第2章边坡工程勘察

1、2.1 岩土工程勘察2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点2.3 滑坡岩土工程勘察要点,第二讲 边坡工程勘察,为了使岩土工程勘察能贯彻执行国家有关的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、确保工程质量和提高经济效益，由国家建设部会同有关部门，共同制订了中华人民共和国国家标准岩土工程勘察规范GB50021-94作为强制性国家标准于1995年3月1日正式颁布施行，后经修改，岩土工程勘察规范(GB50021-2001) 。 该规范是对原工业与民用建筑工程地质勘察规范TJ 21-77的修订，它既总结了中国50多年来工程实践的经验和科研成果，又注意尽量与国际标准接轨。,2.1 岩土工程勘察,1.岩土工程勘察的任

2、务,按照建(构)筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证、评价。,2.1 岩土工程勘察,2.岩土工程勘察基本技术要求,岩土工程勘察等级划分的主要目的，是为了勘察工作量的确定。显然，工程规模较大或较重要、场地地质条件以及岩土体分布和性状较复杂者，所投入的勘察工作量就较大，反之则较小。 岩土工程勘察的等级，是由工程安全等级、场地和地基复杂程度三项因素决定的。 首先应分别对三项因素进行分级，在此基础上进行综合分析，以确定岩土工程勘察的等级划分。,岩土工程勘察的分级,2.1 岩土工程勘察,(1)工程安全

3、等级,工程的安全等级，是根据由于工程岩土体或结构失稳破坏，导致建(构)筑物破坏而造成生命财产损失、社会影响及修复可能性等后果的严重性来划分的。,安全等级 破坏后果 工程类型 级 很严重 重要工程 级 严 重 一般工程 级 不严重 次要工程,2.1 岩土工程勘察,目前对于边坡工程而言，按其损坏后可能造成的破坏后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会不良影响)的严重性、边坡类型和坡高等因素，将边坡工程划分为三级。,此外，各产业部门和地方根据本部门(地方)建筑物的特殊要求和经验，在颁布的有关技术规范中也划分了适用于本部门(地方)的工程安全等级，一般均划分为三级。,对于不同类型的工程来说，应根据工程

4、的规模和重要性具体划分。,1 岩土工程勘察,1 岩土工程勘察,场地复杂程度是由建筑抗震稳定性、不良地质现象发育情况、地质环境破坏程度和地形地貌条件四个条件衡量的，也划分为三个等级 。,(2)场地复杂程度等级,2.1 岩土工程勘察,一级地基: 符合下列条件之一者即为一级地基： (a) 岩土种类多，性质变化大，地下水对工程影响大，且需特殊处理； (b) 多年冻土及湿陷、膨胀、盐渍、污染严重的特殊性岩土，对工程影响大，需作专门处理的；变化复杂，同一场地上存在多种或强烈程度不同的特殊性岩土。,(3)地基复杂程度等级,地基复杂程度也划分为三级：,2.1 岩土工程勘察,二级地基：符合下列条件之一者即为二级

5、地基： (a) 岩土种类较多，性质变化较大，地下水对工程有不利影响； (b) 除上述规定之外的特殊性岩土。 三级地基： (a) 岩土种类单一，性质变化不大，地下水对工程无影响； (b) 无特殊性岩土。,2.1 岩土工程勘察,(4)岩土工程勘察等级,2.1 岩土工程勘察,岩土工程勘察阶段,我国工程实行四阶段体制，与国际通用体制相同。 规划阶段、初步设计、技术设计、施工设计与施工 不同部门的名称：铁道部门： 草测、初测、详测、定测；水电部门： 规划、可行性研究、初步设计、技术设计、运行； 城建部门：总体规划、详细规划、初步设计、技术设计、施工设计与施工。,2.1 岩土工程勘察,规划阶段的任务： 区

