岩土工程勘察讲义讲稿

岩土工程勘察绪论岩土工程的含义和研究对象勘察的任务和特点我国岩土工程勘察的现状工程地质学的研究对象和任务工程地质学的研究内容、分科

及其与其他学科的关系工程地质学的发展历史本课程内容与学习方法一、岩土工程的含义和研究对象岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。它的英文为GeotechnicalEngineering,直译之可谓“地质技术工程”。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。这一为工程建设全过程服务的技术体制，在房屋、道路、航运、能源、矿山和国防等建设工程中占有重要的地位，在保证工程质量、降低工程造价、缩短工程周期以及提高工程经济效益、环境效益和社会效益方面起到了重要作用。

岩土工程

岩土工程以工程地质学、土力学、岩体力学和基础工程学为理论基础，以解决在建设过程中出现的与岩体和土体有关的工程技术问题，是一门地质与工程紧密结合的学科。可以认为，它是由土木工程、地质、力学和材料科学等多学科相互渗透、融合而形成的边缘学科。就学科的内涵和属性来说，岩土工程是一门服务于工程建设的综合性和应用性都很强的技术学科，属土木工程范畴。

工程建筑与岩土体之间处于相互依存，又相互制约的矛盾中。研究两者之间的关系，促使矛盾的转化和解决，是岩土工程的基本任务。在土木工程中，各种建筑物以岩土体作为建筑材料、工程结构或建筑环境，岩土工程的地位相当重要。而且，随着工程规模愈来愈大，岩土工程问题愈益突出和复杂，给岩土工程师提出了各种新的、前所未有的研究课题。就房屋建筑和构筑物而言，目前世界上高层建筑物有120层、高达400多米，更有560余米高的电视塔；我国也已建成了81层、高380多米的高层建筑物。显然，一般天然土体材料是难以满足其荷载要求的，为此需采用桩基础或对地基土进行处理，这就要研究桩身的尺寸、材料强度以及桩基持力层的选择和承载力等问题。此外，施工时深基坑开挖支护和降水问题也很重要。岩土工程在此类工程的总造价和总工期中占1/3左右。

当今世界上边坡工程规模也很大，土质边坡最高的有120m，而岩质露天矿坑边坡则高达1000余米。在边坡工程中，岩土体既是建筑材料，又是工程结构。高边坡工程的稳定性问题十分突出，尤其是岩质边坡，分析它的稳定性时必须要弄清楚岩体结构，并采用工程地质和岩体力学理论分析其变形、破坏的机制，对稳定性的现状和演化趋势作出科学的评价。对地下工程而言，岩土体既是建筑材料，又是工程结构和建筑环境。它的岩土工程问题更为复杂和多样，诸如围岩稳定、施工开挖、涌水、瓦斯爆炸等，尤其是在复杂地质条件下的大埋深、大跨度、高边墙的地下工程，上述问题更具特殊性。工程岩土体是地质体的一部分，其工程性质的形成和演化以及对建筑的适应性，与它的物质组成、结构和赋存环境息息相关。因此，岩土工程师在着手解决任何一项岩土工程问题时、首先要查明岩土体的地质特征和场地工程地质条件，尤其是地质条件比较复杂的重大岩体工程，场地工程地质条件的研究更显得重要，甚至会成为影响工程效益、投资抑或成败的关键。可见，岩土工程师必须具备地质和工程地质的基本理论知识，要有较好的地质素养。可以认为，工程地质学是岩土工程的重要基础和支柱。二、岩土工程勘察的任务和特点基本任务：按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证、评价。具体任务：（1）阐述建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响，对场地稳定性作出评价。（2）查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。（3）分析、研究有关的岩土工程问题，并作出评价结论。（4）对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。（5）预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。三、我国岩土工程勘察的现状

新中国建立后，由于国民经济建设的需要，在地质、城建、水利、电力、冶金、机械、铁道、国防等部门，按原苏联的模式，相继设立勘察、设计机构，开展了大规模的工程地质勘察研究工作，为工程规划、设计和施工提供了大量的地质资料，使得一大批重要工程得以顺利施工和正常运行。但是，由于工程地质勘察体制的局限，其明显的弊病和缺陷，一是侧重于定性分析，定量评价不够；二是侧重于“宏观”研究，结合工程具体较差，在建筑结构、基础方案和地基处理措施等方面，往往缺乏权威性意见和建议。这反映了勘察与设计、施工在一定程度上是脱节的，影响了勘察工作社会地位和经济效益的提高；它尤其不能适应社会主义市场经济的需要。

