第五章高职土力学与地基基础工程地质勘察讲义

1、第六章工程地质勘察 6.1工程地质勘察概述6. 1. 1主要造岩矿物岩石是在地质作下产生的由一种或多种矿物以一定规律组成的自然集 合体，是构成地壳的基本单位。按成因不同，可将岩石分为三大类：岩浆岩、沉 积岩和变质岩。矿物是具有一定化学成分和物理性质的自然单质和化合物，是组成岩石 的基木单位。其中，构成岩石的矿物，称为造岩矿物。如常见的石英(sio2)、 正长石(ka1s1308)及方解石(cac03)等。(1) 矿物的性质矿物的物理性质是鉴别矿物的主要依据。由于成分和结构的不同，每种 矿物都有自己有的物理性质(2) 主要造岩矿物鉴定特征准确的鉴定方法需借助各种仪器或化学分析，最常用的为偏光显微

2、镜和 电子显微镜等。但对于一般常见矿物，用简易鉴定方法即可进行。所谓简易鉴定， 即借助一些简单的工具，如小刀、放大镜、条痕板等对矿物进行直接观察测试。 6. 1.2岩浆岩、溶积岩、变质岩的成因及分类(1) 岩浆岩岩浆岩又被火成岩，是由岩浆冷凝固结后形成的岩石。岩浆是位于地幔 和地壳深处，以硅酸盐为主要成分、富含挥发性物质、处于高温高压状态不的熔 副体。岩浆岩的结构类型划分依据话岣类型特证代表右性右石结 ft程度全a庚笵抅宕石全部由旷物的晶体所组成的一种结构，多见深成岩花岗tt、正长、闪长、辉长tt等深成半桑乐结构岩石卬既有矿物s体，又有莰瑀物®花岗斑右、石英斑岩、正长斑栏、玢岩等洼成

3、s扣哆出右玻璃庚结构岩石全部由玻瑱吻瑛组成$皤右、淺纹若等唼出右矿物顆粒的粒度和 可辨别的程度g晶庚结构矿物顆粒在肉磨下是可以分辨的粗拉和拉fl径5mm花岗岩、闪长岩、辉长岩等深成岩卬粒w拉蛊彳5 s-lmm析粒皇枝1*0.1mm闪长玢岩、安山苕芩注成岩或凌出岩微拉颗杧s径0.1tmn隐晶庋结«矿物利拉菲常细小，肉眼下不可分挤，显钫澳t巧若出晶拉泫纹若、玄武拦芩哆出右非晶庋结构不ss的玻球庋，即在显微後下也看不到品拉花岗斑右、正长斑e、泫纹s、安山e等注成e或唼出右彼此间的相互关系交出结构印矿物w拉彼此嵌邗生长在一起，如文象结构、条纹结构、较虫结抆、嵌垂结构、合长结构等反应结构5早朗

4、结品的矿吻与残留岩浆相反s而形成的一些结杓，如：反应边结构、晗反边结构和落增淆结构，环带结钩芩岩浆岩的构造类型椅造名称基本特点矿物排列究全没有次戽，而s方面均匀地充满5间，表哎致密巨无匡;欠，扣：花岗、铒长芩。斑杂构造是由岩石的不同泪成部分中结柃上或成分上的茬异造成的，因此，它7i无论在麯色上和粒度上都不均一，呈现出班驳的外貌，这是由不坨一的岩浆分异适成或罡因司化混染作用而成，带状拘造堆是由右石各部分成分或拉度的圣异造成，茔斑汆钩造的特殊变种，而不同的只是万冋性，即是由不同成分或q度相间带状分布而成，这种抅造是由右浆的脉功侵入和fi力分异s成，末见层状辉长右中，球状抅造是由一些矿物围绕某些卬心

