边坡工程地质勘察.ppt

3 边坡工程地质勘察,3.1 边坡工程勘察的基本技术要求 3.2 边坡工程勘察方法 3.3 勘察资料的分析与整理,本章主要内容,在掌握岩土工程勘察分级以及勘察阶段划分基础之上，了解边坡勘察的特点，熟悉边坡工程勘察工作方法以及适用环境，掌握各类边坡勘察的要点。 要求看懂勘察报告，会从报告中获取岩土体的主要物理力学参数。,本章重点 （1）各种边坡工程地质勘察要点 （2）边坡工程勘察的基本技术要求 难点 边坡勘察资料的分析与整理,3.1.1概述 1、边坡工程的地质勘察主要目的 （1）查明边坡的工程地质条件、确定边坡的类型和破坏模式 （2）为边坡稳定性分析和设计计算提供必备的参数，同时给出不稳定边坡的整治建议措施。,3.1 边坡工程地质勘察的基本技术要求,“勘察”（investigation）涵义: 就是调查研究。 岩土工程勘察规范(50021-2001)中指出，岩土工程勘察应对各类土木工程中有关场地、地基基础的稳定性、岩土体或岩土材料的工程性状等问题进行技术方案论证、技术决策和技术监督工作。,边坡岩土工程勘察:它是一项包括工程地质测绘与调查、勘探、室内测试、现场观测、成果分析与计算、技术经济分析与论证，并且针对工程要求和地质条件、提出基础工程、整治工程和土石方工程的设计方案、施工措施、以及工程检测的建议和有关设计基准。 岩土工程勘察是一项以多学科理论为指导、采用多种劳动形式进行的技术性工作.,边坡工程地质勘察的目的和任务,查明条件 分析问题 作出评价 选择场地 提出建议 制定措施 预测新问题,工程地质条件,与工程建筑物有关的各种地质因素的综合。 包括：,岩土类型及性质 地质结构与构造 地形地貌 水文地质 物理地质现象 天然建筑材料,2、边坡工程的地质勘察主要内容 其具体内容包括地形地貌特征、地层结构特征、地质构造、地下水、地震、边坡岩土体的物理力学参数、边坡的稳定性现状及边坡邻近的建筑物情况。,3、建筑边坡工程技术GB50330-2002规范相关规定,边坡工程勘察隶属于岩土工程勘察，其地质勘察也应遵循岩土工程地质勘察的规范进行。 岩土工程勘察等级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，可按表2.1.4条件划分。,3.1.2 边坡工程地质勘察等级的划分,工程重要性的等级，应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，可按表3.1.1分为三个工程重要性等级。,表3.1.1 工程重要性等级,表3.1.2 场地等级,岩土工程场地等级根据场地的复杂程度，可按表3.1.2规定划分为三个场地等级。,表3.1.3 地基等级,地基等级根据地基的复杂程度，可按表3.1.3规定划分为三个地基等级。,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。,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。,3.1.3 边坡工程地质勘察阶段的划分,可行性研究阶段(选址勘察) 初步设计阶段（初步勘察） 施工图设计阶段（详细勘察） 施工勘察阶段,勘察方法: 搜集资料 踏勘 物探,选址勘察阶段,主要任务是选定建筑场址(或线路方案)。通过勘察对其稳定性和适宜性作出评价，经过技术经济论证选择最优方案。,初步勘察阶段,勘察方法: 钻探 试验 补充测绘和物探 长期观测,主要任务是确定建筑物的具体位置、选择建筑物地基基础方案、对不良地质现象的防治措施进行论证。需详细查明建筑场地工程地质条件。,详细勘察阶段,勘察方法: 试验 补充勘探,配合技术设计或施工图设计,按不同建筑物提出详细的工程地质资料和设计所需的岩土技术参数。,对工程地质条件复杂或有特殊要求的重要工程，还需进行施工勘察。它包括施工地质编录、地基验槽与监测和施工超前预报，以校核已有的勘察成果资料。,3.2 边坡工程勘察方法,通过对地质现象的详细观察和描述，并将其反映到一定比例尺的地形图上。据测绘成果可以分析各种地质现象的成因、分布、发展变化规律以及对工程建筑的影响，还可为勘探、试验等其他工作的布置奠定基础。 工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘。