《地基与基础》-项目2

任务2.1岩土工程勘察基本知识一、岩土工程勘察的目的岩土工程勘察的目的是查明工程场地岩土技术条件，即获取建筑场地的工程地质条件、水文地质条件及地质灾害情况，结合工程建设规划、设计、施工条件进行技术论证和分析评价，提出解决岩土工程、地基基础工程中实际问题的建议，保证工程的安全和正常使用，提高经济效益。二、岩土工程勘察的等级岩土工程勘察等级可根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级确定。1．工程重要性等级下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识根据工程的规模和特征，以及由于岩土工程问题造成工程破坏或影响正常使用的后果，可分为三个工程重要性等级，见表2-1。2．场地复杂程度等级根据场地的复杂程度，可按下列规定分为三个场地等级：（1）符合下列条件之一者为一级场地（复杂场地）。①对建筑抗震危险的地段；②不良地质作用强烈发育；③地质环境已经或可能受到强烈破坏；④地形地貌复杂；上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识⑤有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质条件复杂，需专门研究的场地。（2）符合下列条件之一者为二级场地（中等复杂场地）。①对建筑抗震不利的地段；②不良地质作用一般发育；③地质环境已经或可能受到一般破坏；④地形地貌较复杂；⑤基础位于地下水位以下的场地。（3）符合下列条件者为三级场地（简单场地）。①地震设防烈度小于或等于6度，或对建筑抗震有利的地段；上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识②不良地质作用不发育；③地质环境基本未受破坏；④地形地貌简单；⑤地下水对工程无影响。3．地基复杂程度等级根据地基的复杂程度，可按下列规定分为三个地基等级：（1）符合下列条件之一者为一级地基（复杂地基）。①岩土种类多，很不均匀，性质变化大，需特殊处理；②严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土，以及其他情况复杂，需要专门处理的岩土。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识（2）符合下列条件之一者为二级地基（中等复杂地基）。①岩土种类较多，不均匀，性质变化较大；②除前述规定以外的特殊性岩土。（3）符合下列条件者为三级地基（简单地基）。①岩土种类单一、均匀，性质变化不大；②无特殊性岩土。4．岩土工程勘察等级综合工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级把岩土工程分为甲、乙、丙三个等级，其目的在于针对不同等级的岩土工程勘察项目，划分勘察阶段，制订有效勘察方案，解决工程问题。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识（1）甲级：在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级。（2）乙级：除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目。（3）丙级：工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。三、岩土工程勘察阶段的划分及基本要求岩土工程勘察阶段大致可分为可行性研究勘察（或选址勘察）、初步勘察、详细（或施工图设计）勘察三个阶段。视工程的实际需要，当工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重大工程地基，还需要进行施工勘察。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识施工勘察并不作为一个固定勘察阶段，它包括施工阶段勘察和竣工后的一些必要的勘察工作（如检验地基加固效果）。对于场地面积不大，岩土工程条件简单或有建筑经验的地区或单项岩土工程，其勘察可简化为一次性勘察，但勘察工作量布置应满足详细勘察工作要求；对于不良地质作用和特殊性岩土的岩土工程问题，应根据岩土工程的特点和工程性质具体对待；对于专门性工程，如水利水电工程、核电站等工程，应按工程要求，遵循相应标准或规范进行专门性研究勘察。1．可行性研究勘察阶段（选址勘察）可行性研究勘察的目的是为了得到若干个可选场址方案的勘察资料，对拟选场地的稳定性、适宜性做出岩土工程评价，进行技术、经济论证和方案比较，以便选取最佳的场址方案。