5、呈同心层状分布而成的一种«造，！!fb球状花岗右、球状凌纹右、球状辉长右等气孔和杏仁构造气孔构洁罡岩浆哆溢地表h7,杜中所含挥发分逸敗后留下的孔闳形成的，这些孔凋被后籴的吻赓充坦形成杏仁者伫杏仁构洁，末见哆出岩冻文构造由不同钓&条纹所反眹出来的1s岩滴的涴动构造，米见济纹岩，英安岩幻相面岩中。泫面淺线构连在e浆右中，扣有片状、板状矿物和扁平的析®体，捎虏体平行定向排列时，印构成済面或淺层构迄，笤长往状和针状矿物平行定向分布时即构成淺线构造， 这种构造多分布在岩体边部，表明曾有滴动现象发生，原生片肩构造有些矿物呈似定问分布，和片用拘活相似，但二者结抅不同，形成这种构适

6、足由于迸固的s入体受到较强的矶械力结果，而物赓组合共未发生明s的位移，这种构造多见侵入体的边绦。(2) 沉积岩沉积岩是在地壳表层常温条件下，由风化产物、冇机物质和某些火山作 用产生的物质，经搬运、沉积和成岩第一系列地质作用而形成的层状岩石。沉积 岩广泛分布于地表，约占陆地面积的75%。1)结构类型。(1) 碎屑结构。碎屑颗粒经胶结物质胶结所形成的结构，如砾岩、砂岩。(2) 泥质结构。由小于0.01毫米的细小钻土质点所组成的结构。黍占土岩所具有的结构，如页岩、泥岩。(3) 化学结构。由纯化学成因形成的结构，其中有结晶粒状结构、麵状 结构及豆状结构等。(4) 生物结构。全部组成大部分由生物遗体或碎

7、片组成的结构，如硅藻 土。2)构造类型。(1) 层理构造。沉积岩中在物质成分(化学的、矿物的)、结构、颜色上 沿垂直方向变化，显示成层现象叫层理构造。(2) 层面构造。在沉积岩层面上常保留有自然作用产生的一些痕迹，它 不仅标志着岩层的某些特性，更重要的是记泶下岩层沉积时的地理环境，如波痕、 bhj;良 o(3) 结核构造。在沉积岩中常含有与围岩成分有明显区别的某些矿物质 团块，称为结核。(4) 化石构造。在沉积岩中，特别是在古生代以来的沉积岩中，常常保 存着大量的、种类繁多的生物化石，这是沉积岩区别于其他岩类的重要特征之一, 如硅藻土(3) 变质岩地壳中已存在的岩石，由于地壳运动和岩浆活动等造

8、成物理化学环境的 改变，处在高温高压及其他化学因素作用下，使原来岩石的成分、结构和构造发 生一系列变化，所形成的新岩石称为变质岩。结构类型：*变余结构。亦称为残留结构。由于原岩矿物成分重结晶作用不完全，使变 质岩仍残留有原岩的结构特征；*变晶结构。原岩在固态条件下经重结晶作用而形成的新的结晶质构造；*交代结构。是指矿物或矿物集合体被另外一种矿物或矿物集合体所取代形成的一种结构。*变形结构。与变形作用有关，分脆性变形和初性变形两类。6. 1.3地质年代土和岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般来说，生成年代越久， 土和岩石的工程性质越好。地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应

9、的吋 代段落。地球形成至今大约有60亿年的历史，在这漫长的地质年代里，地壳经 历了一系列复杂的演变过程，形成了各种类型的地质构造和地貌以及复杂多样的 岩石和土。地质年代冇绝对和相对之分。相对地质年代在地史的分析中广为应用。 根据地层对比和古生物学方法，把地质相对年代划分为五大代(太古代、元古代、 古生代、中生代和新生代)，下分若干纪、世、期。通常所说的土产生出新生代第四纪更新世(距今0杆0121百万年)，更新世又分为早更新世（q1）、中更新世（q2）、晚更新世（q3）,共后为全新世 （q4）o6. 1.4常见的地质灾害地质灾害是由不良地质作用引发的，危及人身、财产、工程或环境安全 的事件。按致

10、灾速度不同，可分为突发性和缓变性两大类。前者如地震、崩塌 等，后者如地面沉降等。我国常见的地质灾害有岩溶、滑坡、崩塌、泥石流和地 震等。6.2岩土工程勘察阶段及程序6.2.1岩土工程勘察的目的与任务岩土工程勘察是根据建设工程的要求，查明、分析、评阶建设场地的地 质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。任何建筑场地和地基都处 于一定的地质环境之中，因此各项建设工程在设计和施工之前，必须按基本建高 序进行岩土工程勘察。其目的在于以各种勘察手段和方法，调查研究及分析评价 建筑场地和地基的工程地质条件，为建筑物选址、设计和施式提供所需的基本资 料。岩土工程勘察的主要任务从整体上来讲是为工程建设

