工程地质勘察

Ch8Engineeringgeologicalinvestigation****本章内容******一、工程地质勘察的目的二、工程地质勘察阶段划分三、工程地质测绘四、工程地质勘探五、试验（原位测试、室内试验）六、现场监测七、勘察成果勘察失误工程实例8.1概述一目的与任务1.工程地质勘察(岩土工程勘察-investigation)的目的主要是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区作出工程地质评价。2.任务1）工程地质勘察的任务是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性状的影响，2）结合工程设计、施工条件，以及地基处理、开挖、支护、降水等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提出岩土工程问题及解决问题的决策性具体建议．并提出基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工的指导性意见，为设计、施工提供依据。服务于工程建设的全过程。二、勘察阶段划分与勘察要求1.一般情况下，勘察阶段划分为:1）选址勘察(可行性研究勘察)

2）初步勘察3）详细勘察三个阶段 *特殊情况下: 1）预可行性勘察2)施工勘察 3）可简化

(如一次性详勘)2.各勘察阶段的工作要求：1）可行性研究勘察2）初步勘察3）详细勘察三个阶段勘察工作布置原则1.建筑物安全等级:一级.二级.三级2.建筑场地复杂程度:简单场地中等复杂场地复杂场地3.勘察阶段:选址阶段8.2工程地质测绘(engineeringgeologicalmapping)工程地质测绘是工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论，对地面的地质现象进行观察和描述，分析其性质和规律，并藉以推断地下地质情况，为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地，必须进行工程地质测绘；对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地，则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法，高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况，起到有效地指导其他勘察方法的作用。8.3工程地质勘探-exploration一、勘探的目的目的：工程地质勘探是在工程地质测绘的基础上，为了进一步查明地下工程地质问题．取得深部地质资料而进行的。勘探的方法：主要有坑、槽探、钻探、地球物理勘探等方法——在选用时应符合勘察目的及岩土的特性。它是被用来调查地下地质情况的；并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。二、工程地质物探-geophysicalprospecting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勘探方法，又称为地球物理勘探。基本原理:地球存在各种物理场：电场、重力场、磁场、弹性波的应力场、辐射场等，由于地质体的不同结构和特性（成层必性、裂隙性、含水性等）物理场相应有差异性。物探是一种间接的勘探手段，它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是，物探成果判释往往具多解性，方法的使用又受地形条件等的限制，其成果需用勘探工程来验证。研究岩土电学性质及电场、电磁场变化规律的电法勘探研究岩土磁性及地球磁场、局部磁异常变化规律的磁法勘探研究地质体引力场特征的重力勘探研究岩土弹性力学性质的地震勘探研究岩土的天然或人工放射性的放射性勘探研究物质热辐射场特征的红外探测方法研究岩土的声波和超声波传递和衰减变化规律的声波探测技术电法勘探是以研究地下地质体电阻率差异的勘探方法，也称电阻率法最为常用电法勘探电阻率是岩土的一个重要电学参数，它表示岩土的导电特性。不同的岩土有不同的电阻率，也就是说，不同岩土有不同的导电特性。电阻率在数值上等于电流在材料里均匀分布时，该种材料单位立方体所呈现的电阻。常用单位为欧姆·米探地雷达探地雷达可以满足各种探测领域与不同探测深度的需求。目前逐渐应用于在公路、铁道、机场、建筑工程、水利工程、隧道工程等领域。利用高频电磁波在岩体传播中遇到地质界面产生反射的特性，探测异常地质体的一种方法。GPR(Groundpenetratingradar)主机天线计算机系统：探测数据处理及解释系统通过主机和天线系统的不同组合，再加上摄像系统、GPS定位系统、计算机系统的配套使用，三、工程地质钻探勘探工程一般都需要动用机械和动力设备，耗费人力、物力较多，有些勘探工程施工周期又较长，而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点，布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据，切避盲目性和随意性具体的钻探方法可根据钻进地层和勘察要求选择。（教材P115表8.3）borehole钻孔钻孔钻孔--mpg钻头与钻杆香港土钉钻头特写滑坡勘察中的钻探工作单个钻孔（柱状图）4成果表达钻孔柱状图:地质年代、岩土层埋藏深度、厚度、底部绝对标高、岩土的描述、地下水水位、测量日期、岩土取样位置等内容。多个钻孔柱状图

