工程地质课件8

,上节回顾,我国主要特殊土的基本性质黄土红粘土软土膨胀土冻土盐渍土,工程地质勘察及其任务,工程地质勘察是运用工程地质理论和各种勘察测试技术手段和方法，为解决工程建设中地质问题而进行的调查研究工作。,第八章工程地质勘察,工程地质勘察的任务,选择地质条件比较好的场地,查明对于工程不利的物理地质作用,查明地层年代、地质构造、土的分布，测定力学参数,查明地下水类型、水质条件等,提出建筑物结构形式、基础类型,对不利于工程建设的岩土层，提出处理或防治措施,工程地质勘察的阶段划分,工程设计分三个阶段：可行性研究、初步设计和施工图设计勘察工作相应分为：选址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、详细勘察复杂工程还有：预可行性勘察、施工勘察简单工程可简化,1、选址勘察（可行性研究勘察）阶段：取得几个待选场地的工程地质资料并进行对比分析，对拟选场址的稳定性和适宜性作出工程地质评价，选择场址时，还需要进行技术经济分析。工作包括：,搜集区域地质、地形地貌、地震情况,通过踏勘，了解场地的工程地质条件,对工程地质条件复杂，须进行测绘及必要的勘探,选择场址应该注意问题,一般情况下应该避开下列恶劣地段：1不良地质现象发育、对场地稳定性有直接或者潜在威胁的地段；2地基土性严重不良的地段3对抗震不利的地段4洪水或者地下水对建筑场地有威胁的地段5地下有贵重矿藏或者不稳定的采空区,台湾海峡隧道初定的三条方案,台湾海峡隧道假想图,2、初步勘察阶段在选定的场址上进行。目的：对选定场地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方案作出工程地质论证。,初步勘察阶段的主要工作包括：,搜集本项目可行性研究报告等,初步查明场地的工程地质条件,对抗震设防烈度7度的地区，确定场地的地震效应,地震区对场地的地震效应有：地震力效应地震破裂效应地震液化效应地震激发地质灾害的效应,地震效应,（1）地震断层在震源处以震波的形式传播于周围的地层上，引起相邻岩石振动，这种振动具有很大的能量，它以作用力的形式作用于岩石上，当这些作用力超过了岩石的强度时，岩石将发生突然破裂和位移。,地震地裂缝是因地震产生的构造应力作用而使岩土层产生破裂现象，是地震区常见的地震效应现象，它对建构筑物危害甚大。,（2）地裂缝,刑台地震裂缝,唐山大地震时的地裂缝,道路由于地基液化引起的震陷破坏,液化引起的公园岸坡的垮塌,强烈的地震作用能激发斜坡上岩土体松动、失稳，发生滑坡和崩塌等不良地质现象。它可以摧毁房屋、道路，并因崩塌和滑坡堵塞河道等。,地震激发的地质灾害效应,3、详细勘察阶段此时场地地质条件已经基本查明，目的是为施工图设计提供各项技术参数，对建筑物地基做出岩土工程评价，确定基础设计、地基处理、不良地质现象防治工程等具体方案。,取得建筑物总平面布置图，可能采取的基础形式等,查明不良地质现象，提出防治方案及所需的岩土技术参数,查明场地各层岩土的类别等，确定地基稳定性和承载力,确定地基变形计算参数，预测沉降、差异沉降或者整体倾斜,查明地下水埋藏条件与腐蚀性,分析地震效应,详细勘察阶段的主要工作包括：,场地类型,液化等级,82工程地质测绘和调查,工程地质测绘和调查的主要内容,定义：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，最终成果是绘制工程地质图。测绘包括工程地质条件全部要素，各要素研究内容包括：1）岩土体的研究2）地质构造的研究3）地形地貌研究4）水文地质条件研究5）调查研究各种物理地质现象6）天然建筑材料的研究,82工程地质测绘,工程地质测绘的范围,范围包括场地及附近相关地段，应考虑因素：1）建筑类型：房屋工程、管线和线路工程、地下工程2）建筑物的工艺要求：尾矿坝（干、湿）、桩基3）工程地质条件复杂程度：比如斜坡地段的建筑物,82工程地质测绘,工程地质测绘的比例尺,工程地质图的比例尺分三种(公路工程)：小比例尺1：50001：50000可行性研究时中比例尺1：20001：5000初步勘察时大比例尺1：2001：1000详细勘察等或者地质复杂阶段对于建筑地段的地质界线，测绘精度在图上的误差：误差3mm，其他地段要40M，划分地层界线比实际深原因：深度记录误差，细长探杆挠曲,84现场原位测试,静力触探试验,2、静力触探试验成果的应用2）评定地基土的强度参数粘性土的不排水抗剪强度Cu砂土的内摩擦角砂土的密实度3）评定土的变形指标粘性土的压缩模量Es、变形模量Eo与ps