单元工程地质与勘察

1工程地质与勘察同济大学出版社1目录1.1工程地质常识1.2土的特性1.3工程地质勘察21.1工程地质常识3

地质构造在层状岩体中表现最显著，主要有褶皱构造和断裂构造两种基本类型。１．地质年代基本概念把地史划分为5个代，代以下再分纪、世等；与地质时代单位相应的地层单位称界、系、统等。地质时代单位有代、纪、世、期、时。42.第四纪沉积物“沉积土”基本上是在离我们最近的新生代第四纪（Q）形成的（距今约160万年），因此把土称为“第四纪沉积物”。由于沉积历史不长，尚未胶结岩化，通常是松散软弱的多孔体，与岩石的性质有较大的差别。残积土el岩石风化后残留在原地形成的土。

洪积土pl由暂时性洪流，将山区高地的碎屑物质携带至沟口或平缓地带堆积形成的土。

坡积土dl位于山坡上方的碎屑物质，在流水或重力作用下运移到斜坡下方或坡麓处堆积形成的土。冲积土al碎屑物质经水流搬运，在谷地、平原及河口地带堆积形成的土。淤积土在静水或缓慢流水中堆积而形成的土。冰积土碎屑物质或块石在冰川作用的搬运下，在谷地或沟口堆积所形成的土。风积土岩石风化碎屑物质经风力搬运作用至异地降落，堆积所形成的土。海积土mQ碎石、卵石土、砂土分布于沿岸滨海地带。粘性土在沿海河口，岸滩广泛分布51.地质构造

轴面Pivot枢纽翼部翼部向斜背斜轴面轴轴倾没角6

褶曲要素:为了正确描述和表示褶曲在空间的形态特征，对褶曲的各个组成部分给予了一定的名称，称为褶曲要素，褶曲要素主要有：7

断裂构造1）按与岩层产状的关系分类①走向节理与所在岩层走向大致平行；②倾向节理与所在岩层走向大致垂直；③斜交节理与所在岩层走向斜交。④岩层走向

分为二大类，一类是没有或只有微小断裂变位的节理；另一类是沿着断裂面有明显的相对位移的断层。断裂构造是地壳上发育最广泛的地质构造。8断层

断层是指岩石在构造应力作用下发生断裂，沿断裂面两侧的岩块发生明显的相对位移的断裂构造。断层倾角下盘断层走向断层面上盘相对移动方向9断层的组合类型10一般将水在空隙中存在的形式分为五种，即：气态水、结合水、毛细水、重力水、固态水。图1-10包气带 基本概念11岩土按其透水性的强弱分为透水的、半透水的和不透水的三类。表1-3给出常见岩土在常压下按透水程度的分类。表1-3岩土按透水程度的分类透水程度渗透系数k（m/d）岩土名称良透水的>10砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发育且很宽的岩石透水的10～1.0粗砂、中砂、细砂、裂隙岩石弱透水的1.0～0.01粘质粉土、细裂隙岩石微透水的0.01～0.001粉砂、粉质黏土、微裂隙岩石不透水的<0.001黏土、页岩2水文地质12地下水分类及其特征按地下水的埋藏条件，可将地下水分为包气带水、潜水和承压水三类；土壤水包气带表层土壤中的气态水、结合水、毛细水和下渗的重力水统称为土壤水。上层滞水贮存于包气带中局部隔水层之上的重力水称为上层滞水。潜水埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水叫潜水。13

承压水充满于两个稳定的隔水层之间的含水层中的重力水称为承压水。其上部的隔水层称作隔水顶板，下部的隔水层称作隔水底板。

14地下水对土木工程的影响（1）地面沉降（2）地面塌陷15（3）流砂

16（4）管涌

17（5）浮托作用当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即产生浮托力。地下水不仅对建筑物基础产生浮托力，同样对其水位以下的岩石、土体也产生浮托力。（6）基坑突涌当基坑下伏有承压含水层时，开挖基坑减小了隔水层顶板的厚度。当隔水层较薄经受不住承压水头压力作用时，承压水的水头压力会冲破基坑底板，这种工程地质现象称为基坑突涌。（7）地下水对混凝土的侵蚀181.2土的特性19

