土的勘察及勘察报告应用课件

土的勘察及勘察报告应用第一节土的现场目力鉴别方法

根据土的一些外观特征，用一些简易的试验方法判别土类及土性，统称为土的现场目力鉴别。当然，这种鉴别是初步的，正确的判别要通过必要的室内土工试验方能达到。但掌握现场目鉴别是十分重要的一种基本技能，不能轻视。土的现场目力鉴别包括划分土类及鉴别土的基本性质。在土的目力鉴别中常用的简易试验方法主要有：1.干强度试验：把风干的小土块，用手指捏碎或劈断，根据用力的大小来判别。干强度高——捏不碎，抗断强度大；干强度中等——用力能捏碎，容易劈断；干强度低——易于用手捏碎和搓成粉末。2.韧性试验：将土调成略高于塑限，柔软而不粘手，在手掌中搓成直径约3m的土条，再揉成土团，再次搓条。根据再次搓条的可能性，可区分：韧性高——能揉成土团，再搓成条，手指捏不碎；韧性中等——可再揉成土团，手指稍捏即碎；韧性低——不能再揉成土团。3.摇震试验：用含水量接近于饱和的土，团成小球，放在手掌上左右反复摇晃，并以另一手震击该手掌，则土中水渗出土球表面，并呈现光泽。再用手指捏该土球，水分光泽又消失（水复又进入土球内部）。观察随摇震与手捏时水分出现与消失的反应可区分为：反应块——出水与消失迅速，表示粉砂含量较多；反应慢——出水与消失都慢，表示粉砂含量较少；无反应——无水分出现，表示粘粒含量很多。4．光泽反应：用小刀切开稍湿的土，并用小刀抹面。如果土面呈现光泽，表示为高液限粘性土；如土面粗糙无光泽，则为低液限粘性土或粉性土。5．握团试验：用于区分有机土中的泥炭分解度：完全没有或几乎没有分解的泥炭，握团时从指缝中挤出来的是清水；已分解的泥炭，握团时大部分或全部泥炭都能从指缝中挤出来。6．其他：如手指揉搓的感觉，肉眼观察等。对粘性土的目力鉴别见表11-1；对砂性土的现场鉴别见表11-2；对土的湿度的现场鉴别见表11-3；对碎石类土密实度的现场鉴别见表11-4。对人工填土与淤泥质土的现场鉴别见表11-5。利用这些鉴别表，可对土类及状态作初步的判别。

粘性土的目力鉴别表表11-1轻亚粘土亚粘土粘土肉眼观察含有较多的砂粒或含有很多的云母片含有少量的砂粒看不到砂粒，但在残积、坡积粘土中可看到岩石风化后残留的碎屑手指揉搓干时有面粉感，湿时粘手，干后一吹即掉干土揉搓时有少量砂感，湿时粘手，干时不粘手湿时有滑腻感、粘手，干后仍粘在手上光泽反应土面粗糙土面光滑但无光泽土面有油脂光泽摇震试验摇动时出水与消失都很迅速反应很慢或基本上没有反应没有反应韧性试验土条不能再揉成土团可以再揉成土团，但手捏即碎裂可以再揉土团，并再次搓条，手指压不碎干强度试验易于用手指捏碎和碾成粉末用力才以捏碎，容易折断捏不碎，抗断强度大，断后有棱角，断口光滑砂性土的现场鉴别表表11-2砾粒粗砂中砂细砂粉砂肉眼观察颗粒粗细约有1/4以上的颗粒比乔麦或高梁粒大约有1/2以上颗粒比小米粒大约有1/2以上颗粒与砂糖、菜籽近似大部分颗粒与粗玉米粉近似大部分颗粒近似面粉干燥时状态颗粒完全分散颗粒仅个别有胶结颗粒基本分散，部分胶结，一碰即散颗粒少量胶结，稍加碰击即散颗粒大部分胶结，稍压即散摇震试验表面无变化表面无变化表面偶有水分光泽表面出水（翻浆）表面出水显著，翻浆明显粘着程度无粘着感无粘着感无粘着感偶有轻微粘着感有轻微粘着感土湿度的现场鉴别表表11-3

