第3章地基的勘察、试验及计算-四川大学锦城学院

1、第第2 2章章 地基勘察、试验与计算地基勘察、试验与计算本章教学目标：1、掌握主要地基勘察的基本方法（钻探、静力触探和标准贯入试验）；2、掌握地基勘察的报告的主要内容；3、对地基报告能熟练分析提炼有用数据；第第2 2章章 地基勘察、试验与计算地基勘察、试验与计算本章教学内容：2.1 概述2.2 工程地质勘察手段(重点、难点）2.3 现场观测2.4 地质勘察报告(案例)（重点）2.12.1概述概述1、地基勘察的目的和任务 目的：地基勘察是工程建设的先行工作，为工程项目决策、设计和施工等提供重要依据。 总任务：防灾。利用有利条件避开不利条件，从而提高设计和施工质量保证建筑物的安全和正常使用。 2.

2、12.1概述概述 总体上：为工程建设规划、设计、施工提供可靠的地质依据；充分利用有利的地质和自然条件，避开不利因素确保建筑物的安全和正常使用。 具体的：(1)查明场地工程地质条件，择优选用； (2)查明不良地质现象，判断其对场地稳定性的危害，为改善和防治提供依据; 2.12.1概述概述 (3)查明地基岩土的构造、土的成因及埋藏分布，测定地基岩土的物理力学性质； （4）查明地下水类型、地质、埋深及分布规律； （5）根据地质条件，提出拟建建筑物的结构类型、基础类型及施工方法； 2.12.1概述概述2、地基勘察的分类 工程项目设计：可行性研究、初步设计和施工图设计； 勘察工作：选址勘察、初步勘察、详

3、细勘察2.12.1概述概述（1）选址勘察 a、搜集、分析场址方案的区域性质、地形地貌、地震危险性以及附近地区的工程地质资料、当地的建筑经验等； b、了解场地的地层岩性，地质构造，岩石及土的性质，地下水情况，不良地质现象等； c、有几个场址方案时，对拟选场地的稳定性和适宜性做出工程地质评价和方案比较选择场地应避开工程地质条件恶劣的地区或地段！2.12.1概述概述（2）初步勘察 a、搜集本项目可行性研究报告(附有建筑场区的地形图，一般比例尺为1:20001:5000)、有关工程性质及工程规模的文件。 b、初步查明地层及构造，地质的力学性质，地下水埋藏条件及土冻结深度等，为地基基础方案提供工程地质条

4、件；复杂的需测绘和调查。 c、抗震设防烈度7度或7度以上，判定场地和地基的地震效应。 初步勘察时，根据需要和场地条件还应进行工程勘探、测试以及地球物理勘探工作。2.12.1概述概述（3）详细勘察阶段 a、取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图，各建筑物的地面整平标高、建筑物的性质和规模，可能采取的基础形式、尺寸和预计埋置的深度，建筑物的单位荷载和总荷载、结构特点和对地基基础的特殊要求。 b、提供不良地质现象防治工作所需的计算指标及资料； c、查明建筑物范围各岩土层的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力 2.12.1概述概述 e、对需进行沉降计算的建筑物，提出地基变形

5、计算参数，预测建筑物的沉降、差异沉降或整体倾斜等变形特征。 f、对抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应划分场地土类型和场地类别。对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，尚应分析预测地震效应，判定饱和砂土和粉土的地震液化可能性，并对液化等级作出评价。 g、查明有关地下水埋藏条件、腐蚀性、地层透水性和水位变化规律；2.12.1概述概述 h、提供为深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数，论证和评价基坑开挖、降水等对邻近工程和环境的影响。手段以勘探、原位测试、室内土工试验为主！ 定义：在地下水位以下的饱和的松砂和粉土受到地震的振动作用，土颗粒间有压密的趋势，孔隙水压力增高以及孔隙水向外运动，

6、这样，一方面可能引起地面上发生喷砂冒水现象，另一方面更多的水分来不及排除，使土颗粒处于悬浮状态，形成有如“液体”一样的现象，称为液化。 2.12.1概述概述地基等级地基特征一级（复杂）岩土种类多，很不均匀，性质变化大；严重湿陷、膨胀、盐渍、污染；其他需专门处理的岩土。二级（中等复杂）岩土种类较多，不均匀，性质变化较大；除复杂地基以外的特殊性岩土三级（简单岩土种类单一，均匀，性质变化不大，无特殊性岩土表3.1地基复杂程度等级2.12.1概述概述（4）详细勘察的勘探点布置 a、对地基等级为一、二级的建筑勘探点宜按建筑物周边线和角点布、对无特殊要求的其他建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置； b、同一

