基础工程第1章地基勘察

1、本章学习要求： 熟悉： 岩土工程勘察等级划分依据及方法； 岩土工程勘察阶段划分； 岩土工程勘察的目的、内容与要求； 常见的岩土工程勘探方法； 岩土工程勘察报告的主要内容。,第1章 地基勘察,岩土工程勘察 又称为工程地质和水文地质勘察 根据工程要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，并编制勘察文件的活动. 岩土工程勘察分级 等级划分的意义： 据不同等级，确定勘察内容、方法、工作量 等级划分的依据： 工程重要性等级： 一级工程（重要工程） 二级工程（一般工程） 三级工程（次要工程）,1.1 概述,场地复杂程度分级 一级场地（复杂场地） 二级场地（中等复杂场地） 三级场地（简单

2、场地） 地基复杂程度分级 一级地基（复杂地基） 二级地基（中等复杂地基） 三级地基（简单地基） 等级划分方法： 甲级：上述三项中1项或多项为一级 乙级：除甲、乙级外 丙级：上述三项均为三级,岩土工程勘察的不同阶段 可行性研究勘察（选址勘察） 符合场地选择要求 初步勘察（初勘） 符合初步设计要求 详细勘察（详勘） 符合施工图设计要求 施工勘察 场地条件复杂或有特殊要求的工程可能需要 注意： 场地较小且无特殊要求的工程可合并勘察阶段。建筑平面布置已确定，场地或附近有岩土资料时，可直接进行详勘。,岩土工程勘察方法 工程地质测绘 采取收集资料、调查访问、地质测量、遥感解译等方法，查明场地的工程地质要素

3、，并绘制相应的施工图件。 岩土工程勘探 岩土工程勘察的一种方法，包括钻探、井探、槽探、坑探、洞探以及物探、触探等 土工试验 包括原位试验，室内试验,岩土工程勘察程序,制定勘察工作纲要,现场踏勘,数据资料整理、分析,地基评价、结论和建议,1.2 详细勘察的任务与勘探点布置,1.2.1 详细勘察的任务,设计、施工所需的岩土参数,建筑地基的岩土工程评价,地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用防治等方面的建议,提供,编写,岩土工程勘察报告,岩土层类型、深度、分布、工程特性，评价场地稳定性,地下水埋藏条件，水位及变化幅度；水、土腐蚀性,可能对工程不利的地下埋藏物,不良地质作用类型

4、、成因、分布、发展趋势、危害程度,查明,1.2.2 勘察点布置和勘探深度 勘探点的数量和间距依据：建筑物安全等级、场地复杂程度确定，按地形地貌地层土质和地下水位的变化程度分为三类。 宜按建筑物周边线和交点布置；无特殊要求的其它建筑可按建筑物或建筑群范围布置； 同一建筑范围主要受力层或有影响的下卧层起伏较大时，加密勘探点，查明变化； 重大设备基础单独布置勘探点；重大动力机器基础或高耸构筑物，勘探点不宜少于3个.,详细勘察阶段的勘探点布置间距,勘探点深度 控制性勘探点：控制地基压缩层的计算深度 一般性勘探点：控制主要受力层,表1.2 控制性勘探点深度(m),d-指基础埋置深度;b-基础宽度；a-土

5、类别的经验系数,工程地质勘察与基础工程设计的关系 勘察先行，勘察是设计的前提； 勘察又需依据基础的设计参数！ 例如：控制性勘探点深度的确定！ 问题的解决： 勘察、设计密切配合！ 初步设计中一般应包括初步的基础方案及部分参数，可供勘察方参照！ 勘察工程师应对基础设计有深入地了解！,1.3.1 地球物理勘探 概念： 根据不同岩土介质具有不同的密度、导电性、波速等特性，利用物理方法，采用专门的仪器，实现对地层分布、地质构造、地下水深度等勘探的一种方法。 常见方法： 地震勘探 电法勘探 磁法勘探 声波勘探 雷达勘探,1.3 地基勘探方法,1.3.2 坑槽探（掘探） 方法：直接施工探坑(槽)，观察土层分

