学习情境一岩土工程勘察.ppt

土方与基础工程施工,建筑工程技术专业核心课程,Hunan Technical College OF Communications & Engineering,土方与基础工程施工,学习情境引入 绪论 学习情境一 岩土工程勘察 学习情境二 土方工程施工 学习情境三 浅基础设计与施工 学习情境四 桩基础工程施工 学习情境五 基坑工程施工 学习情境六 地基处理技术,本课程主要教学内容,主要规范、规程,建筑地基基础设计规范GB500072002 岩土工程勘察规范GB500212002 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002 土工试验方法标准GB/T501231999,学习情境引入,绪论学习要求 一 土方与基础工程的研究对象及研究内容 二 土力学与地基基础的发展史及其重要性 三 本课程的特点与学习要求本章学习要求 四 建筑地基基础设计规范（GB500072002）的基本规定,学习情境引入,绪论,绪论学习要求,了解土方与基础工程施工的研究对象，掌握地基、基础、持力层与下卧层等基本概念； 了解与地基基础有关的工程问题，重视本课程的学习； 了解本课程的特点与学习要求； 熟悉建筑地基基础设计规范（GB500072002）的基本规定。,学习情境引入,一 本课程的研究对象及研究内容,1、土的概念： 地球表面的的大块岩体经风化、搬运、沉积等地质作用形成的松散的堆积物或沉淀物。 2、地基与基础的概念： 任何建筑物都支承于地层上，受建筑物荷载影响的那一部分地层称为地基。,学习情境引入,3、地基的类型： （1）天然地基未经过人工处理的地基。 （2）人工地基进行了人工处理的地基。 4、基础的类型： 浅基础埋深不超过5米且用一般方法施工的基础。 深基础埋深超过5米或不能用一般方法施工的基础。,学习情境引入,二 与地基基础有关的工程事故,与地基强度有关的工程问题： 加拿大特朗斯康谷仓倾倒 香港宝城大厦滑坡 萨尔瓦多山体滑坡 与地基变形有关的工程问题： 意大利比萨斜塔 苏州虎丘塔中国的比萨斜塔 上海展览中心地基下沉 日本关西机场地基沉降,工程实践表明，建筑物的事故很多都与地基基础有关的，而一旦发生地基基础事故，往往后果严重，补救困难，有些即时可以补救，其加固、修复所需的费用也非常高。,学习情境引入,加拿大特朗斯康谷仓倾倒,事故： 1913年9月装谷物，10月17日装了31822谷物时， 1小时竖向沉降达30.5cm 24小时倾斜2653 西端下沉7.32m 东端上抬1.52m 上部钢筋混凝土筒仓完好无损,概况：加拿大特朗斯康谷仓，南北长59.44m，东西宽23.47m，高31.00m，共65个圆筒仓。基础为钢筋混凝土筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。谷仓1911年动工，1913年秋完成，谷仓自重20000t。,学习情境引入,加拿大特朗斯康谷仓倾倒,原因： 地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。,处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了米。,学习情境引入,香港宝城大厦滑坡,1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅-宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡120人。,原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。,学习情境引入,香港1900年建 市 1972 Po Shan 滑坡 20,000 m3 1977年成立土 力工程署,Po Shan Road,Conduit Road,Notewell Road,香港宝城大厦滑坡,学习情境引入,萨尔瓦多山体滑坡,2001年1月13日，萨尔瓦多发生了里氏7.6级的强震，震中 位于San Miguel西南60英里。并因此在Santa Tecla造成山 体滑坡，最终导致700多人遇难。,学习情境引入,意大利比萨斜塔,1173：动工； 1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工； 1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工； 1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m ； 1590 ：伽利略在此塔做落体实验； 目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜52116。,学习情境引入,意大利比萨斜塔地基不均匀沉降,事故原因：塔身建立在深厚的高压缩性土之上（地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层），地基的不均匀沉降导致塔身的倾斜。,处理措施： 18381839年，挖环形基坑卸载； 19331935年，基坑防水处理，基础环灌浆加固； 1990年1月封闭整修； 1992年7月加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理，经过12年的整修，耗资约2500万美元，斜塔被扶正44cm； 2001年12月重新对外开放。,学习情境引入,苏州虎丘塔中国的比萨斜塔,概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。