的关系式砂土的Es、Eo与ps、qc关系式,84现场原位测试,静力触探试验,2、静力触探试验成果的应用4）评定地基土的承载力承载力基本值fo与ps关系式5）估算单桩承载力相当小直径桩的现场载荷试验，相应公式,84现场原位测试,圆锥动力触探,利用锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据阻抗大小判别土层的变化，可对土层力学分层、土层的物理力学性质、地基土工程评价锤击数优点：设备简单、操作方便、工效高，适应性广，且连续贯入圆锥动力触探分：轻型、中型、重型、超重型1、确定砂土和碎石土的密实度2、确定地基土的承载力3、确定单桩承载力标准值,图示一,表一,表二,表三,84现场原位测试,标准贯入试验,1、设备及技术要求动力触探设备三部分：触探头标准贯入器触探杆穿心锤：重63.5kg、落距76cm贯入30cm的锤击数N63.5硬土层可换算N63.5=n30/s锤击数修正（杆长修正）NN63.5,图示一,表一,84现场原位测试,标准贯入试验,2、标准贯入试验成果的应用1）评定砂土的密实度2）确定地基土承载力3）评定粘性土的状态4）评定砂土抗剪强度指标5）评定粘性土的不排水抗剪强度6）评定土的变形模量Eo、压缩模量Es7）估算单桩承载力8）地基土的液化判别,表一,表二,表三,表四,十字板剪切试验,十字板剪切试验它是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度。十字板剪切试验是测定饱和软粘土层不排水抗剪强度的一种简易而可靠的原位测试方法，它可以在现场基本保持天然应力状态下进行试验，与钻探取样室内试验相比，土体的扰动较小，试验简便、测试速度快、效率高。,土体的不排水抗剪强度为,85现场检验与监测,现场检测的目的和任务,施工的建筑物、周围的建筑物现场检测对在施工过程中及完工后由于工程施工和使用引起岩土性状、周围环境条件及相邻结构、设施等因素发生的变化进行观测工作，监视其变化规律和发展趋势，从而了解施工对各因素的影响程度，以便及时在设计、施工和维护上采取相应的防治措施。现场检测内容,2.建筑物的沉降观测,岩土工程勘察规范规定，需沉降观测的建筑物：一级建筑物；不均匀或软弱地基上的重要二级以上建筑物；加层、接建或因地基变形、局部失稳而使结构产生裂缝的建筑物；受相邻深基坑开挖施工影响或受地下水等环境因素变化影响的建筑物；需积累建筑经验的工程。,8.5.1地基基础检验和检测,1.天然地基的基槽检验与监测,建筑物沉降观测时应注意要点：水准基点要稳定；观测点的布置应全面反映建筑物的变形，不宜少于6个；水准测量宜采用精密水平仪和钢尺。,建筑物的沉降观测,观测次数和时间要求：施工期间：民用建筑一层一次；工业建筑，按不同荷载阶段，不少于4次。竣工后：第一年，一季度一次；第二年，半年一次；第三年每年一次直到沉降稳定。,8.5.2不良地质作用和地质灾害的监测,8.5.3地下水的监测,3.1概述3.2勘察类型3.3勘探方法3.4地基土的野外鉴别与描述3.5勘察报告3.6验槽,勘察实例,3.1概述,勘察的目的：,查清地质构造，为工程设计提供依据,勘察不认真，后果：,1某房地产项目，垃圾几十米,2某体育馆建在防空洞上，西直门某工程,3地下管线挖断,4美国一水坝,3.1概述,几个概念：,场地：工程建筑所处的和直接使用的土地,基础,地基,3.1概述,确定勘察等级：,根据：,建筑工程安全等级,建筑场地等级,建筑地基等级,确定勘察等级：,一级,二级,三级,重要工程,一般工程,次要工程,复杂场地,中等复杂,简单场地,复杂地基,中等复杂,简单地基,甲级,乙级,丙级,3.1概述,勘察内容：,1场地与地基的稳定性、地层结构、持力层与下卧层的工程特点、土的应力历史和地下水条件及不良地质作用等；,2提供满足设计施工需要的岩土参数，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。