土力學(xué)地基勘探教學(xué)PPT

1、第三章 地基勘察 site investigation 張?jiān)诿鲝堅(jiān)诿?中國(guó)工程院院士中國(guó)工程院院士 中國(guó)地質(zhì)勘察大師中國(guó)地質(zhì)勘察大師 王思敬王思敬 中國(guó)工程院院士中國(guó)工程院院士 中國(guó)地質(zhì)勘察大師中國(guó)地質(zhì)勘察大師 思考題思考題 1、在建筑物場(chǎng)地上勘探、在建筑物場(chǎng)地上勘探,一般要做哪一般要做哪 些項(xiàng)目的勘探些項(xiàng)目的勘探? 2、對(duì)于重要建筑物一般要采用什么試、對(duì)于重要建筑物一般要采用什么試 驗(yàn)方法確定承載力？驗(yàn)方法確定承載力？ 3、如何確定砂土地基的密實(shí)度？、如何確定砂土地基的密實(shí)度？ 4、如何確定軟粘土的不排水強(qiáng)度、如何確定軟粘土的不排水強(qiáng)度 地基勘察方法地基勘察方法 1 目的目的 2 勘察類(lèi)型勘

2、察類(lèi)型 3 勘探方法勘探方法 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 查清地質(zhì)構(gòu)造，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)查清地質(zhì)構(gòu)造，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù) 下臥層下臥層 持力層（受力層）持力層（受力層） 地基地基 基礎(chǔ)基礎(chǔ) f g 主 要 受 力 層 d q = d 均布荷載 第一節(jié)第一節(jié) 地基勘察內(nèi)容地基勘察內(nèi)容 勘探目的勘探目的 了解地基的工程地質(zhì)和水文條件，為確了解地基的工程地質(zhì)和水文條件，為確 定地基承載力和進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供依據(jù)定地基承載力和進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供依據(jù) 1 資料資料 平面圖和地形圖平面圖和地形圖 建筑物形式和荷載建筑物形式和荷載 管線(xiàn)，地下室管線(xiàn)，地下室 地基勘察內(nèi)容地基勘察內(nèi)容 2、勘察類(lèi)型、勘察類(lèi)型 可行性研究勘

3、察可行性研究勘察(選址勘察選址勘察) 初步勘察初步勘察 詳細(xì)勘察詳細(xì)勘察 施工勘察施工勘察 地基勘察內(nèi)容地基勘察內(nèi)容 3、勘察內(nèi)容、勘察內(nèi)容 土層分布，水平位置和深度土層分布，水平位置和深度soil profile 每層土物理力學(xué)性質(zhì)每層土物理力學(xué)性質(zhì) e , c es 地下水位置及性質(zhì)地下水位置及性質(zhì)ground water 其他地質(zhì)問(wèn)題：古滑坡，古墓，其他地質(zhì)問(wèn)題：古滑坡，古墓， 洞穴，老河道古井洞穴，老河道古井 雜填雜填 泥炭泥炭 粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土 粘土粘土 砂礫石砂礫石 3 布點(diǎn)布點(diǎn) 一般性勘察：針對(duì)持力層，平面一般性勘察：針對(duì)持力層，平面 (11.5)b (34)b 2050 m 控

4、制性勘察：壓縮層，比一般性勘察深控制性勘察：壓縮層，比一般性勘察深 地基勘察內(nèi)容地基勘察內(nèi)容 雜填雜填 泥炭泥炭 粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土 粘土粘土 砂礫石砂礫石 北京市工程地質(zhì)和地下水分布北京市工程地質(zhì)和地下水分布 第二節(jié)第二節(jié) 、勘探方法、勘探方法 物探地球物理勘探物探地球物理勘探 坑探明挖坑探明挖 鉆探鉆孔鉆探鉆孔 觸探觸探 重點(diǎn)重點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試原位試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試原位試驗(yàn) 重點(diǎn)重點(diǎn) 室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn) 166.111.92.5 s90149 地基勘探地基勘探 地基勘察方法地基勘察方法 1 地球物理勘探地球物理勘探(物探物探geophysical exploration) 物探物探:根據(jù)如密度、導(dǎo)電性等

5、物理性質(zhì)的差別，勘測(cè)根據(jù)如密度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)的差別，勘測(cè) 地層分布、地質(zhì)構(gòu)造和地下水位置地層分布、地質(zhì)構(gòu)造和地下水位置 方法方法:重力場(chǎng)重力場(chǎng),磁電場(chǎng)磁電場(chǎng),聲聲,彈性波彈性波,放射性勘探放射性勘探,地地 震勘探震勘探(規(guī)范規(guī)范,剪切波速剪切波速) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單迅速簡(jiǎn)單迅速 缺點(diǎn)缺點(diǎn):間接判斷間接判斷, 較大范圍較大范圍. 地基勘察方法地基勘察方法 2 坑探坑探 trial pits n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :直觀直觀, , 取原狀樣，蘭旗營(yíng)取原狀樣，蘭旗營(yíng)9m9m坑坑 n缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 一般一般34m, 34m, 地下水以下危險(xiǎn)地下水以下危險(xiǎn), , 地基勘察方法地基勘察方法 最常用的辦法最常用的

