工程地质勘察课件勘察成果整理

水文地质与工程地质勘察

第二部分

工程地质勘察曾斌中国地质大学（武汉）环境学院第七讲勘察成果整理提纲

一、岩土参数的分析与选取二、岩土工程分析评价三、反分析四、岩土工程勘察报告一、岩土参数的分析与选取

（一）岩土参数的可靠性和适用性

岩土参数可分为两类：一类是评价指标，用以评价岩土的性状，作为划分地层鉴定类别的主要依据；另一类是计算指标，用以设计岩土工程，预测岩土体在荷载和自然因素作用下的力学行为和变化趋势，并指导施工和监测。岩土参数的可靠性和适用性在很大程度上取决于岩土体受到扰动的程度和试验标准。它涉及到两个问题：①取样器和取样方法问题；②试验方法和取值标准问题。

（二）岩土参数的统计分析由于岩土体的非均质性和各向异性以及参数测定方法、条件与工程原型之间的差异等种种原因，岩土参数是随机变量，变异性较大。岩土参数统计分析前，一定要正确划分工程地质单元体。常用的特征值可分两大类：（1）反映数据分布的集中情况或中心趋势的，它们被作为某批数据的典型代表；（2）反映数据分布的离散程度的。按《规范》规定，表征岩土工程性质的主要参数的特征值，前一类为算术平均值fm，后一类为标准差σf和变异系数δ。按变异系数的大小可划分变异性的不同等级(变异类型)，它有助于岩土工程师定量地判别和评价岩土参数的变异特性，以便提出不同的设计参数值。剔除粗差有不同的标准，常用的有正负3倍标准差法、Chauvenet法和Grubbs法等。一、岩土参数的分析与选取

按岩土单元进行，岩土单元中的薄夹层不应混入统计,统计内容包括：岩土的天然密度、天然含水量粉土粘性土的液限塑限和塑性指数、粘性土的液性指数砂土的相对密实度岩石的吸水率岩土的各种力学特征指标特殊性岩土的各种特征指标各种原位测试指标勘察报告应按岩土单元提供各项统计指标的最小值最大值平均值标准差变异系数和数据的数量指标数量少于6个时可不统计勘察报告可提供指标的范围值一、岩土参数的分析与选取

（三）岩土参数的标准值和设计值岩土参数的标准值是岩土工程设计时所采用的基本代表值，在统计学的基础上根据参数平均值和置信区间的单侧置信界限值。承载能力极限状态计算需要的岩土参数标准值如下。正常使用极限状态计算需要的岩土参数宜采用平均值。评价岩土性状需要的岩土参数应采用平均值。当用以分项系数描述的设计表达式计算时，岩土参数的设计值fd可按下式计算：

式中：γ——岩土参数的分项系数，按有关设计规范的规定取值。一、岩土参数的分析与选取

（一）分析评价的内容和要求

岩土工程分析评价的内容主要包括：(1)场地的稳定性和适宜性。(2)为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分布的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数。(3)预测拟建工程施工和运营过程中可能出现的岩土工程问题，并提出相应的防治对策和措施以及合理的施工方法。(4)提出地基与基础、边坡工程、地下洞室等岩土工程方案设计的建议。(5)预测拟建工程对现有工程的影响、工程建设产生的环境变化，以及环境变化对工程的影响。二、岩土工程分析评价为了做好分析评价工作规定的各项内容，要求做到以下各点：(1)必须与工程密切结合，充分了解工程结构的类型、特点和荷载组合情况，分析强度和变形的风险和储备。(2)掌握场地的地质背景，考虑岩土材料的非均匀性、各向异性和随时间的变化，评估岩土参数的不确定性，确定其最佳估值。(3)参考类似工程的经验，以作为拟建工程的借鉴。(4)理论依据不足、实践经验不多的岩土工程，可通过现场模型试验和足尺试验进行分析评价。对于重大工程和复杂的岩土工程问题，应在施工过程中进行监测，并根据监测资料适当调整原先制订的设计和施工方案。