6、域开发技术经济论证，比较选择第一期工程开发地段。定性概略评价。 初步设计的任务： 场地方案比较，选场址。定性、定量评价。 技术设计的任务： 选定建（构）筑物位置、类型、尺寸。定量评价。 施工设计与施工： 施工详图。补充验证已有资料。,2.1 岩土工程勘察,(1)可行性研究勘察（选址勘察） 搜集、分析已有资料，进行现场踏勘，工程地质测绘，少量勘探工作，对场址稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方案比较。 (2)初步勘察 建（构）筑地段稳定性的岩土工程评价，、主要建（构）筑物地基基础方案、对不良地质现象的为确定建（构）筑物总平面布置防治工程方案进行论证。,岩土工程勘察阶段的划分：,2

7、.1 岩土工程勘察,(3) 详细勘察 对地基基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程进行岩土工程计算与评价，满足施工图设计的要求。 ！施工勘察不作为一个固定阶段，视工程的实际需要而定，对条件复杂或有特殊施工要求的重大工程地基，需进行施工勘察。 施工勘察包括：施工阶段的勘察和施工后一些必要的勘察工作，检验地基加固效果。,2.1 岩土工程勘察,3 岩土工程勘察方法,岩土工程勘察方法或技术手段，主要以下四类： (1) 工程地质测绘 (2) 勘探与取样 (3) 原位测试与室内实验 (4) 现场检验与监测,2.1 岩土工程勘察,(1)工程地质测绘,工程地质测绘是工程地质勘察过程中的基础工作，是勘

8、察中最先进行的项目。 工程地质测绘的目的是为编制工程地质图，系统地获取原始资料。,2.1 岩土工程勘察,工程地质测绘的任务是运用工程地质理论，通过系统地野外工作，观察、描述各种地质要素的表现，从而查明工程地区的工程地质条件，并将所获取的资料反映在地形底图上，并编制工程地质图件，为编写报告书提供准确依据。 工程地质测绘是由掌握一定理论的人员来进行的，野外的第一手资料和对现象的认识，比用其它间接方法所得结论要直接和切合实际。它是一种可在短期内用少量投资的情况下，取得对工作区地表工程地质条件的认识的重要手段。,2.1 岩土工程勘察,工程地质图的测制 (野外填图),2.1 岩土工程勘察,测绘是在充分搜

9、集和详细研究已有资料(包括区域地质资料)的基础上进行的。除一般的测绘内容外，应侧重与斜坡稳定有关的内容。如斜坡的坡形与坡角、软弱层产状与分布、结构面优势方位与坡面的关系、不良地质现象的成因、性质，当地治理斜坡的经验等。测绘范围应包括可能对斜坡场地稳定有影响的所有地段。 在有大面积岩石露头的地区，测绘路线按垂直于主要构造线或坡面走向布置，路线间距100300m，当地质条件复杂时应缩小路线间距。每个地质构造不同的区段均应布置测绘路线。观测点间距视地质条件而定。对于断层破碎带等重要地质界线应进行追索。在露头不好的地区，应采用露头全面标绘法。,2.1 岩土工程勘察,2.1 岩土工程勘察,岩体斜坡节理调

10、查是一项重要且繁重的工作。调查方法通常采用测线法或分块法。采用前者时每条测线长1030m，采用后者时每一测区面积约25平方米。详细记录与测线相交或测区内的每条节理性状(长度小于2m的节理可略去不计)。每一节理组均应取样。 除平面图外，工程地质剖面图是斜坡稳定分析的重要图件。剖面的方向多取平行于坡面倾向的方向，其长度一般应大于自坡底至坡顶的长度，剖面的数量不宜少于23条。同时，按需要可绘制平行坡面走向的剖面。,2.1 岩土工程勘察,(2)岩土工程勘探,岩土工程勘探常用的手段： 钻探工程 坑探工程 地球物理勘探 钻探和坑探工程是直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况，在岩土工程勘察中是必不可少的

11、。 钻探工程是使用最广泛的一类勘探手段，普遍应用于各类工程的勘探；由于它对一些重要的地质体或地质现象有时可能会误判、遗漏，所以也称它为“半直接”勘探手段。 坑探工程勘探人员可以在其中观察编录，以掌握地质结构的细节；但是重型坑探工程耗资高，勘探周期长，使用时应具经济观点。,2.1 岩土工程勘察,最常用的办法,可达100m以下 划分地层 确定地下水 取样 可以结合原位试验,钻探,2.1 岩土工程勘察,2.1 岩土工程勘察,坑探,优点:直观, 取原状样 缺点: 一般34m, 地下水以下危险,2.1 岩土工程勘察,地球物理勘探(物探),物探:根据如密度、导电性等物理性质的差别，勘测地层分布、地质构造和