,3.2.1 工程地质测绘(survey),1、工程地质测绘的研究内容 包括工程地质条件的全部要素。 2、工程地质测绘的范围、比例尺和精度 取决于拟建建筑物的类型和规模、设计阶段以及工程地质条件的复杂程度。 一般房屋建筑局限于有限范围内。道路测绘主要采取沿线调查的方法。,比例尺一般规定为： 规划阶段的踏勘及路线测绘采用1:20万 1:50万 可行性阶段采用1:50001:50000 初步勘察阶段采用1:20001:10000 详细勘察阶段采用1:2001:2000,3、工程地质测绘的方法,像片成图法 利用地面摄影、航空(卫星)摄影等像片，在室内进行判释。 实地测绘法 路线法(穿越法和追索法) 布点法,布点法：测绘的基本方法。一般预先在地形图布置一定数量的线路与观测点。适用于中大比例尺测绘。 追索法：沿地层走向、地质构造线的延伸方向、不良地质作用的边界线布点追索，查明某一局部的岩土工程问题。该法为前面两种方法的补充。,勘探工作的主要任务是： 查明建筑场地地下有关的地质情况。 提取岩土样及水样，供室内试验分析之用。 利用勘探坑孔进行现场原位试验和布设长期观测点。,3.2.2 工程地质勘探(exploration),1、钻探(drilling) 利用钻探机械和工具在岩土层中钻孔的勘探方法。可直接探明地层岩性、地质构造、地下水埋深、含水层类型和厚度、滑坡位置及岩溶情况，还可取岩芯，在钻孔中试验。,应用： 划分地层 确定地下水 取样 可以进行触探及原位试验,(1)钻探方法和设备,回转式钻机,钻探的钻进方式可以分为 回转式、冲击式、振动 式、冲洗式四种。 在地质勘察中，对岩土 层的钻探有具 体要求。,小麻花钻钻孔示意图,钻探过程包括三个基本程序： 1）破碎岩土：采用人力和机械方法，使小部分岩土脱离整体而成为粉末、岩土块或岩土芯。 2）采取岩土芯或排除破碎岩土：用冲洗液或压缩空气将孔底破碎的碎屑冲到孔外，或者用钻具靠人力或机械将孔底的碎屑或样芯取出于地面。 3）加固孔壁：为了顺利地进行钻探工作，必须保护好孔壁，不使其坍塌，一般采用套管或泥浆来护壁。,钻探工作现场,钻探成果：,岩芯描述 钻孔水文地质描述 钻进记录 钻孔柱状图,2、坑探(subsurface excavation) 是用人工或机械掘进的方式来探明地表浅部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、浅井、竖井、平洞等。 坑探工程的编录主要是绘制展示图。,探井,在探井中取样,取得原状土样,探槽四壁展示图,3、物探(geophysical exploration)： 以专门仪器探测地质体的物理场来进行地层划分，判定地质构造、水文地质条件及各种物理地质现象的勘探方法。 物探分为：电法、磁法、震法、重力法及放射性勘探，但应用最广泛的是电法和震法。,电法勘探是对地质体形成人工电场，通过测定地质体视电阻率的大小及变化，从而推断地下一定范围地质体的情况。 可划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的厚度、含水层的分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范围和储量。在寻找地下水时广泛应用。,地震勘探是以人工激发的弹性波，在地壳内的传播规律来探测地质结构的方法，是石油勘探中的一种重要方法。工程地质勘察中应用较多方法为折射波法、反射波法、波速测试、面波测试等方法。,通过试验，测定边坡岩土的各项物理力学特性，提供相应的指标，作为边坡计算分析和工程处理的依据。,优点：简便，试验条件明确，能够预先控制。 缺点：试样体积小，受到不同程度的扰动。,优点：试样体积大，受扰动小，测得的指标可靠,保持土原位的应力条件、天然结构和含水量,实验室内测定现场取来土样的物理力学性质,3.2.3 室内试验与原位测试,边坡工程要求的室内土工试验项目 土的分类： 颗粒分析试验，液限试验，塑限试验 土的状态： 比重试验，含水量试验、密度试验 地基沉降量有关的试验： 固结试验，压缩试验 土的强度有关的试验： 直剪试验、三轴剪切试验 基坑降水排水有关的试验：渗透试验 填土质量有关的试验： 击实试验,室内试验,野外试验(field test),优点： 可测定难以取样的岩土体的性质。 