土类潮湿程度砂土粘性土稍湿用手紧握，由于潮湿而感到凉，放于手掌中摇动时，能分出一些小块，稍压即碎，放在滤纸上，不立即浸湿用手握紧，由于潮湿而感到很凉；颜色较深，不易捏塑；刀切之似蜡，放在滤纸上，不立即浸湿很湿放在手上有湿感，似有可塑性，加压时能保持较长时间，放在滤纸上，浸湿很快放在手上有湿感；易塑成任何形状；放在滤纸上，浸湿很快饱和放在手上稍摇动，即液化成饼状轻亚粘土与砂相似，水滴在亚粘土和粘土样表面上，不易渗入碎石类土密实度的现场鉴别表表11-4密实度骨架颗粒含量及排列可挖性可粘性充填物以砂土为主充填物以粘性土为主充填物以砂土为主充填物以粘性土为主密实骨架颗粒含量大于全重的70%，为交错排列，连续接触颗粒间孔隙填充密实或有胶结物质。镐锹挖掘困难，用橇棍方能松动，并壁稳定颗粒间充填以坚硬和硬塑的粘性土力主，开挖较困难钻进极困难，冲击钻探时，钻杆和吊锤跳动剧烈，孔壁稳定

钻进极困难，冲击钻探时，钻杆和吊锤跳动剧热，孔壁稳定。但碎屑物较易取出中密骨架颗粒含量等于全重的60~80%，为交错排列，大部分分接触颗粒孔隙被充填，用手可松动颗粒，镐锹可挖掘，并壁掉块现象颗粒间充填以可塑状粘性土为主，锹要开挖，但不易掉块钻进较困难，冲击钻进时，钻杆和吊锤有跳动现象，孔壁有时坍塌。钻进较困难，冲击钻进时，钻杆和吊锤有跳动现象，但孔壁不易坍塌稍密骨架颗粒含量小于全量的60%，排列混乱。大部分不接触颗粒间孔隙部分补充填，颗粒有时被充填物隔开，用手一触即松动掉落，锹可挖，进壁易坍落

颗粒间充填以软塑或流塑粘性土为主，锹易开挖，井壁有坍塌现象钻进较易，钻杆和吊锤跳动不显著，孔壁易坍，有时有翻砂现象钻进较易，钻杆和吊锤跳动不显著，孔壁较稳定人工填土与淤泥质土的现场鉴别表表11-5鉴别方法人工填土淤泥质土颜色没有固定颜色，主要决定于夹杂物。一般为灰黑色灰黑色，有臭味夹杂物一般含砖瓦碎块，垃圾、炉灰等池沼中有半腐朽的细小动物遗体，如草根、小螺壳等构造夹杂物质显露于外，构造无规律构造常为层状，但有时不明显浸入水中的现象浸水后大部分物质变为稀软的淤泥，其余部分则为砖瓦炉灰渣，在水中单独出现浸水后外观无显著变化，在水面有时出现气泡湿土搓条情况一般情况能搓成3mm的土条，但易折断，遇有灰砖杂质甚多时，即不能搓条能搓成3mm的土条，但易折断干燥后的强度干燥后，部分杂质脱落，故无定形，稍微施加压力，即行破碎干燥后，体积缩小，强度不大，锤击时成粉末，用手指能搓散第二节土的勘察方法

土的勘察是为了查清地下土层的分布及各土层的工程性质。主要有两种方法：(1)勘察(包括试坑、钻探)、取样、室内土工试验；(2)原位测试。一、勘察勘察的方法很多。试坑是勘察浅层土层的最便宜方法，常用锹，铲人工挖掘，也可用简单的机械挖掘。坑有圆形，方形或长方形。人可直接下坑观察土层的变化及天然状态，并能采取接近于天然状态的原状结构土样。当土层松软，易于坍塌，在挖掘中应支护坑壁，以确保安全。当地下水位较高，特别在砂土中，水下开挖的费用则比钻孔为大，试坑就不适用。钻探是地基土勘察中广泛应用的方法。它利用钻探机具，在土层中钻进一个直径小，深度大的圆柱形“钻孔”。并在一定深度用取土器采取土样，有的土样是结构扰动的，只用来鉴别土类;有的土样则是最大限度地保持天然结构和天然湿度，所谓“原状土样”，供室内土工分析用。

