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1、第 03 讲 岩土工程勘察,一. 基本概念二. 岩土工程勘察分级三. 岩土工程勘察阶段的划分四. 岩土工程勘察基本程序五. 不同阶段的工作内容与要求六. 工程地质勘探七. 岩土的野外鉴别与描述八. 岩土参数的分析与统计九. 岩土工程勘察报告,勘察：investigation，调查研究勘察任务：对各类土木工程中有关场地、地基基础的稳定性、岩土体或岩土材料的工程性状等问题进行技术方案论证、技术决策和技术监督工作。勘察内容：包括工程地质测绘与调查、勘探、物探、室内试验、现场观测、成果分析与计算、技术经济分析与论证，并且针对工程要求和地质条件，提出基础工程、整治工程和土石方工程等的设计方案、施工措施，
2、以及工程监测的建议和有关设计基准。 勘察目的：运用各种勘测技术手段，对建筑场地进行调查研究、分析判断，提供基础设计、施工以及必要时进行地基加固所需的工程地质和岩土工程资料的收集分析。 勘察规范：岩土工程勘察规范、高层建筑岩土工程勘察规范、软土地区工程地质勘察规范、城市勘察物探规范、公路工程地质勘察规范、市政工程勘察规范等等。,一. 基 本 概 念,根据工程安全等级、场地等级和地基等级综合确定： 工程安全等级：根据工程破坏后果的严重性，分3级（GO5)。 场地等级: 根据场地复杂程度分3级(Go6) 地基等级：根据地基复杂程度分3级(GO7) 勘察等级划分（GO8）,二. 岩土工程勘察分级,工程
3、安全等级,一级场地： 对建筑抗震危险的地段；不良地质现象强烈发育； 地质环境已经或可能受到强烈破坏；地形地貌复杂。 二级场地 对建筑抗震不利的地段；不良地质现象一般发育； 地质环境已经或可能受到一般破坏；地形地貌较复杂。 三级场地 地震设防烈度等于或小于6度，或对建筑抗震有利的地段； 不良地质现象不发育；地质环境韦受到破坏； 地形地貌简单。,场地等级,一级地基岩土种类多，性质变化大，地下水对工程影响大，且需特殊处理；多年冻土、湿陷、膨胀、盐渍、污染严重的特殊性岩土，以及其他情况复杂，需要专门处理的岩土。 二级地基岩土种类较多，性质变化较大，地下水对工程有不利影响; 除第一款规定之外的特殊性岩土
4、。 三级地基岩土种类单一，性质变化不大，地下水对工程无不利影响; 无特殊性岩土。,地基等级,勘察等级划分表,三. 岩土工程勘察阶段的划分,逐步深化、循序渐进、分阶段进行，与设计阶段相适应，一般划分为： 可行性研究勘察（选址勘察）符合确定场地方案要求； 初步勘察符合初步设计或扩大初步设计的要求； 详细勘察符合施工图设计要求。 施工勘察对于工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重要工程； 对于一般工民建筑和中小型单项工程，由于建筑物的规模不大、建筑经验丰富，且在地质条件相对简单的条件下，可以简化勘察阶段、即采用一次性详细勘察。,四、岩土工程勘察基本程序,勘察纲要 (GO11)工程地质测绘与调查 （GO
5、12）勘察工作测试工作长期观测工作 岩土工程评价与编写勘查报告,勘察纲要,勘察工作的设计书、计划和指导性文件。在勘察工作开始以前，由设计单位会同建设单位提出勘察任务书。 内容：工程意图、设计阶段、要求提交的勘察资料内容，并提供为勘察工作所必需的各种图表资料(场地地形图、建筑平面布置图以及建筑物结构类型与荷载情况表)。岩土勘察单位根据根据勘察任务书，搜集附近已有地质、地震、水文、气象及当地的建筑经验等资料，编写勘察纲要。 审核批准后，进行勘察工作。,工程地质测绘与调查,在遇到地质条件复杂或有特殊要求的工程项目时，在可行性研究勘察和初勘阶段进行。 目的：查明拟建场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、
