岩土工程概论(2学生用和作业题)defla.ppt

课程 课后作业1 课程 体积高度 体积高度 课程 课后作业2 课程 问题的提出 渗流：水在土体中流动的现象 土的渗透性：土被水透过的性质 1、渗流量问题 土坝渗漏、渠道渗漏 基坑渗水、水井出水 2、渗透变形 受渗透力作用 3、渗透控制 五、土的渗透性 课程 土的渗透问题概述 浸润线 流线等势线 下游 上游 土坝蓄水后水透 过坝身流向下游 H 隧道开挖时，地下 水向隧道内流动 课程 渗透试验与达西定律 试样 A 渗流流速 水力坡降 达西定律 课程 土渗透系数 (定义为单位水力梯度下的单位流量 )测定 试样 A 常水头法：砂土 课程 反映了土渗透性的强弱 砾砂、粗砂中砂细砂、粉砂粉土粉质黏土黏土 10-110-2 cm/s 10-210-3 cm/s 10-310-4 cm/s 10-410-6 cm/s 10-610-7 cm/s 10-710-10 cm/s 砂、砾的透水性强，可以起到排水作用；粘性土 的透水性弱，可以起到截水的作用。砾砂、粗砂、中 砂属强透水材料，粉、细砂属中透水性材料，粉土属 弱透水材料，粉质粘土属于基本不透水材料，粘土属 于不透水材料。 课程 土的渗透变形（或称为渗透破坏） 流土：在渗流逸出面的土粒被水流携带运动。 粘性土、均匀砂土。 管涌：在渗流作用下，土中的细粒被水流携带通过粗粒 孔隙通道运动。级配不良的土。 接触流土：指渗流垂直于渗 透系数相差较大的两相邻土层的 接触面流动时,将渗透系数较小的 土层中的细颗粒带入渗透系数较 大的另一土层的现象称为接触流 土 接触冲刷：是指渗流沿着两 种不同土层的接触面流动时,沿 层面带走细颗粒的现象称为接 触冲刷. 课程 渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动 ，导致土体变形渗透变形问题（流土，管涌） 1.流土在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内 土 粒群同时发生移动的现象 流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。 开挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、 粉砂、淤泥等较易发生流土破坏 课程 2.管涌在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒 的孔隙，发生移动并被带出的现象 土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成 能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失 稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发 展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏。 课程 渗流力 渗透力是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大小 与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对 土体稳定性有显著的影响 a b c 渗透力方向与 重力一致，促 使土体压密、 强度提高，有 利于土体稳定 渗流方向近乎水平，使土 粒产生向下游移动的趋势 ，对稳定不利 渗流力与重力方向相 反，当渗透力大于土 体的有效重度，土粒 将被水流冲出 课程 流土的临界水力梯度 渗透力 课程 渗透破坏的判别 流土可能性的判别 水利工程 稳定 临界 流土 管涌可能性的判别 非管涌土 可能管涌土 管涌土 管涌的临界水力 梯度远小于流土 的临界坡降 流土 课程 例题分析 【例】某土坝地基土的比重Gs=2.68，孔隙比e=0.82，下 游渗流出口处经计算水力坡降i为0.2，若取安全系数Fs 为2.5，试问该土坝地基出口处土体是否会发生流土破坏 【解答 】 临界水力坡降 由于实际水力坡降i 1：超固结 OCR10的土 5、粘性土 1017的土粘土 粉质粘土 课程 6、人工填土 由于人类活动而推填土。 其物质成分杂乱，均匀性差。 按其组成和成因分类 素填土 压实填土 杂填土 冲填土 除了以上六种土外还有特殊土。 课程 例题分析 土样天然含水量 (%) 塑限p(%)液限L(%) A40.425.447.9 n【例】A、B两种土样，试验结果见表，试确定该土的名称及 软硬状态。 