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识此勘察阶段主要是在搜集分析已有资料的基础上进行现场踏勘，了解拟建场地的工程地质条件。若场地工程地质条件较复杂，已有资料不足以说明问题时，还应进行必要的工程地质测绘和钻探、工程物探等勘察工作。此勘察阶段的主要内容和任务如下：（1）调查区域地质构造、地形地貌与环境工程地质问题，如断裂、岩溶、区域地震等；（2）调查第四纪地层的分布及地下水埋藏性状、岩石和土的性质、不良地质作用等工程地质条件；（3）调查地下矿藏及古文物分布范围；（4）必要时进行工程地质测绘及少量勘探工作；上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识（5）分析场地的稳定性和适宜性；（6）明确选择场地范围和应避开的地带；（7）进行选址方案对比，确定最优场地方案。2．初步勘察阶段初步勘察的目的是为满足初步设计的要求，在选址勘察的基础上，对初步选定的场址进行进一步的勘察，为确定建筑总平面布置、选择主要地基基础设计方案和不良地质作用的防治对策提供依据。勘察工作的范围是建设场地内的建筑地段。此勘察阶段的主要内容和任务如下：上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识（1）根据选择方案范围，按本阶段勘察要求，布置一定的勘探和测试工作量；（2）查明场地内的地质构造及不良地质作用的具体位置；（3）探测场地土的地震效应；（4）查明地下水性质及含水层的渗透性；（5）搜集当地已有建筑经验及已有勘察资料；（6）根据岩土工程条件分区，论证建设场地的适宜性；（7）根据工程规模及性质，建议总平面布置应注意的事项；（8）提供地层结构、岩土层物理力学性质指标；上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识（9）提供地基岩土的承载力及变形量资料；（10）地下水对工程建设影响的评价；（11）指出下阶段勘察应注意的问题。3．详细勘察阶段（施工图设计阶段）详细勘察的目的是为满足工程施工图设计的要求，对岩土工程设计、岩土体处理与加固及不良地质作用的防治工程进行计算与评价。经过可行性研究勘察和初步勘察以后，建设场地和场地内建筑地段的工程地质条件已查明，详细勘察的工作范围更加集中，主要针对的是具体建筑物地基或其他（如深基坑支护）具体问题。所以，此勘察阶段所要求的成果资料更详细可靠，而且要求提供更多更具体的计算参数。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识此勘察阶段的主要内容和任务如下：（1）取得附有坐标及地形的工程建筑总平面布置图，各建筑物的地面整平设计高程，建筑物的性质、规模、结构特点，可能采取的基础形式、尺寸，预计埋置深度，对地基基础设计的特殊要求等；（2）查明不良地质作用的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案的建议；（3）查明建筑范围内各层岩土的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力；（4）对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的沉降、差异沉降或整体倾斜；上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识（5）对抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应划分场地土类型和场地类别；对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，尚应分析预测地震效应；（6）查明地下水的埋藏条件。当进行基坑降水设计时，尚应查明水位变化幅度与规律，并提供地层的渗透性参数；（7）判定水和土对建筑材料及金属的腐蚀性；（8）判定地基土及地下水在建筑物施工和使用期间可能产生的变化及其对工程的影响，并提出防治措施及建议；（9）对深基坑开挖尚应提供稳定性计算和支护设计所需的岩土工程参数，论证和评价基坑开挖、降水等对邻近工程的影响；上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识（10）提供桩基设计所需的岩土技术参数，并确定单桩承载力，提出桩的类型、长度和施工方法等建议。4．施工勘察基坑或基槽开挖后，岩土条件与勘察资料不符或发现必须查明的异常情况时，应进行施工勘察。如在基坑开挖后遇局部古井、水沟、坟墓等软弱部位要求换土处理时，需进行换土压实后进行干密度测试质量检验，若地基中存在岩溶或土洞时，需进一步查明分布范围并提出处理措施。