09第九章工程地质勘察ppt课件

1、第九章第九章 工程地质勘察工程地质勘察第二节 工程地质测绘与调查 第六节 勘察资料的内业整理 第五节 现场检验与监测 第一节 工程地质勘察任务及勘察阶段划分 第三节 工程地质勘探 第四节第四节 工程地质原位测试工程地质原位测试 第七节 土木工程地质勘察要求 目的：通过勘察查明土木工程场地的原目的：通过勘察查明土木工程场地的原始工程地质条件，分析存在的工程地质始工程地质条件，分析存在的工程地质问题，对建筑场地作出工程地质评价。问题，对建筑场地作出工程地质评价。第一节第一节 工程地质勘察任务及勘察阶段划分工程地质勘察任务及勘察阶段划分 工程地质勘察的目的工程地质勘察的目的 工程地质勘察的任务工程地

2、质勘察的任务（1查明建筑物地区的工程地质条件，指出有利和不利条件地质条件；（2分析研究与建筑物有关的工程地质问题，作出定性、定量评价为工程建设规划、设计、施工提供可靠的地质依据；（3选出工程地质条件优越的工程建筑场地;（4配合建筑物的设计与施工，提出关于建筑物类型、构造、规模和施工方法的建议；（5预测工程兴建后对工程地质环境造成的影响，制定保护地质环境的措施.工程地质条件工程地质条件 岩土类型岩土类型岩土类型的差异决定了其工程性质的不同岩土类型的差异决定了其工程性质的不同; ; 地质构造地质构造包括土体与岩体构造等包括土体与岩体构造等; ; 地形地貌条件地形地貌条件地形形态、地貌单元划分等地形

3、形态、地貌单元划分等; ; 水文地质条件水文地质条件地下水的类型、水位、含水层、岩土层地下水的类型、水位、含水层、岩土层的透水性、富水性、地下水的补给、径流和排泄条件等的透水性、富水性、地下水的补给、径流和排泄条件等; ; 物理地质现象物理地质现象自然地质作用，如地震、滑坡、崩塌、自然地质作用，如地震、滑坡、崩塌、泥石流泥石流; ; 天然建筑材料天然建筑材料储量、质量及开采运输条件。直接关系储量、质量及开采运输条件。直接关系到工程的造价、工期的长短。故也是工程地质条件的重到工程的造价、工期的长短。故也是工程地质条件的重要内容，应要内容，应“就近取材，就地取材就近取材，就地取材”。与工程建筑物有

4、关的各种地质因素的综合。测 绘物 探坑 探钻 探勘 探室 内 试 验室 外 试 验试 验监 测工 程 地 质 勘 察 方 法新技术：地理信息系统GIS）、全球卫星定位系统GPS）、监测遥感系统RS）、地球物理层析成像技术CT）工程地质勘察的工作程序调查调查收集资料收集资料测绘测绘物探物探坑探和钻探坑探和钻探室内外试验室内外试验长期观测长期观测工程地质勘察的一般要求阶段划分）可行性研究勘察阶段选址勘察阶段） 初步勘察阶段 详细勘察阶段 施工勘察阶段地质条件复杂的）勘察方法勘察方法: :搜集资料：区域地质、地形地貌、地震、矿产搜集资料：区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的

5、建筑经和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验；验；踏勘：了解场地地层、构造、岩石和土的性质、踏勘：了解场地地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等；不良地质现象及地下水等；具体测绘和物探：场地复杂，已有资料不能满具体测绘和物探：场地复杂，已有资料不能满足要求，其他条件较好倾向于选址的场地，足要求，其他条件较好倾向于选址的场地，应进行具体的测绘和勘探；应进行具体的测绘和勘探；可行性研究勘察阶段选址）大型工程重要环节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。美人沱美人沱莲沱莲沱南津关南津关萨凡奇计划坝址萨凡奇计划坝址三峡大坝

6、三峡大坝19441955195619791959花岗岩区石灰岩区石牌石牌初步勘察阶段选定厂址后进行勘察主要手段:钻探实验补充测绘和物探目的：对场地内建筑地段的稳定性作出评价；为确目的：对场地内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工程方案作出工程地质认以及不良地质现象的防治工程方案作出工程地质认证。证。主要工作:搜集可行性报告；初步查明地层、构造、岩土性质等；对抗震烈度为7或大于7的场地，判断地震效应；房屋建筑和构筑物房屋建筑和构筑物 初步勘察阶段例初步勘察阶段例 土质地基土质地基地基复杂程度

7、等级勘探线间距,m勘探点距,m一级（复杂）二级（中等复杂）三级（次要工程）50-10075-150150-30030-5040-10075-200工程重要性等级一般性勘探孔控制性勘探孔一级（重要工程）二级（一般工程）三级（次要工程）1510-156-103015-30 10-20初步勘察勘探线、勘探点间距初步勘察勘探线、勘探点间距初步勘察勘探孔深度初步勘察勘探孔深度控制性勘探孔是指深度要达到地基变形计算要求的深度，以确定是何种地层以及层厚等，并根据整个场地基土的工程特性来进行计算。 详细勘察阶段为施工图设计提供资料勘察手段勘察手段: :勘探、原位测试和室内土工试验为主；勘探、原位测试和室内土工

8、试验为主；补充勘探：地球物理勘探、工程地质测补充勘探：地球物理勘探、工程地质测绘、调查工作等，必要时作适当的探绘、调查工作等，必要时作适当的探井等。井等。目的：提供设计所需的工程地质条件的各项技术目的：提供设计所需的工程地质条件的各项技术参数，对建筑地基作出岩土工程评价，为基础工参数，对建筑地基作出岩土工程评价，为基础工程、地基处理和加固、不良地质现象的防治工作程、地基处理和加固、不良地质现象的防治工作等具体方案作出论证和结论。等具体方案作出论证和结论。主要工作要求：（1取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图；（包括地面整平标高、建筑物的性质和规模、基础形式和预计埋深等）（2查明不良地质现象的

