河海大水文学与工程地质课件08工程地质勘察

第八章

工程地质勘察

本章提要

主要介绍工程地质勘察的目的和任务、工程地质勘察的基本方法、土木现场原位测试方法及试验代表性指标的选取和地基承载力的确定方法。还着重介绍了工程地质勘察报告的主要内容及编制方法第八章

工程地质勘察§8～1概述§8～2工程地质测绘§8～3

工程地质勘探§8～4

现场原位测试§8～5

现场监测§8～6工程地质勘察报告的主要内容§8～1概述

工程地质勘察的目的和任务

工程地质勘察是运用工程地质理论和各种勘察测试技术手段和方法，为解决工程建设中地质问题而进行的调查研究工作。工程地质勘察的任务：①查明建筑场地的工程地质条件，选择地质条件优越合适的建筑场地：②查明场地内崩塌、滑坡、岩溶等物理地质作用和现象；§8～1概述

工程地质勘察的目的和任务

工程地质勘察的任务：③查明地基岩石的地层年代、岩性、地质构造、土的成因类型及埋藏分布规律。测定地基岩土的物理力学性质；④查明地下水类型、水质、埋深及分布变化；⑤根据场地工程地质条件，分析可能发生的工程地质问题，提出建筑物结构形式、基础类型及施工方法的建议；⑥对不利于建筑的岩土层，提出处理方法或防治措施。§8～1概述

工程地质勘察的一般要求建筑工程项目设计分三个阶段：可行性研究、初步设计和施工图设计勘察工作相应分为：选址勘察、初步勘察、详细勘察复杂工程还有：预可行性勘察、施工勘察简单工程可简化1、选址勘察阶段几个场地对比，对场址稳定性和适宜性作出工程地质评价§8～1概述

工程地质勘察的一般要求1、选址勘察阶段工作包括：1）搜集（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建筑经验；2）分析已有资料，踏勘，了解场地的地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件；3）对工程地质条件复杂，资料不足，工程地质测绘及必要的勘探。§8～1概述

工程地质勘察的一般要求1、选址勘察阶段选址宜避开工程地质条件恶劣的地区或区段：1）不良地质现象发育，影响场地稳定性的地段；2）地基土性质严重不良地段；3）对抗震不利地段；4）洪水或地下水严重影响地段；5）地下采空区的地段。§8～1概述

工程地质勘察的一般要求2、初步勘察阶段场址已选定目的：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以及不良地质现象的防治工程方案作出工程地质论证。§8～1概述

工程地质勘察的一般要求2、初步勘察阶段主要工作：1）收集资料2）初步勘察3）确定地震效应收集分析已有资料，还要工程勘探、测试§8～1概述

工程地质勘察的一般要求3、详细勘察阶段为施工图设计提供资料－各项参数确定基础设计、地基处理和加固、不良地质现象防治工程等方案。主要工作：1）研究建筑与结构特点；2）查明不良地质现象；3）确定地基稳定性和承载力；§8～1概述

工程地质勘察的一般要求主要工作：4）确定地基变形计算参数；5）分析地震效应；6）地下水埋藏与腐蚀性。7）提供深基坑开挖的边坡稳定性计算和支护设计的参数；8）提供桩基础设计参数。详细勘察主要手段：勘探、原位测试和室内土工试验。§8～2工程地质测绘工程地质测绘的主要内容

绘制工程地质图——主要在选址勘察、初步勘察阶段测绘包括工程地质条件全部要素，各要素研究内容包括：1）岩土体的研究查明地层岩性、岩土分布特征及成因类型、岩性变化特点等2）地质构造的研究地质构造决定区域稳定性，包括断裂构造、褶皱等§8～2工程地质测绘工程地质测绘的主要内容

各要素研究内容包括：3）地形地貌研究影响场地选择、建筑布局4）水文地质条件研究地表水和地下水的类型和分布等5）调查研究各种物理地质现象6）天然建筑材料的研究§8～2工程地质测绘工程地质测绘的范围和比例尺

范围包括场地及附近相关地段，应考虑因素：1）建筑类型房屋工程、管线和线路工程、地下工程2）建筑物的工艺要求厂房、水坝3）工程地质条件复杂程度§8～2工程地质测绘工程地质测绘的范围和比例尺

工程地质图的比例尺分三种：小比例尺1：5000～1：50000可行性研究时中比例尺1：2000～1：5000初步勘察时大比例尺1：200～1：100详细勘察等绘图精度：误差<3mm§8～2工程地质测绘工程地质测绘方法要点