6、辦法,可達(dá)可達(dá) 100m以下以下 劃分地層劃分地層 確定地下水確定地下水 取樣取樣 可以結(jié)合原位試驗(yàn)可以結(jié)合原位試驗(yàn) 3 鉆探鉆探 exploration drilling 地基勘察方法地基勘察方法 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī) 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī) 泥漿槽泥漿槽 沉淀槽沉淀槽 地基勘察方法地基勘察方法 4 觸探觸探 動(dòng)力觸探和靜力觸探動(dòng)力觸探和靜力觸探 dynamic penetration, static cone penetration 劃分土層，現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)測(cè)定土性，地劃分土層，現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)測(cè)定土性，地 基承載力、樁側(cè)壁阻力和樁端阻力，基承載力、樁側(cè)壁阻力和樁端阻力， 土抗液化能力土抗液化能力 (1)

7、 動(dòng)力觸探動(dòng)力觸探dynamic penetration 管狀探頭管狀探頭 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)spt, 63.5 kg 錘錘, 76cm落距落距,貫入深度貫入深度30cm的擊數(shù)的擊數(shù), n 63.5 錐狀探頭錐狀探頭 地基勘察方法地基勘察方法 28kg錐狀探頭錐狀探頭 spt standard penetration test 穿心錘穿心錘 錘墊錘墊 觸探桿觸探桿 貫入器頭貫入器頭 出水孔出水孔 貫入器身貫入器身 貫入器靴貫入器靴 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 地基勘察方法地基勘察方法 動(dòng)力觸探 地基勘察方法地基勘察方法 4 觸探 動(dòng)力觸探和靜力觸探動(dòng)力觸探和靜力觸探 (1) 動(dòng)力觸探動(dòng)力觸

8、探 管狀探頭管狀探頭 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)spt, 63.5 kg, 76cm落距，落距， 貫入深度貫入深度30cm的擊數(shù)的擊數(shù), n63.5 spt垂擊數(shù)垂擊數(shù)n，判定砂土的密實(shí)度或粘性土，判定砂土的密實(shí)度或粘性土 的密度，確定地基和單樁的承載力；評(píng)定砂的密度，確定地基和單樁的承載力；評(píng)定砂 土抗液化能力。適用于砂性土與粘性土。土抗液化能力。適用于砂性土與粘性土。 地基勘察方法地基勘察方法 (1) 動(dòng)力觸探動(dòng)力觸探dynamic penetration 管狀探頭管狀探頭 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)spt 錐狀探頭 輕型輕型10 kg 中型中型 28kg 重型重型 63.5kg 碎石碎石,礫

9、石地層礫石地層 特重型特重型 120kg 輕型動(dòng)力觸探輕型動(dòng)力觸探 10kg 穿心錘穿心錘 錘墊錘墊 觸探桿觸探桿 尖錘頭尖錘頭 中型動(dòng)力觸探中型動(dòng)力觸探 28kg 重型動(dòng)力觸探重型動(dòng)力觸探 63.5kg 地基勘察方法地基勘察方法 中型動(dòng)力觸探中型動(dòng)力觸探 28kg 輕型動(dòng)力觸探輕型動(dòng)力觸探 10kg 穿心錘穿心錘 錘墊錘墊 觸探桿觸探桿 尖錘頭尖錘頭 錐狀探頭錐狀探頭 重型動(dòng)力觸探重型動(dòng)力觸探 63.5kg 地基勘察方法地基勘察方法 1 靜力觸探是可以迅速、靜力觸探是可以迅速、 連續(xù)的反映土質(zhì)變化連續(xù)的反映土質(zhì)變化 2 劃分土層劃分土層, 確定承載力、確定承載力、 壓縮性、不排水抗剪強(qiáng)度、壓

10、縮性、不排水抗剪強(qiáng)度、 砂土密實(shí)度等砂土密實(shí)度等 3 靜力觸探適用于粘性土靜力觸探適用于粘性土 和砂類(lèi)土和砂類(lèi)土 地基勘探地基勘探 地基勘察方法地基勘察方法 (2) 靜力觸探靜力觸探 static cone penetration (2) 靜力觸探靜力觸探 static cone penetration 單橋探頭單橋探頭 端部端部ps=q/a ps=q/a 比貫入阻力比貫入阻力 雙橋探頭雙橋探頭 端部和側(cè)壁端部和側(cè)壁 土的密實(shí)度土的密實(shí)度 壓縮性壓縮性 強(qiáng)度強(qiáng)度 樁和地基的承載力樁和地基的承載力 地基勘察方法地基勘察方法 電纜電纜 傳感器傳感器 傳感器傳感器 傳感器傳感器 單橋探頭單橋探頭雙橋

