地基與基礎(chǔ)工程(工程地質(zhì)勘察)

1、 112單元單元1 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 212單元單元1 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察目目 錄錄 3單元單元1 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.掌握土的成因與組成、物理性質(zhì)、掌握土的成因與組成、物理性質(zhì)、工程分類與鑒別方法；工程分類與鑒別方法；2.能夠根據(jù)巖土的基本性質(zhì)與地質(zhì)常能夠根據(jù)巖土的基本性質(zhì)與地質(zhì)常識，閱讀建筑場地工程地質(zhì)勘察報(bào)告。識，閱讀建筑場地工程地質(zhì)勘察報(bào)告。 41.1 土的物理性質(zhì)土的物理性質(zhì)與工程分類與工程分類單元單元1 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 5自然界中土是巖石經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕、破碎、搬運(yùn)、沉積等過程后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物。土的物理性質(zhì)是指固相、液

2、相、氣相三相的質(zhì)量與體積之間的相互比例關(guān)系及固相、液相兩相相互作用表現(xiàn)出來的性質(zhì)，前者稱為土的基本物理性質(zhì)，主要研究土的密實(shí)程度和干濕狀況；后者主要研究黏性土的可塑性、脹縮性及透水性等。1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 61.土的概念土的概念地球表面3080km厚的范圍是地殼。地殼中原來整體堅(jiān)硬的巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、破碎、搬運(yùn)、沉積，形成固體礦物、水和氣體的集合體稱為土。土是由固相、液相、氣相三相物質(zhì)組成；或者說土是由固體相、液體相、氣體相和有機(jī)質(zhì)（腐殖質(zhì)）相四相物質(zhì)組成。1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類1.1.1 土的成因土的成因 72.土的形成和演變土

3、的形成和演變地殼表面廣泛分布著的土體是完整堅(jiān)硬的巖石經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕等外力作用而瓦解的碎塊或礦物顆粒，再經(jīng)水流、風(fēng)力或重力作用、冰川作用搬運(yùn)在適當(dāng)?shù)臈l件下沉積成各種類型的土體?？拷乇淼耐馏w經(jīng)過生物化學(xué)及物理化學(xué)變化（即成壤作用）形成土壤；未形成土壤的土，繼續(xù)受到風(fēng)化、剝蝕、侵蝕而再破碎、再搬運(yùn)、再沉積等地質(zhì)作用。時代較老的土在上覆沉積物的自重壓力及地下水的作用下，經(jīng)受成巖作用，逐漸固結(jié)成巖，強(qiáng)度增高，成為“母巖”。1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 81.1.2.1 土的組成土的組成土是由固體顆粒、液體水和氣體三部分組成（圖1.1），換句話說，即土是由固相、液相和氣相三相組成

4、。土中的固體礦物構(gòu)成骨架，骨架之間貫穿著孔隙，孔隙中充填著水和空氣，三相比例不同，土的狀態(tài)和工程性質(zhì)也不相同。固體固體+氣體（液體氣體（液體=0）為干土，干黏土較硬，干砂松散；）為干土，干黏土較硬，干砂松散；固體液體氣體為濕土，濕的黏土多為可塑狀態(tài)；固體液體氣體為濕土，濕的黏土多為可塑狀態(tài)；固體液體（氣體固體液體（氣體=0）為飽和土，飽和粉細(xì)砂受震動可能）為飽和土，飽和粉細(xì)砂受震動可能產(chǎn)生液化，飽和黏土地基沉降需很長時間才能穩(wěn)定。產(chǎn)生液化，飽和黏土地基沉降需很長時間才能穩(wěn)定。1.1.2 土的組成與結(jié)構(gòu)土的組成與結(jié)構(gòu)1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 9圖圖1.1 土的三相比例

5、土的三相比例1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 10土的三相比例如圖1.1所示，其中： m = mw+ms （1.1） Vv=Va+Vw （1.2） V=Vv+Vs （1.3）式中 m -土的總質(zhì)量； mw-土中水的質(zhì)量； ms -土中固體顆粒的質(zhì)量； V-土的總體積； Va -土中氣體所占的體積； Vw -土中水所占的體積； Vs -土中固體顆粒所占的體積； Vv -土中孔隙所占的體積。1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 11（1）土的固體顆粒）土的固體顆粒顆粒的大小通常以粒徑表示。工程上按粒徑大小分組稱為粒組，即某一級粒徑的變化范圍。土中各粒組的相對含量