,3.1概述,勘察准备：,1收集资料：场地地形图，规划平面图，建筑物的形式和荷载，地下隐蔽工程、管线资料等,2编制纲要：在图上布设勘察孔位、间距，取土部位等,3落实人员,4现场踏勘定位,控制性勘察孔（技术孔）,一般性勘察孔（一般孔）,3.1概述,勘察准备：,3.2勘察类型,勘察类型：,可行性研究勘察（选址勘察）,初步勘察,（施工勘察）,详细勘察,注意：不同类型对应于不同阶段，不同阶段有不同的目的和任务,3.3勘探方法,钻探法,触探法,地球物理勘探,坑槽探（坑探、井探、洞探、掘探）,原位测试,室内试验,注意：勘探勘察,3.3勘探方法,钻探法,回转式钻机示意图,3.3勘探方法,钻探法,最常用的办法,可达100m以下,划分地层,可以进行触探及原位试验,确定地下水,取样,机钻,手钻（洛阳铲）,3.3勘探方法,触探法,动力触探,静力触探,3.3勘探方法,触探法,动力触探,管状探头锤重63.5kg,落距76cm,贯入深度30cm的击数,N63.5,标准贯入试验（SPT）,StandardPenetrationTest,适用于一般粘性土、砂土、砂砾石,用途1密实度2承载力3液化判断,3.3勘探方法,触探法,动力触探,锥状探头轻型10kg,落距50cm,贯入深度30cm中型28kg重型63.5kg碎石,砾石地层特重型120kg,轻型动力触探（钎探）,承载力，地基的均匀性,3.3勘探方法,标准贯入试验探头,圆锥动力触探装置,3.3勘探方法,触探法,静力触探,单桥探头比贯入阻力,双桥探头端部和侧壁,三桥探头可测孔压,用途1土层划分2密实度3压缩性4强度5桩和地基的承载力,优点：可以连续反映土质变化,3.3勘探方法,坑槽探,优点:直观,缺点:浅层，地下水以下危险,3.3勘探方法,地球物理勘探,方法:重力场，电磁场，声，弹性波，放射性勘探，地震勘探,优点:简单迅速,缺点:间接判断,3.3勘探方法,3.3勘探方法,3.3勘探方法,原位测试,十字板剪切试验软土,载荷试验浅层土,旁压试验深层土,其它现场试验,注意：原位土原状土,扁铲试验,3.3勘探方法,原位测试,十字板剪切试验,3.3勘探方法,原位测试,载荷试验,4.1概述,载荷板,千斤顶,百分表,4.1概述,1,2,3,比例界限,极限荷载,Pcr,Pu,阶段1：弹性段,阶段2：局部塑性区,阶段3：完全破坏段,PS曲线,临塑荷载,3.3勘探方法,1分级加载，分级不少于8级，每级沉降稳定后再进行下一级加载；,说明：,当出现下列情况之一时，可终止加载：,终止加载标准：,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）：,1承压板周围的土明显侧向挤出,2沉降s急骤增大，荷载沉降（ps）曲线出现陡降段,2Pu取值：满足终止加载标准（破坏标准）的某级荷载的上一级荷载作为极限荷载,3在某一荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定,4沉降量与承压板宽度或直径之比0.06,3.3勘探方法,3.3勘探方法,原位测试,旁压试验,1将囊状探头放入钻孔（预钻式）；或者自己钻入（自钻式）地基；,2通过探头的体积变化水压力关系确定地基土的模量和强度。,3.3勘探方法,室内试验,物理性质,力学特性,渗透（渗透系数）,直剪试验、三轴试验、压缩（固结）,3.4地基土的野外鉴别与描述,要点：,必须做好现场记录，严禁事后追记,鉴别：,初步鉴别碎石土、砂土、粉土、粘土等,描述：,颜色、密度、干湿情况、软硬、含有物等,注意：跟有经验的人学习,3.5勘察报告,要点：,1情况介绍,2勘察结果,地形和平面钻孔布置图土层剖面土性地下水和不良地质问题,3意见和建议,评价、设计施工建议、地基处理意见,报告包括：文字部分图表部分,3.6验槽,目的：,1检验勘察成果是否符合实际,2解决遗留和新发现的问题,建设单位、勘察、设计、施工方共同验槽,小结,3.1概述3.2勘察类型3.3勘探方法3.4地基土的野外鉴别与描述3.5勘察报告3.6验槽,86工程地质勘察报告的主要内容,工程地质勘察报告：工程地质勘察的正式成果，对工程地质资料统计、归纳和分析，包括：图件、表格、分析和评价，提供地基土的物理力学指标，供建筑、设计、施工单位使用。,86工程地质勘察报告的主要内容,工程地质图的编绘,1、工程地质图的类型工程地质勘察实际材料图反映工程场地勘察的实际工作，包括地质点、钻孔点、勘探坑洞、试验点及长期观测点等；工程地质编录图包括钻孔柱状图、基坑编录图等地质勘探和测绘点的编录。,86工程地质勘察报告的主要内容,工程地质图的编绘,1、工程地质图的类型工程地质分析图反映一种或两种工程地质因素或岩土某一性质指标的变化情况，如基岩埋藏等深线图。专门工程地质图。综合性工程地质图和分区图。,86工程地质勘察报告的主要内容,工程地质图的编绘,2、工程地质图的内容和编制原理内容包括：地形地貌包括地势和主要地貌单元岩土类型及其工程性质包括地层年代、地基土成因类型、变化、分布规律及物理力学指标地质构造水文地质条件物理地质现象如岩溶、滑坡等,86工程地质勘察报告的主要内容,工程地质图的编绘,3、工程地质图的编