土和濕陷性土是兩類不同的土。答案：C3.紅黏土顏色為棕紅或褐黃，覆蓋于碳酸鹽巖系之上，其液限大于或等于50%的高塑性黏土，應(yīng)判定為原生紅黏土。原生紅黏土經(jīng)搬運、沉積仍保留其基本特征，且其液限大于45%的黏土，可判定為次生紅黏土。4．軟土天然孔隙比大于或等于1.O，且天然含水率大于液限的細(xì)顆粒土，虛判定為軟土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。5．混合土由細(xì)粒土和粗粒土混雜，且缺乏中間粒徑的土，應(yīng)定名為混合土。當(dāng)碎石土粒中徑小于0.075mm的細(xì)粒土質(zhì)量，超過總質(zhì)量的25%時，應(yīng)定名為粗?；旌贤粒划?dāng)粉土或黏性土粒中徑大于2mm的粗粒土質(zhì)量，超過總質(zhì)量的25%時，應(yīng)定名為細(xì)?；旌贤?。6．填土填土根據(jù)物質(zhì)組成和堆填方式，可分為下列四類。(1)素填土：由碎石土、砂土、粉土和黏性土等一種或幾種材料組成，不含雜物或含雜物很少；(2)雜填土：含有大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物；(3)沖填土：由水力沖填泥沙形成；實填土：按一定標(biāo)準(zhǔn)控制材7．多年凍土(4)壓料成分、密度、含水量，分層壓實或夯實而成。含有固態(tài)水，且凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)2年或2年以上的土，應(yīng)判定為多年凍土。8．膨脹巖土含有大量親水礦物應(yīng)力的巖土，應(yīng)判定為膨脹巖土。漬巖土巖土中易溶鹽含量大于0.3%，（蒙脫石、伊利石），濕度變化時有較大體積變化，變形受約束時，產(chǎn)生較大內(nèi)9．鹽并且有溶陷、鹽脹，腐蝕等工程特性時，應(yīng)判定為鹽漬巖土。10.風(fēng)化巖和殘積土巖石在風(fēng)化作用下，其結(jié)構(gòu)、成分和性質(zhì)，已產(chǎn)生不同程度的變異，應(yīng)定名為風(fēng)化巖。已完全風(fēng)化成土而未經(jīng)搬運的，應(yīng)定名為殘積土。11．污染土由于致污物質(zhì)侵入改變了物理力學(xué)性狀的土，應(yīng)判定為污染土。第八節(jié)原位測試技術(shù)原位測試是指在勘察現(xiàn)場，在地基土層原來所處的位置基本保持其天然結(jié)構(gòu)、天然含水量及天然應(yīng)力狀態(tài)下，對地層進(jìn)行測試，以取得地層的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的勘察技術(shù)。工程地質(zhì)原位測試方法有多種，這里主要介紹載荷試驗、十字板剪切試驗、靜力觸探試驗、圓錐動力觸探試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、旁試壓驗、扁鏟側(cè)脹試驗等。一、載荷試驗（一）基本原理、載荷試驗是在準(zhǔn)備修建的建筑物地基上，放置一定規(guī)格的承壓板，在其土逐漸增加荷載，測定每級荷載作用下地基的變形特性，從而評定地基的承載力，計算地基韻變形模量，并預(yù)測實體基礎(chǔ)的沉降量。載荷試驗包括平板載荷試驗和螺旋板載荷試驗。平板載荷試驗是在巖土體原位，用一定尺寸的承壓板施加豎向荷載，同時觀測承壓板沉降，測定巖土體承載力與變形特性。該方法又分為淺層平板載荷試驗和深層平板載荷試驗。淺層平板載荷試驗適用于淺層上，深層平板載荷試驗適用于埋深等于或大于3m和地下水位以上的地基土。螺旋板載荷試驗是將螺旋板旋入地下預(yù)定深度，通過傳力桿向螺旋板施加豎向荷載，同時測量螺旋板的沉降量，測定巖土體承載力與變形指標(biāo)。螺旋板載荷試驗適用于深層地基土或地下水位以下的地基土。（二）試驗裝置載荷試驗的裝置由承壓板、加荷裝置及沉降觀測裝置等部分組成。其中承壓板一般為方形或圓形板；加荷裝置包括壓力源、載荷臺架或反力架。加荷方式可采用重物加荷和油壓千斤頂加荷兩種方式。沉降觀測裝置有百分表、沉降傳感器和水準(zhǔn)儀等。