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1、10 土木工程地质勘察 10.1 城市规划与建设的工程地质勘察 城市规划的目的是安排城市的各级建设，指导城市科学地发展，提高城市经济效益，改城市环境。它是一项复杂的多学科进行城市发展的综合手段，具有综合的职能。城市规划的主要任务是使城市在发展过程中取得良好的经济效益、社会效益和环境效益，并使三者相互协调；使传统的以建筑和工程为主体的城市规划，朝着经济、社会和建设的综合规划方向发展。,10.1.1 城市规划的主要工程地质问题 与城市规划有关的主要工程地质问题：区域稳定性问题、地基稳定性问题、供水水源问题、地质环境的合理利用与保护问题等。 1区域稳定性问题 它直接影响城市的安全和经济发展，是城市总
2、体规划阶段应首先论证的工程地质问题，以保证城市规划方案的经济合理性和技术可行性。 影响区域稳定性的主要因素是地震，它的强度和对建筑物的危害程度常以地震基本烈度来表示。由于地震的活动往往是突发性的，常给工程建筑造成严重的破坏和损害。因此，若震中发生于大城市中或其附近，则将遭受巨大的地震灾害。如1976年我国唐山地震造成的惨重损失。,地震基本烈度主要由地震部门负责提供，它包括规划区的地 震基本烈度区划图及其说明书。据此可确定规划区内地震基本烈 度，了解地震活动的特征与趋势，强震的构造条件以及可能发生 的地震最大震级等。此外，工程地质人员应特别注意搜集区域卫 星像片及航空像片，主要构造带及强震震中分
3、布图，地震地质报 告，地应力及历史地震记录和现今地震活动等资料。同时，通过 实地工程地质调查，为区域稳定性评价收集基本资料和依据。 2地基稳定性问题 它始终是各规划阶段的主要问题。地基稳定性主要是指地基 中岩土体的强度和变形。地基强度通常以地基容许承载力来表达， 按其大小可把城市用地划分为各种用途的地段，为城市的功能分 区提供可靠的依据，见表101。,3供水水源问题 城市供水量是城市中工业用水和生活用水量（生态用水）的总和，它在很大程度上取决于城市中工业的性质和数量，以及人口的多少。随着生产的发展和人口的增长，城市供水量不断地增加。因此，在一定条件下它是制约城市发展的重要因素之一。丰富的水源，
4、良好的水质，能给城市的发展创造条件。 江河、湖泊及水库等大型地表水体，特别是地下水(冲积层潜水、深层基岩裂隙水、溶洞水)等均可作为城市供水的水源。一个重要的城市，往往需要两个或两个以上的供水水源地。其水质不仅要符合各种工业用水的要求，而且还要达到生活饮用水的标准，同时，其水量必须满足城市远景规划的需要。,4.地质环境的合理利用和保护问题 随着城市的发展，除了修建大量工业与民用建筑、地下建筑、道路、桥梁外，还须进行水库的修建、运河的开拓、农业灌渠网络的形成、地下水开发利用及矿床开采等工程活动。这些必将引起城市地质环境发生剧烈变化，如水库、运河和灌区等的修建，常使地下水位上升，造成地基软化、黄土湿
5、陷、斜坡失稳、建筑物变形和破坏等；又如上海、天津、沈阳、西安等城市过量开采地下水，峰峰、抚顺等矿区持续开采及矿坑大量排水，致使地下水位大幅度下降，引起地面沉降，泉水和地下水水源枯竭，植物枯萎，土地荒芜等。这都是人类不合理地进行各种工程活动，大规模地改变地质环境所带来的不良后果。,10.1.2 城址选择的依据 一个新建城市的城址方案，首先是根据政治和经济发展的需要提出来的。同时，考虑当地的自然因素，人文环境与历史环境特点以及资源情况，进一步确定拟建城市的性质、规模和要求。然后，在几个不同地区，按下列几个主要方面选择较为优良的城址。 (1)城址的地理环境应优越 气候条件适宜，交通条件良好，水质优良