6、布，取样开展土工试验 适用：地下水位较深，土质较好时一般不超过4m 3.钻探 方法：通过施工钻孔，确定：岩土介质分布、地下水深度；取样开展土工试验；开展原位试验。,4. 触探 概念： 通过探杆，采用静力或动力方式将金属探头压入土层，测出与贯入阻力相关的指标，进而间接判断土层的工程性质的勘探方法和原位测试技术。 动力触探 标准贯入试验（管状探头） 试验方法：用63.5Kg的穿心锤，落距76cm将贯入器打入土中30cm所用的击数N值的大小来判定岩土工程性质的好坏。 试验指标：N,看视频,试验用途 判断地基液化性； 判定地层密实度。,圆锥动力触探： 试验方法： 用标准质量的重锤提升到标准高度自由下落

7、，将特制圆锥探头贯入地基土层标准深度，根据击数n，判定地层的工程性质。 分类：轻型、重型、超重型圆锥动力触探 用途： 轻型：验槽，人工填土勘察，局部软弱土勘察，洞穴分布清查； 重型、超重型：碎石、卵石、砾石地层密实度勘探。,静力触探 概念： 利用液压或机械传动装置，将圆锥形金属探头压入地基土中，依据比贯入阻力的大小来判定地基土的工程性质。 适用： 粘性土、粉土、砂土、含少量碎石的土层 用途： 测定比贯入阻力、侧壁摩擦阻力、锤尖阻力和孔隙水压力 划分土层，为确定地基承载力提供依据。,静力触探探头,2 静力触探试验,单桥探头结构示意图,双桥探头结构示意图,1-锥尖；2-O型密封圈；3-电阻丝片；

8、4-变形柱；5-摩擦筒；6-密封圈； 7-加强筒；8-垫圈；9-密封圈； 10-接头；11-支座；12-顶柱； 13-胶垫；14-螺母,探头,单桥探头,单桥探头结构及工作原理示意图 1 顶柱；2 外套筒；3 探头管；4 导线；5 环氧树脂密封垫圈；6 橡皮管；7 空心变形柱；8 应变片; 9、探杆,9,1,2,3,6,5,7,8,5,4,锥尖,摩擦筒,顶柱,变形套,变形套,探杆,电阻片,电阻片,传力杆,传力套,双桥探头结构及工作原理示意图,探头,看视频 P8例题1-1,1.4 地基岩土分类,1.4.1岩土工程勘察规范 按地质年代 按地质成因 按有机质含量 1.4.2建筑地基基础设计规范 依据的

9、指标 粗颗粒土：按粒径大小及粒组含量； 细颗粒土：按塑性指数。 类别 岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土（粉质粘土、粘土）、人工填土、特殊土,岩石： 坚硬程度分类依据：饱和单轴抗压强度 完整程度分类依据：岩体完整性指数（岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方） 碎石土： 粒径大于2mm的颗粒含量超过总重50的土 细分依据：粒组含量、颗粒形状。 漂石(块石)、卵石(碎石)、圆砾(角砾) 砂土： 粒径大于2mm的颗粒不超过总重50；而粒径大于0.075mm的颗粒超过总重的50%的土。 细分依据：粒组含量。 砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂,细分依据：粒组含量。 砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂 粉土： 粒径大

10、于0.075mm的颗粒含量小于总重50；而塑性指数Ip10的土。 粘性土： 塑性指数Ip10的土。 细分依据：Ip 粉质粘土： 1017,人工填土 素填土；碎石、砂土、粉土、粘性土等成分 压实填土 杂填土；建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等 冲填土。,特殊土 软土 淤泥，淤泥质粘土，淤泥质粉土 孔隙比大(e1)，含水量高(wwl)，压缩性高，强度低，具有灵敏性、结构性 红粘土 高塑性； 胀缩性，裂隙发育。,黄土 湿陷性黄土(自重湿陷，非自重湿陷)；非湿陷 遇水多湿陷 膨胀土 吸水膨胀，失水收缩；高膨胀率。 多年冻土 冻胀、融沉。,1.5 土工试验,1.5.1 室内试验 物理性质试验： 测密度、含水