两种测绘方法：像片成图法和实地测绘法像片测绘法：地面摄像或航空（卫星）摄影的图片，室内分析为主、实地调查为辅实地测绘法：1）路线法：沿选定路线，实地测绘、调查2）布点法：布置观测路线和观测点3）追索法：沿地层走向、地质构造线或不良地质界线布点追索§8～3工程地质勘探

工程地质勘探的任务在工程地质测绘的基础上进行，直接深入地下岩土层，探明深部地质情况。方式包括：工程地质钻探、坑探、物探主要任务：1）探明建筑物场地的岩性及地质构造；2）探明水文地质条件；3）探明地貌及物理地质现象；4）提供岩土样及水样，提供野外试验条件§8～3工程地质勘探

工程地质物探

地球物理勘探方法－专用仪器1、电法勘探电阻率法－通过各种岩土电阻率（导电性）不同，来研究地层、构造、土层厚度、含水层分布等A、B供电，M、N点测电位差、电流值，则可计算出地层电阻率，各类岩土电阻率见图示表8.1§8～3工程地质勘探

工程地质物探

2、地震勘探法

用爆炸或敲击产生地震法，地震波以弹性波在岩土体内传播，不同介质弹性波速不同，以此判断地质（现象）构造。地质勘探法可了解基岩面、覆盖层厚度、断层等§8～3工程地质勘探

工程地质钻探

钻机钻探孔、采取岩土样或现场力学试验钻孔的直径、深度、方向等，按工程要求、地质条件钻探方法考虑：鉴别孔：终孔≮33mm取土样孔：取土段孔径≮108mm取岩土试样孔软质岩≮108mm硬质岩≮89mm图示§8～3工程地质勘探

工程地质钻探

钻探方法二种：回转式、冲击式钻机见钻孔分技术性孔和鉴别孔取原状土，取土器－球阀式、活阀式保证土样少受扰动，几点原则:1)在结构性敏感土层和较松疏砂层中需采用回转钻进2）以泥浆护孔，可以减少扰动3）取土器与孔壁之间要有一定空隙，避免刮土挤进废土4）取土前的一次钻进不宜过深，以免下部拟取土样土层受扰动表8.3图示§8～3工程地质勘探

工程地质坑探场地挖探槽、探坑和探井，可直接观察和取原状土样，并不使用专用机具探槽：成长条形深度<3m可了解地质构造线、断裂带宽度地层分界线并取原状土样探坑：深度不大且形状不一，矩形探槽，深度1～2m探井：深度>3m，断面方形、矩形、圆形坑探中取原状土图示一图示二§8～4

现场原位测试

现场原位测试：在岩土原来所处的位置，基本保持天然结构、天然含水量及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标主要方法：静力荷载试验、触探试验、剪切试验等选择具体方法按建筑类型、岩土条件、设计要求、地区经验、测试方法的适用性（按）表8.5§8～4

现场原位测试

静力载荷试验

静力载荷试验可确定地基土的承载力、变形模量、不排水抗剪强度、基床反力系数及固结系数等1、静力载荷试验装置和基本技术要求主要设备三部分：加载与传压装置、变形观测系统及承压板图示§8～4

现场原位测试

单桩垂直静载荷试验

结果图§8～4

现场原位测试

静力触探试验

静力触探试验是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、分析、确定地基土的物理力学性质。适用：粘性土、粉土、砂土作用：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§8～4

现场原位测试

静力触探试验

1、静力触探试验的技术要求静力触探仪的组成：1）贯入装置－控制等速贯入2）传动系统－液压和机械两种3）量测系统－探头、电缆、电阻应变仪（或电位差自动记录仪）探头分单桥探头和双桥探头见图8.16§8～4

现场原位测试

静力触探试验

1）单桥探头一个触探指标－比贯入阻力psps=P/AP－总贯入阻力A－探头锥尖底面积2）双桥探头两个触探指标－锥尖阻力qc、侧壁摩阻力fsqc=Qc/Afs=Pf/F静力触探过程中，探头应匀速、垂直地压入土层中（1.2±0.3）m/min图8.16§8～4

现场原位测试

静力触探试验

2、静力触探试验成果的应用1）划分地层按静力触探曲线：ps－h曲线、qc－h曲线、fs－h曲线、Rf－h曲线划分地层参照钻孔（钻探）地层分界线①曲线非突变、逐渐提前、滞后图示一图8.18图示二§8～4

现场原位测试

静力触探试验

2、静力触探试验成果的应用1）划分地层②深度不大时，静力触探划分地层界线与实际地层接近；深度>40M，划分地层界线比实际深原因：深度记录误差，细长探杆挠曲§8～4