6、、水源充足，能满足远景规划的要求。 (2)城址应尽量靠近自然资源产地 重视对国民经济具有重大意义的矿产资源、能源资源和天然建筑材料的开发和利用，并兼顾风景优美或有名胜古迹地区。,(3)城址应选取在地貌单元简单的地区 一般无难以治理的不良地质现象，地形平坦宽阔，地形坡度一般为15，局部地区可达1020，全城建筑区的相对高差不超过5060m，土地的开发与利用应满足城市远景规划的要求。 (4)城址应首先选择在地震少而基本烈度低的地区 规划区内地下水埋深大，附近无活动断裂，并远离大的主断裂，规划区内地层性质较均匀，持力层厚度大而强度高，地基中无饱和而软弱的及可振动液化的砂土层和淤泥等，避开对工程建筑物
7、抗震危险地段。,10.1.3 城市规划工程地质勘察要点 城市规划工程地质勘察应以搜集整理、分析利用已有资料和工程地质测绘与调查为主，辅以必要的勘探、测试工作。规划区内的各场地，应根据其场地条件和地基的复杂程度，按表102分类。 根据城市规划条例，城市规划工程地质勘察阶段应与规划阶段相适应，分为总体规划勘察阶段和详细规划勘察两个阶段。,1总体规划阶段 总体规划勘察应对规划区内各场地的稳定性和工程建设适宜性作出评价。并为确定城市的性质、发展规模、城市各项用地的合理选择、功能分区和各项建设的总体部署，以及编制各项专业总体规划提供工程地质依据。还应研究和预测规划实施过程及远景发展中对地质环境影响的变化
8、趋势和可能发生的环境地质问题，提出相应的建议和防治对策。 收集有关城市历史地理和历史变革资料；了解城市的兴废变迁，河、湖、塘等的历史分布与演变，人工填土的分布、类型及其年代；注意收集50年、100年和1000年一遇的洪水位及其淹没界线，当地的工程建筑经验及冻结深度等。,总体规划阶段工程地质勘察工作，其综合性工程地质测绘在大、中城市主要以l：100001：25000为主，各类城市的市区、新开发区及卫星城镇主要以l：5000l：10000为主。结合航、卫像片的判释，着重于规划区内主要断裂的研究和活动断裂的调查；查明规划区内各场地的地形、地貌特征、地基岩土的空间分布规律及其物理力学性质、动力地质作用
9、的成因类型、空间分布、发生与诱发条件等，以及它们对场地稳定性的影响及其发展趋势，并应查明规划区内存在的特殊性岩土的典型性质。同时，查明规划区内各场地的地下水类型、埋藏、径流及排泄条件、地下水位及其变化幅度、地下水污染情况，并采取有代表性的水试样进行水质分析；在缺乏地下水长期观测资料的规划区应建立地下水长期观测网，进行地下水位和水质的长期观测。,对于地震区的城市，应查明规划区的地震地质背景和地震基本烈度，对地震设防烈度等于或大于7度的规划区，还应判定场地和地基的地震效应；在规划实施过程及远景发展中，应调查研究并预测地质条件变化或人类活动引起的环境工程地质问题；综合分析规划区内各场地工程地质的特性
10、及其与工程建设的相互关系，按场地特性、稳定性、工程建设适宜性进行工程地质分区，并紧密结合任务要求，进行土地利用控制分析，编制城市总体规划勘察报告。 在城市规划勘察过程中，勘探工作是重要手段之一。勘探孔的间距与深度主要决定于勘察阶段、建筑场地工程地质条件的复杂程度和建筑物的类型与特征。,在工程地质测绘的基础上按下列要求进行勘探工作：勘探线的布置一般应与地貌单元边界线或地质构造线及地层界线相垂直。按勘探线布置勘探点，保证每个地貌单元和地层交接部位不少于一个勘探点，遇其变化较大的地段应适当加密。在工程地质简单的III类场地，可按方格网布置勘探点。勘探线和点的间距可按表103确定。,大、中城市的市区、
11、重点开发区，勘探线、点的间距可按表103中规定的最小值确定；大、中城市的郊区，勘探线、点的间距可按表中规定的最大值确定。 总体规划勘察的勘探孔可分一般孔和控制孔两类，其深度应根据任务要求和岩土条件确定：一般性勘探点深度为815m，控制性勘探点深度为1530m，控制性勘探孔应占勘探孔总数的1513，且每个地貌单元均应有控制性勘探点。上述各勘探点达到预定深度时，若遇软弱地层或风化基岩面等，孔深可根据具体情况适当增减。 取样与原位测试的勘探点数量，应在平面上均匀分布，其数量不宜少于勘探点总数的12；竖向间距，应按地层特点和土的均匀性确定，一般各土层均需采取试样获取测试数据；同时，应根据地下水埋藏特征