,问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。,学习情境引入,苏州虎丘塔地基土压缩层厚度不均,处理：在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和打设树根桩加固塔身，获得成功。,原因：虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，人工块石填土层厚12m，西南薄，东北厚。下为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，也是西南薄，东北厚。底部即为风化岩石和基岩。塔底层直径13.66m范围内，覆盖层厚度相差3.0m。地基土压缩层厚度不均及砖砌体偏心受压等原因，造成该塔向东北方向倾斜。,虎丘塔地质剖面图,学习情境引入,上海展览中心地基下沉,上海展览中心中央大厅为框架结构，箱形基础，两翼采用条形基础。箱形基础为两层，埋深7.27m。箱基顶面至中央大厅顶部塔尖，总高96.63m，地基为高压缩性淤泥质软土。 展览馆于1954年5月开工，当年底实测地基平均沉降量为60cm。 1957年6月，中央大厅四周的沉降量最大达146.55cm，最小为122.8cm。 到1979年，累计平均沉降量为160cm。 由于地基严重下沉，不仅使散水倒坡，而且建筑物内外连接的水、暖、电管道断裂，付出了相当的代价。,学习情境引入,日本关西机场世界最大人工岛,概况： 1986年：开工 1990年：人工岛完成 1994年：机场运营 面积：4370m1250m 填筑量：180106m3 平均厚度：33m,学习情境引入,日本关西机场地基沉降,设计时预测沉降：5.77.5 m 完成时实际沉降：8.1 m，5cm/月(1990年) 预测主固结完成20年后，比设计超填：3m,问题：世界上第一个海上机场关西机场出现了严重的地基沉降。目前还并未影响到飞机的起落,但预计除了已花费大约270亿日元开展的防沉降工程以外,今后也还要不断地进行很多修复工程。,学习情境引入,三 本课程的特点与学习要求,1、地位：本课程是一门重要的专业核心课 地基与基础是建筑结构的下部结构。 2、特点：研究对象的复杂多变性、研究内容的广泛性、研究方法的特殊性。,学习情境引入,3、通过本课程的学习，要达到以下目标： 能力目标： （1）能根据地基与基础设计规范对土进行分类定名，认识常见地基土。 （2）能到施工现场采集检测土样，测定地基土的物理性质指标和力学性质指标，并对地基土进行工程评价。通过培训，能考取土工试验工证。 （3）能从事土方机械的选用与土方工程量计算工作。 （4）能从事建筑定位与基础定位轴线的施工放线工作。 （5）能阅读工程地质勘察报告，初步懂得基槽检验方法和局部地基处理方法。 （6）能进行浅基础的构造设计和剖面计算,能绘制和识读浅基础施工图。 （7）能确定条形基础、独立基础等浅基础及挡土墙的施工工艺流程，懂得质量控制。 （8）能识读桩基础施工图、知道桩基础施工工艺流程，懂得质量控制。 （9）初步懂得选择基坑支护方式、地基处理方法。,学习情境引入,知识目标： （1）掌握地基土体的物理指标和力学指标计算、确定地基土体名称的依据和方法。 （2）掌握土方工程量计算方法、认识基础工程施工的常用机械设备。 （3）掌握地基土中竖向压力和侧向压力的计算方法。 （4）初步掌握地基与基础设计规范中所要求的确定地基承载力的常用方法。 （5）掌握地基与基础设计规范中所要求天然地基上刚性基础、墙下钢筋混凝土条形基础、柱下钢筋混凝土独立基础等浅基础的构造设计和设计计算方法。 （6）了解人工地基，桩基础等的一般概念、构造要求和构造方法。 （7）了解常见基坑支护类型与构造要求、施工要点。 （8）了解常见地基处理方法及其构造要求、施工要点。,学习情境引入,素质目标： （1）具有科学、严谨、实事求是、坚持原则的工作作风。 （2）牢固树立质量是百年大计的思想。 （3）具有团结协作的精神，爱岗敬业，吃苦耐劳, 踏实肯干,有良好的职业道德。 （4）具有运用所学知识分析和解决问题的能力、创新能力。,学习情境引入,学习情境一,土方与基础工程施工,Hunan Technical College OF Communications & Engineering,岩土工程勘察,任务1 土的成因与组成,1.物理风化,2.化学变化,3.生物风化,地壳表层的岩石长期暴露在大气中， 经受气候的变化，会使岩石逐渐崩解， 破碎成大小和形状不同的一些碎块,物理风化后形成的碎块与水、 氧气、二氧化碳等物质接触， 使岩石碎屑发生化学变化,动植物和人类活动对岩石的破坏,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,1.1 土的成因,1残积物,2坡积物,残积物是指残留在原地未被搬运的那一部分原岩风化剥蚀后的产物,雨雪水流的地质 作用将高处岩石 风化产物缓慢地 洗刷剥蚀、沿着 斜坡向下逐渐 移动、沉积在平缓 的山坡上而 形成的沉积物,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,1.1 土的成因,3洪积物,4冲积物,洪积物是由暂时性山 洪急流挟带着大量 碎屑物质堆积于山谷 冲沟出口或山前倾斜 平原而形成的沉积物,冲积物是江河流水的地质作用剥蚀两岸的基岩和沉积物，经搬运与沉积在平缓地带而形成的沉积物,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,1.2 土的组成 = + +,自然界中的土,固体颗粒,水,气体,固体颗粒构成土的骨架，骨架之间贯穿着孔隙，孔隙中填充有水和气体，因此，土也被称为三相孔隙介质。