（三）載荷試驗的基本技術(shù)要求載荷試驗的承壓板，一般用剛性的方形或圓形板，其面積應(yīng)為2500cm2或5000cm2，目前工程上常用的是70.7cm×70.7cm和50cm×50cm。對于均質(zhì)密實的土如Q老黏性土也可3用1000cm2的承壓板。但對于飽和軟土層，考慮到在承壓板邊緣的塑性變形影響，承壓板的面積不應(yīng)小于5000cm2。載荷試驗過程中出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時，即可認(rèn)為土體已達(dá)到極限狀態(tài)，應(yīng)終止試驗：(1)承壓板周圍的土體有明顯的側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋；(2)在24h內(nèi)，沉降隨時間趨于等速增加；(3)荷載p增量很小，但沉降量s卻急劇增大，p-s曲線出現(xiàn)陡降階段，或相對沉降s/b≥0.06～0.08。（四）載荷試驗資料的應(yīng)用載荷試驗的主要成果為在一定壓力下的s-t關(guān)系曲線以及p-s曲線。這些資料可以應(yīng)用于確定地基土的臨塑荷載p、極限荷載p，為評定地基土的承載力提供依據(jù)；估算地基土的變形模0L量E和基床反力系數(shù)K。0s顯然，當(dāng)建筑物基底附加壓力小于或等于p時，地基土的強度是完全保證的，且沉降也較小。而當(dāng)0基底，附加壓力太于p小于p時，地基土體不會發(fā)生整體破壞，但建筑物的沉降量較大。0L二、十字板剪切試驗（一）試驗的原理十字板剪切試驗用是插入軟黏土中的十字板頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，在土層中形成圓柱形破壞面，測出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪此法對較硬的黏性土和含有礫石、雜物的土不宜采用，否則會損壞十字板頭。這種方法測得的抗剪值軸不排水抗剪的總無側(cè)限抗壓強度的一半(ψ=O)。由于十字板剪切試驗不需采于難以取樣的靈敏性高的黏性土，它可以在現(xiàn)場基本保持天然應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行掘剪。長期以來，十字板，相當(dāng)于試驗深度處天然土層的不排水抗剪理論上它相當(dāng)于三取土樣，特別對剪切試驗被認(rèn)為一是種較為有效的、可靠的現(xiàn)場測試方法，與鉆探取樣室內(nèi)試驗相比，土體的擾動較小，而且試驗簡便。但在有些情況下已發(fā)現(xiàn)十字板剪切試驗所測得的抗剪不排水穩(wěn)定分析中偏于不安全，對于不均勻土層，特別是夾有薄層粉細(xì)砂或粉土的軟黏性土，十字板剪切試驗會有較大的誤差。因此將十字板抗剪直接用于工程實踐時，要考慮到一些影響因素。十字板剪切試驗包括鉆孔十字板剪切試驗和貫入電測十字板剪切試驗，其基本原理都是：施加一定的扭轉(zhuǎn)力矩，將土體剪壞，測定土體對抵抗扭剪的最大力矩，通過換算得到土體抗剪值(假定ψ=0)。假設(shè)土體是各向同性介質(zhì)，即水平面的不排水抗剪(C)與垂直面上的不排水抗剪強uh度(C)，相同：(C)=(C)。旋轉(zhuǎn)十字板頭時，在土體中形成一個直徑為D，高為H的圓柱剪切破壞面。uvuvuh由于假設(shè)土體是各向同性的，因此，該圓柱剪切面的側(cè)表面及頂?shù)酌嫔细鼽c的抗剪則旋轉(zhuǎn)過程中；土體產(chǎn)生的最大抵抗扭矩M由圓柱側(cè)表面的抵抗扭矩M和圓柱頂?shù)酌娴牡挚古ぞ豈組成12M=M+M(19-13)12（二）試驗的儀器設(shè)備野外十字板剪切試驗的儀器為十字板剪切儀，目前國內(nèi)有三種：開口鋼環(huán)式、輕便式和電測式。方法分為鉆孔式和壓入式兩種。電測式十字板剪切儀輕便靈活，容易操作，試驗成果也較穩(wěn)定，目前已得到廣泛應(yīng)用。（三）試驗的適用范圍和目的十字板剪切試驗適用于測定飽和軟黏性土(ψ=0)的不排水抗剪強度和靈敏度。其目的有：(1)測定原位應(yīng)力條件下軟黏土的不排水抗剪強度C；u(2)估算軟黏性土的靈敏度S。t（四）試驗成果的應(yīng)用1．估算地基允許承載力對于內(nèi)摩擦角等于零的飽和軟黏土，C值可用來估算地基允許承載力[R]。u2．