12、地下水位置 方法:重力场,磁电场,声,弹性波,放射性勘探,地震勘探(规范,剪切波速) 优点:简单迅速 缺点:间接判断, 较大范围.,2.1 岩土工程勘察,地球物理勘探简称物探，是一种间接的勘探手段，它的优点是较钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，且具有立体透视性的优点。所以常常与测绘工作配合使用。 它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。 但是，物探成果判释往往具多解性，方法的使用又受地形条件等的限制，其成果需用钻探或坑探工程来验证。 考虑到三类勘探手段的特点，布置勘探工作时应综合使用，互为补充。,2.1 岩土工程勘察,物理性质 力学特性 直

13、剪试验, 三轴, 压缩(渗透),压缩试验,2.1 岩土工程勘察,(3)原位测试与室内试验,室内实验历史较久 其优点是：试验条件比较容易控制(边界条件明确、应力应变条件可以控制等)；可以大量取样。 缺点是：试样尺寸小，不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响，代表 性差；试样不可能真正保持原状，而且有些岩土也很难取得原状试样。,2.1 岩土工程勘察,原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等 。 原位测试亦称现场试验、就地试验、野外试验。许多试验方法是随着对岩土体的深入研究而发

14、展起来的。原位测试一般都借助于勘探工程进行，是详细勘察阶段一种主要勘察方法。,2.1 岩土工程勘察,原位试验的目的 1) 在岩土体处于天然状态下，利用原地切割的较大尺寸的试件进行各种测试取得可靠的岩土体物理、力学、水理性质指标。 2) 对于某些因无法采取原状样品进行室内实验的岩土体的测试。如：裂隙化岩石、液态粘性土(低液限粘土、淤泥)、砂砾。 3) 完成或实现室内无法测定的实验内容。如：地下洞室围岩应力、岩体裂隙的连通性、透水性、含水层的渗透性等。 4) 为施工(基坑开挖、地基处理)提供可靠的数据。,2.1 岩土工程勘察,原位测试与室内试验相比，各有优缺点： 原位测试的优点 : 1)试样不脱离

15、原来的环境，基本上在原位应力条件下进行试验； 2)所测定的岩土体尺寸大，能反映宏观结构对岩土性质的影响，代表性好； 3)试验周期较短，效率高； 4)尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。 缺点：试验时的应力路径难以控制； 边界条件也较复杂；有些试验耗费人力、物力较多，不可能大量进行。,2.1 岩土工程勘察,原位试验的分类,1)岩土力学性质的野外测定 土体力学性质试验 载荷试验、旁压试验、静、动触探试验、十字板剪切试验 岩体力学性质试验 岩体变形静力法试验、声波测试(动力法)试验、岩体抗剪试验、点荷载强度试验、回弹锤测试、便携式弱面剪试验,2.1 岩土工程勘察,2)岩体应力测定 测定

16、岩体天然应力状态下及工程开挖过程中应力的变化。如：地下洞室开挖。 3)水文地质试验 钻孔压水试验(裂隙岩体)、抽水试验(中、强富水性含水层)、注水试验(干、松散透水层)、岩溶裂隙连通试验等。 4)改善土、石性能的试验 为地基改良和加固处理提供依据。如：灌浆试验、桩基试验等。,2.1 岩土工程勘察,动力触探,2.1 岩土工程勘察,a.静力触探是可以迅速、连续的反映土质变化 b.划分土层, 确定承载力、压缩性、不排水抗剪强度、砂土密实度等 c. 静力触探适用于粘性土和砂类土,静力触探,2.1 岩土工程勘察,对于斜坡而言， 岩土测试是为斜坡的设计、施工和加固提供数据。需要为斜坡的各个区段拟订试验程序

