2019年岩土工程勘察课件

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1、岩 土 工 程 勘 察,绪论 岩土工程的含义和研究对象 勘察的任务和特点 我国岩土工程勘察的现状 工程地质学的研究对象和任务 工程地质学的研究内容、分科 及其与其他学科的关系 工程地质学的发展历史 本课程内容与学习方法,一、岩土工程的含义和研究对象 岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。它的英文为Geotechnical Engineering, 直译之可谓“地质技术工程”。 岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。

2、 这一为工程建设全过程服务的技术体制，在房屋、道路、航运、能源、矿山和国防等建设工程中占有重要的地位，在保证工程质量、降低工程造价、缩短工程周期以及提高工程经济效益、环境效益和社会效益方面起到了重要作用。,岩土工程 岩土工程以工程地质学、土力学、岩体力学和基础工程学为理论基础，以解决在建设过程中出现的与岩体和土体有关的工程技术问题，是一门地质与工程紧密结合的学科。可以认为，它是由土木工程、地质、力学和材料科学等多学科相互渗透、融合而形成的边缘学科。就学科的内涵和属性来说，岩土工程是一门服务于工程建设的综合性和应用性都很强的技术学科，属土木工程范畴。,工程建筑与岩土体之间处于相互依存，又相互制约

3、的矛盾中。研究两者之间的关系，促使矛盾的转化和解决，是岩土工程的基本任务。 在土木工程中，各种建筑物以岩土体作为建筑材料、工程结构或建筑环境，岩土工程的地位相当重要。而且，随着工程规模愈来愈大，岩土工程问题愈益突出和复杂，给岩土工程师提出了各种新的、前所未有的研究课题。就房屋建筑和构筑物而言，目前世界上高层建筑物有120层、高达400多米，更有560余米高的电视塔；我国也已建成了81层、高380多米的高层建 筑物。显然，一般天然土体材料是难以满足其荷载要求的，为此需采用桩基础或对地基土进行处理，这就要研究桩身的尺寸、材料强度以及桩基持力层的选择和承载力等问题。此外， 施工时深基坑开挖支护和降水

4、问题也很重要。岩土工程在此类工程的总造价和总工期中占1/ 3左右。,当今世界上边坡工程规模也很大，土质边坡最高的有120m，而岩质露天矿坑边坡则高达1000余米。在边坡工程中，岩土体既是建筑材料，又是工程结构。高边坡工程的稳定性问题十分突出，尤其是岩质边坡，分析它的稳定性时必须要弄清楚岩体结构，并采用工程地质和岩体力学理论分析其变形、破坏的机制，对稳定性的现状和演化趋势作出科学的评价 。 对地下工程而言，岩土体既是建筑材料，又是工程结构和建筑环境。它的岩土工程问题更为复杂和多样，诸如围岩稳定、施工开挖、涌水、瓦斯爆炸等，尤其是在复杂地质条件下的大埋深、大跨度、高边墙的地下工程，上述问题更具特殊

5、性。 ,工程岩土体是地质体的一部分，其工程性质的形成和演化以及对建筑的适应性，与它的物质组成、结构和赋存环境息息相关。因此，岩土工程师在着手解决任何一项岩土工程问题时、首先要查明岩土体的地质特征和场地工程地质条件，尤其是地质条件比较复杂的重大岩体工 程，场地工程地质条件的研究更显得重要，甚至会成为影响工程效益、投资抑或成败的关键 。可见，岩土工程师必须具备地质和工程地质的基本理论知识，要有较好的地质素养。可以认为，工程地质学是岩土工程的重要基础和支柱。,二、岩土工程勘察的任务和特点 基本任务：按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地

6、质资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证、评价。,具体任务：,（1）阐述建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响，对场地稳定性作出评价。 （2）查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。 （3）分析、研究有关的岩土工程问题，并作出评价结论。 （4）对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。,（5）预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。,三、我国岩土工程勘察的现状 新中国建立后，由于国民经济建设的

