岩土工程勘察-第九章-房屋建筑与构筑物的勘察与评价

1、 岩岩 土土 工工 程程 勘勘 察察对于建（构）筑物的岩土工程评价，经常遇到的问题有：区域地壳稳定性问题 区域地壳稳定性是在可行性研究勘察阶段进行选址时必须考虑的问题。一般地说，区域地壳稳定性是指工程建设地区，在地球内外动力的综合作用下，现今地壳其表层的相对稳定程度，以及这种稳定程度与工程建筑之间的相互作用和影响。在可行性研究勘察阶段，是对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，在初步勘察阶段，则是对场地内拟建建筑地段的稳定性作出评价。地基稳定性 地基的稳定性直接影响到建筑物的安全和正常使用，是勘察评价的一个重要方面。在详细勘察阶段，要在查明建筑物范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性的基础上，分

2、析和评价地基的稳定性。地基的稳定性涉及承载力和变形两个方面，承载力要求在上部荷载作用下，地基土不发生剪切破坏和丧失稳定，变形要求地基变形值不超过地基变形允许值。设计与施工方案的建议 比如比如：基础类型的选择，基坑开挖围护类型，需不需要降低地下水位，以使地下水位位于基坑开挖面以下。开挖、地下水位降低产生的附加应力，产生的沉降，对周围的建筑物、道路、地下管线会产生不良影响。要不要进行地基处理，采用什么方法处理。不良地质作用防治的建议 地壳上部的岩土层在各种各样的内外动力地质作用下，如地壳运动、地震、流水作用以及人类活动等，形成了不同的地质现象，对工程的安全和使用功能会产生不良影响。比如滑坡、泥石流

3、滑坡、泥石流的发生引起的后果往往是灾难性的。因此要查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议。 9.1 区域地壳稳定性区域地壳稳定性 区域地壳稳定性研究的目的是评价地震、现代火山、断层位错和地壳运动等形成的山崩、滑坡等灾害对工程建筑安全的影响程度，从而选择相对稳定的地区作为工程建设的基地和场址。地震烈度高、地震烈度高、活动断裂发育、高应力地带以及由断裂活动引起的活动断裂发育、高应力地带以及由断裂活动引起的滑坡、山崩、地裂缝区滑坡、山崩、地裂缝区等均是不利于工程建设的地区。 研究的内容和方法研究的内容和方法 区域地壳稳定性是由内力造成的地质灾害对工程建筑影响程

4、度综合反映，研究内容可分为两个方面：岩石圈的结构及其动力条件；内力的灾害地质现象及其对建筑安全的影响。因此区域地壳稳定性研究就是要研究地壳的演化过程、现代动力条件，分析它们产生的地质现象与工程建筑的相互关系，在较大的区域内，分析和研究不同地区、地段的地壳现代活动程度，选择稳定性良好的地区作为规划建设地段。区域地壳稳定性研究内容和方法 控制区域地壳稳定性的因素控制区域地壳稳定性的因素地壳演化的动力主要来自重力均衡和热对流。 重力均衡就是在具有流动性的地幔物质和地壳中的某一等深面上，其上部物质造成的静压力处处相等。 两点计算出的静压力不相等，则需要进行重力调整补偿。这种补偿是通过上地幔物质上升、地

5、面剥蚀，或上地幔物质下降、地面堆积来实现的。在压强差大的地区由于重力均衡补偿，成为地壳活动带、地震带，在压强差小的地区地壳活动性小，相对稳定 Joey于1923年提出：地幔放射物产生的热引起地幔的全部熔融，使地壳产生对流热脉冲，高的对流传导热导致地幔迅速冷却和再固结。地热和热对流是地壳构造运动的重要动力源。控制地壳现代活动性的因素 稳定性分级和评价稳定性分级和评价 地壳稳定性分级就是将一个区域划分成不同稳定程度的区供工程设计部门利用，以便于选择条件好的地区和制定合理的建设、规划方案。地壳稳定性分级与地震指标表 在缺乏历史地震的地区或地震周期很长时，利用综合指标判定区域地壳稳定性更有实用价值。地