物理风化产物，石英、长石、云母等。颗粒粗，为砂、砾组主要成分。（1）原生矿物化学风化产物，颗粒细，为粘粒组的主要成分。（2）次生矿物化学性质稳定，水稳性强。颗粒细，比表面积大，活性大，亲水性强。1.土的三相组成土的固体颗粒——土的矿物成分20a.粘土矿物复合的铝－硅酸盐晶体，片状。高岭石：伊利石：蒙脱石：亲水性：蒙脱石>伊利石>高岭石b.倍半氧化物及次生二氧化硅c.可溶性次生矿物（3）有机质蒙脱石21

粉粒的矿物成分是多样性的，主要是石英和MgCO3、CaCO3等难溶盐的颗粒；土颗粒的大小和形状

在自然界中存在的土,都是由大小不同的土粒组成的，土的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。因此可将大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，称为粒组，划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。常用200、20、2、0.075、0.005mm把土粒分为六大粒组:漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾（角砾）颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。见下表。

粘土的矿物成分主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各种难溶盐类，它们都是次生矿物。2220200.075~0.010.1~0.07523土的颗粒级配（粒径级配）

土粒大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。用途：这是决定无粘性土工程性质的主要因素。用它作为确定土的名称和选用建筑材料的重要依据。粒径分析方法颗分试验：（1）筛分法：粒径>0.075mm。（2）比重计法或移液管法：粒径<0.075mm。颗分曲线：根据颗分试验成果，可以绘制颗粒级配曲线。如下图。2425

级配良好的判别：由曲线的坡度大致可判别土的均匀程度，如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀；反之，曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。

利用不均匀系数Cu和曲率系数Cc定量判别：Cu<5级配不良；Cu>5级配良好。

Cc反应曲线的整体形状，过大或过小都表示缺乏中间粒径。对砂类土，当同时满足3~15=cuCC和时，级配良好。>60102301060/dddCddCcu==.26土中的水固态自由水气态液态结合水重力水毛细水强结合水弱结合水土的三相组成——土中的水和气体粘性土的性质基本概念：27（一）土中水：1.结晶水

存在于矿物结晶中的水，只有在高温（>105C）下，才能从矿物中吸出，故可把它视作矿物本身的一部分。2.结合水

受电分子吸引力吸附于土粒表面的土中水。0-毛细水重力水自由水弱结合水强结合水与土粒表面结合的水结合水土粒矿物内部的水-结晶水土中水28105oO-2H+H+粘土颗粒水分子极性2.土中的气体29强结合水弱结合水自由水（1）强结合水：没有溶解盐类的能力，不能传递静水压力，牢固地吸附于土粒表面，其性质接近于固体，具有极大的粘滞度、弹性和抗剪强度。（2）弱结合水：厚度较强结合水大，具有较高的粘滞度、抗剪强度，仍不能传递静水压力。当含量较多时，使土具有一定的可塑性。3.自由水（1）重力水：在土中流动的水，受重力作用。（2）毛细水：由于水和空气分界处弯液面上产生的表面张力作用，土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升，形成毛细水。它不仅受重力作用而且还受到表面张力的支配。30（二）土中气1.开敞气体：对土无影响；2.封闭气体：使土的渗透性减小，弹性增大和拖延了土的压缩和膨胀变形随时间的发展。2.土的结构和构造（如下图）土的结构：单粒结构；蜂窝结构（粒径0.075~0.005mm）；絮状结构（粒径<0.005）。31单粒结构蜂窝结构絮状结构32土的结构变化（1）砂土的振动密实和液化1964年6月16日日本新瀉7.5级地震

33分散构造裂隙构造

土的构造

土的构造分为层理构造、分散构造和裂隙构造。34

表示土的三相组成比例关系的指标,称为土的物理性质指标。一、指标定义为了便于说明和计算，用三相组成示意图来表示各部分之间的数量关系。气水土

粒3.土的物理性质指标35（一）土粒比重（土粒相对密度）dsds可用比重瓶法测定,但由于变化幅度不大（2.6~2.8),通常可按经验数值选用，如下表。粘性土土的名称砂土粉土粉质粘土粘土土粒比重2.65~2.692.70~2.712.72~2.732.74~2.76土粒比重参考值36（二）土的含水量