7、需要，在地质、城建、水利、电力、冶金、机械、铁道 、国防等部门，按原苏联的模式，相继设立勘察、设计机构，开展了大规模的工程地质勘察研究工作，为工程规划、设计和施工提供了大量的地质资料，使得一大批重要工程得以顺利施工和正常运行。但是，由于工程地质勘察体制的局限，其明显的弊病和缺陷，一是侧重于定性分析，定量评价不够；二是侧重于“宏观”研究，结合工程具体较差，在建筑结构、基础方案和地基处理措施等方面，往往缺乏权威性意见和建议。这反映了勘察与设计、施工 在一定程度上是脱节的，影响了勘察工作社会地位和经济效益的提高；它尤其不能适应社会主义市场经济的需要。,针对工程地质勘察的缺陷，中国城建、冶金部门的一些

8、工程勘察单位自80年代初期，引进了岩土工程体制。这一技术体制是为工程建设全过程服务的，因此很快就显示了它突出的优越 性。之后，各部门相继推广。此时，由于国内地质找矿市场逐渐萎缩，不少原从事找矿地质勘查的地质队也纷纷转产，从事岩土工程勘察。因而形成了一支庞大的岩土工程勘察队伍， 它们遍布全国各大、中城市，主要从事工业与民用建筑和市政设施的勘察。由于高层建筑， 尤其是超高层建筑的涌现，对天然地基稳定性计算和评价、桩基计算与评价、基坑开挖与支 护、岩土加固与改良等方面，都提出了新的研究课题，要求对勘探、取样、原位测试和监测的仪器设备、操作技术和工艺流程等不断创新。由于勘察工作与设计、施工、监测结合紧

9、密 ，勘察真正成为工程咨询性的工作，为保证工程安全和提高经济效益作出了很大的贡献， 并积累了许多勘察经验和资料。可以认为：勘察与设计、施工、监测的紧密结合，是岩土工程技术体制的最大优越性。,为了在社会主义市场经济体制下，使岩土工程勘察能贯彻执行国家有关的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、确保工程质量和提高经济效益，由国家建设部会同有关部门，共同 制订了中华人民共和国国家标准岩土工程勘察规范GB50021-94，作为强制性国 家 标准于2019年3月1日正式颁布施行。该规范是对原工业与民用建筑工程地质勘察规范TJ 21-77的修订，它既总结了中国40多年来工程实践的经验和科研成果，又注意尽量

10、与国际标准接轨。,从目前国内大量的实践可看出，岩土工程勘察侧重于解决土体工程的场地评价和地基稳定性问题，而对地质条件较复杂的岩体工程，尤其是重大工程（如水电站、核电站、铁路干线等 ）的区域地壳稳定性，边坡和地下洞室围岩稳定性的分析、评价，仅由岩土工程师是无法胜 任的，必须有工程地质人员的参与才能解决。这就要求岩土工程与工程地质在发挥各自学科专业优势的前提下，互相渗透、交叉，二者互为补充而相得益彰。,四、工程地质学的研究对象和任务 地 质 学 工程与技术学科 相互渗透、交叉形成的边缘科学 人类工程活动 地质环境,地质环境的概念：,指自然环境的一个重要组成部分，与人类生存和发展有紧密联系的岩石圈的

11、一部分，这部分积极地与水、气和生物圈相互作用着。上限为岩石圈表面，下限为人类技术经济活动引起的物理场、化学场因素变迁消失的深度。,地质环境是多因子系统：大气、水、生物、岩石 四个圈,环境 自然环境 人类环境 大气、水、 社会环境 人为环境 生物、岩石 地质环境,人类能到达的地下深度：5000m，钻探深度10000m。,地球上现有工程建筑都建于地壳表层一定的地质环境中，地质环境以一定的作用方式影响建筑物。 人类工程活动对地质环境有一定作用，使其变化，又影响着工程建筑的稳定和正常使用。 人类工程活动与地质环境之间，处于相互联系又相互制约的矛盾之中。,工程地质学的基本任务：,研究地质环境与人类工程活