针对工程地质勘察的缺陷，中国城建、冶金部门的一些工程勘察单位自80年代初期，引进了岩土工程体制。这一技术体制是为工程建设全过程服务的，因此很快就显示了它突出的优越性。之后，各部门相继推广。此时，由于国内地质找矿市场逐渐萎缩，不少原从事找矿地质勘查的地质队也纷纷转产，从事岩土工程勘察。因而形成了一支庞大的岩土工程勘察队伍，它们遍布全国各大、中城市，主要从事工业与民用建筑和市政设施的勘察。由于高层建筑，尤其是超高层建筑的涌现，对天然地基稳定性计算和评价、桩基计算与评价、基坑开挖与支护、岩土加固与改良等方面，都提出了新的研究课题，要求对勘探、取样、原位测试和监测的仪器设备、操作技术和工艺流程等不断创新。由于勘察工作与设计、施工、监测结合紧密，勘察真正成为工程咨询性的工作，为保证工程安全和提高经济效益作出了很大的贡献，并积累了许多勘察经验和资料。可以认为：勘察与设计、施工、监测的紧密结合，是岩土工程技术体制的最大优越性。为了在社会主义市场经济体制下，使岩土工程勘察能贯彻执行国家有关的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、确保工程质量和提高经济效益，由国家建设部会同有关部门，共同制订了中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-94，作为强制性国家标准于1995年3月1日正式颁布施行。该规范是对原《工业与民用建筑工程地质勘察规范》TJ21-77的修订，它既总结了中国40多年来工程实践的经验和科研成果，又注意尽量与国际标准接轨。

从目前国内大量的实践可看出，岩土工程勘察侧重于解决土体工程的场地评价和地基稳定性问题，而对地质条件较复杂的岩体工程，尤其是重大工程（如水电站、核电站、铁路干线等）的区域地壳稳定性，边坡和地下洞室围岩稳定性的分析、评价，仅由岩土工程师是无法胜任的，必须有工程地质人员的参与才能解决。这就要求岩土工程与工程地质在发挥各自学科专业优势的前提下，互相渗透、交叉，二者互为补充而相得益彰。四、工程地质学的研究对象和任务地质学工程与技术学科相互渗透、交叉形成的边缘科学

人类工程活动地质环境地质环境的概念：指自然环境的一个重要组成部分，与人类生存和发展有紧密联系的岩石圈的一部分，这部分积极地与水、气和生物圈相互作用着。上限为岩石圈表面，下限为人类技术——经济活动引起的物理场、化学场因素变迁消失的深度。地质环境是多因子系统：大气、

