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1、1,土木工程本科生专业课程基础工程,第一章 地基勘察,湘潭大学,Foundation Engineering,万丈高楼平地起祸福勘探要仔细,2,一、 地基勘察基本概念 二、 地基勘察的任务和勘探点的布置 三、 地基勘察方法 四、 地基土的分类 五、 土工实验 六、 地基勘察报告,主要介绍工程地质勘察的目的和任务、工程地质勘察的基本方法、土工现场原位测试方法及试验代表性指标的选取和地基承载力的确定方法。还着重介绍了工程地质勘察报告的主要内容及编制方法。,3,本章重点掌握的内容,地基勘察方法,地基勘察报告,4,1.1 工程地质勘察的目的和任务,一 概 述,地基勘察必须遵守岩土工程勘察规范（GB 5
2、00212001）的有关规定,工程地质勘察的目的在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。,勘探概述,5,1.2 地基勘察的任务,地基勘察的任务：认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响。地质条件包括岩土的类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、不良地质现象和可资利用的天然建筑材料等。,总任务：防灾。利用有利条件避开不利条件，从而提高设计和施工质量保证建筑物的安全和正常使用。,膨胀土,冲积土,5.5.3 红粘土,红粘土,勘探概述,6,地基和基础是建筑物的根基，统称为基础工程,基本概念,基础指建筑物结构的地下
3、部分，0.000以下的结构物。即:建筑物向地基传递荷载的下部结构,地基是指承受建筑物全部荷载而产生应力应变所不能忽略的受影响的基础下那部分地层。,场地是工程建筑物场景所处的涵盖地基的土地。,7,某坝址区勘探布置图,1.3 各阶段勘察的一般要求,工程地质勘察工作一般划分为选址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、详细勘察三个阶段。,勘探概述,工程建设中的岩土工程勘探应分阶段进行，工程选址应进行可行性研究勘察(选址勘察)，初步设计阶段应进行初步勘察，施工图设计阶段应进行详细勘察。必要时，还应进行施工勘察(补充勘察)。,8,通过几个候选场址的工程地质资料进行对比分析，对拟选场址的稳定性和适宜性作出工程地
4、质评价。具体工作有：,选址勘察（可行性研究勘察）基本要求,勘探概述,搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验； 在收集和分析已有资料的基础上，通过踏勘，了解场地的地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件； 对工程地质条件复杂，已有资料不能符合要求，但其它方面条件较好且倾向于选取的场地，应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。,9,选择场址时，应进行技术经济分析，一般情况下宜避开下列工程地质条件恶劣的地区或地段： (1)不良地质现象发育，对场地稳定性有直接或潜在威胁的地段； (2)地基土性质严重不良的地段； (3)对建筑抗震不利的地
5、段，如设计地震烈度为8度或9度且邻近发震断裂带的场区； (4)洪水或地下水对建筑场地有威胁或有严重不良影响的地段； (5)地下有未开采的有价值矿藏或不稳定的地下采空区。,勘探概述,10,勘探概述,初步勘察阶段,目的：对场地内建筑地段的稳定性作出评价；为确定建筑总平面布置、主要建筑物地基基础设计方案以及不良地质现象的防治工程方案作出工程地质论证。主要工作如下：,搜集本项目可行性研究报告(附有建筑场区的地形图，比例尺为1:2000-1:5000)、有关工程性质及工程规模的文件。 初步查明地层、构造、岩石和土的性质；地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因和分布范围及其对场地稳定性的影响程度和发
6、展趋势。当场地条件复杂时，应进行工程地质测绘与调查。 对抗震设防烈度为7度或7度以上的建筑场地，应判定场地和地基的地震效应。,11,勘探概述,详细勘察阶段,目的：提出设计所需的工程地质条件的各项技术参数，对建筑地基作出岩土工程评价，为基础设计、地基处理和加固、不良地质现象的防治工程等具体方案作出论证和结论。,对需进行沉降计算的建筑物，提出地基变形计算参数，预测建筑物的沉降、差异沉降或整体倾斜； 查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；,查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议； 查明建筑物范围各层岩土的类别
7、、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力；,12,对抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应划分场地土类型和场地类别。对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，尚应分析预测地震效应，判定饱和砂土和粉土的地震液化可能性，并对液化等级作出评价； 查明地下水的埋藏条件，查明水位变化幅度与规律，提供地层的渗透性系数；,勘探概述,详细勘察的主要手段以勘探、原位测试和室内土工试验为主。详细勘察的勘探工作量，应按场地类别、建筑物特点及建筑物的安全等级和重要性来确定。对于复杂场地，必要时可选择具有代表性的地段布置适量的探井。,在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度。 判定水和土对建筑材料的腐蚀性
8、。,13,工程地质测绘比例尺,小比例尺测绘，1：50001：50000，一般在可行性研究勘察、城市规划或区域性工业布局时使用； 中比例尺测绘，比例尺1：20001：5000，一般在初步勘察阶段时采用；,大比例尺测绘，比例尺1：2001：1000，适用于详细勘察阶段或地质条件复杂和重要建筑物地段，以及需要解决某一特殊问题时采用。,14,岩土工程勘察分级,工程的规模和特征 失事后果,工程重要性等级 （一、二、三级）,岩土工程勘察等级 （甲级、乙级、丙级）,二、 地基勘察的分级和勘探点的布置,勘探点的布置,甲级、乙级、丙级/主观,地基基础设计等级 （甲级、乙级、丙级）,一、二、三级/客观,15,另外