12、动之 间的关系，使二者矛盾转化和解决。 地质环境对工程建筑的影响 地震影响区域工程建筑 软土地基需进行专门地基处理 岩溶水库渗漏 崩滑泥石流工程改线,人类工程活动对地质环境的影响,抽汲地下水 地面沉降 海水入侵 地下水质恶化 大型水库修建库岸再造 库周浸没 库区淤积 诱发地震,工程地质勘察的目的：,为工程建筑对象选择适宜的地质环境，从而为该工程在技术上的可能性和经济上的合理性提供保证。并不致对地质环境产生不应有的破坏，以致影响工程本身和人类的生活环境。,技术可能性:,指在地质环境中兴建某建筑物的安全保障如何。换言之，建筑物地基对基础的适应性如何，当二者不相适应时，能否通过改变基础结构或改良地基

13、性质使其达到相互适应。 经济合理性： 指通过对建筑地区地质条件的深入研究后，在保证工程稳定性的前提下，选出经济成本最低的建设方案，以达到经济上合理，即可行性研究。,五、工程地质学研究内容、分科及其与其他学科的关系,（一）研究内容 1.岩土工程地质性质研究 建造于地壳表层的任何建筑物，都离不开岩土体，岩土体作为建筑物地基或环境。 岩土体成因类型和性质对建筑物的意义重大。 研究地质环境首先研究岩土体 分布规律 成因类型 工程性质 参数测试 不良性质的改良 形成分支学科工程岩土学,2.工程动力地质作用研究,地球内外动力作用地质现象 人类工程经济活动产生的各种作用 这些作用制约着建筑物的稳定造价和正常

14、使用 研究工程动力地质作用地质现象 分布 规模 形成机制 发展演化规律 产生的工程地质问题 工程地质问题的分析评价 防治对策 措施 形成分支学科工程动力地质学,3.工程地质勘察理论和技术方法研究,工程地质学服务于工程建筑，具体实现就是工程地质勘察。 工程地质勘察的目的就是查明工程地质条件，分析存在的工程地质问题 对工程建筑区作出工程地质论证和评价，提出建筑设计所遵循的最佳方案和可能采取的工程措施，这涉及到广泛的理论。 基础地质 专业基础 工程建筑 地基基础 等,工程地质条件：,工程地质条件是指客观存在的地质环境中与工程建筑有关的地质要素之综合。它包括地形地貌、岩土类型及其工程地质性质、地质结构

15、、水文地质条件、物理地质现象（动力地质作用）、天然建筑材料。 综合概念，一、二种因素不称为工程地质条件。 针对工程建筑对象而言。 在自然地质历史过程中形成的客观条件，不是人为的。,工程地质问题：,工程地质问题是指工程建筑物与地质环境（场地工程地质条件）之间，存在着某些不适应性所引起的影响建筑物施工、正常运行和周围环境的地质问题。它反映了工程要求与场地地质条件之间的矛盾。 问题的产生是由于工程技术经济要求与场地地质背景之间的矛盾或差异引起。,岩土工程问题： 指的是工程建筑物与岩土体之间所存在的矛盾或问题。在岩土工程施工以及工程建筑物建成使用过程中，工程部位的岩土体和地下水与建筑物发生作用，导致岩

16、土工程问题的出现。,工程地质勘察的核心问题 如何运用有效的勘察方法和手段，取得反映确切的工程地质因素，资料分析理论，以及表现形式。 为保证勘察的精度和质量，需不断改进技术方法、勘探机械和测试仪器。 为使工程地质评价和预测定量化，需不断完善地质数学模型和发展数学分析方法，应用计算机技术。 制订适用于不同类型建筑的勘察规范或手册。 形成分支学科专门工程地质学,4.区域工程地质的研究,工程地质条件工程地质问题具有明显的区域性分布规律和特点 为国土资源开发利用和建设布局优化,需要研究不同区域地质条件的形成和分布规律 不同区域地质构造应力不同,区域稳定性不同 形成分支学科区域工程地质学,5.环境工程地质的研究,随着经济的发展，人类工程经济活动对地质环境的反馈作用日益广泛而深刻 地质环境恶化 地质灾害频发 为了合理利用保护地质环境，科学地预测人类活动对环境的负影响 工程地质学环境科学 交叉渗透 形成分支学科环境工程地