9、成因类型，提出评价和整治所需的岩土参数和治理方案；（3查明各层土的类别、构造、厚度、坡度、工作特性，计算和评价地基的稳定性和承载力；（4对需进行沉降计算的建筑物，提出地基变形参数，预测建筑的沉降或差异沉降等； （5对抗震设防烈度6，划分类别；7需要进行液化等级作出评价； （6查明地下水的性质，提供地层的渗透系数； （7提供深基坑开挖所需的岩土参数，认证和评价基坑开挖和降水对临近工程的影响； （8对桩基础作出桩的承载力和群桩沉降计算。查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物空洞、孤石等对工程不利的埋藏物 对工程地质条件复杂或有特殊要求的重要工程，

10、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。施工勘察 第二节 工程地质测绘及调查定义： 通过搜集资料、调查访问、地质测绘、遥感等方法，来查明场地的工程地质要素，并绘制相应的工程地质图件的一种工程地质勘察方法。 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，主要适用于可行性研究或初步勘察阶段阶段。 工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘。1.工程地质测绘与调查的范围一般应大于建筑物占地面积，但也不宜过大，主要考虑以下因素：（1建筑类型：（2工程地质条件复杂程度：2.工程地质测绘比例尺小比例尺测绘，小比例尺测绘，1

11、 1：500050001 1：5000050000，一般在可行，一般在可行性研究勘察、城市规划或区域性工业布局时使用；性研究勘察、城市规划或区域性工业布局时使用；中比例尺测绘，比例尺中比例尺测绘，比例尺1 1：200020001 1：50005000，一般，一般在初步勘察阶段时采用；在初步勘察阶段时采用；大比例尺测绘，比例尺大比例尺测绘，比例尺1 1：2002001 1：10001000，适用于，适用于详细勘察阶段或地质条件复杂和重要建筑物地段，详细勘察阶段或地质条件复杂和重要建筑物地段，以及需要解决某一特殊问题时采用。以及需要解决某一特殊问题时采用。对于建筑地段的地质界线，测绘精度在图上的误

12、对于建筑地段的地质界线，测绘精度在图上的误差不应超过差不应超过3mm3mm，其它地段不应超过，其它地段不应超过5mm5mm。.工程地质测绘的主要内容：(1)地貌条件：(2)地层岩性：(3)地质构造： (4)水文地质条件：(5)不良地质现象：.工程地质测绘方法及制图像片成图法 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 布点法 追索法（1 1路线法：它是沿着一些选择的路线，穿越测路线法：它是沿着一些选择的路线，穿越测绘场地，将沿线所测绘或调查的地层、构造、地质绘场地，将沿线所测绘或调查的地层、构造、地质现象、水文地质、地质界线和地貌界线等填绘在地现象、水文地质、地质

13、界线和地貌界线等填绘在地形图上。形图上。（2 2布点法：它是根据地质条件复杂程度和测绘布点法：它是根据地质条件复杂程度和测绘比例尺的要求，预先在地形图上布置一定数量的观比例尺的要求，预先在地形图上布置一定数量的观测路线和观测点。测路线和观测点。（3 3追索法：追索法： 它是沿地层走向或某一地质构造它是沿地层走向或某一地质构造线，或某些不良地质现象界线进行布点追索，主要线，或某些不良地质现象界线进行布点追索，主要目的是查明局部的工程地质问题。它是一种辅助方目的是查明局部的工程地质问题。它是一种辅助方法。法。 第三节 工程地质勘探 (exploration)主要任务：查明建筑场地地下有关的地质情况

14、。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。常用的工程地质勘探方法：1.工程地质钻探2.井槽探工程3.地球物理勘探一、钻探一、钻探 (drilling) 利用钻探机械和工具在岩土层中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，类型和厚度、滑坡位置及岩溶情况，还可取岩心，在钻孔中试验。还可取岩心，在钻孔中试验。( (一一) )钻探方法和设备钻探方法和设备静压钻探振动钻探回转钻探冲击钻探各式钻机机械洛阳铲、麻花钻人

15、力)()(洛阳铲洛阳铲麻花钻麻花钻工程地质钻探的常规口径为：工程地质钻探的常规口径为：开孔开孔168mm168mm，终孔，终孔91mm91mm。有些工。有些工程还采用大口径或小口径钻进程还采用大口径或小口径钻进方法。方法。(二二) 钻孔观测、编录与资料整理钻孔观测、编录与资料整理岩心观察、描述和编录岩心观察、描述和编录钻孔水文地质观测钻孔水文地质观测钻进动态观测钻进动态观测 泥炭粉质粘土粘土砂砾石杂填工程钻孔柱状图工程钻孔柱状图地地质质年年龄龄土层的埋土层的埋藏深度藏深度（m）土土层层厚厚度度(m)土层底土层底部的绝部的绝对标高对标高岩石描述岩石描述柱状图柱状图比例尺比例尺1:100水位和测量

16、水位和测量日期日期土土样样位位置置(m)从从到到出现出现的的稳定稳定的的二、井探、槽探 是用人工或机械掘进的方式来探明地表以下浅部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、浅井、竖井、平洞等。 工程地质常用的坑探类型示意图1-探槽；2-试坑；3-竖井；4-平洞；5-石门；6-浅井特点：（1地质勘探人员能直接进入其中观察岩石及地层构造的细节，确切可靠；（2可不受限制地采取原状结构的岩石土试样，或进行现场试验；（3可较确切地研究软弱岩石夹层及断裂破碎带等复杂地质体的空间展布和工程地质性质；（4还可以用来进行地基处理效果检查和某些工程地质现象的监测。优点优点:直观直观, 取原状样，兰旗营取原状样，兰旗