%sWmm=w含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标，一般用烘箱法测定。（三）土的密度

土的密度

用环刀法测定。37（四）干密度

d、饱和密度

sat、和有效密度

´mVVmVVmVWssWVssatsdrrrrr-=´.+==计算自重应力时，须采用土的重力密度，简称重度。土的湿重度

、干重度

d、饱和重度

sat、有效重度

´分别按下式计算：单位：38土的干重度γd(1)表达式：dγ=固体重力总体积=wsv(2)物理意义：单位体积的土在水分烘干后的重力，即干土的重力密度。(3)常见值：13~18KN/m3(4)工程应用：常用做填方工程中土体压实质量控制的标准。(5)换算公式：γd=1+ωγ392.土的饱和重度γsat(1)表达式：satγ=孔隙全部充满水的总重力总体积=wsv(2)物理意义：孔隙中全部充满水时单位体积的重力，即饱和度为100%时的重力密度。(3)常见值：18~23KN/m3+Vvγw(1)表达式：=wsv(2)物理意义：地下水位以下土体受水的浮力作用时单位体积的重力。(3)常见值：8~13KN/m3+Vvγw3.土的有效重度γ′γ′-vVγw=γsatγw-40（五）孔隙比e和孔隙率n（六）土的饱和度Sr土的孔隙比e和孔隙率n是反映土密实程度的重要物理性质指标，e或n越大，土越疏松，反之土越密实。一般e<0.6的土是密实的低压缩性土，e>1.0的土是疏松的高压缩性土。砂土根据饱和度的指标值分为稍湿、很湿与饱和三种湿度状态。Sr50为稍湿；50<Sr80很湿;Sr>80饱和。41令

w1=

w,Vs=1因所以VV=e,V=1+e二、指标的换算42基本概念土的物理状态指标，即要研究土的松密和软硬。

一、无粘性土的密实度⑴密实度：单位体积土中固体颗粒的含量。⑵密实度指标：a.孔隙比e《规范》以孔隙比e作为砂土密实度的划分标准，分为：密实、中密、稍密、松散四状态。b.标准贯入试验用标准贯入试验锤击数划分砂土密实度。4.土的物理状态指标43

c.野外鉴别方法对碎石土，通过观察，根据骨架颗粒含量和排列、可挖性、可钻性将其密实度划分为密实、中密、稍密。d.相对密度DrDr=(emax-e)/(emax-emin),考虑颗粒级配的影响。

44(3)砂土的密实度

砂土的密实度可用天然孔隙比衡量。一般e小于0.6，属密实的砂土，是良好的天然地基，当e大于0.95时，为松散状态，不宜作天然地基。但未考虑土颗粒级配的影响。若考虑级配因素，可采用相对密实度Dr来表示砂土的密实度：按Dr值可将砂土的密实状态划分如下三类：1Dr>0.67密实的0.67Dr>0.33中密的0.33Dr>0松散的无粘性土的密实度45

标准贯入试验（StandardPenetrationTest）标准贯入数N63.5锤重：63.5kg落距：760mm打入深度：300mm无粘性土的密实度46

虽然相对密实度从理论上能反映颗粒级配、颗粒形状等因素。但由于对砂土很难采取原状土样，故天然孔隙比不宜测准。《规范》用标准贯入试验的锤击数来划分砂土的密实度。砂土的密实度表中N=N´，N´为实测值。47（4）碎石土的密实度

碎石土更不宜取得原状土样，也难于将贯入器击入其中。对这类土可在现场进行观察,根据其骨架颗粒含量、排列、可挖性及可钻性鉴别。将碎石土分为密实、中密和稍密三种。(5)碎石土密实度野外鉴别方法（见下表）：48

