第2章-岩土工程勘察的基本技术要求1

第一章岩土工程勘察的基本技术要求岩土工程勘察分级岩土工程勘察阶段及其工作内容岩土工程勘察方法岩土的工程分类,第一节岩土工程勘察分级岩土工程勘察等级划分的主要目的，是为了勘察工作量的布置。工程规模较大或较重要、场地地质条件以及岩土体分布和性状较复杂者，所投入的勘察工作量就应较大。反之则应较小。岩土工程勘察的等级，是由1)工程重要性等级2)场地复杂程度3)地基的复杂程度三项因素决定的。首先应分别对三项因素进行分级，在此基础上进行综合分析，以确定岩土工程勘察的等级划分。,一、工程重要性等级,工程重要性等级，是根据工程的规模和特征，以及由于工程岩土工程问题造成工程破坏或影响正常使用的后果，分为三个重要性等级。建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)将建筑结构分为三个安全等级，建筑地基基础设计规范将地基基础设计分为三个等级都是从设计角度考虑的。与勘察工程有所不同。,工程重要性等级破坏后果工程类型级很严重重要工程级严重一般工程级不严重次要工程,勘察主要考虑工程规模大小和特点以及由于岩土工程问题造成破坏或影响正常使用的后果。由于涉及各行各业，涉及房屋建筑、地下洞室、线路、电厂及其他工业建筑、废弃物处理工程等，很难做出具体划分标准。故勘察规范做了比较原则的规定。以住宅和一般公用建筑为例，30层以上的可定为一级，7-30层的可定为二级，6层及6层以下的可定为三级。,目前，地下洞室、深基坑开挖、大面积岩土处理等尚无工程重要性等级的具体规定，可根据实际情况划分。大型沉井和沉箱、超长桩基和墩基、有特殊要求的精密设备和超高压设备、有特殊要求的深基坑开挖和支护工程、大型竖井和平洞、大型基础托换和补强工程，以及其他难度大、破坏后果严重的工程，以列为一级为宜。,二、场地复杂程度等级场地复杂程度是由建筑抗震稳定性、不良地质现象发育情况、地质环境破坏程度和地形地貌条件、水文地质条件五个条件衡量的，也划分为三个等级。,（一）建筑抗震稳定性按国家标准建筑抗震设计规范GB50011-2001规定，选择建筑场地时，对建筑抗震稳定性地段的划分规定为：,（二）不良地质现象发育情况不良地质现象泛指由地球外动力作用引起的，对工程建设不利的各种地质现象。它们分布于场地内及其附近地段，主要影响场地稳定性，也对地基基础、边坡和地下洞室等具体的岩土工程有不利影响。“强烈发育”是指由于不良地质现象发育招致建筑场地极不稳定，直接威胁工程设施的安全。例如，山区崩塌、滑坡和泥石流的发生，会酿成地质灾害，破坏甚至整个摧毁工程建筑物。岩溶地区溶洞和土洞的存在，所造成的地面变形甚至塌陷，对工程设施的安全也会构成直接威胁。“一般发育”是指虽有不良地质现象分布，但并不十分强烈，对工程设施安全的影响不严重；或者说对工程安全可能有潜在的威胁。,（三）地质环境破坏程度由于人类工程经济活动导致地质环境的干扰破坏，是多种多样的。例如，采掘固体矿产资源引起的地下采空；抽汲地下液体(地下水、石油)引起的地面沉降、地面塌陷和地裂缝；修建水库引起的边岸再造、浸没、土壤沼泽化；排除废液引起岩土的化学污染；等等。地质环境破坏对岩土工程实践的负影响是不容忽视的，往往对场地稳定性构成威胁。地质环境的“强烈破坏”，是指由于地质环境的破坏，已对工程安全构成直接威胁；如矿山浅层采空导致明显的地面变形、横跨地裂缝等。“一般破坏”是指已有或将有地质环境的干扰破坏，但并不强烈，对工程安全的影响不严重。,（四）地形地貌条件主要指的是地形起伏和地貌单元(尤其是微地貌单元)的变化情况。一般地说，山区和丘陵区场地地形起伏大，工程布局较困难，挖填土石方量较大，土层分布较薄且下伏基岩面高低不平，地貌单元分布较复杂，一个建筑场地可能跨越多个地貌单元，因此地形地貌条件复杂或较复杂。平原场地地形平坦，地貌单元均一，土层厚度大且结构简单，因此地形地貌条件简单。（五）水文地质条件复杂：有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水等。较复杂：基础位于地下水位以下的场地。简单：地下水水工程无影响。,三、地基复杂程度等级地基复杂程度也划分为三级：1、一级地基:符合下列条件之一者即为一级地基：(1)岩土种类多，很不均匀，性质变化大，需特殊处理；(2)严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土，以及其它情况复杂，需作专门处理的岩土；2、二级地基:符合下列条件之一者即为二级地基：(1)岩土种类较多，不均匀，性质变化较大；(2)除上述规定之外的特殊性岩土。