17、营9m坑坑;缺陷缺陷: 一般一般34m, 地下水以下危险地下水以下危险.三、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。适应范围：适应范围：1.1.作为钻探的先行手段了解隐藏的地质界线、界面或作为钻探的先行手段了解隐藏的地质界线、界面或异常点；异常点；2.2.作为钻探的辅助手段在钻孔之间增加物探点，为钻作为钻探的辅助手段在钻孔之间增加物探点，为钻探资料的内插与外推提供依据；探资料的内插与外推提供依据；3.3.原位测试手段测定岩土体的波速、动弹模等。原位测试手段测定岩土体的波速、动

18、弹模等。物探：电阻率法磁法地震法重力法放射性勘探最广泛的是电阻率法和地震法。1. 电阻率法勘探是对地质体以人工形成电场，通过电测仪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。它可以用作划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的厚度、含水层分布和深度、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。2. 地震法勘探是以人工激发的地震波，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最多的是高频(小于200300Hz)地震波浅层折射法。使用条件使用条件被探测的对象与周围介质之间有明显的物理性质差异；被探测对象具有一定的埋藏深度

19、和规模，且地球物理异常有足够的强度；能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。第四节 工程地质原位测试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。难以控制边界条件所测参数和岩土工程性质之间的关系建立在大量 统计的经验关系之上。是在岩土层原来所在的位置上,基本保持其天然结构,天然含水量及天然应力状态下进行的测试技术.优点：优点：缺陷：缺陷：岩体现场简易测试岩体原位应力测试岩体变形试验岩体强度试验岩体力学性质试验标准贯入试验十字板剪切试验动力触探试验静力触探试验荷载试验土体力学性质试验原位测试原位测试一、载荷试验 (lo

20、ading test)在一定面积的承压板上向地基逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基的变形特性，从而评定地基的承载力，计算地基的变形模量并预测基础的沉降量。 大型载荷试验装置示意图大型载荷试验装置示意图平板载荷平板载荷浅层地基浅层地基螺旋板载荷螺旋板载荷深层地基和地下水位以下土层深层地基和地下水位以下土层现场载荷试验现场载荷试验千斤顶承压板承压板重物加荷0.25-0.5m20.25-0.5m21.试验曲线的含义试验曲线的含义第第I I阶段：直线变形阶段阶段：直线变形阶段P0P0比例界限压力或临界塑压力比例界限压力或临界塑压力也称压密阶段。也称压密阶段。土体中各点的剪应力小于土体的抗剪强度 第第阶

21、段：局部剪切阶段阶段：局部剪切阶段 PuPu极限压力极限压力 这个阶段除土体的压密外，在承这个阶段除土体的压密外，在承压板边缘已有小范围局部土体的压板边缘已有小范围局部土体的剪应力达到或超过了土的抗剪强剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始向周围土体发生剪切度，并开始向周围土体发生剪切破坏破坏( (产生塑性变形区产生塑性变形区) ) 第第阶段：破坏阶段阶段：破坏阶段 特点特点: :即使不施加荷载，承压板即使不施加荷载，承压板也不断下沉，同时土中形成连续也不断下沉，同时土中形成连续的滑动面，土从承压板下挤出，的滑动面，土从承压板下挤出，在承压板周围土体发生隆起及环在承压板周围土体发生隆起及环状或

22、放射状裂隙。状或放射状裂隙。 该阶段在滑动土体范围内各点的该阶段在滑动土体范围内各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强剪应力达到或超过土体的抗剪强度。度。沉沉降降急急剧剧增增加加试验的加荷方法：试验的加荷方法：一是采用分级维持荷载沉降相对稳定法慢速法）；一是采用分级维持荷载沉降相对稳定法慢速法）；二是沉降非稳定法快速法）。二是沉降非稳定法快速法）。试验的加荷标准：试验的加荷标准：(1)(1)试验的第一级荷载试验的第一级荷载( (包括设备重量包括设备重量) )应接近卸去土应接近卸去土的自重。的自重。(2)(2)每级荷载增量每级荷载增量( (即加荷等级即加荷等级) )一般取被试地基土层一般取被试地基土

23、层预估极限承载力的预估极限承载力的1/81/81/91/9；(3)(3)施加的总荷载应尽量接近试验土层的极限荷载；施加的总荷载应尽量接近试验土层的极限荷载；但不小于载荷设计值的两倍但不小于载荷设计值的两倍; ;(4)荷载的量测精度应达到最大荷载的1，沉降值的量测精度应达到0.01mm。(5)当试验对象为土体时，每级加载后按时间间隔5、5、10、10、10、15、15分钟测读一次沉降，以后每隔30分钟测读一次，当连续2h每小时沉降量不超过0.1mm，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载。 当试验对象是岩体时，间隔1、2、2、5分钟测读一次沉降，以后每隔10分钟测读一次，当连续三次读数不超过

24、0.01mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载。(6)试验点附近应有取土孔提供土工试验指标，或其它原位测试资料，试验后应在承压板中心向下开挖取土试样，并描述2.0倍承压板直径(或宽度)范围内土层的结构变化。(1)承压板周围的土体有明显的侧向挤出或发生裂纹；(2在24h内，沉降随时间趋于等速增加； (3)荷载P增加很小，但沉降量S却急剧增大，Ps曲线出现陡降阶段，或相对沉降s/b=0.060.08(b为承压板的宽度或直径) 终止试验的条件：终止试验的条件： ( (静力载荷试验过程中出现下静力载荷试验过程中出现下列现象之一时，即可认为土体已达到极限状态列现象之一时，即可认为土体已达到极