粘性土最主要的性质是土粒与水相互作用产生的稠度。它反映土粒之间连接强度随含水量高低而变化的性质。A、稠度：是指土的软硬状态或土对受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力。B、稠度界限：粘性土由某一种状态过渡到另一状态的分界含水量。粘性土的物理特征49一、粘性土的界限含水量

同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。由一种状态转变到另一种状态的分界含水量，叫界限含水量。界限含水量的测定方法：塑限：搓条法（滚搓法）；液限：锥式液限仪（如下图）。粘性土的物理特征50粘粒强结合水弱结合水自由水液态可塑态固态或半固态51IP表示土处于可塑状态的含水量范围大小。它与颗粒粗细、矿物成分和水中离子成分的浓度有关。土颗粒越细且含量越多，则比表面越大，土的结合水含量越高，IP越大。当水中高价阳离子浓度增加时，土粒表面吸附的反离子层厚度变薄结合水含量相应减少，IP也小；反之，IP变大。

1）.塑性指数IP：PLpIww-=（省去%）二、粘性土的塑性指数和液性指数522）.液性指数ILIL是反映粘性土软硬状态的指标。流动状态;可塑状态;固态。粘性土软硬状态的划分粘性土的物理特征53液性指数反映粘性土软硬程度（稠度，潮湿程度）。固态或半固态可塑态液态重塑土和原状土54天然状态的粘性土当受扰动后，其强度降低、压缩性增大。土的结构性对强度的这种影响，可用灵敏度衡量：根据灵敏度将饱和粘性土分为：低灵敏中灵敏和高灵敏三类。触变性：饱和粘性土当受扰动后，其强度降低，但当扰动停止后，强度又随时间增大，这种特性称为触变性。qu,q’u—原状、重塑试样的无侧限抗压强度三、粘性土的灵敏度和触变性55地基土（岩）分类的任务是根据分类用途和土（岩）的各种性质的差异将其划分为一定的类别。下面介绍（岩）土的工程分类：本节的分类方法为《地基规范》分类法。

一、岩石1、定义：颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体。⑴按坚固性分为：硬质岩石、软质岩石。⑵按岩石风化程度分为：微风化、中等风化、强风化。⑶按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。

5.地基土（岩）的工程分类56二、碎石土1、定义：粒径d>2mm的颗粒含量超过全重50%的土。2、分类依据：土的粒组含量及颗粒形状。3、定名：漂石或块石、卵石或碎石、圆砾或角砾。4、工程性质：根据骨架颗粒含量占总重的百分比，颗粒的排列，可挖性与可钻性分为密实、中密、稍密三等。

常见碎石土强度大、压缩性小、渗透性大，为良好地基。

57三、砂土

1、定义：粒径d>2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径d>0.075mm的颗粒超过全重50%的土。2、分类依据：粒组含量。3、定名：砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂。4、密实度：密实、中密、稍密、松散四状态。5、工程性质：砾砂、粗砂、中砂一般为良好地基；细砂、粉砂具体分析。581、定义：粒径d>0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且Ip≤10的土。2、组成：一般为砂粒、粉粒、粘粒的混合体。3、分类：根据粒径d<0.005mm的颗粒含量是否超过全重10%，分为粘质粉土、砂质粉土。4、密实度：根据e大小分为密实(e<0.65)、中密(0.65≤e<0.85)、稍密(e≥0.85)。5、湿度:由Sr分为稍湿、很湿、饱和。或由含水量分为稍湿、湿、很湿。6、工程性质：密实粉土为良好的天然地基；e>1为松散状态，属软弱地基；饱和稍密粉土，地震时易产生液化，为不良地基。

四、粉土59

五、粘性土1、定义：Ip>10的土。2、分类依据：Ip3、定名：Ip>17为粘土；10<Ip≤17为粉质粘土。

六、人工填土1、定义：由于人类活动而形成的堆积物。2、分类依据：组成物质；堆积年代。3、定名：⑴按组成物质分为：素填土、杂填土、冲填土。

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七、特殊土淤泥，淤泥质土是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用后形成的，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0的粘性土。当e>1.5为淤泥，1.0<e<1.5时为淤泥质土。