,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,1.2 土的组成,自 然 界 中 的 土,1.土颗粒的大小与土的性质密切相关。如土 颗粒由粗变细，土的性质可由无粘性变为粘性 2.按适当的粒径范围，分为若干粒组 3.土的颗粒级配是指工程上常以土中各个 粒组的相对含量(各个粒组占土粒总量的 百分数)来表示土粒的大小及其组成情况,固体颗粒,土中水,结合水,自由水,强结合水,弱结合水,都不能传递 静水压力,毛细水是受到水与空气交界面处 表面张力作用的自由水,在重力或压力差作用下而运动的 自由水,土中气体（影响较小）,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,1.3 土的结构,1单粒结构,3絮状结构,2蜂窝结构,指由土粒单元的大小、形状、表面特征、相互排列 及其联结关系等因素形成的综合特征。,粗颗粒土 在重力作用下沉积而成 单粒结构分为疏松和紧密,紧密：强度较大、压缩性 小可作为良好的天然地基。,疏松型与紧密型相反,悬浮在水中的粘粒凝 聚成絮状的粘粒集合体 , 形成空隙很大的絮状结构,蜂窝结构和絮状结构的 土中存在大量孔隙，压缩性高、 抗剪强度低、 透水性弱，其土粒之间的粘结力,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,土 的 物 理 性 质 指 标,基本指标,土的密度,土粒相对密度,1干密度 2土的饱和密度 3土的有效密度 4土的孔隙比 5土的饱和度,换算指标,土的含水量,可用土样进行试验测定，称为 基本指标,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,任务2 土的物理性质指标,任务3 土的物理状态指标,土 的 物 理 状 态 指 标,无粘性土的密实度,1孔隙比,2相对密度,粘性土的物理特征,3标准贯入锤击数,无粘性土的密实度与其工程性质有着密切的关系，呈密 实状态时，强度较高，压缩性较小，可作为良好的天然地基,判 别 砂 土 密 实 度 指 标,1塑性指数,粘性土的工程特性与土中的含水量多少 有很大关系,2. 液性指数,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,灵敏度,粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值,反映土的结构受扰动对强度的影响程度,根据灵敏度将饱和粘性土分类：,低灵敏度土 1St2,中灵敏度土 2 St4,高灵敏度土 St4,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,任务4 地基岩土的工程分类,土 的 工 程 分 类,岩石,粘性土,碎石土,砂土,粉土,人工填土,天然形成的，颗粒间牢固联结、 呈整体或具有节理裂隙的岩体,粒径大于2mm的颗粒超过 总质量的50的土称为碎石土,粒径大于2mm的颗粒不超过总质量的50，且粒径 大于0.075mm的颗粒超过总质量的50的土称为砂土,粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过 全部质量的50，且塑性指数等于或小于10的土,塑性指数大于10的土,由于人类活动堆填的土,子情境一 岩土的物理性质与工程分类,任务1 工程地质勘察的目的、任务和要求,1.1工程地质勘察的目的与任务 在于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。,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,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 乙级:除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目 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,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,工程地质勘察的任务,1.通过工程地质勘察，查明场地的工程地质条件 调查场地的地形地貌 查明场地的地层条件 调查场地的地质构造 查明场地的水文地质条件 确定场地有无不良（物理）地质现象 测定岩土的物理力学性质指标，并指出可靠、适用的岩土参数,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,工程地质勘察的任务,2.进行岩土工程分析评价，提出基础工程、整治工程和土方工程等的设计方案和施工措施。岩土工程分析评价包括下列工作： 整编测绘、勘探、测试和搜集到的各种资料；编制各种图件 统计和选定岩土计算参数 进行咨询性的岩土工程设计 预测或研究岩土工程施工和运营中可能发生或已经发生的问题，提出预防或处理方案 编制岩土工程勘察报告书,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,工程地质勘察的任务,3.对于重要工程或复杂岩土工程问题，在施工阶段或使用期间须进行现场检验或监测。必要时，根据监测资料对设计、施工方案作出适当调整或采取补救措施，以保证工程质量安全和总结经验。