6、水文地质条件、不良地质现象、工程活动对场地稳定性的影响等、为确定工程勘探与测试方法，为场地工程地质分区与评价提供依据。,勘探与测试工作,勘探点的布置：在测绘与调查的基础上予以确定。 勘探手段：掘探、钻探、触探、物探 勘探目的：查明场地内地层分布和变化，鉴别和划分地层，了解基岩埋深和风化层的厚度，探察岩层、断裂、破碎带、滑动面的位置和分布范围。 测试手段：触探、物探。 参考规范：建筑工程地质钻探技术标准、原状土取样技术标准、城市勘察物探规范、供水水文地质钻探与凿井操作规程、静力触探技术标准、袖珍贯入仪试验规程,长期观测工作,地下水动态观测、建筑沉降观测、滑坡位移观测、基岩位移与变形观测、地表移动
7、与变形观测等。目的：动态设计与优化、控制施工。,可行性研究（选址）勘察阶段重大建设项目，特大型桥梁、地下铁道、核电站、水电站等。目的：为取得几个方案场址的主要工程地质资料，对拟选场址的稳定性和适应性作出工程地质评价。工作内容：侧重于搜集和分析已有资料，资料不足或岩土工程条件复杂时，应进行适量的工程地质测绘及必要的勘探工作。,五.不同勘察阶段的工作内容与要求,初 勘 阶 段 建设场址批准后进行。 目的：对场地内各建筑地段局部的稳定性作出岩土工程评价，为确定建筑总平面布置、主要建筑地基基础设计方案及不良地质现象的防治工程方案，作出论证并提出岩土工程结论。 工作内容：搜集分析已有资料，进行工程地质测
8、绘于调查，根据需要和场地条件进行物探，然后进行勘探和测试工作。 勘探点、线布置原则 一般性勘探孔、控制性勘探孔布置原则,详 勘目的：提出设计参数等岩土工程资料，对建筑地基作出岩土工程评价，为基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程等具体方案作出论证和结论，为施工图设计提供资料。主要任务:4点工作内容：与初勘基本相似，但侧重点和详细程度不同。主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主，一般不再单独进行物探和测绘、调查，仅在必要时做一些补充。勘探点、线、孔布置原则结合具体情况和已知的场地水文地质条件等，有针对性地做好勘察工作。,施工勘察阶段目的：直接为施工服务，与设计、施工单位一起，解决与施工
9、有关的工程地质及岩土工程问题。如地下隧道工程。应进行施工勘察的几种情况：6种工作要求：配合施工的基槽检验工作；配合深基础施工勘察（深基础的施工监控、环境变化与稳定的监控、动态控制施工和优化设计）；地基处理加固（人工加固地基的效果检验、使用中变形稳定控制、有关新问题的处置等。）,六. 工程地质勘探,掘 探包括井探和槽探，属于坑探的范畴优点：直接观察地质情况，详细描述岩性和分层，取出接近实际的原状结构土试样。应用情况：地质条件复杂地区；一般覆土层小于3m；了解地质构造线、断裂破碎带的宽度、地层、岩性分界线、岩脉宽度及延伸方向等。缺点：勘探深度有限,掘探示意图,探井中取原状土样,原状土样,钻 探定义
10、：利用机械力联动设备使钻具回转或冲击，破碎孔底岩土，并带出地面，直到预计深度。基本程序：破碎孔底岩土、提取岩心岩粉和土、加固孔壁分类：回转式和冲击式。常用浅孔（100m）钻机的类型及主要性能（GO22）钻探取土器：按取土器上部封闭装置的结构形式，分活阀式和球阀式；按壁厚分薄壁和厚壁两类；按进入土层方式，分为贯入和回转两类，贯入包括击入和压入两种方式薄壁式取土器，壁厚仅1.252mm，取样扰动小，质量高，尤其适用于结构性强的软弱粘性土，但不能在硬和较密实的土中应用。,SH30型钻机结构,限制球阀式取土器,上提橡皮垫活阀式取土器,常 用 的 浅 孔 钻 机 类 型,原 位 测 试定义：在岩土层原来
11、所处位置基本保持原有的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土物理力学指标。主要方法：静力荷载试验、原位触探试验、原位剪切试验、地基土的动力特性测试等。 一、 静力触探（CPT）：优点：可相对快速和连续地探测土层及其性质的变化，在排土桩的单桩承载力预测方面，实现了一定程度的直接的物理模拟。适用范围：粘性土、粉土、砂土以及含少量碎石的土层。设备组成：加压和反力装置；探头和量测记录系统。分类：机械式和油压式测定参数：比贯入阻力、锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力,探头分类：单桥、双桥单桥：锥尖总贯入阻力(kN)包括触探头侧壁摩阻力和锥尖阻力，表示成比贯入阻力Ps=P/A双桥：同时分别测出锥尖