⑵按堆积年代分为：老填土（粘性土填筑年代超过10年，粉土超过5年）；新填土（粘性土填筑代小于10年，粉土小于5年）。616.土的基本物理性质实验——密度试验1）试验目的测定天然土体的密度；密度定义：土体单位体积的质量，是土的基本物理性质指标之一。在天然状态下的密度称为天然密度，其单位以g/cm3表示；说明：密度是土体的基本物理性质指标之一，由试验直接测定。土的密度一般是指土的湿密度。此外，还有土的干密度、土的饱和密度和土的有效密度；密度是了解土体结构密实程度的重要指标；一般土的天然密度在1.6～2.2g／cm3，换算为重度即16～22。62试验用仪器及材料主要仪器：环刀、感量为0.1g的天平。其它：切土刀、推土器、白瓷盘、游标卡尺、凡士林等。

4/25/202663试验方法环刀法——常用于细粒土，本试验采用环刀法；灌砂法——常用于现场粗立土；蜡封法——常用于易碎裂、难以切削或不规则的土体；其它方法：电动取土器法、水银排开法、密度湿度计、法灌水法等。4/25/202664试验步骤（1）用卡尺测出环刀的高和内径，并计算出环刀的体积V（cm3）；（2）称环刀的质量m1，准确至0.1g；（3）在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在试样上；（4）用切土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下压，边压边削，到土样伸出环刀上部为止，削去环刀两端余土，使与环刀口面齐平。把削下的土样做含水量试验；（5）擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量m2，准确至0.1g；（6）用推土器将试样从环刀中推出；（7）本试验需进行二次平试验，其平行差值不大于0.03g／cm3，满足要求取其算术平均值。4/25/202665（1）按下式计算土的湿密度：式中：ρ——土的湿密度（g／cm3）；m1——环刀的质量（g）；m2——环刀加土的质量（g）。成果整理4/25/202666成果整理（2）按下式计算土的干密度：式中：ρd——土的干密度（g／cm3）；ρ——土的湿密度（g／cm3）；w——土的含水量（%）。4/25/202667注意事项（1）操作要快，动作要细心，以避免土样被扰动破坏结构及水份蒸发；（2）环刀一定要垂直，加以适当，方向要正；（3）边压边削的时候，切土刀要向外倾斜，以免把环刀下面的土样削孔。4/25/202668试验目的测定天然土体的含水率；含水率定义：天然土体的质量在温度105~110℃下烘至恒重时所失去的水分质量与达到恒重后的干土质量的比值，以百分数表示；说明：含水率是土的三个基本物理性质指标之一，由试验直接测定。它反映了土的状态，是了解粘性土稠度和砂土湿度的重要指标，又是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等的必要指标。不同种类土体的含水率变化幅度较大，砂土大致在0~40%，粘土在20%~200%之间变化。6.土的基本物理性质实验——含水率试验4/25/202669试验用仪器和材料主要仪器：温度能够保持在105~110℃的自动控制的电热恒温烘箱；感量为0.0lg的电子分析天平。其它：铝制称量盒、干燥器、削土刀等。4/25/202670试验方法烘干法：土工室内试验的标准方法，本试验采用烘干法。其它方法：酒精燃烧法、炒干法、比重法等。适用范围：粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。对有机质含量超过5%的土体，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘至恒重。烘干时间对细粒土体不得少于8h。