工程地质剖面图四、坑、槽探槽探展示实例五、岩土取样1目的：2要求:原状土样扰动试样应力求排除各种可能的扰动因素，使试样的扰动程度降至最小的程度。勘察规范对土样的扰动程度分成四个等级：I级—不扰动；II级—轻微扰动；III级—显著扰动，IV级—完全扰动土试样质量等级划分8.4现场原位试验(in-situinspection)室内试验现场原位试验现场原位测试:是指在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动地层的情况下对地层进行测试．以获得所测地层的物理力学性质指标及划分地层的一种勘察技术。是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试与室内试验各有优缺点。原位测试的优点是：①试样不脱离原来的环境，基本上在原位应力条件下进行试验；②所测定的岩土体尺寸大，能反映宏观结构对岩土性质的影响，代表性好；③试验周期较短，效率高；④尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是：①试验时的应力路径难以控制；②边界条件也较复杂；③有些试验耗费人力、物力较多，不可能大量进行。室内试验的优点是：①试验条件比较容易控制(边界条件明确，应力应变条件可以控制等)；②可以大量取样。缺点是：①试样尺寸小，不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响，代表性差；②试样不可能真正保持原状，而且有些岩土也很难取得原状试样。原位测试的主要方法载荷试验-loadingtest静力触探试验—CPT-conepenetrationtest动力触探试验—DPT-dynamicpenetrationtest标准贯入试验—SPT-standardpenetrationtest十字板剪切试验—VST-vanesheartest旁压试验—PMT-pressure-metertest现场剪切试验-in-situsheartest岩土原位应力测试…一、静力载荷试验loadingtest基本原理:基本类型:平板荷载试验(PLT)-浅层地基螺旋板荷载试验(SPLT)-深层地基和地下位以下的土层1试验装置承压扳加荷装置沉降观测装置1试验装置承压扳加荷装置沉降观测装置2试验的基本要求P118-119加荷的方法终止试验3荷载试验成果应用s-t、p-s曲线（1）确定地基的承载力强度控制法、相对沉降控制法(s/b)或极限荷载法来确定3荷载试验成果应用（2）确定地基土的变形模量E0（3）估算地基土的不排水抗剪强度Cu(4)估算地基土基床反力系数Kv单桩承载力的现场静荷载试验二、单桩垂直静载荷试验静力触探(CPT)是用静力将探头以一定的速率压入土中，同时用压力传感器或直接用量测仪表测试土层对探头的贯入阻力，以此来判断、分析地基土的物理力学性质。三、静力触探试验conepenetrationtest静力触探试验适用于粘性土、粉土、疏松到中密的砂土；对于碎石土，杂填土和密实的砂土不适用。1静力触探试验的目的和适用范围2静力触探设备贯入系统量测系统静力触探头3成果应用（1） 划分土层；（2） 估算地基土的物理力学参数；（3） 评定地基土的承载力；（4） 选择地基持力层，估算单桩极限承载力，判断沉桩可能性；（5） 判定场地地震液化势。静力触探试验适用于粘性土、粉土、疏松到中密的砂土；对于碎石土，杂填土和密实的砂土不适用。四、动力触探dynamicpenetrationtest利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度所需的能量来判定土的性质，并对土进行分层的一种原位测试方法，所需的能量体现了土的阻力大小，一般可以以锤击数来表示。1适用范围和目的动力触探适用于强化风、全风化的硬质岩石，各种软质岩石和各类土。它可应用于以下目的：（1） 划分土层；（2）确定土的物理力学性质，如确定砂土的密实度和粘性土的状态．评定地基土和桩基承裁力，估算土的强度和变形参数等。2动力触探试验设备导向杆、穿心锤、锤座、探杆以及探头等五部分组成3动力触探的技术要求自动落锤装置4、动力触探成果的应用成果主要是锤击数和锤击数随深度的变化曲线1）划分土层2）确定砂土和碎石土的相对密实度3）确定土的变形模量4）确定地基承载力5）确定单桩承载力五、标准贯入试验—SPT-standardpenetrationtest利用一定的锤击动能，将一定规格的贯入器打入钻孔孔底的土层中，根据打入土层中所需的能量来评价土层和土的物理力学性质。标准贯入试验中所需的能量用贯入器贯入土层中30cm的锤击数N63.5来表示，一般写作N，称为标贯击数。五、标准贯入试验—SPT-standardpenetrationtest适用范围及目的标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。它的适用目的有评价砂土的密实度和粉土、粘性土的状态，评价土的强度参数、变形参数、地基承载力、单桩极限承载力、沉桩可能性以及砂土和粉土的液化势。六、十字板剪切试验—VST-vanesheartest(VST)是用插入软粘上中的十字板头，以—定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度。十字板剪切试验的原理是：对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使十字板头在土层中形成圆柱形的破坏面，测定剪切破杯时对抵抗权剪的最大力矩，通过计算可得到土体的抗剪强度六、十字板剪切试验—VST-vanesheartest适用的范围和目的十字板剪切试验适用于饱和软粘土。应用的目的有：计算地基承载力；确定桩的极限端承力和摩擦力；确定软土地区路基、海堤、码头、土坝的临界高度；判定软土的固结历史七、现场大型直剪试验现场大型直剪试验现场大型直剪试验现场大型直剪试验试验适用范围8.5