6、稱為土的粒徑級配。土粒含量的具體含義是指一個粒組中的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比，一般用百分比表示。實(shí)驗(yàn)室常用的顆粒分析方法有篩分法和密度計(jì)法。1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 12（2）土中水）土中水組成土的第二種主要成分是土中水。在自然條件下，土中總是含水的。土中水可以是液態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)，存在于土中的液態(tài)水又可分為結(jié)合水和自由水兩大類。土中細(xì)粒越多，即土的分散度越大，水對土的性質(zhì)的影響也越大。1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 13（3）土中氣體）土中氣體在非飽和土中，土顆粒間的孔隙由液體和氣體充滿。土中氣體一般以下面兩種形式存在于土中：一種是四周被顆粒和

7、水封閉的封閉氣體，另一種是與大氣相通的自由氣體。當(dāng)土的飽和度較低，土中氣體與大氣相通時，土體在外力作用下，氣體很快從孔隙中排出，則土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高。當(dāng)土的飽和度較高，土中出現(xiàn)封閉氣體時，土體在外力作用下，體積縮??；外力減小，則體積增大。因此，土中封閉氣體增加了土的彈性。同時，土中封閉氣體的存在還能阻塞土中的滲流通道，減小土的滲透性。1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 141.1.2.2 土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)土顆粒之間的相互排列和連續(xù)形式稱為土的結(jié)構(gòu)。（1）單粒結(jié)構(gòu)）單粒結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)又稱粗顆粒土，如卵石、砂等。（2）蜂窩結(jié)構(gòu)）蜂窩結(jié)構(gòu)當(dāng)土顆粒較細(xì)（粒級在0.0020.02mm）

8、時，會在水中單個下沉，碰到已沉積的土粒時，由于土粒之間的分子吸引力大于顆粒自重，則正常土粒被吸引而不再下沉，形成很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。（3）絮狀結(jié)構(gòu)）絮狀結(jié)構(gòu)粒徑小于0.005mm的黏土顆粒在水中長期懸浮并在水中運(yùn)動時，形成小鏈環(huán)狀的土集粒而下沉。1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 15按土開挖的難易程度可將土分為松軟土、普通土、松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石石八類。松軟土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)、挖土機(jī)施工；堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土和軟石要用鎬、撬棍開挖，或預(yù)先松土，部分用爆破的方法施工；次堅(jiān)

9、石、堅(jiān)石和特堅(jiān)硬石一般要用爆破方法施工。表1.1為土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法。1.1.3 土的工程分類土的工程分類1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 16土的分類 土 的 名 稱 可松性系數(shù) 現(xiàn)場鑒別方法 KsKs一類土 (松軟土)砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥)1.081.171.011.03能用鍬、鋤頭挖掘 二類土 (普通土)亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土 1.141.281.021.05用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松 三類土 (堅(jiān)土)軟及中等密實(shí)粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實(shí)的填筑土 1.241

10、.301.041.07要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍 四類土(砂礫堅(jiān)土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實(shí)的黃土，天然級配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石 1.261.321.061.09整個用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘 五類土 (軟石) 硬石炭紀(jì)粘土，中等密實(shí)的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的礫巖，軟的石炭巖 1.301.45 1.101.20 用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法 六類土 (次堅(jiān)石) 泥巖，砂巖，礫巖，堅(jiān)實(shí)的頁巖，泥灰?guī)r，密實(shí)的石灰?guī)r，風(fēng)化花 崗巖，片麻巖 1.301.45 1.101.20 用爆破方法開挖,部分用風(fēng)鎬 七類土 (堅(jiān)石) 大理巖，輝綠巖，

11、玢巖，粗、中?；◢弾r，堅(jiān)實(shí)的白云巖、砂巖、礫 巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖 1.301.45 1.101.20 用爆破方法開挖 八類土(特堅(jiān)硬石) ) 安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅(jiān)實(shí)的細(xì)?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖 1.451.50 1.201.30 用爆破方法開挖表表1.1 土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 17土的物理性質(zhì)指標(biāo)可分為兩類：一類是必須通過試驗(yàn)測定的，如含水量、密度和土粒相對密度；另一類是可以根據(jù)試驗(yàn)測定的指標(biāo)換算的，如孔隙比、孔隙率和飽和度等。1.1.4 土的物理性質(zhì)指