12、总阻力Qc(kN)和侧壁总摩阻力Pf。(kN)以锥尖阻力qc和侧壁阻力fs表示。qc=Qc/A, fs=Pf/Fs摩阻比Rs=fs/qc静力触探成果：h-Ps、h-qc、h-fs、h-Rs 成果应用：地基土层划分、利用地区经验关系估算土的强度、压缩性、承载力、单桩承载力、沉桩可能性和判定液化势。孔压静力触探：孔隙水压力消散曲线，估算土的渗透系数和固结系数,机械式静力触探仪,单桥和双桥探头,单孔静力触探曲线图,二、动力触探（dynamic penetration test)分标贯和圆锥动力触探两种。SPT：适用于砂土、粉土及一般粘性土。标准贯入锤击数规定落锤能量63.5kg、自由落距76cm、贯
13、入深度30cm杆长修正：试验深度大于3m。技术要求：回转钻进，钻至试验标高以上15cm，清除孔底残土，防止涌砂或塌孔。锤击时避免偏心、侧向晃动，锤击速率小于30击/min，贯入器打入15cm后，开始记数每打入10cm的击数，累积打入30cm击数为标贯击数N。成果应用：评价地基土层工程性能；地区经验，评价砂土密实度，粉土和粘性土的物理状态，强度参数、变形指标，地基承载力，砂土、粉土的液化势，单桩极限承载力，沉桩可能性。,圆锥动力触探适用于强风化、全风化的硬质岩石，各种软质岩石及各类土。按穿心锤重量，分轻型（10kg）（DPL)、中型（28kg)(DPM)、重型（63.5kg）(DPH)、超重型（
14、120kg)(DPSH)N10：用于一般粘性土和素填土，尤其是软土，确定其容许承载力。N63.5：适用于砂土和砂砾土。杆长大于2m,校正，地下水位以下的中、粗砂砾和园砾、卵石土层，地下水影响校正。N120:适用于卵石、砾石类土。成果应用：确定砂土的孔隙比、相对密实度；粉土、粘性土的物理状态；评定场地均匀性，查明土洞、滑动面、软硬土层界面，检验地基加固与改良的效果。,圆锥动力触探适用土类范围,动力触探直方图及土层划分,三、其他原位测试方法,旁压试验适用范围；适用于测定粘性土、粉土、砂土、碎石土、软质岩石、风化岩的承载力、旁压模量和应力应变关系。分类：预钻式、自钻式和压入式。旁压器分单腔式和三腔式
15、。测试范围：限定压力2500kPa，测试深度25m,浅层粘性土测试；国外，10MPa，50m，砂土、碎石土、残积土和风化岩。应力影响范围，水平向为60cm，上下方向为40cm。要点：试验点位置，保证量测腔位于同一土层内；试验点的垂直间距至少为1m。试验成果：压力体积曲线，蠕变曲线，确定初始压力（原位总的水平压力）p0、临塑压力pf、极限压力p1，计算地基承载力、旁压模量。自钻式尚可确定土的原位水平应力、静止侧压力系数、孔隙水压力及消散时间、固结特性，估算土的不排水抗剪强度。,地球物理勘探（exploration）定义以专门仪器探测地壳表层各种地质体的物理场，从而进行岩层划分，判定地质结构、水文
16、工程地质条件及各种物理地质现象。物理前提地质体具有不同的物理性质（导电性、弹性、磁性、密度、放射性）和物理状态（含水率、裂隙率、固结程度等），所探测的地质体各部分之间及该地质体与周围地质体之间存在物理特征差异，差异越大，效果越好。分类电法、地震、重力、磁法、放射、测井等。工程地质勘探中运用最普遍的是电法和地震勘探。具体是：声波法、地震法、电阻率法、电位法及电测井法等。如波速测试，测定岩土体小应变条件下的动弹性模量，分跨孔法、单孔法（检层法）和面波法。,七、岩土的野外鉴别与描述,现场鉴别土的定名，应注意沉积年代和成因。如Q3粘土，冲积粘性土。第四纪以来天然堆积沉积物，按堆积碎屑物分为碎石土、砂土和粘性土。按成因分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土等。野外鉴定标准见书P9091。,土的现场描述针对影响土的工程性质的、反映土的组成、结构、构造和状态的主要特征碎石类土：碎屑物成分、充填物、密实度砂土：粒径和含量的百分比、颗粒的主要矿物成分、有机质和包含物、密实度、湿度粘性土：颜色、稠度状态、湿度、包含物人工填土及淤泥质土：人工填土，成分、堆积方式、堆积时间、有机物含量、均匀性及密实度；淤泥质土，颜色,