在工程施工或使用期间，当地基土、边坡体、地下水等发生未曾估计到的变化时，应进行现场监测，并对工程和环境的影响进行分析评价。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识四、勘探方法勘探分外业和内业,外业勘探常用的方法有钻探、触探和原位试验等。1．钻探如图2-1所示，钻探是利用各种钻具钻入地基土层中分层取土，进行鉴别的方法，是目前应用最广泛的方法。2．触探触探是通过探杆用静力或动力将金属探头贯入土层，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。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识作为勘探手段，触探可用于划分土层，了解地层的均匀性，但应与钻探等其他勘探方法配合使用。按探头入土方式的不同，触探法可分为静力触探和动力触探两类。（1）静力触探。静力触探试验（图2-2）是用静力匀速将标准规格的探头压入土中，利用电测技术同时量测探头阻力，测定土的力学特性，具有勘探和测试的双重功能。静力触探试验适用于软土、一般黏性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。（2）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。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识动力触探主要有标准贯入试验和圆锥动力触探试验两大类。标准贯入试验所采用的触探头，是圆筒形探头（图2-3），穿心锤重63.5kg，自由落距为76cm，将贯入器锤击贯入土中30cm所需的锤击数，称为标准贯入锤击数N，可用来确定地基土的承载力，估计土的抗剪强度和黏性土的变形指标，判断黏性土的稠度、砂土密实度以及地震时砂土液化的可能性。圆锥动力触探试验（图2-4）依据锤击能量的不同分为轻型、重型和超重型三种，根据圆锥动力触探试验指标和地区经验，可进行力学分层，评定土的均匀性和物理性质（状态、密实度）、土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，查明土洞、滑动面、软硬土层界面，检测地基处理效果等。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识3．原位测试原位测试是在现场条件下直接测定土的性质，避免试样受到挠动。包括静载荷试验、旁压试验、十字板剪切试验等。（1）载荷试验。在保持地基土天然状态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性，其试验结果可提供岩土地基承载力和变形模量，是确定地基承载力的最主要方法（图2-5）。（2）旁压试验。旁压试验（图2-6）是利用放置在钻孔内的一个可扩张的圆柱形旁压器，通过控制装置对孔壁施加压力，测得土体的横向应力-应变关系曲线，从而得到较深处土层的变形模量和承载力。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识（3）十字板剪切试验。十字板剪切试验（图2-7）是用插入软黏土中的十字头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度的一种测试方法。4．室内土工试验室内土工试验是指在试验室内对野外作业取回来的土样进行物理力学性质试验，包括土的物理性质试验、土的力学性质试验、水和土的腐蚀性试验。（1）土的物理性质试验。各类工程均应测定下列土的分类指标和物理性质指标。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识砂土：颗粒级配、相对密度、天然含水量、天然密度、最大和最小干密度。粉土：颗粒级配、液限、塑限、相对密度、天然含水量、天然密度和有机质含量。黏性土：液限、塑限、相对密度、天然含水量、天然密度和有机质含量。此外，根据工程需要有时还要进行土的渗透性试验和击实试验测定土的渗透系数、最大干密度和最优含水量。（2）土的力学性质试验。上一页下一页返回任务2.1岩土工程勘察基本知识土的力学性质试验包括土的固结（压缩）试验、直接剪切试验、三轴剪切试验、无侧限抗压强度试验等。（3）水和土的腐蚀性试验。为评价地下水和土对建筑材料的腐蚀性，需对水和土进行室内化学成分分析。上一页返回任务2.2地质勘察报告识读一、岩土工程勘察报告的内容岩土工程勘察的最终成果是以报告书的形式提出的。勘察工作结束后，把取得的野外工作和室内试验记录数据以及收集到的各种直接间接资料分析整理、检查校对、归纳总结、评价，然后编成正式的岩土工程勘察成果报告，提供给建设单位、设计单位和施工单位使用，并作为存档长期保存的技术文件。