17、，包括试验项目、重要程度的顺序，试验方法及要求，取样地点与方法等。试验程序的拟定应符合不同区段的实际情况。 例如，黄土边坡需进行湿陷试验，软岩边坡需进行抗风化试验等。 在初勘阶段一般只进行有限数量的钻探取样室内试验，主要试验工作应在详勘阶段进行。,2.1 岩土工程勘察,试验工作应着重确定岩土的抗剪强度。 测定岩土体软弱面的抗剪强度(峰值强度与残余强度)，室内采用直剪试验，剪切方向和最大法向荷载的选择应与试样的坡体中的实际情况相近。有必要时可作三轴试验。 对斜坡稳定起控制作用的软弱面，宜进行适量的大型原位剪切试验。 必要时对大型斜坡可作岩体应力测试、波速试验、动力测试、模型试验和孔隙水压力测定。

18、 遇有地下水时应进行地下水流速、流向、流量和岩土的渗透性试验等。,2.1 岩土工程勘察,(4)现场检验,现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节，大量工作在施工和运营期间进行；但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施，所以也被列为一种勘察方法。它的主要目的在于保证工程质量和安全，提高工程效益。 现场检验的涵义，包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。,2.1 岩土工程勘察,2.1 岩土工程勘察,1 勘察内容,(1)在查明边坡工程地质和水文地质条件的基础上，确定边坡类别和可能 的破坏形式； (2)提供验算边坡稳定性、变形和设计所需的计算参数值； (3)评

19、价边坡的稳定性，并提出潜在的不稳定边坡的整治措施和监测方案的建议； (4)对需进行抗震设防的边坡应根据区划提供设防烈度或地震动参数； (5)提出边坡整治设计、施工注意事项的建议； (6)对所勘察的边坡工程是否存在滑坡（或潜在滑坡）等不良地质现象，以及开挖或构筑的适宜性做出结论； (7)对安全等级为一、二级的边坡工程尚应提出沿边坡开挖线的地质纵、横剖面图。,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,建（构）筑边坡的勘探范围应包括不小于岩质边坡高度或不小于1.5倍土质边坡高度，以及可能对建(构)筑物有潜在安全影响的区域。 控制性勘探孔的深度应穿过最深潜在滑动面进入稳定层不小于5m，并应进入坡脚地形剖面最低

20、点和支护结构基底下不小于3m。,2 一般规定,一级建（构）筑边坡工程应进行专门的岩土工程勘察；二、三级建（构）筑边坡工程可与主体建（构）筑勘察一并进行，但应满足边坡勘察的深度和要求。大型的和地质环境条件复杂的边坡宜分阶段勘察；地质环境复杂的一级边坡工程尚应进行施工勘察。,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,地质环境条件复杂、稳定性较差的边坡宜在勘察期间进行变形监测，并宜设置一定数量的水文长观孔。 岩土的抗剪强度指标应根据岩土条件和工程实际情况确定，并与稳定性分析时所采用的计算方法相配套。 土质边坡按水土合算原则计算时，地下水位以下的土宜采用土的自重固结不排水抗剪强度指标；按水土分算原则计算时，地

21、下水位以下的土宜采用土的有效抗剪强度指标。,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,(1) 附有坐标和地形的拟建建(构)筑物的总平面布置图； (2) 拟建建(构)筑物的性质、结构特点及可能采取的基础形式、尺寸和埋置深度； (3) 边坡高度、坡底高程和边坡平面尺寸； (4) 拟建场地的整平标高和挖方、填方情况； (5) 场地及其附近已有的勘察资料和边坡支护型式与参数； (6) 边坡及其周边地区的场地等环境条件资料。,3 边坡勘察,边坡工程勘察前应取得以下资料：,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,(1) 地形地貌特征； (2) 岩土的类型、成因、性状、覆盖层厚度、基岩面的形态和坡度、岩石风化和完整程度；