25、限状态) )静力载荷试验的应用静力载荷试验的应用（一确定地基土的承载力：（一确定地基土的承载力：1 1、拐点法：、拐点法：当当P PS S关系曲线有较明显的直线关系曲线有较明显的直线段时，一般就用这直线段的拐段时，一般就用这直线段的拐点点( (终点终点) )所对应的压力所对应的压力Po(Po(即即临塑压力或比例界限压力临塑压力或比例界限压力) )值，值，作为地基土的承载力基本值。作为地基土的承载力基本值。2、相对沉降法：当PS曲线无明显拐点时，还可以用相对沉降s/bb为承压板的边长或直径来确定地基土的承载力基本值。 当承压板面积0.250.5m2时，对于低压缩性土和砂性土，在PS曲线上取s/b

26、=0.010.15所对应的荷载作为地基土的承载力基本值，对于中、高压缩性土取s/b=0.02所对应的荷载作为地基土的承载力基本值。 在饱和软土地基中在饱和软土地基中P PS S曲线拐点往往不明显，如左上图。曲线拐点往往不明显，如左上图。此时，可用此时，可用1gP1gPlgSlgS曲线曲线 ( (中图中图) )、P Ps/s/p p曲线曲线( (右上右上图图) )找第一拐点，特别是在双对数纸上，找第一拐点，特别是在双对数纸上，lgplgplgslgs的线性关的线性关系很好，拐点很容易确定系很好，拐点很容易确定; ;3、极限荷载法当PS曲线上第一拐点Po出现后，土体很快达到破坏状态，即Po与极限荷

27、载Pu接近时，可用Pu除以安全系数K作为地基土承载力的基本值；也可取相对沉降s/b=0.06相应的荷载作为极限荷载Pu;安全系数K值一般取1.22.5。（二确定地基土的变形模量（二确定地基土的变形模量EoEo一般取一般取P Ps s曲线的直线段曲线的直线段( (即第即第I I阶段阶段) )，用下式计算，用下式计算EoEokPa)kPa)值：值：式中式中: :BB承压板直径承压板直径(m)(m)，当方形板时，当方形板时B B22（A/4A/4）；）；A-A-方形板面积方形板面积(m2)(m2)；p/p/s-ps-ps s曲线直线段的斜率曲线直线段的斜率(kPa(kPam);m);uu地基土的泊松

28、比，砂土和粉土地基土的泊松比，砂土和粉土u u0.330.33，可塑一硬，可塑一硬塑粘性土塑粘性土u u0.380.38，软塑流塑粘性土和淤泥质粘性，软塑流塑粘性土和淤泥质粘性土，土，u u0.41;0.41;spBE4)1 (20( (三三) )估算地基土不排水抗剪强度估算地基土不排水抗剪强度CuCu 对于饱和软粘性土层，可按下式用快速法载荷对于饱和软粘性土层，可按下式用快速法载荷试验不排水条件的极限压力试验不排水条件的极限压力PuPu估算土的不排水估算土的不排水抗剪强度：抗剪强度：cuuNpc0);(;)();(:kPaCNkPakPapucou水抗剪强度饱和软粘性土层的不排承压系数土的自

29、重压力承压板周边外的超载或压力快速载荷试验所得极限式中（四估算地基土的基床反力系数（四估算地基土的基床反力系数 根据静力载荷试验根据静力载荷试验p ps s曲线，可按下式估算载荷曲线，可按下式估算载荷试验基床反力系数：试验基床反力系数：式中：式中：p/s-pp/s-ps s曲线直线段的斜率，如曲线直线段的斜率，如p ps s关系曲线关系曲线无直线段，无直线段，p p值可取临塑荷载值可取临塑荷载popo的一半，的一半，s s相当于相当于p p值值的沉降值；的沉降值；Kv1-Kv1-载荷试验基床反力系数载荷试验基床反力系数KN/m3)KN/m3)基准基床反力系数基准基床反力系数Kv:Kv:粘性土：

30、粘性土：Kv=3.28BKv1Kv=3.28BKv1spvK1砂土：由Kv可确定地基土的基床反力系数Ks:)(:)305. 0(4122mBKBBKvv承压板的直径或宽度式中);(:)2305. 0(:;305. 0:2mBKBBKKBKFvFFsvFs基础宽度式中砂土粘性土在应用静力载荷试验数据确定上述四个参数时应注意以下两个问题：（1静力载荷试验的受荷面积较小，其影响深度不超过2倍承压板边长或直径，而且加载时间短其沉降不能作为其建筑物体的长期沉降资料；（2对于下软上硬的地基，静力载荷试验所承载的只是上面的硬壳，而实际下面的软层也起作用，所以对应复杂地基不能仅依靠静力载荷实验，应结合其它原位

31、试验和室内土工实验.二 、静力触探试验(cone penetration test) 用静力将一个内部装有阻力传感器的圆锥形探头均匀压入土中，测定土层对探头的贯入阻力，以此来间接判断分析地基土的物理力学性质。压力孔压探头：可测孔隙水锥尖阻力和侧壁摩阻力双桥探头：可分别测出阻力单桥探头：可测总贯入可分为该方法于1917年瑞士正式使用，在60年代初世界上和我国使用了电测静力触探；可以很好地提高精度和工效；单桥探头单桥探头电缆电缆传感器传感器传感器传感器传感器传感器双桥探头双桥探头静力触探成果的应用1. 划分土层2. 估算土的物理力学指标3. 确定浅基础的承载力4. 预估单桩承载力5. 判定饱和砂土