岩土工程勘察报告由图表和文字两部分组成。1．文字部分岩土工程勘察报告应根据任务要求、勘察阶段、工程特点和地质条件等具体情况编写。下一页返回任务2.2地质勘察报告识读岩土工程勘察报告应资料完整、真实准确、数据无误、图表清晰、结论有据、建议合理、便于使用和适宜长期保存，并应因地制宜，重点突出，有明确的工程针对性。一般应包括下列内容：（1）勘察目的、任务要求和依据的技术标准；（2）拟建工程概况；（3）勘察方法和勘察工作布置；（4）场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性；（5）各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值；上一页下一页返回任务2.2地质勘察报告识读（6）地下水埋藏情况、类型、水位及其变化；（7）土和水对建筑材料的腐蚀性；（8）可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工程危害程度的评价；（9）场地稳定性和适宜性的评价。岩土工程勘察报告应对岩土利用、整治和改造的方案进行分析论证，提出建议；对工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题进行预测，提出监控和预防措施的建议。2．图表部分成果报告应附下列图表：上一页下一页返回任务2.2地质勘察报告识读（1）勘探点平面布置图。在建筑场地的平面图上，先画出拟建工程的位置，再将钻孔、试坑、原位测试点等各类勘探点的位置用不同的图例标出，给予编号，注明各类勘探点的地面标高和探深，并且标明勘探剖面图的剖切位置。（2）工程地质柱状图。根据现场钻探或井探记录、原位测试和室内试验结果整理出来的，用一定比例尺、图例和符号绘制的某一勘探点地层的竖向分布图，图中自上而下对地层编号，标出各地层的土类名称、地质年代、成因类型、层面及层底深度、地下水位、取样位置。柱状图上可附有土的主要物理力学性质指标及某些试验曲线。上一页下一页返回任务2.2地质勘察报告识读（3）工程地质剖面图。根据勘察结果，用一定比例尺（水平方向和竖直方向可采用不同的比例尺）、图例和符号绘制的某一勘探线的地层竖向剖面图，勘探线的布置应与主要地貌单元或地质构造相垂直，或与拟建工程轴线一致。（4）原位测试成果图表。由原位测试成果汇总列表，绘制原位测试曲线，如载荷试验曲线、静力触探试验曲线等。（5）室内试验成果图表。各类工程均以室内试验测定土的分类指标和物理及力学性质指标，将试验结果汇总列表，并绘制试验曲线，如土的压缩试验曲线、土的抗剪强度试验曲线等。上一页下一页返回任务2.2地质勘察报告识读当需要时，尚可附综合工程地质图、综合地质柱状图、地下水等水位线图、素描、照片、综合分析图表以及岩土利用、整治和改造方案的有关图表、岩土工程计算简图及计算成果图表等。上述内容并不是每一项均必须具备的，而应视具体要求和实际情况有所侧重并以充分说明问题为准。对丙级岩土工程勘察的成果报告内容可适当简化，采用以图表为主，辅以必要的文字说明；对甲级岩土工程勘察的成果报告除应符合上述规范规定外，尚可对专门性的岩土工程问题提交专门的试验报告、研究报告或监测报告。二、勘察报告的阅读和使用上一页下一页返回任务2.2地质勘察报告识读岩土工程勘察报告是建筑物基础设计和基础施工的依据，因此，对设计和施工人员来说正确阅读、理解和使用勘察报告是非常重要的。应当全面熟悉勘察报告的文字和图表内容，了解勘察的结论建议和岩土参数的可靠程度，把拟建场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联合起来进行综合分析。在确定基础设计方案时，要结合场地具体的工程地质条件，充分挖掘场地有利的条件，通过若干方案的对比、分析、论证，选择安全可靠、经济合理且技术上可以实施的较佳方案。在此过程中还应注意以下几个要点：1．场地稳定性评价上一页下一页返回任务2.2地质勘察报告识读（1）根据勘察报告所提供的场地所在区域的地震烈度及场地地震震害影响的类型，对饱和砂土和粉土地基的液化等级进行分析和评价。（2）根据勘察报告所提供的场地有无不良地质现象（泥石流、滑坡、崩塌、岩溶、塌陷等）潜在的地质灾害进行分析评价。（3）对地震设防区域的建筑，必须按《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）进行抗震设计，在施工中按施工图施工，保证工程质量。（4）在不良地质现象发育、对场地稳定性有直接或潜在危害的，必须在设计与施工中采取可靠措施。2．地基地层的均匀性评价上一页下一页返回任务2.2地质勘察报告识读当地基中存在杂填土、软弱夹层及尖灭层，或各天然土层的厚度在平面分布上差异较大时，在地基基础设计与施工中，必须注意不均匀沉降的问