11、规划、设计、施工提供可靠 的地质依据，以充分利用有利的自然和地质条件，避开或改造不利的地质因素， 保证建筑物的安全和正常使用。具体而言，岩土工程勘察的任务可归纳为以下几 个方面。（1）通过工程地质测绘与调查、勘探、室内试验、原位测试等方法， 查明场地的工程地质条件。（2）根据场地的工程地质条件并结合工程的具体特点和要求，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。（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 行现场检验和监测。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，以保证工程质量和工程安全。6.2.2岩土工程勘察等

12、级岩土工程勘察规范（gb 50021-2009）将岩土工程勘察进行了分级。 岩土工程的等级划分，冇利于对岩土工程各个工作环节按等级区别对待，确保工 程质量和安全。因此，它也是确定各个勘察阶段中的工作内容、方法及详细程度所应遵 循的准绳。岩土工程勘察等级可根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复 杂程度等级确定。6.2.3岩土工程勘察阶段的划分及基本要求岩土工程勘察阶段大致可分为可行性研究勘察（或选址勘察）、初步勘察和详细勘察（或施工图设计）三个阶段。视工程的实际需要，当工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重大工程地基，还需要进行施工勘察。施工勘察并不作为一个固定勘察阶段，它包括施工阶段勘察和

13、竣工后的 一些必要的勘察工作（如检验地基加固效果）。对于场地面积不大，岩土工程条件简单或有建筑经验的地区或单项岩土 工程，其勘察可简化为一次性勘察,但勘察工作量布置应满足详细勘察工作要求; 对于不良地质作用和特殊性岩土的岩土工程问题，应根据岩土工程的特点和工程 性质具体对待；对于专门性工程，如水利水电工程、核电站等工程，应按工程耍 求，遵循和应标准或规范进行专门性研宄勘察。1. 可行性研究勘察阶段(选址勘察)2. 初步勘察阶段3. 详细勘察阶段(施工图设计阶段)4. 进行现场勘察和室内水土试验5. 整理勘察资料和编写报告书6. 报告的审查、施工验槽等6.3工程地质勘察方法6. 3. 1勘探勘探

14、(exploration)是地基勘察中查明地基岩土性质和分布、采集岩 土试样或进行原位测试时采用的基本手段。勘探可分为钻探、井探、梢探和地球 物理勘探等。(1) 钻探钻探(exploration drilling)是勘探方法屮应用最广泛的一种。它采用钻探机具向地下钻孔，用以鉴 别和划分地层、观测地下水位，并采取原状土样和水样以供室内试验，确定土的 力学性质指标和地下水的化学成分。钻探成果包括钻探野外编录、野外钻孔地质 柱状图、所取岩土试样等。(2) 井探、槽探、坑探(trial pits)当钻探方法难以查明地下情况时，可采用挖探井、探槽进行勘探的方法。 对探井、探槽以及探洞，除文字描述记录外，

15、尚应以剖面阁、展开阁等反映井、 槽、洞壁及底部的岩柱、地层分界、构造特征、取样及原位试验位罝，并辅以代 表性部位的彩色照片。(3) 地球物理勘探地球物理勘探(geophysical exploration)是以专用仪器探测地壳表层各种地质体的物理场来进行地层划分，判明 地质构造、水文地质及各种物理地质现象的勘探方法。与钻探相比，具有设备轻 便、成本低、效率高、工作空间广等优点。但它由于不能取样，不能直接观察， 故多与钻探配合使用。6. 3. 2原位试验原位试验(in situ testing)是在岩土原来所处的位置上，基本保持 其天然结构、天然含水量及天然应力状态下进行测试的技术。它的作用与室