在土层中的螺纹钻探是用一根螺纹形钻头，用人力或机械力旋转，使钻头旋入土中，然后上提钻头，通过附着于螺纹钻头上的土，在地面用现场鉴别方法对土层进行划分层次及对土性进行描述。这是一种最简易的钻探方法。但当土层中含有砾，卵石或砖瓦时，就不适用。在砂、卵石中，可用楔形冲击钻头，提升到一定高度后自由下落，对孔底岩土进行冲击破碎，再利用泥浆作为冲洗液，将破碎的岩土碎块，携带到地面。观察被带到地面的岩土颗粒，可大致判定土层变化的情况，事实上，一些粗颗粒往往沉在孔底，只有细颗粒被冲洗液冲上地表，这是应注意的。在一般地层中，采用回转钻进法，借助竖向加压及回转力的作用，使钻头破碎孔底岩土。或使孔底岩石全部破碎;也可只破碎孔底环形部分岩土，而在中间保留圆柱形的岩心或土样。后者也成为取心钻进。在岩石或硬土层中钻进时，为了提高钻进效率，在钻头上常镶嵌有硬合金、金刚石等。

对土层进行钻探，取土的数量及质量是极关重要的。其中质量又是关键，否则，取样数量再多，试验仪器再好，其实际价值也是不大的。因此工程技术人员对取样质量必须严格要求.

影响取样质量的因素很多，其中有钻进方法、取土器结构与规格、取样方法、土样的封存及运输，以及试样的制备方法等。钻进工艺是保证取得不扰动土样的第一个前提。钻进方法的选择要着眼于确保孔底拟取土样不被扰动。在接近取样深度，不宜采用冲击钻进。当在地下水以下钻进时，要防止孔内水位低于周围土层中的地下水位，否则，孔底会发生涌土而使孔底土被扰动。为防止孔底涌土，可在孔内灌注水或泥浆，在取土前，孔底浮土必须除掉.在钻进方法合乎要求的前提下，选取适当的取土器，采取一定的取土方法是重要的。取土扰动程度与取土器的面积比及内、外间距比有密切关系。图11-1取土器技术参数

面积比

（11-1）（11-2）

（11-3）

间距比外间距比式中：Dw——取土器管靴外径（mm）；

De——取土器管靴内径（mm）；

Ds——取土筒内径（mm）；

Dt——取土筒外径（mm）；取土器的技术参数参考值表11-6取土器技术参数直径（取土器内径Ds）(mm)取土筒长度(mm)余土筒长度(mm)管靴长度(mm)面积比Ar(%)内间距比Ci(%)外径距比C0(%)管靴刃口角度（度）土类软粘土≥100240300100<200.5～1.00～1<10一般粘土96或10024020050<201.0～1.51<10轻亚粘土8020010050<200.5～1.01<10老粘性土962005050<301.0～1.51～2<

15湿陷性黄土12215019015.31.640.912常用的取土方法有击入法、压入法和震动法几种。击入法有轻锤多击法和重锤少击,宜采用重锤少击。击入法有慢速压入和连续快速压入,连续快速压入对土样的扰动影响最小。.震动法对土样扰动有影响,故甚少采用。二、原位测试原位测试与钻探取样土工分析是相互补充的。原位测试可以克服室内土工分析的以下缺点:钻探取样及室内制备试样所发生的土的扰动;在有些土层中难以采取原状土,例如饱和的疏松砂、流塑软塑的软粘土等,以及含砂石的土;土样尺寸小,在测定层状或裂隙性粘土时,有明显的尺寸效应；土样数量有限,无论在平面上还是深度都如此。原位测试可在原位的应力条件,与的天然含水量下进行土的试验。但原位测试也有土的扰动问题,在原位测试中土的扰动与试验仪器的性能、安置方法、操作方法等有关,如不注意这一点,原位测试也会得出不正确的结果,因此注意原位测试的应用条件是很重要的。有些原位测试还有这样的优点：即可取得在深度上连续的记录,提取了土层在深度上变化的完整信息.研究并利用这些信息,可以大大减少钻探取样的数量,并把数量有限的钻探工作布置在代表性地段或布置在待重点研究的地段上。原位测试可分为两大类:一类是在小应变条件下进行测试;另一类是在大应变条件下进行测试。后者又可分为单测定土的强度,以及除了测定土的强度外,还提供应力应变信息。在土工勘察中常用的原位测试如表11-7。表11-7应变条件试验目的实验类型原位测试内容小应变模量波速钻孔波速试验：沿孔法跨孔法大应变强度直剪十字板剪切试验贯入标准贯入试验静力触探试验模量及强度载荷平板载荷试验螺旋压板载荷试验旁压试验预钻式自钻式波速法:属于小应变条件的原位测试方法。在均质的或成层土层中,理论上波速与土层的弹性模量和泊松比有关。因此,如在现场测得了波速,就可计算得土的弹性模量和泊松比.为了测定波速,在震源处引发一次冲击,而在离开震源某一距离处放置一检波器,以测定波通过该指定距离所需的时间.在土的勘察中常用的是钻孔波速法。在钻孔地面孔口外设置震源,在沿钻孔不同深度处设检波器,可测得从孔口至不同深度的波速,这方法称为沿孔法,也称为检层法.也可利用两个垂直孔,在一个孔中一定深度处设置震源,而在另一孔相应深度处设置检波器,可直接测定波从一孔到另一孔在不同深度的土层中的波速。这方法称为跨孔法。2.十字板剪力试验：适用于原位测定饱水软粘土的不排水抗剪强度,由于它避免了钻进时土的扰动以及采取土样的扰动,而直接在原位应力条件下测定土的抗剪强度,所以它是一种有效的原位测试方法.