7、建筑范围内的主要受力层或有影响的下卧层起伏变化较大时，应加密勘探点、查明变化； c、单独高层建筑勘探点的布置，应满足对地基均匀性评价的要求，且不小于4个；2.12.1概述概述 对密集的高层建筑群、勘探点可适当减少，但每栋建筑物至少有1个控制性勘探点； d、重大设备基础应单独布置勘探点；重大的动力及其基础和高耸构筑物，勘探点不宜少于3个。2.12.1概述概述地基复杂程度等级勘探点间距/m一级10-15二级15-30三级30-50表3.2详细勘察点间距基础型式基础宽度/m条形基础1623451012-独立基础-691112表3.3勘察孔深度2.12.1概述概述 取试样和进行原位测试的孔的数量，一般

8、占总勘探孔数量的1/3-2/3，且每个场地不少于2个。其竖向间距，一般在地基持力层范围内，每隔1-2m取试样一件或取得一个原位测试数据。2.12.1概述概述2.12.1概述概述收集资料，组织、编制工作、设计文件和要求）。 2、工程地质调查测绘； 3、工程地质勘察； 4、测试工作； 5、文件编制2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段1、工程地质勘探 工程地质勘探一般在工程地质测绘的基础上进行。它可以直接深入地下岩土层取得所需要的工程地质资料，是探明深部地质情况的一种可靠的方法（1）工程地质钻探：在地表下用钻头钻进地层的勘探方法。（2）钻探过程：破碎岩土-采取岩土-保护孔壁；（3）钻探方法：

9、回转式和冲击式2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段（5）岩土取样：原状土样，扰动试样 应力求排除各种可能的扰动因素，使试样的扰动程度降至最小的程度!2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段单个钻孔柱状图:地质年代、岩土层埋藏深度、厚度、底部绝对标高、岩土的描述、地下水水位、测量日期、岩土取样位置等内容。2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段多个钻孔柱状图工程地质剖面图2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段2.1、现场原位测试 现场原位测试就是在岩土层原来所处的位置上基本保持天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程

10、力学性质指标。工程地质现场原位测试的主要方法有静荷载试验、触探试验、剪切试验和地基土动力特性试验等。2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段2.1、现场原位测试-静荷载试验（1）静荷载试验：静力载荷试验指在拟建场地上，在挖至设计的基础置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级加荷载，测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析研究地基土的强度与变形特性，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。静力载何试验分为平板载何试验、螺旋板载荷试验、深层平板载荷试验等。2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段载荷试验装置2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段（2）试验目的：用

11、于确定地基土的承载力、变形模量、不排水抗剪强度、基床反力系数。（3）试验设备：（4）试验成果：A、确定地基承载力(静荷载试验p-s曲线）2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段B、确定地基土的变形模量（见教材12页）C、估算基准基床系数Kv=p/sP-p-s曲线线段的压力（KPa），如果曲线无直线段，P值可取Pa的一半，S取相对应的沉降量。S-与p对应的沉降量（mm）2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段2.2、现场原位测试-静力触探（1）静力触探：静力触探试验指通过一定的机械装置，将某种规格的金属探头用静力压入土层中，同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，以此来判断

12、、分析、确定地基土的物理力学性质。（2）适用条件：适用于粘性土、粉土和砂土，主要用于划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、评定地基土的承载力、估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段（3）试验设备：静力触探仪，其由贯入装置、静力触探仪，其由贯入装置、传动系统和量测系统三部分组成。常用的静传动系统和量测系统三部分组成。常用的静力触探探头分为单桥探头和双桥探头。力触探探头分为单桥探头和双桥探头。2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段单桥探头结构1-顶柱；2-电阻应变片；3-传感器；4-密封垫圈套；5-四芯电缆；6-外套筒2.22.2工程地质勘察

13、手段工程地质勘察手段双桥探头结构1-传力杆；2-磨擦传感器；3-摩擦筒；4-锥尖传感器；5-顶柱；6-电阻应变片；7-钢珠；8-锥尖头图6-5 静力触探探头示意图2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段（4）静力触探试验测定指标A、比贯入阻力：ps=p/AB、锥尖阻力：qc=Qc/AC、侧壁摩擦力：fs=Pf/FQc、 Pf :分别为锥尖总阻力和侧壁总摩擦力A、 F : 锥底截面面积和摩擦筒表面积2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段（5）静力触探试验成果A、根据贯入阻力曲线划分土层；B 、评定地基土的强度参数；(见P15)C、评定土的变形参数（变形模量和压缩模量）；D、评定地基土的