12、，采取有代表性的水试样进行水质全分析，取水试样数量，不宜少于每5 km2取1个。,2详细规划阶段 详细规划勘察应根据各项建设特点和拟建建(构)筑物的要求，详细查明各建筑物场地内岩土体的工程地质性质、持力层性状、水文地质条件和不良地质现象等，对规划区内各建筑地段的稳定性作出工程地质评价，为确定规划区内近期房屋建筑、市政工程、公用事业、园林绿化、环境卫生及其它公共设施的总平面布置，以及拟建的重大工程地基基础设计和不良地质现象的防治等提供工程地质依据、建议及其技术经济依据。,详细规划阶段工程地质勘察工作，主要是在总体规划勘察成果的基础上，进一步对小规划区各地段进行比例尺为l：1 0001：2000的
13、综合性工程地质测绘工作，其内容与总体规划勘察阶段基本一致，但各种工作量相应增多，着重查明与小规划区工程建设有关的主要工程地质问题，进一步分析研究规划区的环境工程地质问题，并对各建筑地段的稳定性作出工程地质评价。在综合整理、分析研究各项勘察工作中所取得的资料的基础上。编制近期建设区洋细规划勘察报告。,控制性勘探孔，一般占勘探孔总数的1513，且每个地貌单元或拟建的重大建筑物均应有控制性勘探孔。 取样和进行原位测试的勘探孔，应在平面上适当均匀分布。其数量宜占勘探孔总数的1312。取土试样和原位测试的竖向间距，应按地层特点和土的均匀程度确定，各土层均应采取试样或取得原位测试数据。规划区内拟建重大建筑
14、物的地段、取土试样和进行原位测试的勘探孔不得少于3个，且每幢重大建筑物的控制性勘探孔，均应取试样或进行原位测试。 在总体规划勘察阶段所编的工程地质分区图的基础上，根据小规划区的工程地质条件，编制更详细、划分次一级工程地质地段的工程地质分区图及其分区说明表。,10.2 工业与民用建筑工程的工程地质勘察 工业建筑主要包括专供生产用的各种厂房和车间，其特征是：跨度大而复杂，一般跨度为912m，大者达30m；边墙高度大，一般可达2030m，高者可达40m；基础荷载大，承重墙、框架梁、柱和地面的静荷载都很大；基础埋置较深，常设地下室，以深基础为主。 民用建筑按其用途可分为住宅建筑和公共事业建筑，其特点是
15、：跨度不大，结构简单；基础的荷载量较小，以静荷载为主，很少考虑动荷载和偏心荷载；基础埋深不大，以浅基础为主。,高层建筑的特点是重心高，荷载大，其结构不但承受竖向荷载，而且还承受很大的水平荷载，基础尺寸大而且埋置深。因此，它要求作为地基的岩土体，其岩性单一而均匀，岩体结构完整而坚硬，构造简单，地下水埋深大，持力层厚度大且延展性好，下卧层中无软弱土层，地基的容许承载力较大。此外，高层建筑不允许地基产生太大的沉降和不均匀沉降，并对倾斜和沉降速率均有严格的要求。,在土基中，确定基础埋置深度的主要因素是：建筑物的类型和用途，结构特征，相邻建(构)筑物的基础埋置深度，建筑物荷载的性质和大小，地基中土体的结
16、构及各土层的工程地质性质，水文地质条件及季节性冻结深度等。同时，它与持力层的选择也有关。 10.2.1 工业与民用建筑的主要工程地质问题 工业及民用建筑的主要工程地质问题是：地基稳定性问题、建筑物的合理配置问题、地下水的侵蚀性问题、地基的施工条件问题等。 1地基稳定性问题 地基的强度是有一定限度，若超过这一限度，将可能引起地基变形过大，使建筑物出现裂缝，倾斜或地基剪损而发生滑动破坏。所以，地基的稳定性必需同时满足强度和变形两方面的要求。,(2)地基的变形 地基在上部荷载的作用下，土体被压缩而产生相应的变形。若地基的变形量过大，则会影响建筑物的正常使用，甚至危及建筑物的安全。因此，在软弱地基上修建建筑物时，地基的变形与地基的强度具有同等重要的意义。地基的变形是由瞬时沉降、固结沉降和蠕变沉降(次固结)所组成。在大多数工程中，蠕变沉降所占的比重很小，只有当土中含有大量有机