11、量、塑限、液限、颗粒级配、比重 侧限压缩试验： 测定土的压缩指标(压缩模量、压缩系数等) 三轴剪切试验、直接剪切试验： 测定土的抗剪强度指标 渗透试验：测定土的渗透系数 击实试验：测定最优含水量、最大干密度。,1.5.2 原位试验 1.5.2.1平板载荷试验 试验目的：测定地基土的变形模量、地基承载力，估算建筑物沉降量,浅层平板静力载荷试验的仪器设备,1 载荷试验,承压板 承压板是模拟建筑物的基础，将施加的荷载通过承压板传递给地基土，其刚度和尺寸应与建筑物基础接近。 承压板的刚度要求容易达到，可采用加肋的厚钢板、铸铁板、混凝土板或钢筋混凝土板，常用的是加肋钢板。无论选用什么样材质的承压板，都要

12、求承压板具有足够的刚度、板底平整光滑、板的尺寸中心和传力重心一致、搬运和安装方便，在使用过程中不易变形。 承压板的形状有圆形和方形的两种，也有根据试验的具体要求采用矩形承压板。,承压板的尺寸要与实际基础接近则难于达到，因为承压板的面积太大，对设备的质量要求也越高；而承压板面积过小，则影响地基土的沉降量和极限荷载值。一般来说，地基土的极限荷载会因承压板的宽度或直径b过小而降低（s增大），但b值过大极限荷载增加也不明显，因此，在确定承压板尺寸时，既不能过小，也不必太大。 由于承压板的尺寸大小对评定地基土承载力有一定的影响。为统一试验条件，使试验结果具有可比性。我国的大部分勘察规范规定承压板面积以0

13、.25-0.50 为主，另外还有0.1和1.0。,1 载荷试验,选择承压板尺寸时，可根据地基土质情况，强度低变形大的土层宜采用大尺寸的承压板，强度高变形小的土层则采用小尺寸的承压板。一般情况下，可参照下面的经验值选取： （1）对于软土、新近沉积土和人工填土，或用载荷试验确定黄土湿陷性时，承压板尺寸不应小于0.50 ； （2）对于一般粘性土地基，常用0.25-0.5 的承压板； （3）对于碎石类土，承压板直径（或宽度）应为最大碎石直径的1020倍； （4）对于岩石类土或均质密实土，如老粘土或密实砂土，以0.10 为宜.,1 载荷试验,加荷系统 加荷系统是指通过承压板对地基土施加额定荷载的装置。

14、常见有四种类型： 重物加荷装置 油压千斤顶加荷装置 重物、机械、液压放大加荷装置 电控稳压式加荷装置,1 载荷试验,常见的载荷试验反力与加载布置方式 1承压板；2千斤顶；3木跥；4钢梁；5钢锭；6百分表；7地锚；8桁架； 9立柱；10分力帽；11拉杆；12载荷台；13混凝土；14测点 （ad为千斤顶加载方式，e和f为重物加载方式）,反力系统 除重物加荷装置外，其它加荷装置均需反力系统配套。载荷试验的反力可由重物、地锚或地锚与重物联合提供。然后再与梁架组合成稳定的反力系统。当在岩体内（如探坑或探槽）进行载荷试验时，可以利用围岩提供所需要的反力。 锚固式反力系统中，地锚个数应确保有足够的抗拔力，以

15、免试验中间被拔起。反力梁亦应有足够的刚度。,1 载荷试验,坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图（撑壁式和平洞式）,量测系统 测量地基土沉降和承压板周围地面变形的量测系统由观测支架和测量仪表两部分组成。 观测支架用来固定量测仪表，由支撑柱、基准梁及其它附件等组成； 测量仪表有百分表、位移计、位移传感器等。,1 载荷试验,位移量测系统的安装,1 载荷试验,基准梁的支撑柱或其他类型的支点应离承压板和地锚一定的距离，以避免再试验过程中地表变形对基准梁的影响。支撑柱与承压板中心的距离应大于1.5d（d为边长或直径），与地锚的距离应不小于0.8m。 基准梁架设在支撑柱上时，不应两端固定，以避免由于基准梁杆热