12、標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 181.土的密度（土的密度（g/cm3）天然密度（濕密度）天然密度（濕密度）:天然狀態(tài)下土的密度以下式表示 干密度干密度:土的孔隙中完全沒有水時的密度，是指土單位體積中土粒的重量，即固體顆粒的質(zhì)量與土的總體積之比值。 干密度反映了土的孔隙性，因而可用以計(jì)算土的孔隙率，它往往通過土的密度及含水率計(jì)算得來，但也可以通過實(shí)測得到。VmVmsd1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 192.含水率（含水量）含水率（含水量）土的含水量定義為土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，即3. 孔隙率孔隙率孔隙率是土的孔隙體

13、積與土體積之比，或單位體積土中孔隙的體積，即%100%100ssswmmmmmw%100VVnv1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 204.孔隙比孔隙比孔隙比是土的孔隙體積與土粒體積之比，以小數(shù)表示，即常見的物理性質(zhì)指標(biāo)及相互關(guān)系換算公式如表1.2所示（見教材第12頁）。svVVe 1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類土的物理性質(zhì)與工程分類 211.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 22工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造；地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，自然（物理）

14、地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等，這些通常又稱為工程地質(zhì)條件。查明工程地質(zhì)條件后，需根據(jù)設(shè)計(jì)建筑物的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，預(yù)測工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用（即工程地質(zhì)作用）的方式、特點(diǎn)和規(guī)模，并做出正確的評價，為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。1.2.1 工程地質(zhì)勘察概述工程地質(zhì)勘察概述 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 231.2.1.1 編制地質(zhì)勘察報(bào)告的程序編制地質(zhì)勘察報(bào)告的程序（1）外業(yè)和實(shí)驗(yàn)資料的匯集、檢查和統(tǒng)計(jì)。（2）對照原位測試和土工試驗(yàn)資料，校正現(xiàn)場地質(zhì)編錄。（3）編繪鉆孔工程地質(zhì)綜合柱狀圖。（4）劃分巖土地質(zhì)層，編制分層統(tǒng)計(jì)表，進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)。（5）編繪工程地質(zhì)剖面圖和其他專

15、門圖件。（6）編寫文字報(bào)告。 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 241.2.1.2 工程地質(zhì)勘察報(bào)告的主要內(nèi)容工程地質(zhì)勘察報(bào)告的主要內(nèi)容工程地質(zhì)勘察報(bào)告應(yīng)敘述工程項(xiàng)目、地點(diǎn)、類型、規(guī)模、荷載、擬采用的基礎(chǔ)形式；工程勘察的發(fā)包單位、承包單位；勘察任務(wù)和技術(shù)要求；勘察場地的位置、形狀、大??；鉆孔的布置和布置原則，孔位和孔口標(biāo)高的測量方法以及引測點(diǎn)；施工機(jī)具、儀器設(shè)備和釬探取樣及原位測試方法；勘察的起止時間；完成的工作量和質(zhì)量評述；勘察工作所依據(jù)的主要規(guī)范、規(guī)程；其他需要說明的問題。報(bào)告應(yīng)附勘探點(diǎn)(鉆孔)平面位置圖、勘探點(diǎn)測量成果表和勘察工作量表。若勘察工作量少，可只附圖而省去表。 1.2 工程地質(zhì)

16、勘察工程地質(zhì)勘察 25（1）地質(zhì)地貌概況）地質(zhì)地貌概況地質(zhì)地貌決定了一個建筑工地的場地條件和地基巖土條件，應(yīng)從地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地貌、不良地質(zhì)現(xiàn)象三個方面加以論述。地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要闡述的內(nèi)容是:地層(巖石)、巖性、厚度；構(gòu)造形跡，勘察場地所在的地質(zhì)構(gòu)造部位；巖層中節(jié)理、裂隙發(fā)育情況和風(fēng)化、破碎程度。由于勘察場地大多地處平原，應(yīng)劃分第四系的成因類型，論述其分布埋藏條件、土層性質(zhì)和厚度變化。地貌包括勘察場地的地貌部位、主要形態(tài)、次一級地貌單元劃分。如果場地小且地貌簡單，應(yīng)著重論述地形的平整程度、相對高差。闡述勘察場地及其周圍有無滑坡、崩塌、塌陷、潛蝕、沖溝、地裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象。 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)