二、岩土工程分析评价（二）分析评价的方法在定性分析评价的基础上，进行定量分析评价；需作定量分析评价的内容是：(1)岩土体的变形性状及其极限值。

(2)岩土体的强度、稳定性及其极限值，包括地基和基础、边坡和地下洞室的稳定性。(3)岩土压力及岩土体应力的分布与传递。

(4)其他各种临界状态的判定问题。

二、岩土工程分析评价1、定量分析的方方法解析法、图解法法、数值法。（1）解析法：以经经典的刚体极限限平衡理论为基基础。解析法分为定值值法和概率分析析法。A、定值法：也称稳定性系系数法。计算参参数取定值，认认为稳定性系数数是各种参数的的函数，因而稳稳定性系数也是是定值。用安全全系数来保证计计算的安全度，，作为安全储备备。其表达式为：Ｋ＝Ｒ/Ｓ≥［Ｋ］式中：R、S、K、［Ｋ］——分别为抗力、作作用力、稳定性性系数和安全系系数。二、岩土工程分分析评价B、概率分析法：由于参数随机机不确定性，稳稳定性系数也非非定值。因而采采用概率分析法法进行稳定性评评价更为合理，，即按破坏概率率量度设计的可可靠性，将安全全储备建立在概概率分析的基础础上。表达式为：ＰＰf＝Ｐ（Ｋ＜1）≤［Ｐf］式中：Pf、［Ｐf］——分别为破坏概率率和目标破坏概概率。稳定概率R：ＲＲ＝１１－Ｐf（2）图解法：——（3）数值法：——二、岩土工程分分析评价2、岩土工程计算算的极限状态按《规范》规定，岩土工程程计算应按极限限状态进行。所所谓“极限状态”指的是：整个工工程或工程的一一部分，超过某某一特定状态就就不能满足设计计规定的功能要要求。这一特定定状态即称为该该功能的极限状状态。按工程使用功能能，可将极限状状态分为承载能力极限状状态和正常使用极限状状态二类。（1）承载能力极限限状态（破坏极极限状态）分为两种情况：：A、岩土体失稳破破坏地基的整体性滑滑动、边坡失稳稳、挡土结构倾倾覆、隧洞冒顶顶或塌帮、渗透透破坏等。二、岩土工程分分析评价B、岩土体的过过量变形或位移移。由于土体的湿陷陷、震陷、融陷陷或其他大变形形，岩土过量的的水平位移，地地下水压力造成成的工程结构性性破坏等。（2）正常使用极限限状态（功能极极限状态）对应于工程达到到正常使用或耐耐久性能的某种种规定限值。属于正常使用极极限状态的情况况有：影响正常常使用的外观变变形、局部破坏坏、振动以及其其他的特定状态态。例如，由于岩土土变形而使工程程发生超限的倾倾斜、沉降、表表面裂隙或装修修损坏；由于岩岩土刚度不足而而影响工程正常常使用的振动；；因地下水渗漏漏而影响工程(地下室)的正常使用等。。二、岩土工程分分析评价岩土工程的分析析评价，应根据据岩土工程勘察察等级区别进行行。对三级岩土工程勘察，，应根据邻近工工程经验进行分分析评价，必要要时可结合少量量的勘探、测试试资料进行。对二级岩土工程勘察，，应在详细勘探探、测试工作基基础上，结合邻邻近工程经验进进行分析评价。。对一级岩土工程勘察，，除按二级要求求进行外，尚宜宜对其中的复杂杂问题进行专门门研究，并结合合监测工作对评评价结论进行核核查。二、岩土工程分分析评价边坡、滑坡工程程岩土体抗剪强度度参数、地基承承载力边坡、滑坡不同同工况下稳定性性系数和安全系系数边坡、滑坡区危危害程度分析防治工程建议二、岩土工程分分析评价2001版规范增加内容容岩土利用、整治治、改造等方案案的分析和论证证；工程施工期间和和运营期间可能能发生的岩土工工程问题的预测测及监控、预防防措施的建议。。二、岩土工程分分析评价（一）反分析的的含义通过工程实体试验或施工监测测岩土体实际表现现性状所取得的的数据，反求某某些岩土工程技技术参数，并以以此为依据验证证设计计算、查查验工程效果以以及分析事故的的技术原因。反分析应以岩土土工程实体或足足尺试验为分析析对象。反分析是一种分析研究性的工工作。一个完整的反反分析过程，除除需完整准确的的原型观测资料料外，还必须具具备详细的勘察察资料和选择合合理的计算模型型。反分析可分为非非破坏性(无损的)反分析和破坏性性(已损的)反分析两种情况况。