6、壳稳定性的综合指标表 地震及液化评价地震及液化评价 我国是个多地震的国家之一，处于世界两大地震带之间（东临环太平洋地震带，南北接欧亚地震带），地震相当强烈，烈度在度以上的地震区约占全国总面积的一半以上。 地震可直接导致建筑物和地基破坏，同时诱导滑坡、山崩等不良地质现象的发生，危害人类及工程的安全。因此地震是区域地壳稳定性评价和分级中最重要的因素。l 地震震级与地震烈度地震震级与地震烈度 地震震级 M 是表示地震本身大小的尺度，是以地震过程中释放出来的能量 E 总和来衡量的。震级与震源释放能量之间存在如下关系式：lg11.81.5EM地震烈度：地震烈度：是指地面各类建筑物遭受地震破坏的程度。抗震

7、设防烈度抗震设防烈度 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度。地震基本烈度地震基本烈度 地震基本烈度是指未来50年内在一般场地条件下可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值。地震众值烈度地震众值烈度 地震基本烈度是指未来50年内在一般场地条件下可能遭遇的超越概率为63%的地震烈度值。 为了评价地震的影响程度，需要有一个评定地震烈度的标准，这个标准是根据宏观现象（人的感觉、器物反映、建筑物及地表破坏等）和地震加速度等定量指标来判定出来的，称为地震烈度表，我国采用的是12级的烈度表。l 地震效应地震效应 地震效应包括有地震力效应、地震破裂

8、效应、地震液化效应和地震引发的地质灾害效应。1. 地震力效应地震力效应 地震力是由地震波直接产生的惯性力，可使建筑物发生变形和破坏，地震力是由于地震波在传播过程中使质点做简谐振动引起的，所以它的大小决定于这种简谐振动引起的加速度。地震时，地震加速度包括水平方向和垂直方向，因而地震力也是有方向性的，据资料统计，一般垂直加速度为水平加速度的1/31/2。岩土工程勘察2. 地震破裂效应地震破裂效应 在震源处以地震波的形式传播于周围的地层上，引起相邻岩石的振动，这种振动具有很大的能量，它以力的形式作用于岩石上，当这些作用力超过岩石的强度时，岩石就会发生突然破裂和位移，形成断层和地裂缝，引起建筑物变形和

9、破坏。3. 地震激发地质灾害的效应地震激发地质灾害的效应 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，如果遇上大雨，在地震诱导下往往会发生泥石流、滑坡。4. 地震液化效应地震液化效应 液化会引起土体和建筑物产生严重的破坏，其破坏形式主要有四种：一是涌砂，涌出的砂掩盖农田，压死农作物，使沃土盐碱化，同时河床、渠底和井筒淤塞；二是滑塌，土层产生大规模的滑移，导致建于其上的建筑物破坏和地面裂缝；三是沉陷，指地面下沉，同时在沉陷区边缘产生大量边缘裂缝；四是浮起，砂土液化使某些构筑在地下的轻型结构物如同罐体类结构浮出地面。l 砂土、粉土的液化砂土、粉土的液化4.3.3 饱和

10、的砂土或粉土（不含黄土） ，当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响： l 地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时，7、8 度时可判为不液化。 2 粉土的黏粒（粒径小于 0.005mm 的颗粒）含量百分率，7 度、8 度和 9 度分别不小于 10，13 和 16 时，可判为不液化土。 注：用于液化判别的黏粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定，采用其他方法时应按有关规定换算。 3 浅埋天然地基的建筑， 当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响： 4.3.1 饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和地基处理，6 度时，一般情况下可不进行判别和处理

11、，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按 7 度的要求进行判别和处理，79 度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别和处理。 3 浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响： dudodb2 dwdodb3 dudw1.5do2db4.5 式中：dw地下水位深度(m)，宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用； du上覆盖非液化土层厚度(m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除； db基础埋置深度(m)，不超过 2m 时应采用 2m； d0液化土特征深度(m)，可按表 4.3.3 采用。 饱和土类别7度8度9度粉土678砂土7

12、89表4.3.3液化土特征深度(m)注：当区域的地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。 4.3.4 当饱和砂土、 粉土的初步判别认为需进一步进行液化判别时， 应采用标准贯入试验判别法判别地面下 20m 范围内土的液化；但对本规范第 4.2.1 条规定可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的各类建筑，可只判别地面下 15m 范围内土的液化。当饱和土标准贯人锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。 在地面下 20m 深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算： Ncr=Noln(0.6ds+1.5)-0.ldwc/3(4.3.4) 式中：Ncr