十字板剪力试验,是在预钻的钻孔孔底,把有4个叶片的十字板头插至规定深度,施加扭转力矩,直至土体破坏;或是不用钻探,直接将十字板头压入土中不同深度,测土体破坏时扭转力矩。假定土体破坏时,形成一圆柱状剪损面,假定由圆柱侧面及圆柱上下两面提供抗扭力矩,则不排水抗剪强度Cu(也即十字板抗剪强度Sr)为:（11-4）

式中:M---土体破坏时的扭矩;D---十字板头直径;H----十字板头高度;图11-2在孔底进行十字板剪切试验3.标准贯入试验:标准贯入试验是利用规定的落锥能量将圆筒形的贯入器打入钻孔底土中。根据贯入的难易程度来判定土的物理力学性质。锤重63.5kg,自由落距76cm,贯入器外径51mm,内径35mm,长500mm,为两个半圆管合成,下部有贯入器管靴.贯入器上端连接外径42mm钻杆.在将贯入器打入土层时,先打入15cm不计击数,继续贯入土中30cm,记录其锤击数即标准贯入击数N.标准贯入试验对估定砂类土的天然密度是十分有用的实验,N与砂类土密实度的经验关系已在第一章中介绍。在利用标准贯入击数N估算土的承载力、强度参数和变形参数时，还应考虑到有一些因素影响着N值，因此要做相应的修正。例如：杆长的修正、土层自重压力和测压力的修正、地下水位的修正等。遇到硬卵石层，或含水层的粘土层，可将贯入器换为锥形探头，即成为圆锥动力触探试验。图11-3标准贯入试验装置4、静力触探试验：静力触探就是将一金属圆锥形探头，用静力以一定的贯入速度贯入土中，根据探头测得的探头阻力可间接的确定土的物理力学性能。静力触探具有明显的优点：连续、快速、灵敏、简便。因此，已得到广泛的使用。静力触探的不足处在于：不能对土进行直接的观察和描述：测试深度还不能太深（一般小于50米，个别情况当采用一些辅助手段，可达70米）；对于含砂卵石的土、密实砂土层均难以贯入。