32、和粉土的液化势静力触探具有测试连续、快速、效率高、功能多的特点，兼勘探与测试双重作用。适用于黏性土、粉土、砂土，但对碎石类土难以贯入。静力触探的优缺点：优点：优点：（1 1能连续、快速、准确；能连续、快速、准确；可以在现场直接测得各土可以在现场直接测得各土层的贯入阻力指标，掌握层的贯入阻力指标，掌握各土层原始状态下有关的各土层原始状态下有关的物理力学性质；物理力学性质；（2 2对于变化比较大的复杂对于变化比较大的复杂场地以及不易取得原状土场地以及不易取得原状土样的饱和砂土、高灵敏度样的饱和砂土、高灵敏度的软粘土地层和桩基工程的软粘土地层和桩基工程的勘察，静力触探具有独的勘察，静力触探具有独特的

33、优越性。特的优越性。缺陷：缺陷：不能对土层进行直接的不能对土层进行直接的观察、鉴别；测试深度观察、鉴别；测试深度不能超过不能超过80m80m，对含碎，对含碎石、砾石的土层一般不石、砾石的土层一般不适用；适用；适用范围适用范围: :主要适用于粘性土、粉主要适用于粘性土、粉土和砂土土和砂土; ;静力触探试验的技术要求 静力触探试验使用的静力触探仪主要由三部分组成： 贯入系统包括反力装置）：其基本功能是可控制等速压贯入； 传动系统：主要有液压、机械和手摇等系统； 量测系统：这部分包括探头、电缆和电阻应变仪或电位差计自动记录仪； 静力触探仪： 电动机械式静力触探仪、液压静力触探仪、手摇轻型链式静力触探

34、仪；使用时探头应匀速垂直压入土中，使用时探头应匀速垂直压入土中，贯入速率为贯入速率为1.20.3 m/min；贯入读数间隔一般采用贯入读数间隔一般采用0.1m，不，不超过超过0.2m，深度记录误差不超过，深度记录误差不超过1%。 P-总贯入阻力； Qc锥尖阻力； Pf侧壁总阻力； 不能区分，只能测定P的为单桥探头；否则为双桥探头； 单桥探头主要是锥尖与侧壁联在一起； 双桥则分开；各自测量；fcPQP常用的静力触探探头分为：单桥探头和双桥探头； 因此它只能测定一个触探指标-比贯入阻力Ps;Ps值是指探头锥尖底面积A与总贯入阻力P的比值： 它对应于一定的几何形状的探头，因此称为相对贯入阻力；APs

35、P 1 1、单桥探头：单桥探头在锥、单桥探头：单桥探头在锥尖上部带有一定长度的侧壁尖上部带有一定长度的侧壁摩擦筒，其侧壁摩擦筒面积摩擦筒，其侧壁摩擦筒面积与锥底面积之比为与锥底面积之比为6:46:4；它所；它所测定的是锥尖与侧阻的综合测定的是锥尖与侧阻的综合值；值；探头圆锥锥底截面积10cm2或15cm2侧壁高度分别57mm或70mm 2 2、双桥探头、双桥探头-是将是将锥尖与侧壁摩擦筒分锥尖与侧壁摩擦筒分离，它能分别测定两离，它能分别测定两个触探指标，锥尖阻个触探指标，锥尖阻力力qcqc和侧壁摩阻力和侧壁摩阻力fs,fs,其定义为：其定义为：ffcAPsAQcfq;式中：Qc、Pf -分别为

36、锥尖总阻力 和侧壁摩阻力； A、Af -分别为锥底截面积和 摩擦筒表面积；%100csfqfRRf摩阻比探头圆锥锥底截面积10cm2或15cm2，侧壁面积150-300cm2，锥尖锥角60。3.孔压探头孔压探头是在双桥探头的基础上再安装一种可测触探时产生的超孔隙水压力的装置，因此可以测定3个参数，即：锥尖阻力qc、侧壁摩阻力fs和水压力u.静力触探试验成果的应用1 1、根据贯入阻力曲线的形态特征或数值、根据贯入阻力曲线的形态特征或数值变化幅度划分土层；变化幅度划分土层；根据静力触探曲线根据静力触探曲线PsPsh h对地基进行对地基进行力学分层，或参照钻孔分层结合静力触力学分层，或参照钻孔分层结

37、合静力触探探PcPc、qsqs、fsfs值的大小和曲线形态特征值的大小和曲线形态特征进行地基土的力学分层，并确定分层界进行地基土的力学分层，并确定分层界线；线；利用孔隙水压力系数利用孔隙水压力系数BqBq来划分土层；来划分土层；竖向初始压力超孔隙水压力；0 v0uquBvcq 探头贯入不同的工程性质的土层界线时，Ps、qc、fs值的变化一般是显著的，但不是突变的，而是在一段距离内逐渐变化的；并出现提前与滞后现象；其真正的界线点不在A、F也不在D、C点；而在B、E两点； 工程实践经常发现，静力触探所划分的土层界线与实际分界线在深度不大时，两者相差不多，约差别cm ;当触探深度较大超过40m以上，

38、而且下部有硬土层存在时，静力触探定出的分层深度往往比钻探所定的分层深度大；划分土层的界线时应注意的两个问题：划分土层的界线时应注意的两个问题：产生这种误差的原因：产生这种误差的原因：是在触探中深度记录误差过大和细长的探杆发生是在触探中深度记录误差过大和细长的探杆发生挠曲，使触探深度大于实际深度；挠曲，使触探深度大于实际深度；（上下层贯入阻力相差不大时，取超前深度和滞后深度，或中心偏向小阻力土层510cm处作为分层界线；（上下层贯入阻力相差一倍以上时，取软土层最后一个或第一个贯入阻力小值偏向硬土层10cm处作为分界线；（B、E点）（3上下层贯入阻力无甚变化时，可结合fs或Rf摩阻比=fs/qc的