9、，建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程勘察等级可定为乙级。,（一）岩土工程勘察等级,勘探点的布置,岩土工程勘察规范根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级，按下列条件划分岩土工程勘察等级。,甲级在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级。 丙级工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均三级。 乙级除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目。,甲级、乙级、丙级/主观应对,设计院、医院等级（甲级、乙级、丙级）/主观措施,16,1、一级场地（复杂场地）： 1）对建筑抗震危险的地段； 2）不良地质作用强烈发育：指泥石流、
10、崩塌、土洞、塌陷、岸边冲刷、地下潜蚀等极不稳定的场地； 3）地质环境已经或可能受到强烈破坏：指对工程安全已构成直接威胁，如浅层地下采空、地面沉降盆地的边缘地带、横跨地裂缝、因蓄水而沼泽化等； 4）地形地貌复杂； 5）有影响工程的多层地下水，岩溶裂隙水或其它水文地质条件复杂、需专门研究的场地。,勘探点的布置,（二）建筑场地等级,一、二、三级/客观描述,17,2、二级场地（中等复杂场地） 1）对建筑抗震不利的地段； 2）不良地质作用一般发育：指虽有不良地质现象但并不十分强烈，对工程安全影响不严重； 3）地质环境已经或可能受到一般破坏：指已有或将有地质环境问题，但不强烈，对工程安全影响不严重； 4）
11、地形地貌较复杂； 5）基础位于地下水位以下的场地。,勘探点的布置,18,3、三级场地（简单场地）： 1）抗震设防烈度等于或小于6度，或对建筑抗震有利的地段； 2）不良地质作用不发育； 3）地质环境基本未受破坏； 4）地形地貌简单； 5）地下水对工程无影响。,勘探点的布置,19,地基特征,勘探点的布置,（三）地基复杂程度等级,20,控制性勘探孔是指深度要达到地基变形计算要求的深度，以确定是何种地层以及层厚等，并根据整个场地基土的工程特性来进行计算。,一般性勘探孔是应能控制地基的主要受力层范围,勘探点的布置,勘探点的布置,一般性钻孔=鉴别钻孔 控制性钻孔=技术钻孔,21,勘探点的布置,勘探点的布置
12、,勘探点的深度,控制性勘探孔深度（m）,柱下单独基础,墙下条形基础,22,勘探点的布置,对于箱形伐形等宽度大的基础，勘探点的深度z,d基础埋置深度m, B 基础宽度m,a 经验系数,23,1）勘探点宜按建筑物周边线和角点布置，对无特殊要求的其他建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置。 2）同一建筑范围内的主要受力层或有影响的下卧层起伏较大时，应加密勘探点，查明其变化。 3）重大设备基础应单独布置勘探点；重大的动力机器基础和高耸构筑物，勘探点不宜少于3个。 4）勘探手段宜采用钻探与触探相配合，在复杂地质条件、湿陷性土、膨胀岩土、风化岩和残积土地区，宜布置适量探井。,勘探点的布置,详细勘察的勘探点布置
13、，应符合下列规定：,详细勘察的单栋高层建筑勘探点布置，应满足对地基均匀性评价的要求，且不应少于4个；对密集的高层建筑群，勘探点可适当减少，但每栋建筑物至少应有1个控制性勘探点。,24,技术钻孔,鉴别钻孔,25,勘探是地基勘察过程中查明地质情况的一种必要手段在测绘和调查的基础上，进一步对场地的工程地质条件进行定量的评价。常用的勘探方法有坑探、钻探、触探和地球物理勘探等。,钻探勘察,动静力触探履带车,圆锥动力触探,三、 地基勘察方法,26,物探是以专用仪器探测地壳表层各种地质体的物理场来进行地层划分，判明地质构造、水文地质及各种物理地质现象的地球物理勘探方法。,3.1 地球物理勘探-物探 (geo
14、physical exploration)：,最广泛的是电阻率法和地震法。,地球物理勘探,27,地球物理勘探,电阻率法勘探是对地质体以人工形成电场，通过电测仪测定地质体视电阻率的大小及变化，从而推断地下一定范围地质体的情况。它可以用作划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的厚度、含水层分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范围和储量。 在寻找地下水或矿物时广泛应用。,28,被探测的对象与周围介质之间有明显的物理性质差异； 被探测对象具有一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常有足够的强度； 能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。,使用条件,地球物理勘探,29,3.2 工程地质坑探,坑探是在建筑场地挖探
15、井或探槽以取得直观资料和原状土样，这是一种不使用专用机具的常用勘探方法。,探的种类有探槽、探坑和探井。(1)探槽是在地表挖掘成长条形且两壁常为倾斜上宽下窄的槽子，其断面有梯形或阶梯状两种。探槽一般在覆盖土层小于3m时使用。,它适用于了解地质构造线、断裂破碎带宽度、地层分界线、岩脉宽度及其延伸方向和采取原状土试样等。(2)探坑凡挖掘深度不大且形状不一的坑，或者成矩形的较短的探槽状的坑。探坑的深度一般为12m。,工程地质坑探,30,钻探,(3)探井一般深度都大于3m，其断面形状为方形、矩形和圆形。圆形探井在水平方向上能承受较大的侧压力，比其它形状的探井安全。,31,钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别
16、和划分地层，并可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性质，此外，土的某些性质也可直接在孔内进行原位测试。,作用：,3.3 钻探,钻探,确定、划分地层，观测地下水位,进行原位测试，取原状土样试验,获取土的物理、力学性质指标,32,钻孔的直径、深度、方向等应根据工程要求、地质条件和钻探方法综合确定。孔径：终孔直径33mm；原状土样取样段的孔径108mm；岩石试样取样段孔径对于软质岩108mm，硬质岩89mm。作孔内试验时，试验段的孔径应按试验要求确定。,孔深：数米至上百米，一般工业与民用建筑工程地质钻探深度在数十米以内。,钻探,方向：一般为垂直的，也有打成倾斜的钻孔。地下工程中有打成水平的，甚至直立向上的钻孔。,