,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,1.2房屋建筑和构筑物工程勘察基本要求,1工作内容 房屋建筑和构筑物(以下简称建筑物)的岩土工程勘察，应在搜集建筑物上部荷载、功能特点、结构类型、基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。其主要工作内容应有： 1）查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不良地质作用等； 2）提供满足设计施工所需的岩土参数，确定地基承载力，预测地基变形性状； 3）提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议； 4）提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议； 5）对于抗震设防烈度等于或大于6 度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,2各阶段勘察要求,建筑物的岩土工程勘察也相应分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。 可行性研究勘察应符合选择场址方案的要求，应对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价 。 初步勘察应符合初步设计的要求，目的在于对场地内各拟建建筑地段的稳定性做出评价，为确定建筑物总体平面布置和建筑物的地基基础方案提供资料和依据；对不良地质现象的防治提供资料和建议。 详细勘察应符合施工图设计的要求，目的在于针对单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数；对建筑地基做出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议。 场地条件复杂或有特殊要求的工程，宜进行施工勘察。,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,1.3 工程地质勘探方法,常用的工程地质勘探方法主要有： 坑探 钻探 触探 地球物理勘探,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,1 坑探,坑探是在建筑场地中开挖探井（探槽、探洞）以揭示地层并取得有关地层构成及空间分布状态的直观资料和原状岩土试样。 这种方法不必使用专门的钻探机具，对地层的观察直接明了，是一种合适条件下广泛应用的最常规勘探方法。,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,2 钻探,通过钻机在地层中钻孔来鉴别和划分地层，并在孔中预定位置取样，用以测定土层的物理力学性质 土的某些性质也可直接在孔内进行原位测试,钻机,回转式,冲击式,钻孔,技术钻孔,鉴别钻孔,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,3 触探,触探既是一种勘探方法，也是一种测试技术。 静力触探 单桥静力触探 双桥静力触探 动力触探 圆锥动力触探 标准贯入试验,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,1.静力触探,图17 双缸油压式静力触探设备 1电缆；2触探杆；3卡杆器；4活塞杆；5油管；6油缸；7触探头；8地锚；9倒顺开关；10压力表；11节流阀；12换向阀；13油箱；14油泵；15马达；16记录器,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,静力触探,图18 静力触探头工作原理示意图,1贯入力； 2空心柱；3侧壁磨阻力 4电阻应变片；5顶柱；6锥尖阻力；7探头套；8探头管,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,2.动力触探,表11 国内常用动力触探试验设备及类型规格,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,动力触探,1穿心锤；2锤垫；3钻杆；4贯入器头；5出水孔； 6贯入器身（由两个半圆形管合并而成）；7贯入器靴,图112 标准贯入试验设备,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,4 地球物理勘探,地球物理勘探是一种兼有勘探和测试双重功能的技术。 常用的物探方法主要有：电阻率法、电位法、地震、声波、电视测井等。,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,物探的适用性,作为钻探的先行手段，了解隐蔽的地质界线，界面或异常点、异常带，为经济合理确定钻探方案提供依据； 作为钻探的辅助手段，在钻孔之间增加地球物理勘探点，为钻探成果的内插、外推提供依据； 测定岩土体某些特殊参数； 探测深部地层中的矿产、水资源以及地质构造情况等。,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,任务2 工程地质勘察报告的阅读和使用,工程地质勘察的最终成果以工程地质勘察报告书的形式提出。 勘察报告书一般包括： 文字部分 图表部分,子情境二 建筑场地的地质工程勘察,2.1 工程地质勘察报告的编制,工程概况、勘察任务、勘察基本要求、勘察技术要求及勘察工作简况