17、勘察 26（2）地基巖土分層及其物理力學(xué)性質(zhì)）地基巖土分層及其物理力學(xué)性質(zhì)這一部分是巖土工程勘察報(bào)告應(yīng)著重論述的問題，是進(jìn)行工程地質(zhì)評價的基礎(chǔ)。下面介紹分層的原則和分層敘述的內(nèi)容。土層按地質(zhì)時代、成因類型、巖性、狀態(tài)和物理力學(xué)性質(zhì)劃分；巖層按巖性、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性質(zhì)劃分。厚度小、局部分布的可作夾層處理，厚度小而反復(fù)出現(xiàn)的可作一層處理。對每一層巖土，要敘述如下的內(nèi)容:分布、埋藏條件、巖性和狀態(tài)、取樣和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、原位測試情況和承載力。 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 27（3）地下水簡述）地下水簡述地下水是決定場地工程地質(zhì)條件的重要因素。報(bào)告中必須論及:地下水類型，含水層分布狀況、埋深、巖性

18、、厚度，靜止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度；含水層間和含水層與附近地表水體的水力聯(lián)系；地下水的補(bǔ)給和排泄條件，水位季節(jié)變化，含水層滲透系數(shù)，以及地下水對混凝土的侵蝕性等。對于小場地或水文地質(zhì)條件簡單的勘察場地，論述的內(nèi)容可以簡化。有的內(nèi)容，如水位季節(jié)變化，并非在較短的工程勘察期間能夠查明，可通過調(diào)查訪問和搜集區(qū)域水文資料獲得。 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 28（4）場地穩(wěn)定性）場地穩(wěn)定性 場地所處的地質(zhì)構(gòu)造部位有無活動斷層通過，附近有無發(fā)震斷層。 地震基本烈度，地震動峰值加速度。 場地所在地貌部位的地形平緩程度，是否臨江、臨河、臨湖、臨海，或是臨近陡崖深谷。 場地及其附近有無不

19、良地質(zhì)現(xiàn)象，其發(fā)展趨勢如何。 地層產(chǎn)狀，節(jié)理裂隙產(chǎn)狀，地基土中有無軟弱層或可液化砂土。 地下水對基礎(chǔ)有無不良影響。 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 29（5）其他專門要求）其他專門要求對于設(shè)計(jì)部門提出的一些專門問題，報(bào)告應(yīng)予以論述，如飽和砂土的震動液化、基坑排水量計(jì)算、動力機(jī)器基礎(chǔ)地基剛度的測定、樁基承載力計(jì)算、軟弱地基處理、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治等。 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 30（6）結(jié)論與建議）結(jié)論與建議 對場地條件和地基巖土條件的評價。 結(jié)合建筑物的類型及荷載要求，論述各層地基巖土作為基礎(chǔ)持力層的可能性和適宜性。 選擇持力層，建議基礎(chǔ)形式和埋深。若采用樁基礎(chǔ)，應(yīng)建議樁型、樁徑、樁長、樁周土摩擦力和樁端土承載力標(biāo)準(zhǔn)值。 地下水對基礎(chǔ)施工的影響和防護(hù)措施。 基礎(chǔ)施工中應(yīng)注意的有關(guān)問題。 建筑是否作抗震設(shè)防。 其他需要專門說明的問題。 1.2 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察 311.2.2.1 工程概況工程概況市垃圾綜合處理場是政府立項(xiàng)的重點(diǎn)環(huán)保項(xiàng)目。場區(qū)利用丘陵區(qū)的自然溝谷進(jìn)行建設(shè)。溝的全長1250m，平均寬度154m，平均深度25m，容量220104m3，總占地面積349畝。該工程是2009年進(jìn)行的勘察，目的是滿足環(huán)境評價和初步設(shè)計(jì)的要求，2010年動工興建，2011年建成投入使用。1.2.2 某垃圾場工程地質(zhì)勘察實(shí)例某垃圾場工程地質(zhì)勘察實(shí)例 1.2 工程地質(zhì)勘察