影响范围大，因而更具代表性。 可连续进行，因而可得到完整的地层剖面。 快速、经济，能大大缩短勘察周期。,缺点： 难以控制边界条件 费工费时，成本高 所测参数和岩土工程性质之间关系建立在大量统计的经验关系之上。,野外试验分为三类： 岩土力学性质试验 水文地质试验 地基处理试验,野外试验,1、勘察的目的和任务,1)查明滑坡的现状，包括：滑坡周界范围、地层结构、主滑方向；平面上的分块、分条，纵剖面上的分级；滑动带的部位、倾角、可能形状；滑带岩土特性等滑坡的诸形态要素。 2)查明引起滑动的主要原因。在调查分析滑坡的现状和滑坡历史的基础上，找出引起滑坡的主导因素；判断是首次滑动的新生滑坡还是再次滑动的古老滑坡的复活。,3.2.4 滑坡岩土工程勘察要点,3)获得合理的计算参数。通过勘探、原位测试、室内试验、反算和经验比拟等综合分析，获得各区段(牵引段、主滑段和抗滑段)合理的抗剪强度指标。 4)综合测绘调查、工程地质比拟、勘探及室内外测试结果，对滑坡当前和工程使用期内的稳定性作出合理评价。,5)提出整治滑坡的工程措施或整治方案。对规模较大的滑坡以及滑坡群，宜加以避让；防治滑坡宜采用排水(地面水和地下水)、减载、支挡、防止冲刷和切割坡脚、改善滑带岩土性质等综合性措施，且注意每种措施的多功能效果，并以控制和消除引起滑动的主导因素为主，辅以消除次要因素的其他措施。 6)提出是否要进行监测和监测方案。,1）工程地质测绘与调查的范围应包括滑坡区及其邻近稳定地段，一般包括滑坡后壁外一定距离，滑坡体两侧自然沟谷和滑坡舌前缘一定距离或江、河、湖水边；测绘比例尺150012 000，可根据滑坡规模选用；用于整治设计的测绘比例尺为1200或1500。 2）注意查明滑坡的发生与地层结构、岩性、断裂构造(岩体滑坡尤为重要)、地貌 及其演变、水文地质条件、地震和人为活动因素的关系，找出引起滑坡复活的主导因素。,2、工程地质测绘,下滑2530m,青干河,青干河,滑坡形成拦河坝,149m,178m,堆石坝,鼓丘,纵向裂缝,老公路,450m,135m,长1200m,宽850m,体积2000余万立方米,后壁滑面,3）测绘、调查滑坡体上各种裂缝的分布，发生的先后顺序、切割关系；分清裂缝的力学属性，作为滑坡体平面上的分块或纵剖面分段的依据。,滑坡体上裂缝极为发育，主要是中张裂缝，平行于滑坡滑动方向，该特征说明滑坡滑动的动力源主要是滑坡体后部推压。,滑动方向,初步判断： 后缘推移式滑坡,4）通过裂缝的调查、测绘，藉以分析判断滑动面的深度和倾角大小，并指导勘探工作。滑坡体上裂缝纵横，往往是滑动面埋藏不深的反映；裂缝单一或仅见边界裂缝，则滑动面埋深可能较大；如果基础埋深不大的挡土墙开裂，则滑动面往往不会很深；如果斜坡已有明显位移，而挡土墙等依然完好，则滑动面埋深较大；滑坡壁上的平缓擦痕的倾角，与该处滑动面倾角接近一致。,5）对岩体滑坡应注意缓倾角的层理面、层间错动面、不整合面、断层面、节理面和片理面 等的调查，若这些结构面的倾向与坡向一致，且其倾角小于斜坡前缘临空面倾角，则很可能 发展成为滑动面。对土体滑坡，则首先应注意土层与岩层的接触面，其次应注意土体内部岩 性差异界面。,6）调查、测绘地下水特征，泉水出露地点及流量，地表水自然排泄沟渠的分布和断面，湿 地的分布和变迁情况等。 7）围绕判断是首次滑动的新生滑坡还是再次滑动的古老滑坡进行调查。 8）当地整治滑坡的经验。,3、勘 探,勘探工作的主要任务是查明滑坡体的地质结构、滑动面的位置、展布形状、数目和滑带岩土性质，查明地下水情况，采取岩土试样进行试验等。 勘探线应在测绘、调查基础上，沿滑动主轴方向布设。根据滑坡规模和分块、分条情况，在主轴线两侧亦应布设勘探线或勘探点；在各勘探线上勘探点的间距，一般不宜大于40m。在预计设置排水和支挡构筑物的地段，应有一定数量的勘探点。,为直接观察地层结构和滑动面，或为原位大型剪切试验，宜布设一定数量的探井或探槽。为准确查明滑动面的位置，对于土体滑坡，可布设适量静力触探点；对于岩体滑坡，可采用合适的物探手段。 一般性勘探点的深度，应穿过最下一层滑动面；少量控制性勘探点的深度，应超过滑坡体前缘最低剪出口标高以下的稳定地层内一定深度。