13、液化判别标准贯入锤击数临界值； No液化判别标准贯入锤击数基准值，可按表 4.3.4 采用； ds饱和土标准贯入点深度(m)； dw地下水位(m)； c黏粒含量百分率，当小于 3 或为砂土时，应采用 3； 调整系数， 设计地震第一组取 0.80， 第二组取 0.95， 第三组取 1.05。 表 4.3.4 液化判别标准贯入锤击数基准值 No 设计基本地震加速度(g) 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 液化判别标准贯人锤击数基准值 7 10 12 16 19 4.3.5 对存在液化砂土层、粉土层的地基，应探明各液化土层的深度和厚度，按下式计算每个钻孔的液化指数，并按表 4.3.5

14、 综合划分地基的液化等级： IlE n1i1-Ni/NcridiWi(4.3.5) 式中：IlE液化指数； n在判别深度范围内每一个钻孔标准贯人试验点的总数； Ni、Ncri分别为 i 点标准贯人锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值；当只需要判别 15m 范围以内的液化时，15m 以下的实测值可按临界值采用； dii 点所代表的土层厚度(m)，可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯人试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度； Wii 土层单位土层厚度的层位影响权函数值 （单位为 m-1） 。 当该层中点深度不大于 5m 时应采用 10，等于 20

15、m 时应采用零值，520m 时应按线性内插法取值。 表 4.3.5 液化等级与液化指数的对应关系 液化等级 轻微 中等 严重 液化指数 IlE 0IlE6 6IlE18 IlE18 4.3.6 当液 4.3.6 当液化砂土层、 粉土层较平坦且均匀时， 宜按表 4.3.6 选用地基抗液化措施；尚可计人上部结构重力荷载对液化危害的影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层。 建筑抗震设防类别地基的液化等级轻微中等严重乙类部分消除液化沉陷，或对基础和上部结构处理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理全部消除液化沉陷丙类基础和上部结构处

16、理，亦可不采取措施基础和上部结构处理，或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理丁类可不采取措施可不采取措施基础和上部结构处理，或其他经济的措施表 4.3.6 抗液化措施注：甲类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究，但不宜低于乙类的相应要求。l 场地分类场地分类 选择建筑场地时，应按表 4.1.1 划分对建筑抗震有利、一般、不利和危险的地段。 表4.1.1 有利、一般、不利和危险地段的划分 地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等一般地段不属于有利、不利和危险的地段不利地段软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，陡

17、坡，陡坎，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（含故河道、疏松的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基），高含水量的可塑黄土，地表存在结构性裂缝等危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地箔、地裂、混石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位 按照土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度，建筑场地的类别划分为四大类，其中分为两亚类。岩石的剪切波速或土的等效剪切波速(m/s)场 地 类 别01S8000800S5000500S25055250S150335050S1503315155080表表4.1.6 各类建筑场地的覆盖层厚度各类建筑场地的覆盖层厚度(m) 注：表中注：表中S系岩石

18、的剪切波速。系岩石的剪切波速。4.1.5 土层的等效剪切波速，应按下列公式计算： sedc/t tn1i(disi) 式中：se土层等效剪切波速(m/s)； dc计算深度(m)，取覆盖层厚度和 20m 两者的较小值； t剪切波在地面至计算深度之间的传播时间； di计算深度范围内第 i 土层的厚度(m)； sei一计算深度范围内第 i 土层的剪切波速(ms)； n计算深度范围内土层的分层数。 对丁类建筑及丙类建筑中层数不超过10层、高度不超过24m的多层建筑，当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状，按表4.1.3划分土的类型，再利用当地经验在表4.1.3的剪切波速范围内估算各土层的剪切波速。

19、表4.1.3土的类型划分和剪切波速范围土的类型岩土名称和性状土层剪切波速范围(m/s)岩石坚硬、较硬且完整的岩石S800坚硬土或软质岩石破碎和较破碎的岩石或软和较软的岩石，密实的碎石土800S500中硬土中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂，fak 150的黏性土和粉土，坚硬黄土500S250中软土稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂，fak150的黏性土和粉土，fak130的填土，可塑新黄土250S150软弱土淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的黏性土和粉土，fak130的填土，流塑黄土S150注：fak为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa)；S为岩土剪切波速。4.1.