4/25/202671试验步骤(1)先称称量盒的质量（m1），准确至0.0lg；(2)取具有代表性试样，细粒土不小于为15g，沙类土、有机质土不小于50g，放入已称好的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量（m2），精确至0.01g；(3)打开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度105~110℃的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。细粒土不少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过5%的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下烘干；(4)将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却至室温。冷却后盖好盒盖，称盒和土质量（m3），精确至0.01g；(5)本项试验要求进行二次平行测定，其平行差值需要满足以下要求：当含水量小于5%时，允许平行差值不大于0.3%；当含水量大于5%小于40%时，允许平行差值不大于1%；当含水量大于等于40%时，允许平行差值不大于2%。当满足上述要求时，含水量取两次测值的平均值。4/25/202672成果整理（1）按下式计算含水量：式中：w——含水量（%）；m1——称量盒的质量（g）；m2——盒加湿土质量（g）；m3——盒加干土质量（g）。（2）记录表格见实验报告。4/25/202673注意事项（1）测定含水量时动作要快，以避免土样的水分蒸发；（2）应取具有代表性的土样进行试验；（3）称量盒要保持干燥，注意称量盒的盒体盒盒盖上下对号；（4）烘干、冷却由于时间较长，由实验室完成，同学另找时间来称盒加干土质量。4/25/2026746.土的基本物理性质实验——液限和塑限试验测定细粒土在液限与塑限时的含水量；界限含水率定义：粘性土的状态随着土中含水量的变化而变化，各种粘性土有一个处于塑性状态的含水率范围，界限含水率就是这个范围的度量值；说明：细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试验是测定细粒土的液限和塑限含水量，用作计算土的塑性指标和液性指数，按塑性指数或塑性图对粘性土进行分类，并可结合土体的原始孔隙比来评价粘性土地基的承载能力。试验目的75试验用仪器及材料主要设备：液塑限联合测定仪限、天平、称量盒、烘箱；其它：电吹风、干燥器、调土碗、调土刀、凡士林、蒸馏水、滴管、研钵、带橡皮头的研棒及0.5mm筛等。

4/25/202676试验方法本试验采用液、塑限联合测定法，所用土样应过0.5mm的筛；说明：根据《土工试验方法标准》（GB/T50123－1999），界限含水率中的液限可以采用圆锥仪或碟式仪法，塑限可以采用滚搓法。联合测定法是为改进碟式仪液限和滚搓法塑限而提出的一种试验方法，就是根据土样在可塑状态范围内，用质量76g，锥角300的圆锥仪，以瞬时落锥方法，测得圆锥入土深度h与含水率w两个参数，然后绘制在双对数坐标纸上，得到深度h与含水率w之间的直线关系，取等效碟式仪法强度相应的入土深度h=17mm（水利部取法，建工取h=10mm）时的含水率为液限，取等效滚搓法强度相应的入土深度h=2mm时的含水率为塑限。4/25/202677试验步骤（1）选取具有代表性的天然含水量或风干土样，若土中含有较多大0.5mm的顺粒或夹有大量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研材研碎或用木棒在橡皮板上压碎，然后再过0.5mm的筛；（2）取过筛的土样不少于200g分别放入三个调土碗里，加不同数量的蒸馏水，土样的含水量分别控制在液限、略大于塑限和二者的中间状态。用调土刀调匀，然后用玻璃片或湿布覆盖，静置24h备用；（3）将制备好的土样用调土刀调拌均匀，分层密实地填入试样杯中，使空气逸出。试杯装满后，刮成与杯边齐平；（4）调平机身，提起锥杆，锥尖涂少许凡士林；4/25/202678试验步骤（5）将装好的土样的试杯放在升降座上，转动升降旋钮，使试杯徐徐上升，土样表面和锥体尖好接触，蜂鸣器报警，停止升降，按检测键，同时锥体立刻自行下沉，5S时液晶显示器上显示锥入深度h1，试验毕，手拿锥体向上，锥体复位；（6）改变锥尖与土体接触位置（锥尖两次锥入位置距离不小于1cm），重复5条步骤，测得锥深入试样深度值h2，h1、h2允许误差为0.5mm，否则，应重做；（7）去掉锥尖入土处的凡士林，取10g以上的土样两个，分别放入称量盒内，称质量，测定其含水量；（8）重复（3）至（7）的步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和含水量。4/25/202679成果整理（1）绘制锥入深度h与含水量w的关系曲线。以含水量w为横坐标，锥入深度h为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制h~w的关系曲线。①连此三点，应呈一条直线；②当三点不在一直线上，通过高含水量的一点分别与其余两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水量，当两个含水量的差值小于2%，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连成一直线；③当两个含水量的差值大于2%时，应重做试验。4/25/202680成果整理（2）确定液限、塑限在锥入深度h与含水量w关系图上，查得下沉深度为20mm所对应的含水量为液限wL；查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限wP，以百分数表示。81成果整理（3）按下式计算塑性指数：Ip=wL－wp式中：Ip——塑性指数；wp——塑限含水量（％）；wL——液限含水量（％）。4/25/202682成果整理（4）按下式计算液性指数：IL=(w－wp)／Ip式中：IL——液性指数；wp——塑限含水量（％）；w——天然含水量（％）。（5）记录表格见实验报告4/25/2026831.3工程地质勘察84一、工程地质勘察的目的：在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。地基勘察必须遵守《岩土工程勘察规范》（GB50021—94）的有关规定。地基勘察和评价的任务：认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响。地质条件包括（岩土的类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、不良地质现象和可以利用的天然建筑材料等。）1.工程地质勘察的目的和要求85二、决定勘察任务的因素：勘察任务工作内容、工作量、工作方法应按下列四个因素确定：1、建筑场地的复杂程度。（场地、地基等级）2、建筑规模及建筑物等级（安全等级）。3、对建筑场地地质条件的研究程度及当地建筑经验。4、地基基础设计、施工的特殊要求。三、工程地质勘察三阶段：对应于工程设计中场址选择、初步设计和施工图三阶段，为了提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应分为选址勘察、初步勘察和详细勘察三阶段。对于地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进行施工勘察。86（一）可行性研究勘察基本要求选址勘察的目的是为了取得几个场址方案的主要工程地质资料，对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价和方案比较。选择场址时，应进行技术经济分析，避开不利地段。可行性研究阶段的勘察工作，主要侧重于收集和分析区域地质、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。87（二）初步勘察基本要求初步勘察的任务是查明地层构造、岩土性质、地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因、分布及对场地稳定性的影响以及地基土的地震效应等，对场地内建筑地段的稳定性作出岩土工程评价，为确定建筑总平面布置，选择主要建筑物地基基础设计方案和不良地质现象的防治对策提供工程地质资料。88表1-27初步勘察勘探线、勘探点的间距(m)地基复杂程度等级勘探线间距勘探点间距一级(复杂)50~10030~50二级(中等复杂)75~15040~100三级(简单)150~30075~200注:1表中间距不适用于地球物理勘探2控制性勘探点宜占勘探点总数的1/5~1/3,且每个地貌单元均应有控制性勘探点。表1-28初步勘察勘探孔深度(m)工程重要性等级一般性勘探孔控制性勘探孔一级(重要工程)1530二级(一般工程)10~1515~30三级(次要工程)6~1010~20注:1勘探孔包括钻孔、探井和原位测试孔等；2特殊用途的钻孔除外。89（三）详细勘察

