工程地质勘察第七章.ppt

第七章 工程地质勘察,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。,7.1 概述,7.1.1 工程地质勘察的目的与任务 （l）查明建筑扬地的工程地质条件，选择地质条件优越合适的建筑场地； （2）查明场区内崩塌、滑坡、岩溶、岸边冲刷等物理地质作用和现象，分析和判明它们对建筑场地稳定性的危害程度，为拟定改善和防治不良地质条件的措施提供地质依据； （3）查明建筑物地基岩土的地层时代、岩性、地质构造、土的成因类型及其埋藏分布规律。测定地基岩土的物理力学性质； （4）查明地下水类型、水质、埋深及分布变化； （5）根据建筑场地的工程地质条件，分析研究可能发生的工程地质问题，提出拟建建筑物的结构形式、基础类型及施工方法的建议； （6）对于不利于建筑的岩土层，提出切实可行的处理方法或防治措施。,7.1.2 工程地质勘察的一般要求,建设工程项目设计一般分为可行性研究、初步设计和施工图设计三个阶段。为了提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应地划分为选址勘察（可行性研究勘察）、初步勘察、详细勘察三个阶段 。 各阶段的任务和工作内容如下：,选址勘察阶段 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。,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上的地段。,初步勘察阶段 初步勘察的目的是：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。本阶段的主要工作如下： 搜集本项目可行性研究报告（附有建筑场区的地形图，一般比例尺为1：20001：5000）、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。,详细勘察阶段 取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图、建筑物的地面标高、性质和规模，荷载和可能采取的基础形式与尺寸和预计埋置的深度，结构特点和对地基基础的特殊要求； 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、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； 对需进行沉降计算的建筑物，提出地基变形计算参数；,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，判定地下水对建筑材料的腐蚀性。当需基坑降水设计时，尚应查明水位变化幅度与规律，提供地层的渗透性系数； 提供为深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数，论证和评价基坑开挖、降水等对邻近工程和环境的影响； 为选择桩类型、长度，确定单桩承载力，计算群桩沉降以及选择施工方法提供岩土技术参数。,7.2 工程地质测绘,7.2.1 工程地质测绘的主要内容 工程地质测绘是最基本的勘察方法和基础性工作，通过测绘将测区的工程地质条件反映在一定比例尺的地形底图上。工程地质测绘的最终成果是绘制工程地质图.,（1）岩土体的研究 岩土体是产生各种地质现象的物质基础，它是工程地质测绘的主要研究内容。 对岩土体的研究要求查明测绘区内地层岩性、岩土分布特征及成因类型、岩性变化特点等。要特别注意研究性质软弱及性质特殊的软土、软岩、软弱夹层、破碎岩体、膨胀上、可溶岩等。 工程地质测绘应注重岩土体物理力学性质的定量研究，以便更好地判断岩土的工程性质，分析它们与工程建筑相互作用的关系。,（2）地质构造的研究 地质构造是决定区域稳定性的首要因素，其中断裂构造尤为重要。场地岩土体均一性及完整性、各种软弱带的分布位置均由地质构造控制。断裂构造，特别是优势断裂构造控制了地形地貌、水文地质条件、物理地质现象的发育和分布。 工程地质测绘中，要研究褶皱的形态、产状、分布，断裂的性质、规模、产状、活动性，构造岩的性质、胶结程度，裂隙的分布延伸、充填、粗糙度等，第四系地层的厚度、土层组合及空间分布情况，着重注意分析地质构造与建筑工程的关系。,（3）地形地貌研究 地形地貌对于建筑物场地选择、建筑物合理布局及新构造运动和物理地质现象研究等都有十分重要的意义。 研究地形的几何特征包括地形切割密度及深度，沟谷发育形态及方向，低山丘陵、阶地和平原等的划分及其特征。它们对判别场地工程地质条件有重要价值。