22、 (3) 岩、土体的物理力学性能； (4) 主要结构面(特别是软弱结构面)的类型和等级、产状、发育程度、延伸程度、闭合程度、风化程度、充填状况、充水状况、组合关系、力学属性和与临空面的关系； (5) 气象、水文和水文地质条件； (6) 不良地质现象的范围和性质； (7) 坡顶邻近(含基坑周边)建(构)筑物的荷载、结构、基础形式和埋深，地下设施的分布和埋深。,边坡工程勘察应查明下列内容：,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,边坡工程勘探宜采用钻探、坑(井)探和槽探等方法，必要时可辅以硐探和物探方法。 勘探线应垂直边坡走向布置，详勘的线、点间距可按下表或地区经验确定，且对每一单独边坡段勘探线不宜少于

23、2条，每条勘探线不应少于2个勘探孔。,注：初勘的勘探线、点间距可适当放宽。,详勘的勘探线、点间距,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,主要岩土层和软弱层应采集试样进行物理力学性能试验，土的抗剪强度指标宜采用三轴试验获取。每层岩土主要指标的试样数量：土层不应少于6个，岩石抗压强度不应少于9个。岩体和结构面的抗剪强度宜采用现场试验确定。 对有特殊要求的岩质边坡宜作岩体流变试验。 边坡岩土工程勘察工作中的探井、探坑和探槽等，在野外工作完成后应及时封填密实。 当需要时，可选部分钻孔埋设地下水和边坡的变形监测设备，其余钻孔应及时封堵。,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,(1)收集相关气象资料、最大降雨强度

24、和十年一遇最大降水量，研究降水对边坡稳定性的影响； (2)收集历史最高水位资料，调查可能影响边坡水文地质条件的工业和市政管线、江河等水源因素，以及相关水库水位调度方案资料； (3)查明对边坡工程产生重大影响的汇水面积、排水坡度、长度和植被等情况； (4)查明地下水类型和主要含水层分布情况； (5)查明岩体和软弱结构面中地下水情况； (6)调查边坡周围山洪、冲沟和河流冲淤等情况； (7)论证孔隙水压力变化规律和对边坡应力状态的影响。,4 气象、水文和水文地质条件,建筑边坡工程的气象资料收集、水文调查和水文地质勘察应满足下列要求：,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,建筑边坡勘察应提供必需的水文地质

25、参数，在不影响边坡安全的条件下，可进行抽水试验、渗水试验或压水试验等。 建（构）筑边坡勘察除应进行地下水力学作用和地下水物理、化学作用的评价以外，还宜考虑雨季和暴雨的影响。,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,5 危岩崩塌勘察,危岩崩塌勘察应在拟建建(构)筑物的可行性研究或初步勘察阶段进行。应查明危岩分布及产生崩塌的条件、危岩规模、类型、稳定性以及危岩崩塌危害的范围等，对崩塌危害做出工程建设适宜性的评价，并根据崩塌产生的机制提出防治建议。 危岩崩塌区工程地质测绘的比例尺宜选用l:2001:500，对危岩体和危岩崩塌方向主剖面的比例尺宜选用1:200。,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,注：(1)

26、 无经验时取表中的低值；(2) 极软岩、软岩取表中较低值； (3) 岩体结构面连通性差取表中的高值；(4) 岩体结构面浸水时取表中较低值； (5) 临时性边坡可取表中高值；(6) 表中数值已考虑结构面的时间效应。,结构面抗剪强度指标标准值,6 边坡力学参数,岩体结构面的抗剪强度指标宜根据现场原位试验确定，对于破坏后果严重的一级边坡应通过试验确定。试验应符合现行国家标准工程岩体试验方法标准GB/T 50266的规定。当无条件进行试验时，对于二、三级边坡工程可按下表和反算分析等方法综合确定。,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,岩体结构面的结合程度可按下表确定,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,岩体内摩擦角可由岩块内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以下表所列的折减系数确定。,2.2 斜坡场地岩土工程勘察要点,1 勘察的目的和任务,(1) 查明滑坡的现状。包括：滑坡周界范围、地层结构、主滑方向；平面上的分块、分条，纵剖面上的分级；滑动带的部位、倾角、可能形状；滑带岩土特性等滑坡的诸形态要素。 (2) 查明引起滑动的主要原因。在调查分析滑坡的现状和滑坡历史的基础上，找出引起滑坡的主导因素；判断是首次滑动的新生滑坡还是再次滑动的古老滑坡的复活。,2.3 滑坡岩土工程勘