預(yù)估樁的極限端阻力和極限側(cè)摩擦阻力歐美國家習(xí)慣用C預(yù)估黏性土，特別是飽和軟黏土中單樁的極限端阻力q和極限側(cè)摩up擦阻力q。t【例19-35】十字板剪切試驗最適用的土層是：A．硬黏土C．砂礫石D．風(fēng)化破解巖石解十字板剪切試驗是將十字板頭插入軟土中，扭力大小確定軟土的飽和強度的一種試驗方法。答案：BB．軟黏土以一定速率扭轉(zhuǎn)，在土層中形成圓柱形破壞面，根據(jù)不適用于砂土、類土及堅硬土體等。不排水抗剪碎石三、靜力觸探試驗（一）工作原理靜力觸探是用的力傳感器，通過電子量測儀性質(zhì)有關(guān)，因此通過貫入阻力的變化情況，可以達(dá)到了解土層的工程性質(zhì)的目的。靜力觸探的主要優(yōu)點是連續(xù)、快速、精確；可以在現(xiàn)場直接測得各土層的貫入阻力指標(biāo)；掌握各土層原始狀態(tài)（相對于土層被擾動和應(yīng)力狀態(tài)改變而言）下有關(guān)的物理力學(xué)性質(zhì)。這對于地基土層在豎向比較復(fù)雜，而用其他常規(guī)勘探手段不可能大密度取土或測試來查明土層變化；對于飽和砂土、砂質(zhì)靜力將一定規(guī)格和形狀的金屬探頭以一定的速率壓入土層中，利用探頭內(nèi)表將探頭的貫入阻力記錄下來。由于貫入阻力的大小與土層的變化粉土以及高靈敏度軟黏土層中鉆探取樣往往不易達(dá)到技術(shù)要求，或者無法取樣的情況；用靜力觸探連續(xù)壓人測試，則顯出其獨特的優(yōu)越性。但是，靜力觸探也有不足之處：不能對土層進(jìn)行直接的觀察、鑒別；由于穩(wěn)固的反力問題沒有解決，測試深度不能超過80m；對于含碎石、礫石的土層和很密實的砂層一般不適合應(yīng)用等。（二）靜力觸探實驗裝置及主要技術(shù)要求靜力觸探儀主要是卣三部分組成：貫入裝置（包括反力裝置），其基本功能是可控制等速壓貫入；另一部分是傳動系統(tǒng)，目前國內(nèi)外使用的傳動系統(tǒng)有液壓和機械的兩種；第三部分是量測系統(tǒng)，包括探頭、電纜和電阻應(yīng)變儀（或電位差計自動記錄儀）等。條件和成果應(yīng)用（三）適用靜力觸探試驗適用于黏性土、粉土和砂土，尤其是對地下水位以下及不易取樣的松散土、淤泥質(zhì)土體實用價值更大，可測定比貫入阻力、樁尖阻力、側(cè)壁摩阻力和貫入時的空隙水壓力。一般不適用于礫質(zhì)土。靜力觸探試驗可以用于：(1)根據(jù)貫入阻力曲線的形態(tài)特征或數(shù)值變(2)估算地基土層的物理力學(xué)參數(shù)；(3)評定地基土的承載力；(4)選擇樁基持力層、估算單樁極限承載力，判定沉樁可能性；(5)判定場地地震液化勢。靜力觸探試驗的主要成果有比貫入阻力一深度(p-h)關(guān)系曲線，錐尖阻力一深度（q-h）關(guān)系曲線，化的幅度劃分土層；sc側(cè)壁摩阻力一深度(f-h)關(guān)系曲線和摩阻比一深度(R-h)關(guān)系曲線。sf四、圓錐動（一）工作原理和類型力動觸探試?yán)靡欢ǖ腻N擊動能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打A-定深度的錘擊數(shù)（或以能量表示）來判定土的性質(zhì)，并對土進(jìn)行粗略的力學(xué)分層，對地基土作出工程地質(zhì)評價等的一種原位方法。通常以打入士中一定距離所需的錘擊數(shù)來表示土的阻力。力動觸探裝置有輕型、重型和超重型三種，由不同規(guī)格的落錘，探桿和圓錐形探頭所組成。圓錐動力觸探的優(yōu)點是設(shè)備簡單、操作方便、工效較高、適應(yīng)性廣，并具有連續(xù)以取樣的砂土、粉土、碎石類土等，對靜力觸探難以貫入的土層，力動觸探是十分有效的勘探測試手段。圓錐動力觸探的缺點是不能采樣對土進(jìn)行直接鑒別描述，試驗誤差較大，再現(xiàn)性差。（二）適用范圍和目的力觸探試驗驗是測試貫入的特性。對難動力觸探試驗適用于強風(fēng)化、全風(fēng)化的硬質(zhì)巖石、各種軟質(zhì)巖石及各類土。其目的如下。（1）定性評價：評定場地土層的均勻性，查明土洞、滑動面和軟硬土層界面，確定軟弱土層或堅硬土層的分布，檢驗評估地基土加固與改良的效果。