静力触探探头有单桥及双桥两种。单桥探头可测得探头的比贯入阻力Ps;双桥探头可测得锥尖阻力qc和探头摩擦筒的侧摩阻力fs。利用Ps或qc与fs，根据经验可以划分土层，也可以确定土的物理力学性质。在这方面有大量文献资料可供参考。图11-4静力触探探头5、平板载荷试验：载荷试验是一种最古老的原位测试方法。它是在与建筑物基础工作条件相似的受荷条件下，对天然埋藏下的地基土，测定加于承压板的压力与沉降的关系。它实际上是基础的模拟试验。根据压力与沉降的关系，可以测定土的变形模量、评定土的地基承载力。对于不能用小尺寸试样试验的填土、含碎石的土等，最适宜用载荷试验。但应注意到载荷板的面积小于实体基础的面积，所以载荷试验在深度上的影响范围也小于实际基础的影响范围。试验时，可用维持载荷直至沉降稳定，再加下一级荷载……，直至破坏荷载，也可以用一定的沉降速率（例如2.5mm/min的速度）使载荷板压入土中，测定荷载与沉降关系，这时所施加的最大荷载相应于不排水抗剪强度所提供的极限荷载。利用载荷-沉降曲线（p-s曲线）的初始直线段，可求得土的变形模量E0。6.螺旋压板载荷试验：以螺旋板作为载荷板，旋入地下预定深度，用千斤顶通过传力杆向螺旋压板施加压力，同时量测载荷板的沉降值。当一个深度试验完后，可再旋入到下一个深度进行试验。螺旋压板载荷试验可用于砂土，也可用于粘性土，但旋入螺旋板时对土有一定的扰动。7.旁压试验：通过旁压器弹性膜的横向膨胀，对土施加压力，使土体产生相应的横向变形，从而测得压力与变形的关系曲线，称为旁压曲线。由此可求得土的变形模量和地基承载力。旁压试验实质上是横向的载荷试验，故也可称为横压试验。旁压试验按旁压器的就位方式分为两类：预钻式旁压试验。在预先钻好的钻孔中，把旁压探头放入预定深度，进行旁压试验。自钻式旁压试验。在旁压探头下端装一圆筒形刃具，加压使刃具切入土中，进行刃具内的土则用一旋转的切削钻头破碎，用泥浆或冲洗液将碎土循环携带到地面，这样边钻进边把旁压器下沉到预定深度，进行旁压试验。

自钻式旁压试验的优点，是旁压器就位时，土的原位侧向应力可认为没有释放过；而预钻式旁压试验则不同，由于预先钻孔，孔壁应力已释放。旁压试验近年来发展迅速，因为从应力条件来说，旁压试验相当于轴对称圆柱穴扩张，其弹塑性解已得到解决。而其他原位测试手段，应力情况比较复杂。旁压试验设备轻便，操作简易，测试快速，其优点是明显的。但旁压试验为横向加压，与一般工程上的竖向加荷不同。对于各向异性土层来说，横向与竖向的力学性能是不同的。

在土的勘察中，通过调查研究、收集已有资料、勘探、水土室内分析、原位测试等，获得了大量的第一手原始资料。对这些资料，经过去粗取精、分析、归纳和综合，最后以勘测报告书及有关图件完整地、正确地、全面地、又有针对性地反映场地的工程地质条件。勘察报告书是土勘察的文字成果。一般要求有明确的目的性、文字精练、并附以必要的图件。

报告书一般分为绪论、一般部分、专门部分和结论几部分。1.绪论：说明勘察单位，勘察任务的来源地点、目的，范围和采用的工作方法，勘察工作量及勘察日期。在绪论中还应说明工程类型、规模、重要性及设计阶段，并明确要解决的主要问题。2.一般部分：应包括以下内容：第三节勘察报告书及有关图件场地的基本情况：场地的自然历史条件、地貌地物特性、水文条件、地下水条件、地质条件（基岩类型，地质构造等）；场地土层的分布及土性变化：根据现场勘探、现场描述等有一清楚的说明，使人看了对场地土层条件有一明确的轮廓认识。必要时，用一个或几个土层剖面图来说明其分布变化。并指出对工程影响较大的个别土层的情况。场地地下水位情况：深度、变化范围以及水质，特别是对建筑材料的侵蚀性。

3．专门部分：这是整个报告的核心内容，它包括结合具体的工程设计及施工涉及的有关土工问题进行论证，要求尽可能对所涉及的问题给予详细的分析，并作出综合评价。例如，对各类建筑物地基土分别进行剖析，提出可能的基础类型，基础设计的主要准则，如基础埋深、基础尺寸、允许承载力、预计可能的沉降、基坑开挖的支护、降低地下水位的措施等。对各种可能的基础方案进行分析比较，提出最优方案。譬如，土分析给出的强度参数偏低，建议采用高一些的强度参数，就必须有充分的理由和依据。4.结论：在结论中把专门部分中最主要的意见以结论的意见表达出来。结论应是清楚的和明确的，不能含糊的，模棱两可的，在结论中还应指出存在的主要问题