,（4）水文地质条件研究 在基础设计、水库渗漏、渗透性和稳定性、地面沉降、道路冻融、基坑涌水、深基坑支护等许多实际工程地质问题分析中，水文地质条件的研究十分突出和重要。 在工程地质测绘中通过地质构造和地层岩性分析，结合地下水的天然或人工露头以及地表水的研究，查明含水层和隔水层、岩层透水性、地下水类型及埋藏与分布、地下水位、水质、水量、地下水动态等。必要时还可配合取样分析、动态长期观测、渗流试验等进行试验研究。,（5）调查研究各种物理地质现象 各种物理地质现象的存在常常给建筑区地质环境和人类工程活动带来许多麻烦，有时会造成重大灾害。 工程地质测绘中弄清各种物理地质现象存在的情况，分析其发育发展规律及形成条件和机制，判明其目前所处状态对建筑物和地质环境的影响。,（6）天然建筑材料研究 天然建筑材料的储量，质量及开采运输条件，都直接关系到工程造价和建筑结构形式的选择。 工程地质测绘中要注意寻找天然建筑材料，对其质量和数量作出初步评价。,7.2.2 工程地质测绘的范围和比例尺,工程地质测绘调查的范围应包括场地及附近与研究内容有关的地段。在确定测绘范围时还应考虑下列因素： 建筑类型 建筑物的工艺要求 工程地质条件复杂程度,工程地质测绘所用地形图的比例尺，一般有以下三种： 1）小比例尺测绘，比例尺1：50001：50000，一般在可行性研究勘察、城市规划； 2）中比例尺测绘，比例尺I：20001：5000，一般在初步勘察阶段时采用； 3） 大比例尺测绘， 比例尺l：200l：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，及需要解决某一特殊问题时采用。,7.2.3 工程地质测绘方法要点,工程地质测绘方法有像片成图法和实地测绘法。 像片成图法是利用地面摄影或航空（卫星）摄影的像片，在室内根据判释标志，结合所掌握的区域地质资料，把判明的地层岩性、地质构造、地貌、水系和不良地质现象等，调绘在单张像片上，并在像片上选择需要调查的若干地点和线路，然后据此做实地调查，进行核对、修正和补充。将调查的结果转绘在地形图上而成工程地质图。,常用的实地测绘法有3种： 路线法 观测路线方向大致与岩层走向、构造线方向及地貌单元相垂直，将沿线所测绘或调查的地层、构造、地质现象、水文地质、地质界线和地貌界线等填绘在地形图上。这样就可以用较少的工作量而获得较多的工程地质资料。 布点法 它是根据地质条件复杂程度和测绘比例尺的要求，预先在地形图上布置一定数量的观测路线和观测点。观测点一般布置在观测路线上，但要考虑观测目的和要求，如为了观察研究不良地质现象、地质界线、地质构造及水文地质等。 追索法 它是沿地层走向或某一地质构造线，或某些不良地质现象界线进行布点追索，主要目的是查明局部的工程地质问题。追索法通常是在布点法或线路法基础上进行的，它是一种辅助方法。,7.3 工程地质勘探,7.3.1 工程地质勘探的任务 工程地质勘探的主要方式有工程地质钻探、坑探和物探，其主要任务为： 探明建筑场地的岩性及地质构造，即研究各地层的厚度、性质及其变化；划分地层并确定其接触关系；研究基岩的风化程度、划分风化带；研究岩层的产状、裂隙发育程度及其随深度的变化研究把皱、断裂、破碎带以及其它地质构造的空间分布和变化。 探明水文地质条件，即含水层、隔水层的分布、埋藏、厚度、性质及地下水位。,探明地貌及物理地质现象，包括河谷阶地、冲洪积扇、坡积层的位置和土层结构；岩溶的规模及发育程度；滑坡及泥石流的分布、范围、特性等。 提取岩土样及水样，提供野外试验条件。从钻孔或勘探点取岩土样或水样，供室内试验、分析、鉴定之用。勘探形成的坑孔可为现场原位试验，如岩土力学性质试验、地应力测量、水文地质试验等提供场所和条件。,7.3.2 工程地质物探,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。 （1）电法勘探 电法勘探是研究地下地质体电阻率差异的地球物理勘探方法，也称之为电阻率法。 电阻率法的基本原理和方法：在各向同性的均质岩层中测量时，无论电极装置如何，所得的电阻率应当相等，即地层的真电阻率。但实际工作中所遇到的地层既不同性、又不均质，所得电阻率并非真实电阻率，而是非均质体的综合反映，所以称这个所得的电阻率为视电阻率。 电测深法 获取地质断面的方法 电剖面法 探测某深度岩层的水平变化规律的方法。 中间梯度法 探测陡倾角高阻的带状构造。,（2）地震勘探方法简介 地震勘探是利用地质介质的波动性来探测地质现象的一种物探方法。 基本原理是利用爆炸或敲击方法向岩体内激发地震波，地震波以弹性波动方式在岩体内传播。根据不同介质弹性波传播速度的差异来判断地质现象。 按弹性波的传播方式，地震勘探又分为直达波法、反射波法和折射波法。 地震勘探用于了解地下地质构造，根据要了解的地质现象的深度和范围的不同，可以采用不同频率的地震勘探方法。