现场检验与监测现场检验:包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测:主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。8.6

勘察成果（一）工程地质勘察报告书1．勘察目的、要求和任务；2．拟建工程概述；3．勘察方法和勘察任务布置；4．场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质、地下水、不良地质现象的描述与评价；5．场地稳定性和适宜性的评价：6．岩土参数的分析与选用；7．岩土利用、整治、改造方案8．工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题的预测、监控和预防措施9．必要的图件单项报告单项报告

1、岩土工程测试报告；2、岩土工程检验或监测报告；3、岩土工程事故调查与分析报告；4、岩土利用、整治或改造方案报告；5、专门岩土工程问题的技术咨询报告（二）工程地质图表1．勘探点平面布置图勘探点平面布置图是在地形图上标明工程建筑物、各勘探点(包括探井、探槽、钻孔等)、各现场原位测试点以及勘探剖面线的位置。并注明各勘探点、原位测试点的坐标及高程。2．综合地质柱状图将所勘察的地层的层次及其主要特征和性质绘成柱状图，在图上注明层厚、地质年代，并对岩土的特征和性质进行概括的描绘。3．工程地质剖面图工程地质剖面图反映了某一勘探线上地质构造、岩性、分层、地下水埋藏条件以及各分层岩土的物理力学性质指标。它的绘制依据是各勘探点的成果和土工试验成果。由于勘探线的布置常与主要地貌单元或地质构造轴线相垂直，或与建筑物轴线相垂直．因此工程地质剖面图能最有效地揭示场地地质条件。4．土工试验成果表包括室内试验成果表和现场原位测试图件。其中室内试验成果表主要有抗剪强度线、压缩曲线等；原位测试图件包括载荷试验、标准贯入试验、十字板剪切试验等的成果图件。补充suppl.地质图地质图比例图例符号地层形成时间岩石分布地质构造相互关系4.6.1、地质图的比例尺两种表示方法1.数字表示:1:20万2.线段标表示:

012(km)suppl.

1地质图图例suppl.2地质图图例suppl.3读图步骤与要求(1)地层分析(2)地质构造分析褶皱断层岩层接触关系岩层侵入关系褶皱褶皱断层岩接触