39、变化确定分层界线；用静力触探曲线划分土层界线的方法原则：2、评定地基土的强度参数Ps(MPa)1.0 2.0 3.0 4.0 6.0 11.0 15.0 30.0 29 31323334363739实 用 关 系 式实 用 条 件来 源Cu=0.071qc+1.28qc700kPa的滨 海 相 软 土同 济 大 学Cu=0.039qc+2.7qc800kPa铁 道 部Cu=0.0308ps+4.0Ps=1001500kPa 新 港 软 粘 土一 般 设 计 研 究院Cu=0.0696ps-2.7Ps=3001200饱 和 软 粘 土武 汉 静 探 联 合组Cu=0.1qc =0 纯 粘 土日

40、本Cu=0.105qcM eyerhof （1粘性土：由于静力触探试验的贯入速率较快，因此对量测粘性土的不排水抗剪切强度是一种可行方法； （2砂土：砂土的重要力学参数是内摩擦角，我国铁道部提出按右表估算砂土的内摩擦角。 （砂土：密实状态是判定其工程性质的重要指标；右表列出了国外利用静力触探qc的值来评定砂土密实度的分级界限值；砂土密实度国家 极松松散中密密实极密 中砂 细砂前苏联 稍湿 粉砂 饱和5.04.03.015.012.010.07.0挪威20.0美国、日本20.0 研究表明：qc或ps与Es或Eo等一些土的压缩变形指标存在良好的函数关系； 砂土的压缩模量Es和变形模量Eo及初始切线模

41、量Ei与静力触探比贯入阻力ps均有一定的关系。 如铁道部提出估算砂土Es的经验值，见右表；3 3、评定土的变形指标：、评定土的变形指标：Ps(Mpa)0.50.81.01.52.03.04.05.0Es(MPa)2.65.03.55.64.16.05.17.56.09.09.011.511.513.013.015.04 4、评定地基土的承载力、评定地基土的承载力 实用公式实用公式 适用条件上海硬壳层上海淤泥质粘性土上海灰色粘性土上海粉土一般粘性土淤泥质土、一般粘性土、老粘土淤泥质土、一般粘性土老粘性土中、粗砂粉、细砂长江中下游、细砂地下水位）粘质粉土355lg1505002. 05 .5902

42、. 010325. 576097. 06 .54083. 09 .25014. 07305. 045055. 038075. 037070. 042075. 0000000000000sssssssssssspfpfpfpfpfpfpfpfpfpfpfpf5 5、 估算单桩承载力估算单桩承载力 公式含义见教材公式含义见教材223223（1铁道部方法：（2）高层建筑岩土工程勘察规程：)(11iniisippclfUAqkRkisinifppcbbulfUAqQ1三、动力触探试验 (dynamic penetration test) 其共同点是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打

43、入土中一定深度所需的能量来判定土的性质，并对土进行分层。 类型分为： 轻型10kg锤）、落距50cm 重型63.5kg锤）、落距76cm 超重型120kg锤）、落距100cm轻型动力触探轻型动力触探10kg重型动力触探重型动力触探63.5kg超重型动力触探超重型动力触探120kg穿心锤穿心锤锤垫锤垫触探杆触探杆尖锤头尖锤头锥状探头锥状探头、基本概念动力触探-利用锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中的阻抗大小判别土层的变化。通常以打入土中一定距离所需的锤击数来表示阻抗；圆锥动力触探的贯入能力是由能量指标nd来衡量；;);/(;2探头截面积锤的落距锤的质量能量指数AHMcmJngAMHnddN1

44、090密 实 度疏 松稍 密中 下 密 中 密中 上 密密 实修改后的 N63.5土类3456789101215中砂1.140.970.880.810.760.73粗砂1.050.900.800.730.680.640.62砾砂0.900.750.650.580.530.500.470.45圆砾0.730.620.550.500.460.430.410.390.36卵石0.660.560.500.450.410.390.360.350.320.29、动力触探成果的应用1)确定砂土及碎石土的密实度；北京市N10与砂土密实度的关系机械工业部第二勘察研究院根据探井实测的孔隙比e与N63.5对比，得到

45、右侧两表。N63.5与砂土孔隙比的关系N63.5与砂土密实度的关系土类N63.5密 实度孔隙比 e土类N63.5 密实度 孔隙比 e0.650.9058稍密0.650.5056稍密0.900.80810中密0.500.4569中密0.800.70砾砂10密实9密实0.700.8056.5稍密0.800.706.59.5中密0.700.60粗砂9.5密实规定可用N10确定粘性土和素填土地基的承载力标准值fk,详见下面两表：粘性土承载力标准值素填土承载力标准值表中只适用与粘性土与粉土组成的素填土。N1015202530fk(KPa) 105145190230N1010203040fk(KPa) 8

46、51151351603)确定单桩承载力标准值广州建筑设计研究院通过对广州地区的重型动力触探N63.5与现场打桩资料的分析研究，认为打桩机最后30锤的贯入度Sp与持力层的N63.5有如下经验公式：;:;:;/86. 22250)15. 0(96000)15. 0(95 .635 .635 .63NWHSWHkNWHSWHkkpppRRRNS对于中型桩机对于大型大型桩值打入桩单桩承载力标准利用打桩公式即可算出沈阳市桩基试验研究小组得出了沈阳地区的经验公式：;,;10;10;:4 .3653 .24;5 .635 .635 .63的平均值经修正后的从地面至桩尖经验系数度动力触探平均每击贯入深度内修正