三、反分析（二）反分析的的步骤和注意事事项(1)反分析之前，应应进行详细的场场地勘察工作，，了解岩土和地地下水条件，以以及它们在施工工过程中发生的的变化。(2)了解工程实体或或足尺结构物在在施工和运营过过程中实际外加荷载的大小、加荷方方式和作用时间间。(3)通过测试和分析析，确定岩土体体的初始状态变量，如岩土体的初初始应力状态、、应力历史等。。(4)合理确定岩土体体的本构关系或反应模型以及及相应的计算方方法。(5)恰当假定分析过过程中的排水条件和边界界条件。三、反分析(6)恰当确定反分析析中所需的岩土体辅助参数数，如土的重量、、隙比、含水率率等。(7)原型观测的项目、手段、、方法和要求，，应有针对性。。(8)在进行量纲分析析、理论分析、、统计分析时，，应注意反分析析工程与设计工工程之间在尺寸寸上的差异。三、反分析（一）基本内容容(1)委托单位、场地地位置、工作简简况，勘察的目目的、要求和任任务，以往的勘勘察工作及已有有资料情况。(2)勘察方法及勘察察工作量布置及及依据。(3)场地工程地质条条件分析。(4)岩土参数的分析析与选用，提出出其标准值。(5)对存在的工程地地质问题、场地地稳定性和适宜宜性作出评价。。(6)提出地基基础方方案、不良地质质现象整治方案案、岩土利用、、整治和改造方方案的建议，并并进行技术经济济论证。(7)工程施工和运营营期间可能发生生的岩土工程问问题的预测及监监控、预防措施施及下一步勘察察工作的建议等等。四、岩土工程勘勘察报告(二)结构形式工程地质报告书书既是工程地质质勘察资料的综综合、总结，具具有一定科学价价值，也是工程程设计的地质依依据。应明确回回答工程设计所所提出的问题，，并应便于工程程设计部门的应应用。报告由文字、插图表组成。报告书正文应简简明扼要，但足足以说明工作地地区工程地质条条件的特点，并并对工程场地作作出明确的工程程地质评价（定性、定量）。四、岩土工程勘勘察报告（1）绪论说明自然地理、、气象水文，工工程概况，勘察察工作，要解决决的问题，采用用方法及取得的的成果。并应附附实际材料图及及其他图表。（2）通论阐明工程地质条条件、区域地质质环境，通论在规划、初初勘阶段中占有有重要地位，随随阶段的深入比比重减少。（3）专论报告书的中心，，重点内容着重重于工程地质问问题的分析评价价。对工程方案案提出建设性论论证意见，对地地基改良提出合合理措施。深度和内容与勘勘察阶段有关。。（4）结论在论证基础上，，对各种具体问问题作出简要、、明确的回答。。指出存在问题题及进一步工作作建议。四、岩土工程勘勘察报告（三）报告应附附的图表1、附图表类型型勘察报告附图表表主要包括：(1)场地工程地质平平面图(附勘察工程布置置)。(2)工程地质柱状图、剖面图或立体图。(3)室内试验和原位位测试成果图表表。(4)岩土利用、整治治、改造方案的的有关图表。(5)岩土工程计算简简图及计算成果果图表。四、岩土工程勘勘察报告2、工程地质图的的编制工程地质图按内内容和用途分类类如下：（1）按内容分类A、工程地质条件件图（综合合图）。基本工程地质图图。综合反映工工作区的工程地地质条件，以及及对条件的总体体评价，但不作作分区。B、工程地质分析析图（分析图））针对某一重要的的专门工程地质质问题，分析有有关因素的变化化规律的图件。。如：建筑物持力力层顶板埋深或或高程等值线图图、地下水等水水位线图、岩土土渗透性（K值）等值线图，，岩土c、值、压缩系数数a、变形摸量E等值线图等。四、岩土工程勘勘察报告C、工程地质分区区图按照工程地质条条件中各要素的的主次顺序相似似程度分区，并并可作几级划分分，图面上只有有分区界限和区区的代号，各区区的工程地质特特征在所附的说说明表中说明，，并作出评价。。常与工程地质图图（条件图）相相互配合使用。。使用于中、小比比例尺，大范围围。D、综合分区图图中既表示工程程地质条件的有有关资料，又有有分区并对各区区的建筑适宜性性作出评价。是是生产部门中常常用的形式。适于条件简单或或中等复杂程度度的地区。适于大比例尺、、小范围。