详细勘察的任务在于针对具体建筑物地基或具体的地质问题，为进行施工图设计提供可靠的依据或设计计算参数。因此必须查明建筑物范围内的地层结构、岩土的物理力学性质，对地基的稳定性及承载力作出评价，并提供不良地质现象防治工作所需的计算指标及资料，此外，还要查明有关地下水的埋藏条件和腐蚀性、地层的透水性和水位变化规律等情况。详勘的手段主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主，必要时可补充一些物探和工程地质测绘和调查工作。勘探点的布置应按岩土工程等级确定：对一二级建筑物，宜按主要柱列线或建筑物周边线布置。90

详勘勘探孔深度以能控制地基主要受力层为原则。对须进行变形验算的地基，控制性勘探孔深度应超过地基沉降计算深度。一般情况下按《勘察规范》选定。取试样和进行原位测试的井、孔数量，应按地基土层的均匀性、代表性和设计要求确定，一般占勘探孔总数的1/2~2/3，对一级建筑物每栋不得少于3个。试样或进行原位测试部位的竖向间距为1~2米，每一主要土层的试样不少于6个，原位测试数据不少于6组。对于地基主要受力层内厚度大于0.5m的夹层或透镜体，一般均需采取试样或进行原位测试。91

在实际工程地质勘察中，可采取测绘与调查、勘探、原位测试与室内试验等勘察方法。

测绘与调查的目的是通过对场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水与地表水、不良地质现象进行调查研究与必要的测绘工作，为评价场地工程条件及合理确定勘探工作提供依据。对建筑场地的稳定性进行研究是工程地质调查和测绘的重点问题。2、测绘与调查一、测绘与调查92勘探