水、生物、岩石

四个圈环境自然环境

人类环境大气、水、社会环境

人为环境

生物、岩石

地质环境人类能到达的地下深度：5000m，钻探深度10000m。地球上现有工程建筑都建于地壳表层一定的地质环境中，地质环境以一定的作用方式影响建筑物。人类工程活动对地质环境有一定作用，使其变化，又影响着工程建筑的稳定和正常使用。人类工程活动与地质环境之间，处于相互联系又相互制约的矛盾之中。工程戏地质贩学的吩基本报任务：研究志地质赠环境绸与人由类工风程活林动之间的关胖系，使歌二者矛红盾转化岭和解决康。地质楼环境孟对工渐程建蜓筑的疲影响地震—青—影响穗区域工事程建筑软土地支基——美需进行维专门地幼基处理岩溶漠——图水库紫渗漏崩滑泥耻石流—器—工程斥改线人类工男程活动幕对地质涝环境的仓影响抽汲雁地下臭水—虹—库地面滨沉降刮海水凝入侵地下水似质恶化大型水查库修建歼——库争岸再造提库周浸巾没库区淤彻积摄诱发如地震工程地占质勘察拴的目的：为工程战建筑对献象选择柱适宜的遣地质环坚境，从而旱为该敏工程总在技术铜上的婶可能昼性和经济上裕的合理恭性提供枝保证。并不辈致对宣地质盼环境针产生阔不应望有的塌破坏，以致懂影响常工程龟本身龙和人拿类的咽生活享环境。技术哈可能忠性:指在姻地质热环境慕中兴格建某仅建筑斩物的岁安全油保障造如何倒。换笑言之挖，建捎筑物畜地基掌对基来础的望适应弦性如戒何，吗当二跃者不孤相适刑应时打，能侵否通填过改插变基疯础结制构或扯改良罗地基赴性质拆使其脂达到层相互党适应屋。经济蚁合理哪性：指通否过对哑建筑咳地区佛地质磨条件展的深戴入研穷究后奸，在歉保证突工程在稳定岩性的飞前提挽下，申选出却经济教成本撤最低夸的建鸭设方绞案，聚以达帐到经工济上再合理婚，即冲可行认性研燥究。五、工俩程地质州学研究禁内容、希分科及舍其与其桑他学科献的关系（一）研究内或容1.忌岩土果工程抹地质芽性质步研究建造普于地眨壳表泳层的智任何每建筑骨物，老都离福不开慌岩土溉体，桌岩土侍体作共为建范筑物块地基喊或环赤境。岩土体所成因类秧型和性纠质对建羊筑物的竞意义重君大。研究尝地质赛环境唐首先骡研究融岩土告体分布规锅律成因脸类型工程反性质孔参数短测试不良性躲质的改骨良形成分正支学科——工程边岩土动学2.工程动涝力地质称作用研件究地球内抬外动力哈作用——地质潮现象人类异工程——经济难活动佩产生猫的各悔种作遗用这些竟作用除制约罢着建河筑物禁的稳妙定造夜价和坛正常训使用研究工烛程动力零地质作晚用地质羡现象分布规模形成秒机制发展演森化规律产生情的工械程地滴质问害题工程地恐质问题努的分析旋评价防治对这策措施形成分该支学科——工程续动力创地质评学3.工程地锅质勘察确理论和尖技术方魂法研究工程地珍质学服虫务于工题程建筑渣，具体堪实现就制是工程榨地质勘孝察。工程地俘质勘察肃的目的芽就是查秋明工程邀地质条犯件，分回析存在怎的工程埋地质问鹅题对工齿程建龄筑区芬作出纤工程桨地质坐论证骡和评萄价，盒提出舍建筑扇设计西所遵鱼循的贪最佳察方案武和可烟能采栋取的瓶工程既措施赌，这锅涉及墙到广忘泛的剥理论鸦。基础橡地质注专业驱基础次工程锦建筑沸地基筐基础华等工程地发质条件：工程地交质条件咬是指客议观存在绞的地质张环境中喊与工程短建筑有游关的地旅质要素拥之综合饿。它包税括地形介地貌、斗岩土类挤型及其寄工程地拣质性质灵、地质提结构、捎水文地轰质条件响、物理艺地质现剧象（动氧力地质情作用）样、天然祖建筑材岂料。综合悠概念，一企、二种塞因素坏不称沸为工绘程地素质条奴件。针对衡工程棵建筑尤对象搬而言。在自呢然地渗质历裳史过销程中债形成债的客弱观条片件，不是人辨为的。工程疲地质外问题：工程座地质沉问题姜是指百工程串建筑牌物与睡地质短环境返（场悠地工环程地蹄质条深件）狸之间贷，存温在着渔某些症不适删应性屈所引民起的我影响萝建筑性物施窜工、嘱正常叨运行膛和周劈燕围环革境的返地质坛问题辫。它清反映只了工扔程要滴求与胆场地嫂地质议条件胆之间刚的矛咸盾。问题的晓产生是纺由于工旅程技术——经济罪要求卸与场判地地坦质背届景之号间的股矛盾桌或差艳异引态起。岩土工配程问题画：指的卖是工狂程建沃筑物欣与岩惧土体勇之间毅所存呼在的保矛盾到或问猴题。城在岩授土工眉程施耳工以英及工枕程建摩筑物结建成牧使用皂过程睡中，渣工程赖部位族的岩佳土体脸和地仙下水瞧与建滑筑物遇发生盒作用汁，导步致岩顿土工毁程问雪题的野出现败。工程刷地质祝勘察芝的核草心问这题功如何避运用挡有效念的勘振察方纹法和裙手段粱，取枝得反栏映确道切的赶工程辛地质缴因素增，资业料分哲析理使论，振以及籍表现给形式捆。为保惑证勘条察的雷精度恨和质份量，详需不结断改才进技棋术方膊法、询勘探茂机械杆和测摄试仪俱器。为使环工程挪地质它评价鼻和预赖测定傅量化颜，需方不断瓣完善怒地质挽——勿数学边模型涂和发价展数插学分滔析方揪法，案应用浇计算辅机技具术。制订适养用于不令同类型镇建筑的积勘察规凭范或手响册。形成牲分支补学科间——专门织工程麦地质腊学4.区域工丘程地质捏的研究工程地设质条件戴工程地议质问题跳具有明速显的区绕域性分摸布规律紫和特点为国模土资愈源开煌发利篇用和舌建设间布局受优化,需要教研究液不同坟区域解地质冬条件敏的形庙成和扬分布排规律不同区交域地质畅构造应露力不同,区域稳息定性不瞒同形成分罩支学科——区域眉工程缝地质偏学5.环境工膛程地质嘴的研究随着裂经济乱的发饲展，人类穷工程—经济宁活动喘对地络质环亚境的恐反馈乳作用精日益醒广泛福而深公刻地质环搜境恶化地质磁灾害葵频发为了合煮理利用绘保护地幼质环境，科学地冒预测人莫类活动晋对环境圾的负影列响工程地沿质学—割—环境怖科学交叉渗乳透形成分比支学科志——环境火工程嘱地质僵学（二）与其他短学科的讲关系工程地层质学涉五及知识缠范围广，多学册科的棒交叉工程终岩土男学岩土僻力学工程动廊力地质抵学专门工谁程地质剧学数咸理绩化建力环境-工程地住质学-钻探物探计算机地质康学工程侦建筑男学出现貌新的辈生长吩点城市地道质岩土飞工程海洋茶工程跑地质高层建商筑工程宰地质岩土司工程是以工啄程地质第学、土力学、岩石力顾学及地拿基基础偏工程学红为理论染基础，以解决撕和处理按在建筑疫过程中狐出现的售所有与岭岩土体郊有关的援工程技术术问题，是一么门地堆质与