【解答】 A 土 因 IP 17，0.25IL0.75，所以该土为黏土，可塑状态： 土样天然含水量 (%) 塑限 p(%) 液限 L(%) B23.221.031.2 B 土 因 10IP17 ，0IL0.25，所以该土为粉质黏土，硬塑状态。 课程 2 2 岩土工程勘察岩土工程勘察 u概述 u岩土工程勘察分级 u岩土工程的勘察阶段 u岩土工程勘察的勘探工作(掘探钻探触 探和物探) u勘察报告 课程 u2.1 概述 u一、建筑场地：建筑物所处的有限面积的土地。 u二、工程地质勘察的目的：使用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。 u三、相对应的规范 u岩土工程勘察规范GB 500212001（2009年修订订） u建筑地基基础设计规范GB500072002 u四、各项工程建设在设计和施工之前，必须按基本 建设程序进行岩土工程勘察。 课程 u2.1 概述 u岩土工程勘察应按工程建设各勘察阶段的要求， 正确反映工程地质条件，查明不良地质作用和地 质灾害，精心勘察，精心分析，提出资料完整、 评价正确的勘察报告。 u岩土工程勘察（geotechnical investigation）定 义：根据建设工程的要求，查明、分析、评价建 设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制 勘察文件的活动。 课程 u2.1 概述 u岩土工程勘探（geotechnical exploration） 岩土工程勘察的一种手段，包括钻探、井探、槽 探、坑探、洞探以及物探、触探等。 u原位测试（in-situ tests） 在岩土体所处的位置，基本保持岩土原来的结构 、湿度和应力状态，对岩土体进行的测试。 课程 u2.1 概述 u岩土工程勘察报告（geotechnical investigation report） 在原始资料的基础上进行整理、统计、归纳、分析、 评价，提出工程建议，形成系统的为工程建设服务的勘察 技术文件。 u现场检验（in-situ inspection）：在现场采用一定手段， 对勘察成果或设计、施工措施的效果进行核查。 u现场监测（in-situ monitoring）：在现场对岩土性状和地 下水的变化，岩土体和结构物的应力、位移进行系统监视 和观测。 课程 u2.2 勘察分级 u一、根据工程的规模和特征，以及由于岩土工程 问题造成工程破坏或影响正常使用的后果，可分 为三个工程重要性等级： 1 一级工程：重要工程，后果很严重； 2 二级工程：一般工程，后果严重； 3 三级工程：次要工程，后果不严重 课程 u2.2 勘察分级 u二、根据场地的复杂程度，分为三个场地等 级： u三、根据地基的复杂程度，分为三个地基等 级： 课程 u2.2 勘察分级 u四、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，可按下列条件划分岩土工程勘察等级： u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； u乙级 除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目； u丙级 工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三 级。 u注: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。 课程 u2.3 勘察阶段 u选址勘察：初步查清几个可能作为建设场地的工程地 质条件，场地稳定性评价，以便选址 。 u初步勘察：查明建设场地的稳定性，提出地基基础方 案。采用测绘与勘探相结合的办法。（为初步设计提 供资料） u详细勘察：以勘探、原位和室内测试为主，按不同建 筑物提出详细的岩土技术参数。（为施工图设计和施 工方法提供依据） u施工勘察：主要解决施工中遇到的地质问题，也包括 施工后的检验。 课程 u2.4 勘探工作 u钻探、坑探、物探、触探等 课程 坑探：在建筑场地用人工开挖探井、探槽或平洞，直接观察槽壁土 层情况，或取原状土样从而获取土层物理力学性质资料。 钻探：钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分底层，沿孔深分 层取土，测定岩土的物理力学性质。 钻进方法有回转、冲击、振动与静压四种。 触探： 静力触探： 动力触探 两种方法：标准贯入试验和轻便触探试验 连续、快速、灵敏、精确、方便 点击查看 坑探示意图 点击查看 钻机示意图 点击查看 图 点击查看 图 课程 坑探示意图 课程 课程 课程 课程 课程 图是总剖面的照片，e是电阻率反演结果，与剖面对应的b和c（放大图）是先 前发现的墓穴，位置a（放大图）是先前没有注意到的另一个墓穴。