11、探頭雙橋探頭 (2)靜力觸探靜力觸探static cone penetration cone-pressuremeter 帶靜力觸探旁壓儀帶靜力觸探旁壓儀 靜力將金屬探頭壓入土中，測(cè)定探頭所受到的阻力靜力將金屬探頭壓入土中，測(cè)定探頭所受到的阻力 地基勘察方法地基勘察方法 5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) in situ testing n十字板十字板 vane shear飽和軟粘土飽和軟粘土 n載荷板試驗(yàn)載荷板試驗(yàn)loading plate深淺均可深淺均可 n旁壓儀旁壓儀 pressuremeter 較深地基較深地基 地基勘察方法地基勘察方法 十字板十字板 max 2 23 f m dd h mmax=f

12、l f f h d 地基勘察方法地基勘察方法 現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn) 千斤頂千斤頂 荷載板荷載板 地基勘察方法地基勘察方法 載荷板試驗(yàn)載荷板試驗(yàn)loading plate 荷載板尺寸荷載板尺寸0.5 0.5m, 0.71 0.71m, 1.0 1.0m 試驗(yàn)不少于試驗(yàn)不少于3點(diǎn)點(diǎn) 荷載荷載8-10級(jí)級(jí) 每級(jí)每級(jí)荷載荷載穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn) 承載力的特征值承載力的特征值 現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn) 荷載板荷載板 地基勘察方法地基勘察方法 地基破壞的判定地基破壞的判定 (1)明顯側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋明顯側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋 (2)荷載增量很小荷載增量很小,沉降急劇沉降急劇 增加增加, (3)某級(jí)荷載增

13、量下某級(jí)荷載增量下,24小時(shí)小時(shí) 內(nèi)沉降不能穩(wěn)定內(nèi)沉降不能穩(wěn)定 (4)s/b0.06的荷載作為破壞的荷載作為破壞 荷載荷載 載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn) pu (kpa) pcr s (mm) 荷載沉降曲線(xiàn)荷載沉降曲線(xiàn) 地基勘察方法地基勘察方法 承載力的特征值承載力的特征值fak 比例界限比例界限pcr 當(dāng)當(dāng)pu1.5 pcr時(shí)時(shí) 取極限承載力一半取極限承載力一半 漸變型曲線(xiàn)漸變型曲線(xiàn) s/b = 0.010.015低壓縮性土低壓縮性土 s/b = 0.02高壓縮性土高壓縮性土 地基勘察方法地基勘察方法 pu (kpa) pcr s (mm) 荷載沉降曲線(xiàn)荷載沉降曲線(xiàn) 深度寬度修正的特征值深度寬度修正的特

14、征值 2 00 (3)(0.5) 1 aakbdm ffbd pb ei s （） i0形狀影響系數(shù)形狀影響系數(shù), 圓：圓：079；方：；方：088 地基勘察方法地基勘察方法 旁壓試驗(yàn)旁壓試驗(yàn) 水箱水箱 量測(cè)量測(cè) 鉆孔內(nèi)進(jìn)行橫向鉆孔內(nèi)進(jìn)行橫向 載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn), ,用以用以 測(cè)定較深處土層測(cè)定較深處土層 的變形模量和承的變形模量和承 載力載力 v0 v0v ph puh pcr poh 地基勘察方法地基勘察方法 注水注水量測(cè)量測(cè) 量測(cè)室 地基勘察方法地基勘察方法 6 室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn) 物理性質(zhì)物理性質(zhì) 力學(xué)特性力學(xué)特性 直剪試驗(yàn)直剪試驗(yàn), , 三軸三軸, , 壓縮壓縮( (滲透滲透) ) 地基

15、勘察方法地基勘察方法 三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn) 壓縮試驗(yàn)壓縮試驗(yàn) 思考題思考題 1. 1.在建筑物場(chǎng)地上勘探在建筑物場(chǎng)地上勘探, ,一般要一般要 做哪些項(xiàng)目的勘探做哪些項(xiàng)目的勘探? ? 2.2.對(duì)于重要建筑物一般要采用對(duì)于重要建筑物一般要采用 什么試驗(yàn)方法確定承載力？什么試驗(yàn)方法確定承載力？ 3.3.如何確定砂土地基的密實(shí)度？如何確定砂土地基的密實(shí)度？ 4.4.如何確定軟粘土的不排水強(qiáng)如何確定軟粘土的不排水強(qiáng) 度度 地基勘察方法地基勘察方法 三 勘探報(bào)告 1 一般情況一般情況 2 結(jié)果結(jié)果 地形和平面鉆孔布置圖地形和平面鉆孔布置圖 土層剖面土層剖面 土性土性 地下水和不良地質(zhì)問(wèn)題地下水和不良地質(zhì)問(wèn)題 3 意見(jiàn)和建議意見(jiàn)和建議 評(píng)價(jià)評(píng)價(jià),設(shè)計(jì)施工建議設(shè)計(jì)施工建議,地基處理地基處理 意見(jiàn)意見(jiàn) 地基勘察方法地基勘察方法 勘察報(bào)告內(nèi)容：勘察報(bào)告內(nèi)容： 1 場(chǎng)地與地基條件、持力層與下臥層的工場(chǎng)地與地基條件、持力層與下臥層的工 程特性、土的應(yīng)