勘探是地基勘察过程中查明地质情况的一种必要手段在测绘和调查的基础上，进一步对场地的工程地质条件进行定量的评价。常用的勘探方法有坑探、钻探、触探和地球物理勘探等。（1）坑探

坑探是在建筑场地挖深井（槽）以取得直观资料和原状土样，这是一种不必使用专门机具的一种常用的勘探方法。当场地的地址条件比较复杂时，利用坑探能直接观察地层的结构变化，但坑探可达的深度较浅。探井的平面形状为矩形或圆形，深度为2~3米。较深时应支护坑壁以策安全。3.勘探工作93坑探示意图94（2）钻探

钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，并可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性质，此外，土的某些性质也可直接在孔内进行原位测试。钻机一般分回转式与冲击式两种。回转式转机是利用钻机的回钻器带动钻具旋转，磨削孔底地层而钻进，通常使用管状钻具，能取柱状岩芯标本。冲击式钻机则是利用卷扬机借纲丝绳带动有一定重量的钻具上下反复冲击，使钻头击碎孔底地层形成钻孔后以抽筒提取岩石碎块或扰动土样。95969798（3）地球物理勘探

地球物理勘探（简称物探）也是一种兼有勘探和测试双重功能的技术。物探之所以能够用来研究和解决各种地质问题，主要是因为不同的岩石、土层和地质构造往往具有不同的物理性质，利用其导电性、磁性、弹性、湿度、密度、天然放射性等差异，通过专门的物探仪器的量测，就可区别和推断有关地址问题。常用的物探方法主要有：电阻率法、电位法、地震、声波、电视测井等。99（1）触探

触探是通过探杆用静力或动力将金属探头贯入土中，并量测能表征土对触探头贯入的阻抗能力的指标，从而间接地判断土层及其性质的一类勘探方法和原位测试技术。作为勘探手段，触探可用于划分土层，了解地层的均匀性；作为测试技术，则可估计地基承载力和土的变形指标。

触探可分为静力触探和动力触探。4原位测试1001）.静力触探

静力触探试验借静压力将触探头压入土中，利用电测技术测得贯入阻力来判定土的力学性质。静力触探仪可分为机械式和油压式（如下图）两类。101

静力触探设备中核心部分是触探头。触探杆将探头匀速贯如土层时，触探头可以测得土层作用于探头的锥尖阻力和侧壁阻力。探头按结构分为单桥和双桥两类。单桥探头所测到的是包括锥尖阻力和侧壁阻力在内的总贯入阻力Q（kN）。通常用比贯入阻力PS（kPa）表示，即Ps=Q/A102

双桥探头可测出锥尖总阻力Qp（kN）和侧壁总摩阻力QS（kN）。通常以锥尖阻力qc（kPa）和侧壁阻力qs（kPa）表示：qc=QP/Aqs=Qs/S还可计算同一深度处的摩阻比Rs=qS/qC·100%在现场实测以后进行触探资料整理，绘制有关的曲线(如下图）。从而划分土层，间接地估算土的承载力、压缩性指标和单桩承载力等。1031042）.动力触探

动力触探是将一定质量的穿心锤，以一定高度自由下落，将探头贯入土中，然后记录贯入一定深度的锤击次数，以此判别土的性质。下面介绍标准贯入试验和轻便触探两种动力触探方法。a.标准贯入试验

标准贯入试验应与钻探工作相配合。其设备是在钻机的钻杆下端联结标准贯入器，将质量为63.5kg的穿心锤套在钻杆上端。试验时，穿心锤以76cm的落距自由下落，将贯入器垂直打入土层中15cm（此时不计锤击数），随后打入土层30cm的锤击数，即为实测的锤击数。105圆锥动力触探106当钻杆长度大于3m时，锤击数应按下式校正：按N的大小,确定土的承载力、估计土的抗剪强度和粘性土的变形指标、判别粘性土的稠度和砂土的密实度以及估计砂土液化的可能