3、三级地基(1)岩土种类单一，均匀，性质变化不大；(2)无特殊性岩土。,四、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。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。,第二节岩土工程勘察阶段及其工作内容,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。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。,先勘察、后设计、再施工。这既是建设工程质量管理条例的规定，也是工程建设必须遵守的程序，更是国家一再强调的基本政策。但多年来，一些工程不进行岩土工程勘察就设计施工，造成工程安全事故或安全隐患。例如：轰动全国的2000年5月1日重庆武隆县的边坡垮塌事件，致使一幢建筑面积为4061平方米的9层楼房被摧毁掩埋，造成79人死亡，4人受伤。经调查认定，这起地质灾害事故的发生，既有地质原因，也有诸多的人为因素，其中之一是业主及施工组织者在没有任何勘察、设计资料的情况下，进行坡地的切坡施工，造成严重的工程事故。为此，明确规定，各项工程建设在设计施工之前，必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。,勘察主要是为设计服务的，我国的工程设计程序，对大型、特大型工程的工程设计一般分为：选址阶段设计初步设计施工图设计所以对应于各设计阶段的要求，需进行：可行性研究阶段勘察初步勘察详细勘察工程条件、地质条件简单的工程可直接进行详细勘察。,可行性阶段以搜集已有资料为主，并适当作些补充调查，对建厂适宜性和场地稳定性进行评价，为选择场地服务。初步勘察则在可行性勘察基础上，布置少量勘探测试工作，对场地内建筑地段作稳定性评价，为确定建筑总平面和主要建筑地基基础方案及不良地质作用的防治工程进行论证，满足初步设计要求。详细勘察是按单体建筑或建筑群进行勘察，提供详细的地质资料，对建筑地基作岩土工程评价，提出对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水、不良地质作用防治等方面的建议，满足施工图设计要求。,施工阶段勘察的目的和任务就是配合设计、施工单位进行勘察，解决与施工有关的岩土工程问题，并提出相应的勘察资料。当遇下列情况之一时，需进行施工勘察:(1)基坑或基槽开挖后，岩土条件与原勘察资料不符。(2)深基础施工设计及施工中需进行有关地基监测工作。(3)地基处理、加固需进行检验工作。(4)地基中溶洞或土洞较发育，需进一步查明及处理。(5)在工程施工中或使用期间，当边坡体、地下水等发生未曾估计到的变化时，应进行检测，并对施工和环境的影响进行分析评价。,第三节岩土工程勘察方法一、工程地质测绘与调查工程地质测绘是运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描述，初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。将工程地质条件诸要素采用不同的颜色、符号，按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上，并结合勘探、测试和其他勘察工作的资料，编制成工程地质图。这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适宜性作出评价。,工程地质图的测制（野外填图）,（一）工程地质测绘与调查基本原则(1)工程地质测绘与调查一般在可行性研究或初步勘察阶段进行。在可行性研究阶段收集资料时，应尽量利用航空相片、卫星相片的解译成果。(2)岩石出露或地貌、地质条件复杂的场地应进行工程地质测绘。对地质条件简单的场地，可用调查代替工程地质测绘。(3)对经初步勘察测绘与调查仍未解决的某些专门工程地质问题，应在详细勘察阶段进行补充测绘。,美国波士顿卫星照片,(二)工程地质测绘与调查范围、比例尺及精度工程地质测绘与调查范围应包括场地及其附近与研究内容有关的地段。工程地质测绘的详细程度由测绘比例尺决定。测绘所采用比例尺大小与勘察阶段密切相关：可行性研究勘察,1:5000-1:50000初步勘察,1:2000-1:10000详细勘察,1:500-1:2000。