16、内试 验是取长补短、和辅和成的。常用的原位测试方法主要有：(1) 载荷试验(2) 动力触探试验(3) 静力触探试验(4) 十字板剪切试验(5) 旁压试验 6.4工程地质勘察报告 6. 4.1勘察报告的编制1. 勘察报告的基本内容岩土工程勘察报告一般应包括下列内容：(1) 勘察目的、任务要求和依据的技术标准；(2) 拟建工程概况，包括委托单位、场地位置、工程简介等；(3) 勘察方法和勘察工作布置；(4) 场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性；(5) 各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值；(6) 地下水埋藏情况、类型、水位及其变化；(7) 土和水对建筑材料的

17、腐蚀性；(8) 可能影响工程稳定不良地质作用的描述和对工程危害程度的评价；(9) 场地稳定性和适宜性的评价。2. 勘察报告的阅读和使用施工一线技术人员在阅读勘察报告时，首先应熟悉勘察报告的主要内 容，对勘察报告有一个全面的y解，复核勘察资料提供的土的物理力学指标是否 与土性相符；然后在此基础上杳看场地的地形地貌、地层分布情况，用于基槽幵 挖时的土层比对；查看地下水埋藏情况、类型、水位及其变化用于施工降水方案 的制订；查看相关土的类别和物理力学指标用于边坡放坡或基坑支护设计；查看 地基均匀性评价和持力层地基承载力用于验槽时比对。同时，还应特别注意勘察报告就岩土整治和改造及施工措施方面的结论 和建

18、议。在阅读时，勘察报告中的文字和阁件应相互配合。6. 4. 2勘察报告实例(p79)6.5验槽与地基局部处理6. 5. 1基槽检验基槽检验就是通常所说的“验槽”，它是在基槽开挖时，根据施工揭露 的地层情况，对地质勘察成果与评价建议等进行现场的检查，校核施工所揭露的 土层是否与勘察成果相符，结论与建议是否符合实际情况。如果有出入，应进行补充修正，必要时应作施工勘察。(1) 验槽的a的验槽是一般工程地质勘察工作屮的最后一个环节。当施工单位 挖完基槽并普遍针探后，由甲方约请勘察、设计、监理与施工单位技术负责人， 共同到工地验槽。验槽的主要目的为： 检验工程地质勘察成果及结论建议是否正确，是否与基槽开

19、挖后的实际情况一 致。 根据挖槽后的直接揭露，设计人员可以掌握第一手的工程地质和水文地质资 料，对出现的异常情况及时提出分析处理意见。 解决勘察报告中未解决的遗留问题，必要时布置施工勘察目，以便进一步完善 设计，确保施工质量。(2) 验槽的|a|容基槽检验主要以细致的观察为主，并以钎探、夯声等手段配合， 这一过程的主要内容有： 校核基槽开挖的平面位置与槽底标高是否符合勘察、设计要求。 检验槽底持力层土质与勘察报告是否相同。参加验槽的五方代表需下槽底，依 次逐段检验。发现可疑之处，用铁铲铲出新鲜土面，用野外土的鉴别方法进行鉴 定 当发现基槽平面土质显著不均匀，或局部有古井、菜窖、坟穴、河沟等不良

20、地 基，可用钎探查明平面范围与深度。 检验基槽钎探情况。钎探位置：条形基槽宽度小于800mm吋，可沿中心线打一 排钎探孔；槽宽大于800mm时，可打两排错开孔。钎探孔间距1. 52. 5m。(3) 验梢的注意事项 验槽前应完成合格钎探，提供验槽的数据。 验槽时间应抓紧，基槽挖好立即组织验槽。尤其夏季要避免下雨浸泡，冬季要 防冰冻，不可形成隐患。 基槽设计标高位于地下水位以下较深时，必须做好基槽排水，保证槽底不泡水。 验梢时，应验看新鲜土面，清除加填虚土。冬季冻结地表土或夏日干晒土，都 是虚假状态。(4) 基槽的防护处理 采用较大型机械开挖基槽时，应先挖至设计标高以上3050cm,然后用人工 挖掘的方法挖至设计标高，防止地基土遭受破坏而降低承载力。 如果地基土比较软弱，施工运料不应直接从梢顶将砖石抛至梢内，而应沿斜坡 滑下，以免扰动地基土的结构。 若槽底土被扰动，基础施工前应先清除扰动部分土，适当垫层后再施工基础。 干砂地基，基础施工前应