(2)定量評價：確定砂土的孔隙比、相對密實度、粉土和黏性土的狀態(tài)、土的強度和變形參數(shù)，評定天然地基土承載力或單樁承載力。（三）成果及應(yīng)用動力觸探試驗的主要成果是錘擊數(shù)和隨深度變化的關(guān)系曲線，并據(jù)此對地基土特性進(jìn)行評價。(1)確定砂土及碎石土的密實度：北京市勘察院的研究結(jié)果表明，N（10kg的錘擊數(shù)）與砂土密實10度有一定的對應(yīng)關(guān)系。(2)確定地基土的承載力和變形模量：可用N確定地基土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值f。10k(3)確定單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值R：重型動力觸探試驗對樁基持力層的錘擊數(shù)N與打樁機k63.5最后若干錘的平均每錘貫入度之間有一定的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)這種關(guān)系就可以確定打入樁的單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值R。k五、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗（一）原理和特點標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗是利用規(guī)定量重的穿心錘從恒定的高度上自入土中，根據(jù)貫入的難易程度判別土的性質(zhì)。它仍屬于動力觸探類型，所不同的是其觸探頭不是圓錐形探頭，而是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓筒形探頭（由兩個半圓管合成的取土器），稱為貫入器。貫入阻力用土層中30cm的錘擊數(shù)N。表示，也稱標(biāo)貫擊數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗采用的落錘量重63.5kg，落距760mm，由下落，將一定規(guī)格的探頭打貫入63.5鉆桿直徑42mm。（二）試驗的范圍和目的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗可用手砂土、粉土和一般黏性土，最適用于N=2～50擊的土層。其目的有：(1)采取擾動土樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結(jié)果定名；(2)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N，利用地區(qū)經(jīng)驗，為砂土的密實度和粉土、黏性土的狀態(tài)，土的強度參數(shù)，63.5變形模量，地基承載力等作出評價；(3)估算單樁極限承載力和判定沉樁可能性；(4)判定飽和粉砂、砂質(zhì)粉土的地震液化可能性及液化等級?！纠?9-36】標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗適用的地層是：A．弱風(fēng)化至強風(fēng)化巖石B．砂土、粉土和一般黏性土C．卵礫石和碎石類D．軟土和淤泥解：標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗適用于砂土、粉土和一般黏性土。圓錐動力觸探試驗適用于弱風(fēng)化至強風(fēng)化巖石、卵礫石、碎石類土及一般類土。軟土和淤泥一般采用十字板剪切試驗測試土的抗剪強度。答案：B六、旁壓試驗（一）原理旁壓試驗是通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜（或護套）將壓力傳給周圍土體（或軟巖），使其產(chǎn)生變形直至破壞，并通過量測裝置測出施加的壓力和土變形之間的關(guān)系，然后繪制應(yīng)力一應(yīng)變（或鉆孔體積增量、或徑向位移）關(guān)系曲線。根據(jù)這種關(guān)系對孔周所測土體（或軟巖）的承載力、變形性質(zhì)等進(jìn)行評價。根據(jù)將旁壓器設(shè)置于土中的方法，旁壓儀分為預(yù)鉆式、自鉆式和壓入式三種。