47、后的重型在桩尖以上击的平均每击贯入量打桩机最后桩进入持力层的深度桩长打入单桩承载力标准值式中NNcmSShLRNRRpkkSSLhkp四 、 标 准 贯 入 试 验(SPT)标准贯入试验SPT创始于1902年，之后由美国雷蒙尤混凝土公司加以发展，四十多年后由太沙基Terzaghi)和佩克Perk向世界公开推广，我国在1953年开始引进这项原位测试技术。它是动力触探类型之一，利用规定重量的穿心锤，从恒定高度自由落下一定的锤击动能），将一定规格的探头打入土中，根据打入的难易程度判别土的性质；标准贯入试验仪器设备如右图示； 标准贯入试验设备由图可知：该试验由三部分组成：（1触探头：准试验探头为两个一

48、定规格的半圆合成的圆筒，称为标准贯入器；其最大优点为：在触探过程中配合取土样，以便室内试验；（2触探杆：国内统一标准为42mm直径的圆形钻杆，国外有使用50mm或60mm直径的圆形钻杆；（3穿心锤：标准贯入试验质量为63.5kg，规定自由落距76cm;穿心锤穿心锤锤垫锤垫触探杆触探杆贯入器头贯入器头出水孔出水孔贯入器身贯入器身贯入器靴贯入器靴按上述要求，将贯入器连续贯入土中30cm所需的锤击数，为N63.5标准贯入试验锤击数；但遇到硬土层，贯入击数较大，但仍未贯入30cm时，可将下式换算成为N63.5，70. 073. 077. 081. 086. 092. 00 . 121181512963

49、;,;:305 .635 .63校正系数触探杆长杆长校正系数影响应考虑杆长对锤击数的随着触探深度加大贯入量次试验锤击数相对应的与实际试验锤击数式中NNnsnNsnN标准贯入试验成果的应用标准贯入试验成果的应用1 1、评定砂土的密实度；、评定砂土的密实度；岩土地基基础设计规范岩土地基基础设计规范 根据标准贯入试验的根据标准贯入试验的锤击数锤击数N N将砂土的密实度划分为密实、中密、稍将砂土的密实度划分为密实、中密、稍密和松散，详表；密和松散，详表；按标准贯入锤击数按标准贯入锤击数N N值确定砂土密实度值确定砂土密实度N 值密实度N=10松散10N=15稍密15N30密实 .评定粘性土的状态： 武

50、汉勘察公司、太沙基和佩克提出N与粘性土的关系，下表；.判断土的强度指标 评定粘性土的不排水抗剪强度Cu： 太砂基、佩克的经验公式： Cu=(66.5)N; 日本道路桥梁设计规范： Cu=(610)N1520:;:273 . 0NNN采用公式日本建筑基础设计规范标贯击数砂土的内摩擦角式中佩克的经验公式 评定砂土的抗剪强度指标： .评定土的变形模量E0和压缩模量Es;、确定地基土的承载力：建筑地基基础设计规范是将标准锤击数用下列公式进行修正；; ) 1/(;:65. 11225 .6315 .631现场标准贯入试验次数数的平均值现场标准贯入试验锤击数修正后的标准贯入锤击式中nnnNNNNniini

51、in粘性土承载力标准值kPa）砂土承载力标准值kPa） N土类10153050中、粗砂180 250340500粉、细砂140 180250340N357911131517192123f k105145 190 235 280 325 370 430 515600 680 、地基土的液化判别： 当饱和砂土或粉土实测标准贯入锤击数N小于下式确定的临界值Ncr时，则判定为液化土，否则为不液化土；;,; 3.%3,;:)( 1 . 09 . 0030入锤击数饱和土液化临界标准贯按表确定锤击数饱和土液化判别的基准取时当率饱和土的粘粒含量百分地下水位深度饱和土标准贯入点深度式中crcwswscrNNdd

52、ddNNc四、十字板剪切试验四、十字板剪切试验VSTVST）十字板剪切试验是瑞典人John Olsson于1919年首先提出，我国于1954年开始由南京水科所等单位对这项技术进行开发研究，在东南沿海地区被广泛使用。十字板剪切试验是用插入软黏土中的十字板头，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。HDFF 十字板剪切试验是一种原位测定饱和软粘土抗剪强度的方法；它所测得的抗剪强度值，相当于天然土层试验深度处，在上覆压力作用下的固结不排水抗剪强度，在理论上它相当于室内三轴不排水抗剪的总强度或无侧限抗压强度的一半( )。 十字板剪切试验是将具有一定高与直径之比的十字板插入土层中，通

53、过钻杆对十字板头施加扭矩使其等速旋转，根据土的抵抗扭矩求算出地基土抗剪强度Cu。 优点：该方法可以很好地模拟地基土不排水条件和天然受力状态，对试验土层扰动性小，测试精度高。严格讲，该方法只适用于内摩擦角的饱和软粘土。 原理：假设圆柱上下面各点、侧原理：假设圆柱上下面各点、侧面各点面各点CuCu值相等，则旋转过程中，值相等，则旋转过程中，土体产生的抵抗力矩土体产生的抵抗力矩M M等于圆柱等于圆柱侧表面的抵抗力矩侧表面的抵抗力矩M1M1和上下面的和上下面的抵抗力矩抵抗力矩M2M2，其中：，其中：)(232221232241221DuDuDuHDCMMMDCMDHCMM-土体破坏时的抗力矩KN.m）