20、4 建筑场地覆盖层厚度确定，应符合下列要求： 1 一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于500ms的土层顶面的距离确定。 2 当地面5m以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速2.5倍的土层，且该层及其下卧各层岩土的剪切波 速 均 不 小 于 4 0 0 m / s 时 ， 可 按 地 面 至 该 土层顶面的距离确定。 3 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层。 4 土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。l 地震影响地震影响 建筑所在地区遭受的地震影响，应采用相应于抗震设防烈度的设计基本地震加速度和设计特征周期来

21、表征。抗震设防烈度6789设计基本地震加速度值0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g表3.2.2抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系注：g为重力加速度。 建筑的设计特征周期即设计所用的地震影响系数特征周期，应根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定。表表5.1-4-2特征周期值特征周期值(s)设计地震分组场地类别01第一组0.200.250.350.450.65第二组0.250.300.400.550.75第三组0.300.350.450.650.90l 地震场地的勘察要求与评价 抗震设防烈度等于或大于6度时，应进行场地和地基地震效应的岩土工程勘察，并提出勘察

22、场地的设防烈度、设计基本地震加速度和设计特征周期分区。 进行岩土工程勘察首先应划分场地类别，划分对抗震有利、不利或危险地段；其次对需要采用时程分析的工程提供土层剖面、覆盖层厚度和剪切波速度等参数；然后进行液化判别；还要对场地附近的滑坡、崩塌、泥石流、采空区等不良地质现象进行专门勘察，分析评价在遭受地震作用时的稳定性。4.1.3 土层剪切波速的测量，应符合下列要求：l 在场地初步勘察阶段，对大面积的同一地质单元，测试土层剪切波速的钻孔数量不宜少于3个。l 在场地详细勘察阶段，对单幢建筑，测试土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个，测试数据变化较大时，可适量增加；对小区中处于同一地质单元内的密集建筑群

23、，测试土层剪切波速的钻孔数量可适量减少，但每幢高层逵筑和大跨空间结构的钻孔数量均不得少于1个。 地震液化的勘察和评价包括三个方面的内容：一是场地有无液化的可能；二是评价液化等级和危害程度；三是提出抗液化的措施。场地液化的初步判别，宜采用下列内容进行综合判别： 分析场地地形、地貌、地层、地下水等与液化有关场地条件； 当场地及其附近存在历史地震液化遗迹时，宜分析液化重复发生的可能性； 倾斜场地或液化层倾向水面或临空面时，应评价液化引起土体滑移的可能。 对判别液化而布置的勘探点不应少于3个，勘探孔深度应大于液化判别深度。当采用标准贯入试验判别液化时，应按每个试验孔的实测击数进行，在需 作 判 别 的

24、 土 层 中 ， 试 验 点 竖 向 间 距 定 为1.01.5m，每层土的试验点数不宜少于6个。 活断裂活断裂 活断裂是指目前还在持续活动的断裂，或者是以前曾经活动过，在不久的将来还有可能重新活动的断裂。考虑到工程安全的实际需要，岩土工程勘察规范将活断裂分为： 全新活动断裂：在全新地质时期（一万年）内有过地震活动或近期正在活动，在今后100年有可能继续活动的断裂。 发震断裂：全新活动断裂中、近期（近500年来）发生过地震震级M5级的断裂，或在今后100年内可能发生M5级的断裂。 非全新活动断裂：一万年前活动过，一万年以来没有发生过活动的断裂。 活断裂的活动对工程建筑有很大影响，一方面断层两侧的水平错动、拉开会破坏跨越断层或断层附近的建（构）筑物，另一方面活断层往往伴随有地震发生。l 活动特性活动特性 根据构造应力状态及断层两盘相对位移关系，活断裂可分为正断裂、逆断裂和平移断裂。活断裂活动的方式有两种：一是伴随地震的剧烈位移运动（地震断层活动）；二是不发生地震的缓慢位移运动（蠕动断层运动）。l 基本特征基本特征1. 深大断裂复活运动是产生活动断裂的基础2. 继承性活动是活