預(yù)鉆式旁壓儀一般需有豎向鉆孔，自鉆式旁壓儀利用自轉(zhuǎn)的方式鉆到預(yù)定位置后進(jìn)行試驗，壓入式旁壓儀以靜壓方式壓到預(yù)定試驗位置后進(jìn)行旁壓試驗。（二）適用范圍和目的旁壓試驗適用于測定黏性土、粉土、砂土、碎石土、軟質(zhì)巖石和風(fēng)化巖、軟質(zhì)巖石的承載力、旁壓模量和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等。七、扁鏟側(cè)脹試驗（一）基本原理扁鏟側(cè)脹試驗（簡稱扁脹試驗）是用靜力（有時也用錘擊動力）把一扁鏟形探頭貫入士中，達(dá)試驗深度后，利用氣壓使扁鏟側(cè)面的圓形鋼膜向外擴張進(jìn)行試驗。（二）扁脹試驗設(shè)備扁鏟形探頭的尺寸為長230～240mm、寬94～96mm、厚14～16mm。鏟前緣刃角為12°～16°，在扁鏟的一側(cè)面為一直徑60mm的鋼膜。探頭可與靜力觸探的探桿或鉆桿連接，對探桿的要求與靜力觸探相同。和靜載荷試驗相對比，旁壓試驗有精度高、設(shè)備輕便、測試時間短等特點，但其精度受成孔質(zhì)量的影響較大。扁脹試驗適用于一般黏性土、粉土、中密以于含碎石的土、風(fēng)化巖等。扁脹試驗成果可用于劃分土類，求算靜止側(cè)壓力系數(shù)、不排水抗剪強度、土的變形參數(shù)、水平固結(jié)系數(shù)、評定土的超固結(jié)比和用于側(cè)向受荷樁的設(shè)計等下砂土、黃土等，不適用方面。二十章巖體力學(xué)與巖體工程復(fù)習(xí)指導(dǎo)一、考試大綱（一）“巖體力學(xué)15.1巖石的基本物理、力學(xué)巖石的物理力學(xué)標(biāo)及其試驗方法巖石的強度特性、15.2工程巖體分級分級的目的和原則工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)(GB50218-94)簡介15.3巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)”考試大綱性能及其試驗方法性能等指變形特性、強度理論工程巖體初始應(yīng)力的基本概念、量測方法簡介、主要分布規(guī)律（二）“巖體工程”考試大綱17.1巖體力學(xué)在邊坡工程中的應(yīng)用邊坡的應(yīng)力分布、變形和破壞特征影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素邊坡穩(wěn)定性評價的平面問題邊坡治理的工程措施17.2巖體力學(xué)在巖基工程中的應(yīng)用巖基的基本概念巖基的破壞模式基礎(chǔ)下巖體的應(yīng)力和應(yīng)變巖基淺基礎(chǔ)、巖基深基，第十七章為巖體工程與基礎(chǔ)工程，考慮區(qū)別，所以編寫本教材時將巖體力學(xué)與巖體工程合并在一，起作為第二十章。為了便于考生自學(xué)本教程，下面結(jié)合考試大綱要求對考試內(nèi)容和復(fù)習(xí)要點進(jìn)行簡單說明。礎(chǔ)的承裁力計算考試大綱中第十五章為巖體力學(xué)與土力學(xué)到巖體力學(xué)與巖體工程關(guān)系密切，與土力學(xué)有較大二、復(fù)習(xí)指導(dǎo)復(fù)習(xí)本章時，首先要通讀基本要求的全部內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上重點掌握其中的基本概念、基本原理、基本理論及方法、基本試驗方法、基本結(jié)論、基本知識的應(yīng)用、傳統(tǒng)認(rèn)識和做法等，并能熟練運用基礎(chǔ)考試手冊中的表格和公式。作為基礎(chǔ)考試部分，考題類型均為選擇題（巖體力學(xué)為4道題，巖體工程為5道題），由于是復(fù)雜的計算公式不必死記硬背，但要了解每個公式的推導(dǎo)過程及用途。要注重“基本”知識的記憶和理解，對于難度大及過于繁雜的知識，重點應(yīng)掌握其中的基本概念、基本假設(shè)、基本思想、主要結(jié)論及每題所允許答題時間有限，所以復(fù)習(xí)時一定注意不要偏重難度大及過于繁雜的知識，尤其如何應(yīng)用即可，而其中所含的繁雜過程不必細(xì)究。（一）巖體力學(xué)部分