四、岩土工程勘勘察报告（2）按用途分类A、通用工程地质质图以表示工程地质质条件为主要内内容，并提出一一般性工程地质质评价。通用图图可为各种工程程建设服务，应应用范围广而精精度低，小比例例尺，大范围，，用于区域规划划。B、专用工程地质质图为某一类工程建建筑服务，具有有专门性，根据据需要重点突出出，避免因反映映因素过多而使使图面复杂化。。中大比例尺，所所反映的数据精精度较高，专用用性加强，应以以中、大比例尺尺为主。四、岩土工程勘勘察报告国际工程地质协协会（IAEG）工程地质编图图委员会建议：：按4级划分工程地质质制图单元A、工程地质类型型工程地质类型是是最小一级单元元体，在大比例例尺工程地质图图上才有条件划划分。B、岩石类型是基本单元，用用于大、中比例例尺工程地质图图。C、岩石综合体是中单元，用于于中、小比例尺尺工程地质图。。D、岩组最大单元，用于于小比例尺工程程地质图。四、岩土工程勘勘察报告（3）岩土的工程地地质制图单元划划分问题中国工程地质图图的岩土类型单单元划分标准以地质成因—地质特征—工程地质性质作作为岩土单元划划分原则。A、岩体：按建造造（成因、地质质特征）及工程程地质特征建造：岩浆岩、、碎屑岩、碳酸酸盐岩、变质岩岩、松散土。工程地质特征：：按强度及结构构岩石石强度+岩体结构+岩组或岩石名称称如：坚硬块状状侵入岩组；坚坚硬厚层状碳酸酸盐岩；较坚硬硬中厚层状泥灰灰岩-砂岩组；软弱弱薄层状泥岩组组B、土体：按粒度度成分、特殊工工程地质性质粒度成分——巨粒土、粗粒土土、细粒土。特殊工程地质性性质——特殊土（软粘土土、膨胀土、黄黄土、盐渍土等等）如：软弱均一一粘性土岩组；；较软弱层状粘粘性土-砂土岩组四、岩土工程勘勘察报告（4）工程地质分分区问题按工程地质条件件个要素的相似似性，对研究区区进行逐级划分分区段，以反映映条件的差别，，便于应用。A、分区目的同一区段内工程程建筑和使用条条件以及勘察条条件上具有相似似性，不同区段段其工程地质条条件和评价不同同。B、分区标志指分区所依据的的准则——工程地质条件、、工程地质评价价。四、岩土工程勘勘察报告级别名称表达方式分区标志评价方式工程地质特征共性一级区域颜色大地构造、地貌、地质结构的差异性定性定量少多二级地区色调地貌、新构造运动的差异三级区线条岩土类型及工程性质、岩土均质性、岩土组合结构特征四级地段图例符号水文地质条件的差异性五级二级地段按比例符号自然地质作用、工程地质作用与现象，天然建筑材料以工程地质条件件为分区标志：：以工程地质评价价作为分区标志志：具有发展前景，，按工程需求出出现新的分区标标志，通过定性性或定量评价标标准，结合工程程设计的需要进进行分区。分区目的在于表表示对工程建筑有利利或不利因素及及其程度，专门性分区标标志的选择应结结合主要工程地地质问题的分析析，不同勘察阶阶段，分区标志志及侧重点有所所不同。四、岩土工程勘勘察报告勘察阶段问题分区标志城市规划、区域规划区域稳定稳定性（稳定、基本稳定、潜在不稳定、不稳定）城市工民建选址地基对基础的适宜性适宜程度（适宜、较适宜、不适宜）环境地质研究斜坡稳定性斜坡敏感性指数、稳定性系数城市环保水土污染问题污染系数、污染因子含量指数国土利用规划环境地质灾害、自然资源损耗风险值（经济代价）四、岩土工程勘勘察报告（5）工程地质图的的编绘①内容表达工程地质条件图图或综合分区图图的中心问题是是工程地质条件件的表示形式。。A、地形、地貌地形——用等高线及形态态符号表示。地貌——大中型单元圈出出边界，小单元元可用符号。小比例尺映映基本成因因类型：构造、、剥蚀、侵蚀、、堆积；中比例尺反反映成因类类型：山脊、斜斜坡、河谷、阶阶地、夷夷平面、岩溶溶；大比例尺反反映微地貌貌单元：沼泽、、洼地、古河道道等。四、岩土工程勘勘察报告B、岩土类型岩类——界限；时代——代号、颜色；成因——代号；岩性——线条、花纹、岩岩性代号；软弱弱夹层——按比例尺或超超比例尺表示；；物理力学指标——表、图、特殊符符号加数字、等等值线。C、地质结构产状、构造线、、褶皱