第3章地基的勘察、試驗及計算-四川大學錦城學院

1、第第2 2章章 地基勘察、試驗與計算地基勘察、試驗與計算本章教學目標：1、掌握主要地基勘察的基本方法（鉆探、靜力觸探和標準貫入試驗）；2、掌握地基勘察的報告的主要內(nèi)容；3、對地基報告能熟練分析提煉有用數(shù)據(jù)；第第2 2章章 地基勘察、試驗與計算地基勘察、試驗與計算本章教學內(nèi)容：2.1 概述2.2 工程地質(zhì)勘察手段(重點、難點）2.3 現(xiàn)場觀測2.4 地質(zhì)勘察報告(案例)（重點）2.12.1概述概述1、地基勘察的目的和任務 目的：地基勘察是工程建設的先行工作，為工程項目決策、設計和施工等提供重要依據(jù)。 總?cè)蝿眨悍罏?。利用有利條件避開不利條件，從而提高設計和施工質(zhì)量保證建筑物的安全和正常使用。 2.

2、12.1概述概述 總體上：為工程建設規(guī)劃、設計、施工提供可靠的地質(zhì)依據(jù)；充分利用有利的地質(zhì)和自然條件，避開不利因素確保建筑物的安全和正常使用。 具體的：(1)查明場地工程地質(zhì)條件，擇優(yōu)選用； (2)查明不良地質(zhì)現(xiàn)象，判斷其對場地穩(wěn)定性的危害，為改善和防治提供依據(jù); 2.12.1概述概述 (3)查明地基巖土的構(gòu)造、土的成因及埋藏分布，測定地基巖土的物理力學性質(zhì)； （4）查明地下水類型、地質(zhì)、埋深及分布規(guī)律； （5）根據(jù)地質(zhì)條件，提出擬建建筑物的結(jié)構(gòu)類型、基礎類型及施工方法； 2.12.1概述概述2、地基勘察的分類 工程項目設計：可行性研究、初步設計和施工圖設計； 勘察工作：選址勘察、初步勘察、詳

3、細勘察2.12.1概述概述（1）選址勘察 a、搜集、分析場址方案的區(qū)域性質(zhì)、地形地貌、地震危險性以及附近地區(qū)的工程地質(zhì)資料、當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗等； b、了解場地的地層巖性，地質(zhì)構(gòu)造，巖石及土的性質(zhì)，地下水情況，不良地質(zhì)現(xiàn)象等； c、有幾個場址方案時，對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性做出工程地質(zhì)評價和方案比較選擇場地應避開工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)或地段！2.12.1概述概述（2）初步勘察 a、搜集本項目可行性研究報告(附有建筑場區(qū)的地形圖，一般比例尺為1:20001:5000)、有關工程性質(zhì)及工程規(guī)模的文件。 b、初步查明地層及構(gòu)造，地質(zhì)的力學性質(zhì)，地下水埋藏條件及土凍結(jié)深度等，為地基基礎方案提供工程地質(zhì)條

4、件；復雜的需測繪和調(diào)查。 c、抗震設防烈度7度或7度以上，判定場地和地基的地震效應。 初步勘察時，根據(jù)需要和場地條件還應進行工程勘探、測試以及地球物理勘探工作。2.12.1概述概述（3）詳細勘察階段 a、取得附有坐標及地形的建筑物總平面布置圖，各建筑物的地面整平標高、建筑物的性質(zhì)和規(guī)模，可能采取的基礎形式、尺寸和預計埋置的深度，建筑物的單位荷載和總荷載、結(jié)構(gòu)特點和對地基基礎的特殊要求。 b、提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防治工作所需的計算指標及資料； c、查明建筑物范圍各巖土層的類別、結(jié)構(gòu)、厚度、坡度、工程特性，計算和評價地基的穩(wěn)定性和承載力 2.12.1概述概述 e、對需進行沉降計算的建筑物，提出地基變形