工程地质测绘精度由每平方米图上平均观测点数来决定。地质界限和地质观测点的测绘精度，在图上的误差不超过3mm。,(三)工程地质测绘与调查方法工程地质测绘方法有路线穿越法、界线追索法及布点法三种：(1)路线穿越法。沿一定的路线穿越测绘场地，详细观测沿线地区地质情况并填于地形图上，路线方向应大致与岩层走向、构造线及地貌单元相垂直。(2)界线追索法。沿地层走向、重要构造线或不良地质现象边界线详细追索，以查明复杂构造或地质现象。(3)布点法。在地形图上预先布置一定数量(在图上按2-5cm间距布点)的观测点，广泛观测地质现象。地质观测点宜布置在地质构造线、地层接触线、岩性分界线、不整合面和不同地貌单元、微地貌单元的分界线和不良地质作用分布的地段。同时地质观测点应尽量充分利用天然和已有的人工露头，例如采石场、路堑、井、泉等。当天然露头不足时，应根据场地的具体情况布置一定数量的勘探工作。条件适宜时，还可配合进行物探工作，探测地层、岩性、构造、不良地质作用等问题。,(四)工程地质测绘与调查内容工程地质测绘与调查内容，应注重岩土工程实际问题，紧密结合岩土工程实际，其具体内容如下：(1)查明测绘区内地形、地貌特征及其地层、构造、不良地质作用的关系，划分地貌单元。(2)查明岩土的年代、成因、性质、厚度和分布，对岩层应鉴定其风化程度，对土层应区分新近沉积土、各种特殊土。(3)查明岩体结构类型，各类结构面的产状和性质，岩、土接触面和软弱夹层的特性等，新近构造活动的行迹及其与地震活动的关系。(4)查明地下水的类型、补给来源、排泄条件、井泉位置，含水层的岩性特征、埋藏深度、水位变化、污染情况及其与地表水体的关系。(5)收集气象、水文、植被、土的标准冻结深度等资料，调查最高洪水位及其发生时间、淹没范围。,(6)查明岩溶、土洞、滑坡、崩塌、泥石流、冲沟、地面沉降、断裂、地震震害、地裂缝、岸边冲刷等不良地质作用的形式、分布、形态、规模、发育程度及其对工程建设的影响。(7)调查人类活动对场地稳定性的影响，包括人类洞穴、地下采空、大挖大填、抽水排水和水库诱发地震等。(8)建筑区变形和工程经验。,(五)遥感技术在测绘中的应用航空航天照片集中反映了大范围地层、岩性、地质构造、地貌形态和物理地质现象等。应用遥感技术可很快获得总体认识。遥感影像资料解译方法与原则为：(1)遥感影像资料解译分为三个阶段：在初步阶段，对航空相片或卫星相片进行系统的立体观测，对地貌和第四纪地质进行解译，划分松散沉积物与基岩的界限，进行初步构造解译等；第二阶段是野外踏勘和验证，核实各典型地质体在照片上的位置，并选择一些地段进行重点研究，做实测地质剖面和采集必要的标本；最后阶段是成图，将解译资料、野外验证资料和其他方法取得的资料，集中转绘到地形图上，然后进行图面结构的分析。如有不合理，要进行修正，重新解译或到野外复检。(2)用遥感影像资料解译进行工程地质测绘时，现场检验地质观测点数宜为工程地质测绘点数的30%-50%。其野外工作主要包括检查解译标志、检查解译结果、检查外推结果及对室内解译难以获得的资料进行野外补充。,二、勘探和取样为了查明地下岩土的性质、分布及地下水等条件，勘察工作中常需进行勘探并取样进行试验工作。勘探包括地球物理勘探、钻探和坑探。勘察工作中具体勘探手段的选择应符合勘察目的、要求及岩土层的特点，力求以合理的工作量达到应有的技术效果。地球物理勘探是一种间接勘探方法，它是利用特定仪器探测具有不同物理性质(如导电性、弹性、放射性和密度等)的地质体，通过这些物性特征，再结合地质资料，便可以了解地下深处地质体的状况。在岩土工程勘察中，利用物探可以探查工程地质条件，测定岩土体的物理和动力特性指标。这种方法轻便、快速、比较经济，在测绘中用物探配合解决覆盖层厚度、基岩风化层厚度及基岩起伏变化等，效果特别显著。物探可为钻探和坑探布置提供有效指导，减少钻探和坑探工作的盲目性。但物探对物理特性相近似的地质体，其灵敏度较差，常难以作出单一结论，所以物探应以测绘为指导，并用钻探和坑探加以验证。,钻探和坑探是了解深部地质资料，查明工程地质条件的直接手段和可靠方法。但耗费人力、物力较多，需要时间比较长，因此布置要合理，目的要明确，加强观测编录工作，尽量用较少的工作量取得较多成果。在岩土工程勘察中，当以静力触探、动力触探作为勘探手段时，应与钻探等其他方法配合使用。当钻探方法难以准确查明地下情况时，可采用坑探工程，如探井、探槽、平洞等。取样是岩土工程勘察中的一项重要工作，是室内试验研究必不可少的程序，取样包括岩土样的采取和水样的采取。