,在滑坡体内、滑动面(带)和稳定地层内，均应采取足够数量的岩土试样进行试验。 为查明地下水的类型、各层地下水位、含水层厚度、地下水流向、流速、流量及其承压性质，应布设专门性钻孔，或利用其他钻孔进行上述水文地质测试，必要时应设置地下水长期观测孔。 滑坡勘探宜采用管式钻头、全取芯钻进，土质滑坡宜采用干钻，钻进过程中应细致地观察、描述和注意钻进难易的记录。,为了验算滑坡的稳定性，必须对滑带土进行抗剪强度试验，以求取c、指标。一般滑坡取样作室内试验即可，根据需要作原状土或重塑土试验，试验方法应与滑带土受力条件相 似，采用快剪、固结快剪或饱和固结快剪，获得的峰值和残余强度参数以备用。大型和重要的滑坡，则除采样进行室内试验外，还需作滑带土的原位测试 。,5、监 测,规模较大以及对工程有重要影响的滑坡，应进行监测。滑坡监测的内容包括：滑带(面)的孔隙水压力；滑体内外地下水位、水质、水温和流量；支挡结构承受的压力及位移；滑体上工程设施的位移等。 滑坡监测资料，结合降雨、地震活动和人为活动等因素综合分析，可作为滑坡时间预报的依据。,滑坡区远景,中学,复混费厂,五、滑坡勘察工程布置图,滑坡剖面草图,民房,勘察成果整理是在搜集已有资料后，在工程地质测绘、勘探、测试、检验与监测所得各项原始资料和数据的基础上进行的，其主要工作内容是：岩土参数的分析与选定、岩土工程分析评价、反分析和勘察报告的编写。,1、岩土参数的可靠性和适用性 岩土参数的分析与选定是岩土工程分析评价和岩土工程设计的基础。评价是否符合客观实际 ，设计计算是否可靠，很大程度上取决于岩土参数选定的合理性。,3.3 勘察资料的分析与整理,3.3.1 边坡工程岩土参数分析与选取,岩土参数可分为两类：一类是评价指标，用以评价岩土的性状，作为划分地层鉴定类别的主要依据；另一类是计算指标，用以设计岩土工程，预测岩土体在荷载和自然因素作用下的力学行为和变化趋势，并指导施工和监测。,工程上对这两类岩土参数的基本要求是可靠性和适用性。 可靠性 是指参数能正确反映岩土体在规定条件下的性状，能比较有把握地估计参数真值所在的区间。 适用性 是指参数能满足岩土工程设计计算的假定条件和计算精度要求。 岩土工程勘察报告应对主要参数的可靠性和适用性进行分析，并在分析的基础上选定参数。,岩土参数的可靠性和适用性在很大程度上取决于岩土体受到扰动的程度和试验标准。它涉及到两个问题： （1）取样器和取样方法问题； （2）试验方法和取值标准问题。,通过不同取样器和取样方法的对比试验可知，对不同的土体，凡是由于结构扰动强度降低得多的土，数据的离散性也显著增大。对同一土层的同一指标，采用不同的试验方法和标准发现，所获数据差异很大。,1）工程地质单元体的划分 2）各工程地质单元岩土参数的统计分析 各工程地质单元的平均值，标准差和变异系数的计算式为：,2、岩土参数的统计分析 ：,平均值,标准差,变异系数,式中： i岩土的物理力学指标数据； n区段及层位范围内数据的个数； m岩土参数平均值； f岩土参数的标准差； 岩土参数的变异系数。,岩土参数在垂向(深度)上的变异，可划分为相关型与非相关型两类。 相关型：岩土参数随深度呈有规律的变化。正相关表示参数随深度的增加而增大，负相关表示参数随深度的增加而减小。相关型参数宜结合岩土参数与深度的经验关系，按下式确定剩余标准差，并用剩余标准差计算变异系数,式中：r剩余标准差；r相关系数。 非相关型：岩土参数随深度呈无规律的随机变化。此时式中的r0。,3、岩土参数的标准值和设计值 岩土参数的标准值是岩土工程设计最基本的代表值，是岩土参数的可靠性估值，是在统计学区间估计理论基础上得到的关于岩土参数母体平均值置信区间的单侧置信界限值。 母体平均值可靠性估值（即标准值）可按下式求得：P （k） 是一可以接受的小概率，称风险率 。,按区间估值理论，估计总体平均值的单侧置信界限值由下式算得,当采用风险率0.05 时，得以下简化形式 ：k m,式中：统计修正系数。式中的正负号按不利组合考虑，如、值的修正系数应取负号，Es、a取正号. 对于岩土的抗剪强度指标、C. 标准值，按上列公式计算其平均值、标准差、变异系数。 再按下式计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数 ：,内摩擦角标准值,粘聚力标准值,