现场原位测试

静力触探试验

2、静力触探试验成果的应用2）评定地基土的强度参数粘性土的不排水抗剪强度Cu表8-7砂土的内摩擦角表8-8砂土的密实度表8-93）评定土的变形指标粘性土的压缩模量Es、变形模量Eo与ps的关系式表8-10砂土的Es、Eo与ps、qc关系式表8-11表8-12§8～4

现场原位测试

静力触探试验

2、静力触探试验成果的应用4）评定地基土的承载力承载力基本值fo与ps关系式表8-135）估算单桩承载力相当小直径桩的现场载荷试验，相应公式§8～4

现场原位测试

圆锥动力触探

——利用锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据阻抗大小判别土层的变化，可对土层力学分层、土层的物理力学性质、地基土工程评价锤击数优点：设备简单、操作方便、工效高，适应性广，且连续贯入圆锥动力触探分：轻型、中型、重型、超重型1、确定砂土和碎石土的密实度2、确定地基土的承载力3、确定单桩承载力标准值图示一表一表二表三§8～4

现场原位测试

标准贯入试验

1、设备及技术要求动力触探设备三部分：①触探头－标准贯入器②触探杆③穿心锤：重63.5kg、落距76cm贯入30cm的锤击数N63.5硬土层可换算N63.5=n30/s锤击数修正（杆长修正）N＝αN63.5图示一表一§8～4

现场原位测试

标准贯入试验

2、标准贯入试验成果的应用1）评定砂土的密实度2）确定地基土承载力3）评定粘性土的状态4）评定砂土抗剪强度指标5）评定粘性土的不排水抗剪强度6）评定土的变形模量Eo、压缩模量Es7）估算单桩承载力8）地基土的液化判别表一表二表三表四§8～5现场检测

现场检测的目的和任务

施工的建筑物、周围的建筑物现场检测——对在施工过程中及完工后由于工程施工和使用引起岩土性状、周围环境条件及相邻结构、设施等因素发生的变化进行观测工作，监视其变化规律和发展趋势，从而了解施工对各因素的影响程度，以便及时在设计、施工和维护上采取相应的防治措施。现场检测内容图示§8～5现场检测

建筑物的沉降观测《岩土工程勘察规范》规定，需沉降观测的建筑物：①一级建筑物；②不均匀或软弱地基上的重要二级以上建筑物；③加层、接建或因地基变形、局部失稳而使结构产生裂缝的建筑物；④受相邻深基坑开挖施工影响或受地下水等环境因素变化影响的建筑物；⑤需积累建筑经验的工程。§8～5现场检测

建筑物的沉降观测建筑物沉降观测时应注意要点：①水准基点要稳定；②观测点的布置应全面反映建筑物的变形，不宜少于6个；③水准测量宜采用精密水平仪和钢尺。§8～5现场检测

建筑物的沉降观测观测次数和时间要求：施工期间：民用建筑一层一次；工业建筑，按不同荷载阶段，不少于4次。竣工后：第一年，一季度一次；第二年，半年一次；第三年……每年一次直到沉降稳定。§8～6工程地质勘察报告的主要内容

工程地质勘察报告：工程地质勘察的正式成果，对工程地质资料统计、归纳和分析，包括：图件、表格、分析和评价，提供地基土的物理力学指标，供建筑、设计、施工单位使用。§8～6工程地质勘察报告的主要内容

工程地质图的编绘1、工程地质图的类型①工程地质勘察实际材料图反映工程场地勘察的实际工作，包括地质点、钻孔点、勘探坑洞、试验点及长期观测点等；②工程地质编录图包括钻孔柱状图、基坑编录图等地质勘探和测绘点的编录。§8～6工程地质勘察报告的主要内容

工程地质图的编绘1、工程地质图的类型③工程地质分析图反映一种或两种工程地质因素或岩土某一性质指标的变化情况，如基岩埋藏等深线图。④专门工程地质图。⑤综合性工程地质图和分区图。图示§8～6工程地质勘察报告的主要内容

工程地质图的编绘2、工程地质图的内容和编制原理内容包括：①地形地貌包括地势和主要地貌单元②岩土类型及其工程性质包括地层年代、地基土成因类型、变化、分布规律及物理力学指标③地质构造④水文地质条件⑤物理地质现象如岩溶、滑坡等§8～6工程地质勘察报告的主要内容

工程地质图的编绘3、工程地质图的编制方法基本图件①地质图或第四纪地质图；②地貌及物理地质现象图；③水文地质图；