54、;M1-圆柱体侧面产生的抵抗力矩KN.m）;M2-圆柱体上下端面所产生的抵抗力矩KN.m）;Cu-饱和粘土不排水抗剪强度(KPa);D-十字板圆柱的直径m）;H-圆柱体高度，对于软粘土相当于十字板的高度m）;十字板剪切试验的应用十字板剪切试验的应用 实验得到的不排水抗剪强度Cu，一般偏高，需要修正； Cu(实用值） Cu(实测值） 修正系数；如图9-11; 1对于的饱和软黏土，可确定地基容许承载力： 2分析饱和软黏土性土填、挖方边坡的稳定性； 根据软土中滑动带强度显著降低的特点，测定滑动带的位置，用抗剪强度反算滑动面上的强度参数，为其稳定性分析提供依据。 3检验地基加固改良的效果。 根据软土地

55、基堆载预压处理过程中，可用十字板剪切试验测定地基的强度变化，用于控制施工速率及检验地基加固效果。hCqua2现场检验：在施工阶段根据施工揭露的地质情况，现场检验：在施工阶段根据施工揭露的地质情况，对工程勘察成果和评价建议等进行的检验校核；对工程勘察成果和评价建议等进行的检验校核；目的：使设计、施工符合场地岩土工程地质实际，目的：使设计、施工符合场地岩土工程地质实际，以确保工程地质量，并总结勘察经验，提高勘察以确保工程地质量，并总结勘察经验，提高勘察水平；水平；现场检测：施工过程中及完成后由于施工运营的现场检测：施工过程中及完成后由于施工运营的影响而引起岩土性状和周围环境条件发生变化进影响而引起

56、岩土性状和周围环境条件发生变化进行的各种观测工作。行的各种观测工作。目的：了解由于施工引起的影响程度以及监视其目的：了解由于施工引起的影响程度以及监视其变化和发展规律，以便及时在设计、施工上采取变化和发展规律，以便及时在设计、施工上采取相应的防治措施。相应的防治措施。第五节第五节 现场检验与监测现场检验与监测主要监测内容：岩土体性状的监测：物理力学特性测试 变形观测 应力量测环境条件的监测：地下水监测 滑坡监测地基基础的监测：天然地基的验槽与监测 桩基工程的监测 地基加固和处理的监测 深基坑支护结构的监测 建筑物沉降的监测 一.地基基础检验与监测 验槽的目的：验槽的目的： （检验有限的钻（检验

57、有限的钻孔与实际全面开挖的孔与实际全面开挖的地基是否一致，勘查地基是否一致，勘查报告的结论与建议是报告的结论与建议是否准确；否准确； （根据基槽开挖（根据基槽开挖的实际情况，研究解的实际情况，研究解决新发现的问题和勘决新发现的问题和勘探报告遗留的问题。探报告遗留的问题。 基本内容：基本内容： 核对基槽开挖平面位置和槽底标核对基槽开挖平面位置和槽底标高是否与勘察、设计要求相符；高是否与勘察、设计要求相符； 检验槽底持力层土质与勘探是否检验槽底持力层土质与勘探是否相符，要求参与验槽人员需沿槽相符，要求参与验槽人员需沿槽底依次逐段检验；底依次逐段检验； 当基槽有不均匀土质或古井等，当基槽有不均匀土质

58、或古井等，可用纤探查明深度范围；可用纤探查明深度范围； 决定基础方案是否需要修改或局决定基础方案是否需要修改或局部处理。部处理。. .天然地基基坑基槽检验天然地基基坑基槽检验方法：观察验槽方法：观察验槽夯、拍验槽夯、拍验槽轻便勘探验槽轻便勘探验槽. .基坑工程监测基坑工程监测 （支护结构的变形； （基坑周围的地面变形； （临近工程和地下设施的变形； （地下水位； （渗漏、冒水、冲刷、管涌等情况。.沉降观测 地基基础设计等级为甲级的建筑物； 加层、搭建、邻近开挖、堆载等，使地基应力发生显著变化的过程； 因抽水等原因，地下水位发生急剧变化的工程； 其他有关规范规定需要做沉降观测的工程。 基准点设置

59、为稳定可靠为基准点设置为稳定可靠为原则，一般不少于个；原则，一般不少于个； 观测点布置应全面，不少观测点布置应全面，不少于个；于个； 工具采用精密水准仪；工具采用精密水准仪； 观测时间按具体规定执行观测时间按具体规定执行、不良地质作用和地质灾害的监测 应该监测的场地：应该监测的场地： 场地及其附近有不良场地及其附近有不良地质作用或地质灾害地质作用或地质灾害; ; 建设或运行期建设或运行期, ,对可对可能加速不良地质作用能加速不良地质作用的发展或引发地质灾的发展或引发地质灾害的害的; ; 对附近可能产生显著对附近可能产生显著不良影响的不良影响的; ; 岩溶或土洞发育区检测内容: (1)地面变形;

60、 (2)地下水位的动态变化; (3)场区及其附近抽水的; (4)地下水位变化对土洞等稳定性的影响; 滑坡监测内容: 滑坡体的位移; 滑面位置及错动; 滑坡裂缝的发生与发展; 滑坡体内外地下水、流向等； 支挡结构及其他工程设施的位移、变形、裂缝的发生与发展；5.地下水的监测地下水位升降影响岩土稳定时；地下水位上升产生浮托力对地下室或地下构筑物的防潮、防水或稳定性产生较大的影响时；施工降水对拟建工程或相邻工程有较大影响时；施工或环境条件改变，造成的孔隙水压力、地下水压力变化，对工程设计或施工有较大影响时；地下水位的下降造成区域性地面沉降时；地下水位升降可能使岩土产生软化、湿陷、胀缩时；需要进行污染