,7.3.3 工程地质钻探,钻探是指在地表下用钻头钻进地层的勘探方法。在地层内钻成直径较了小并且具有相当深度的圆筒形孔眼的孔称为钻孔。 钻孔直径、深度、方向等，根据工程要求、地质条件和钻探方法综合确定。将直径800 mm钻孔称为大直径钻孔。 为了鉴别和划分地层，终孔直径不宜小于 33 mm；为了采取原状土样，取样段的孔径不宜小于 108 mm；为了采取岩石试样，取样段的孔径对于软质岩不宜小于 108 mm，对于硬质岩不宜小于 89 mm。作孔内试验时，试验段的孔径应按试验要求确定。 钻孔深度由数米至上百米，一般工程地质钻探深度在数十米以内。钻孔的方向一般为垂直的，也有打成倾斜的钻孔，这种孔称为斜钻孔。在地下工程中有打成水平的，甚至直立向上的钻孔。,7.3.4 工程地质坑探,坑探是在建筑场地挖探井或探槽以取得直观资料和原状土样。坑深的种类有探槽、探坑和探井。 槽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。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。 探坑为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，与探糟的目的相同。 探井一般深度大于3m，其断面形状为方形、矩形和圆形。,7.4 现场原位测试,所谓现场原位测试就是在岩土层原来所处的位置基本保持的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。 工程地质现场原位测试的主要方法有静力载荷试验、触探试验、剪切试验和地基土动力特性试验等。选择现场原位测试试验方法应根据建筑类型、岩土条件、设计要求、地区经验和测试方法的适用性等因素选用,静力触探试验 主要用于划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、评定地基土的承载力、估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。 静力触探试验使用的静力触探仪主要由三部分组成： 贯入装置（包括反力装置） 其基本功能是可控制等速压贯入； 传动系统 主要有液压和机械两种系统； 量测系统 这部分包括探头、电缆和电阻应变仪或电位差计自动记录仪等。 常用的静力触探探头分为单桥探头和双桥探头 。,标准贯入试验 标准贯入试验是动力触探类型之一。它利用规定重量的穿心锤，从恒定高度上自由落下，将一定规格的探头打入土中，根据打入的难易程度判别上的性质。标准贯入试验的仪器设备主要由三部分组成： 触探头 标准贯入试验探头为两个一定规格的半圆合成的圆筒，称为标准贯入器。它的最大优点是在触探过程中配合取土样，以便室内试验分析； 触探杆 国内统一使用直径42mm的圆形钻杆，国外有使用直径50 mm或 60 mm的钻杆； 穿心锤 质量为63.5kg，规定自有落距76cm，将贯入器打入土中30cm所需锤击数,7.5 工程地质勘察报告的主要内容,工程地质勘察报告是工程地质勘察的正式成果。 它将现场勘察得到的工程地质资料进行统计、归纳和分析，编制成图件、表格并对场地工程地质条件和问题做出系统的分析和评价，以正确全面地反映场地的工程地质条件和提供地基土物理力学设计指标，供建设单位、设计单位和施工单位使用，并作为存档文件长期保存 。,7.5.1 工程地质图的编绘,工程地质图的类型 工程地质图按工程要求和内容，一般可分为如下类型： （1）工程地质勘察实际材料图 （2）工程地质编录图 （3）工程地质分析图 （4）专门工程地质图 （5）综合性工程地质图和分区图,工程地质图的内容及编制原则 工程地质图的内容主要反映该地区的工程地质条件，按工程的特点和要求对该地区工程地质条件的综表现进行分区和工程地质评价。一般工程地质图中反映的内容有以下几个方面： 地形地貌 岩土类型及其工程性质 地质构造 水文地质条件 物理地质现象,工程地质图的编制方法 编制工程地质图需要一套相应比例尺的有关图件，这些基本图件为： 地质图或第四纪地质图； 地貌及物理地质现象图； 水文地质图； 各种工程地质剖面图、钻孔柱状图； 各种原位测试及室内试验成果图表等。 图上主要有不同年代、不同成因类型和土性的土层界线，地貌分区界线，物理地质现象分布界线及各级工程地质分区界线等。各种界线的绘制方法，一般是肯定者用实线，不肯定者用虚线。 工程地质图上还可用各种颜色、花纹、线条、符号、代号来区分各种岩性、断层线、物理地质现象、土的成因类型等。有时还可以用小柱状图表示一定深度范围内土层的变化。,7.5.2 工程地质勘察报告的编写,工程地质勘察成果报告的内容，应根据任务要求、勘察阶