14、承载力E、估算单桩承载力2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段静力触探Ps-h曲线静力触探qc-h和fs-h曲线静力触探Rf-h曲线2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段 表3.1评定砂土密实度的锥尖阻力国家砂土密实度的锥尖阻力qc极松散松散中密密实极密中密细密粉砂5.05.015.015.0 -4.04.012.012.03.03.010.010.02.02.07.07.0挪威2.52.55.05.010.010.020.020 .0美国、日本4.04.012.012.020.020 .02.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段 表3.2用PS评定粘性土的Es和EO实用关系

15、适用条件 来源 Es=3.11Ps+1.14 上海粘性土 同济大学 Es=4.13Ps 粘性土（Ip7）和软土 Ps1.3 铁道部四院 Es=2.14Ps+2.17 粘性土（Ip7）和软土 Ps1.3 Eo=6.03Ps+2.08 软土，一般粘性土 0.085ps2.5 Es=3.63ps+1.20 软土，一般粘性土 ps5 交通部一航院 Es=3.72ps+1.26 软土，一般粘性土 0.3ps5 武汉联合试验组 Eo=9.79ps-2.63 软土，一般粘性土 0.3ps3 Eo=11.77ps-4.69 老粘性土 3ps6 Eo=6.06ps-0.90 软土，一般粘性土 ps4 2.22.

16、2工程地质勘察手段工程地质勘察手段Ps(MPa) 0.5 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 Es(MPa) 2.6-5.03.5-5.6 4.1-6.0 5.1-7.5 6.0-9.0 9.0-11.5 11.5-13.0 13.0-15.0表3.3用qc或PS估算砂土的E02.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段表3.4用qc或PS估算砂土的Es实用关系式 适用条件 来源 Eo=3.57ps 粉、细砂 铁道部一院 国内 Eo=2.5ps 中、细砂 辽宁煤矿设计院 Eo=3.4qc+13 中密密实沙土 原苏联规范CH-448-72 国外 2.22.2工程地质勘察手段工

17、程地质勘察手段表3.5用qc或PS确定地基承载力基本值f0实用公式 适用条件 来源 =0.075ps+42 上海硬壳层 同济大学 =0.070ps+37 上海淤泥质粘性土 =0.075ps+38 上海灰色粘性土 =0.055ps+45 上海粉土 =150lgps-355 粘质粉土 300ps3600 河南省设计院 =0.05ps+73 一般粘性土 1500ps6000 建设部综勘院 2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段 续表续表3.53.5=0.104ps+25.9 淤泥质土、一般粘性土、老粘土 300ps6000 武汉联合实验组 =0.038ps+54.6 淤泥质土、一般粘性土 30

18、0ps3000 =0.097ps+76 老粘性土 3000ps6000 =5.25 -103 中、粗砂 1000ps10000 =0.02ps+59.5 粉、细砂 1000ps15000 =0.02ps+50 上江中下游粉、细砂（地下水位） 500ps 武汉冶金勘察公司 2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段估算单桩承载力公式：Quk=uLibifsi+aqcAp2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段2.3、现场原位测试-动力触探（标准贯入试验）（1）标准贯入试验：其利用规定重量的穿心锤，从恒定高度上自由落下，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。（2）适用条件

19、：适用于砂土、粉土和一般粘性土，最适用于N=2-50击的土层。（3）试验设备：主要由触探头、触探杆及穿心锤三部分组成。2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段标准贯入试验设备：1-穿心锤；2-锤垫；3-钻杆；4-贯入器头；5-出水孔；6-贯入器身；7-贯入器靴锤重63.5kg，自由落距76cm，贯入土中30cm的锤击数。当锤数达到50击时，还没贯入30cm，则用换算公式计算标准贯入锤击数：SN50302.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段（4）标准贯入试验成果：A、确定地基土承载力；B、评定地基土的强度参数；C、评定土的变形参数；2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段（4）标准贯入试验成果：A、确定地基土承载力；N357911131517192123fk/kpa105145190235280325370430515600680黏性土承载力标准值fk土/N值10153050中、粗砂180250340500粉、细砂140180250340砂土承载力标准值2.22.2工程地质勘察手段工程地质勘察手段B、评定砂土的密实度；N值密实度N值密实度N10松散15N30中密10N15稍密30N密实C、地基土的液化判别；设计地震烈度分组789第一组6（8）10（13）16第二、三组8（10）12（15）182.32.3现场监测现场监测 现场监测就是对在施工过程中及完工后由于工程