采用温纳 装置，电极距为1米。 电 法 物 探 课程 高密度电法在地区铜镍矿勘察中的应用 课程 图 三种地下异常的探地雷达图像 课程 地震成像应用实例 目的：查明岩溶的分布范围和发育规模 课程 防 渗 墙 、 砼 质 量 检 测 课程 uu2.5 2.5 勘察报告勘察报告 uu工程地质勘察报告的编制内容工程地质勘察报告的编制内容 uu工程地质勘察的最终成果工程地质勘察的最终成果是以报告的形式提出的，是以报告的形式提出的， uu在野外勘察工作和室内土样试验完成之后，将岩土工程勘在野外勘察工作和室内土样试验完成之后，将岩土工程勘 察纲要、勘探孔平面布置图、钻孔记录表、原位测试记录察纲要、勘探孔平面布置图、钻孔记录表、原位测试记录 表、土的物理力学性质试验成果，连同勘察任务委托书、表、土的物理力学性质试验成果，连同勘察任务委托书、 建筑平面布置图及地形图等有关资料汇总，建筑平面布置图及地形图等有关资料汇总， uu并进行整理、检查、分析、评定，经确认无误后，编制正并进行整理、检查、分析、评定，经确认无误后，编制正 式的岩土工程勘察报告，提供建设单位、设计单位和施工式的岩土工程勘察报告，提供建设单位、设计单位和施工 单位应用，并作为长期存档保存的技术文件单位应用，并作为长期存档保存的技术文件。 课程 uu2.5 2.5 勘察报告勘察报告 uu一个单项工程的勘察报告书一般包括下列内容：一个单项工程的勘察报告书一般包括下列内容： uu 拟建工程名称、规模、用途；岩土工程勘察的目的、要拟建工程名称、规模、用途；岩土工程勘察的目的、要 求和任务；勘察方法、勘察工作布置与完成的工作量；求和任务；勘察方法、勘察工作布置与完成的工作量； uu 建筑场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及建筑场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及 地震基本烈度；地震基本烈度； uu 场地的地层分布、结构、岩土的颜色、密度、湿度、稠场地的地层分布、结构、岩土的颜色、密度、湿度、稠 度、均匀性、层厚；地下水的埋藏深度、水质侵蚀性及度、均匀性、层厚；地下水的埋藏深度、水质侵蚀性及 当地冻结深度；当地冻结深度； uu 建筑场地稳定性与适宜性的评价；各土层的物理力学性建筑场地稳定性与适宜性的评价；各土层的物理力学性 质及地基承载力等指标的确定；质及地基承载力等指标的确定； uu结论和建议：根据拟建工程的特点，结合场地的岩土性结论和建议：根据拟建工程的特点，结合场地的岩土性 质，提出地基与基础方案设计的建议。质，提出地基与基础方案设计的建议。 课程 u2.5 勘察报告 u随报告所附图表一般包括： 所附图表： 1. 勘探点平面布置图 2. 钻孔柱状图 3. 地层综合柱状图 4. 工程地质剖面图 5. 土工试验成果表 6. 其它测试成果图表 课程 工程地质勘察报告的相关图表： 勘探点平面布置图、工程地质剖面图、综合地 质柱状图、土工试验成果表，其他测试成果图表(如 标准贯入试验、现场载荷试验、静动力触探试验)等 工程地质勘察报告 将建筑物位置、将建筑物位置、 各类勘探、测试各类勘探、测试 点编号、位置用点编号、位置用 不同图例在建筑不同图例在建筑 场地地形图上表场地地形图上表 示出来并注明各示出来并注明各 勘探、测试点标勘探、测试点标 高、深度、剖面高、深度、剖面 线及编号等线及编号等 勘察报告的最基本图件，勘察报告的最基本图件， 反映某一勘探线上地层沿反映某一勘探线上地层沿 竖向和水平方向的分布情竖向和水平方向的分布情 况，是在勘探线地形剖面况，是在勘探线地形剖面 线上标出各钻孔地层层面线上标出各钻孔地层层面 ；在钻孔两侧标出层面高；在钻孔两侧标出层面高 程、深度、将相邻钻孔中程、深度、将相邻钻孔中 相同土层分界点以直线相相同土层分界点以直线相 连的表示方法连的表示方法 地层按新老次地层按新老次 序自上而下按序自上而下按 比例绘成柱状比例绘成柱状 图，注明层厚图，注明层厚 ，地质年代等，地质年代等 ，概括描述地，概括描述地 层层次及主要层层次及主要 特征和性质的特征和性质的 图件图件 将土试将土试 验和原验和原 位测试位测试 等成果等成果 以表形以表形 式列出式列出 课程 课程 课程 【例】 A saturated soil sample weighs 0.4N and its volume is 21.5 cm3. The weight and the volume are 0.33N and 15.7 cm3after being non- completely (partly) dried in an oven for a period. The corresponding degree of saturat