岩土样的采取是为了获得岩土室内物理力学试验指标；采取水样的目的是为了查明地下水对建筑材料的腐蚀性，或有其他特殊要求时进行水样化学分析。,三、工程地质试验实验室实验原位测试,四、现场检验及观测现场检验及观测应在工程施工期间或使用期内进行。它的目的在于对岩土工程问题预测和定量评价进行核实验证，监测工程地质条件变化，以便及时预报，指导正确施工。监测工作对保证工程安全有重要作用，例如建筑物变形监测、基坑工程的监测、边坡和洞室稳定的监测、滑坡监测、崩塌监测等。五、勘察资料室内整理勘察资料室内整理内容包括岩土物理力学性质指标的整理、图件的编制、反演分析、岩土工程分析评价及编写报告书等。各种勘察方法所取得的资料仅是原始数据、单项成果，还缺乏相互印证和综合分析，只有通过对图件编制和报告编写，对存在的岩土工程问题做出定性和定量评价，才能为工程的设计和施工提供资料和地质依据。,第四节岩土的工程分类一、岩石分类1、按成因,岩浆岩,岩石,沉积岩,变质岩,2、按坚硬程度,岩石坚硬程度的野外鉴别,3、按风化程度,4、软化岩石和特殊性岩石划分根据岩石软化系数，将岩石划分为软化岩石(软化系数0.75)和不软化岩石(软化系数0.75)，软化岩石浸水后，其承载力也会显著降低，应引起重视。对于具有特殊成分、特殊结构或特殊性质的岩石，可定为特殊性岩石，如石膏、岩盐等易溶性岩石，膨胀性泥岩，湿陷性砂岩等，由于性质特殊，对工程有较大危害，应进行专门研究。5、岩石按质量指标分类,6、岩体的完整程度,7、按年代,二、土的工程分类1、按成因(1)残积土。岩石经风化作用而残留在原地的碎屑堆积物。(2)坡积土。高处的岩石风化碎屑物在降水的搬运或重力作用下，堆积在较平缓边坡上或坡角处的堆积物。(3)洪积土。由暂时性洪水急流作用而形成的山前堆积物。(4)冲积土。由河流流水作用在山区河谷、平原河谷或河流入海、入湖口处形成的堆积物。(5)淤积土。在静水或缓慢的水流作用下在湖泊、沼泽或泻湖中形成的堆积物。(6)冰积土。在冰川或冰水作用下形成的堆积物。(7)风积土。由风力搬运形成的堆积物。,2、按堆积年代：新近沉积土Q4，老沉积土Q3及以前。3、地基土工程分类1）碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土称为碎石土。,2）砂土砂土是指粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量的50%，且粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%的土。,3）粉土粉土是指粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数等于或小于10的土。,4）粘性土粘性土是指塑性指数大于10的土。根据塑性指数大小粘性土又可分为粉质粘土(l017)。,三、岩土的描述与鉴定（一）岩石（体）的描述对岩石描述内容应包括地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标。对于沉积岩应着重描述沉积物颗粒大小、形状、胶结物成分和胶结程度；对于岩浆岩和变质岩应着重描述矿物结晶颗粒大小和结晶程度。,岩体的描述应包括结构面、结构体、岩层厚度和结构类型。结构面描述包括类型、性质、产状、组合形式、发育程度、延展情况、闭合程度、粗糙程度、充填情况和充填物性质以及充水性质等；结构体描述包括类型、形状、大小和结构体在围岩中的受力状况等。,对于地下洞室和边坡工程，尚应确定岩体的结构类型。对于岩体基本质量等级为级和级的岩体，鉴定和描述除上述内容外，还应注意对软岩和极软岩，要描述其软化性、膨胀性、崩解性等特殊性质；对极破碎岩体，应说明破碎原因，如断层、全风化等，描述开孔后是否有进一步风化的特性。,（二）土的描述与鉴定土的鉴定应在现场描述的基础上，结合室内试验的开土记录和试验结果综合确定。关于土的现场描述，不同的土其要求是不同的。1、碎石须描述其名称、成分、颗粒大小、均匀程度(应说明一般粒径及最大粒径)、颗粒形状、排列情况、密实程度、夹杂物（须描述夹杂物名称、分布情况并估计其所占重量百分数)和其他特征(如碎石颗粒的坚硬程度、风化程度、胶结现象以及成因类型、地质时代等)。,2、砂土须描述其名称、颜色、湿度、密实度、包含物颗粒形状、粒径的均匀程度、成因类型、地质时代和其他特征等，具体描述如下:(1)砂土名称野外鉴别方法参照下表,(2)颜色与矿物成分和包含物有关;(3)湿度分为稍湿、很湿、