16、胀冷缩引起沉降观测的误差。沉降测量元件应对称地布置在承压板上，百分表或位移传感器的测头应垂直于承压板设置。,1 载荷试验,加载方式一般采用分级维持荷载沉降相对稳定法（通常称为慢速法）；有地区经验时，也可采用分级加荷沉降非稳定法（通常称为快速法）或等沉降速率法。 加荷等级宜取1012级，并不应小于8级。最大加载量不应小于地基土承载力设计值的2倍，荷载的量测精度应控制在最大加载量的1以内。 第一级荷载（包括设备自重）宜接近挖除土柱的自重，其相应沉降不计。对软土地基每级荷载增量10-25kPa；对一般粘性土和中密砂土地基25-50kPa；对坚硬粘性土、密实砂土和碎石土50-100kPa。,1 载荷试

17、验,加载方式及加荷等级,慢速法：对于土体，每级荷载施加后，间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连续2h、且每小时沉降量不大于0.1mm时，可认为沉降已达到相对稳定标准，施加下一级荷载；对于岩体，间隔lmin、2min、2min、5min测读一次沉降，以后每隔10min测读一次，当连续三次读数之差小于或等于0.01mm时，认为沉降已达到相对稳定标准，可施加下一级荷载。 快速法：每加一级荷载按间隔15min观测一次沉降。每级荷载维持2h，即可施加下一级荷载。最后一级荷载可观测至沉降达到上述沉降相对稳定标准或仍维持2h

18、。 等沉降速率法：控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相应的所施加的荷载，直至试验达到破坏阶段。,1 载荷试验,沉降观测和稳定标准,载荷试验一般应尽可能加荷到试验土层破坏，然后终止试验。当出现下列情况之一时，认为地基已达到破坏阶段，可终止试验： （1）承压板周边的土体出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展； （2）本级荷载的沉降量急剧增大（大于前级荷载沉降量的5倍），p-s曲线出现陡降段； （3）在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准； （4）总沉降量与承压板直径（或宽度）之比超过0.06。,1 载荷试验,试验终止条件,原始资料整理 载荷试验原始资料包括沉降观测

19、、荷载等级和其他与载荷试验相关的信息，如承压板形状、尺寸、载荷点的试验深度、试验深度处的土性特征，以及沉降观测百分表或传感器在承压板上的位置等（一般以图示的方式标注在记录表上）。 在试验过程中，应对原始记录数据及时检查，试验结束后再进行全面检查整理。,1 载荷试验,浅层平板静力载荷试验的试验资料整理,慢速法的试验资料整理 绘制p-s曲线 p-s曲线的修正 绘制s-lgt曲线和1g p-lg s曲线 确定比例界限压力（p0） 确定极限界限压力（pu）,1 载荷试验,（1）图解法 适用于开始的一些观测点（p，s）基本在一条直线上。将p-s曲线上的各点同时沿s（沉降）坐标平移s0，使p-s曲线的直线

20、段通过原点。,1 载荷试验,慢速法的试验资料整理 绘制p-s曲线 p-s曲线的修正 绘制s-lgt曲线和1g p-lg s曲线 确定比例界限压力（p0） 确定极限界限压力（pu）,1 载荷试验,比例界限压力可用p-s曲线或1g p-lg s曲线（直线段不明显时）中的第一个拐点确定。,1 载荷试验,慢速法的试验资料整理 绘制p-s曲线 p-s曲线的修正 绘制s-lgt曲线绘制1g p-lg s曲线 确定比例界限压力（p0） 确定极限界限压力（pu）,1 载荷试验,终止加载标准： 荷载板周围土有明显侧向挤出或发生裂纹； 荷载增量很小但沉降急剧增大，p-s曲线出现陡降段； 某级荷载作用下，经24h沉降仍未稳定； 无上述破坏现象，但沉降量s与荷载板宽度（或直径）之比s/b0.06时。,地基承载力确定方法： p-s曲线有明显直线段，取比例界限荷载为地基承载力； p-s曲线能确定极