5、計算參數(shù)，預測建筑物的沉降、差異沉降或整體傾斜等變形特征。 f、對抗震設防烈度大于或等于6度的場地，應劃分場地土類型和場地類別。對抗震設防烈度大于或等于7度的場地，尚應分析預測地震效應，判定飽和砂土和粉土的地震液化可能性，并對液化等級作出評價。 g、查明有關地下水埋藏條件、腐蝕性、地層透水性和水位變化規(guī)律；2.12.1概述概述 h、提供為深基坑開挖的邊坡穩(wěn)定計算和支護設計所需的巖土技術參數(shù)，論證和評價基坑開挖、降水等對鄰近工程和環(huán)境的影響。手段以勘探、原位測試、室內(nèi)土工試驗為主！ 定義：在地下水位以下的飽和的松砂和粉土受到地震的振動作用，土顆粒間有壓密的趨勢，孔隙水壓力增高以及孔隙水向外運動，

6、這樣，一方面可能引起地面上發(fā)生噴砂冒水現(xiàn)象，另一方面更多的水分來不及排除，使土顆粒處于懸浮狀態(tài)，形成有如“液體”一樣的現(xiàn)象，稱為液化。 2.12.1概述概述地基等級地基特征一級（復雜）巖土種類多，很不均勻，性質(zhì)變化大；嚴重濕陷、膨脹、鹽漬、污染；其他需專門處理的巖土。二級（中等復雜）巖土種類較多，不均勻，性質(zhì)變化較大；除復雜地基以外的特殊性巖土三級（簡單巖土種類單一，均勻，性質(zhì)變化不大，無特殊性巖土表3.1地基復雜程度等級2.12.1概述概述（4）詳細勘察的勘探點布置 a、對地基等級為一、二級的建筑勘探點宜按建筑物周邊線和角點布、對無特殊要求的其他建筑物可按建筑物或建筑群的范圍布置； b、同一

7、建筑范圍內(nèi)的主要受力層或有影響的下臥層起伏變化較大時，應加密勘探點、查明變化； c、單獨高層建筑勘探點的布置，應滿足對地基均勻性評價的要求，且不小于4個；2.12.1概述概述 對密集的高層建筑群、勘探點可適當減少，但每棟建筑物至少有1個控制性勘探點； d、重大設備基礎應單獨布置勘探點；重大的動力及其基礎和高聳構(gòu)筑物，勘探點不宜少于3個。2.12.1概述概述地基復雜程度等級勘探點間距/m一級10-15二級15-30三級30-50表3.2詳細勘察點間距基礎型式基礎寬度/m條形基礎1623451012-獨立基礎-691112表3.3勘察孔深度2.12.1概述概述 取試樣和進行原位測試的孔的數(shù)量，一般

8、占總勘探孔數(shù)量的1/3-2/3，且每個場地不少于2個。其豎向間距，一般在地基持力層范圍內(nèi)，每隔1-2m取試樣一件或取得一個原位測試數(shù)據(jù)。2.12.1概述概述2.12.1概述概述收集資料，組織、編制工作、設計文件和要求）。 2、工程地質(zhì)調(diào)查測繪； 3、工程地質(zhì)勘察； 4、測試工作； 5、文件編制2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段1、工程地質(zhì)勘探 工程地質(zhì)勘探一般在工程地質(zhì)測繪的基礎上進行。它可以直接深入地下巖土層取得所需要的工程地質(zhì)資料，是探明深部地質(zhì)情況的一種可靠的方法（1）工程地質(zhì)鉆探：在地表下用鉆頭鉆進地層的勘探方法。（2）鉆探過程：破碎巖土-采取巖土-保護孔壁；（3）鉆探方法：

9、回轉(zhuǎn)式和沖擊式2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段（5）巖土取樣：原狀土樣，擾動試樣 應力求排除各種可能的擾動因素，使試樣的擾動程度降至最小的程度!2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段單個鉆孔柱狀圖:地質(zhì)年代、巖土層埋藏深度、厚度、底部絕對標高、巖土的描述、地下水水位、測量日期、巖土取樣位置等內(nèi)容。2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段多個鉆孔柱狀圖工程地質(zhì)剖面圖2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段2.1、現(xiàn)場原位測試 現(xiàn)場原位測試就是在巖土層原來所處的位置上基本保持天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應力狀態(tài)下，測定巖土的工程

10、力學性質(zhì)指標。工程地質(zhì)現(xiàn)場原位測試的主要方法有靜荷載試驗、觸探試驗、剪切試驗和地基土動力特性試驗等。2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段2.1、現(xiàn)場原位測試-靜荷載試驗（1）靜荷載試驗：靜力載荷試驗指在擬建場地上，在挖至設計的基礎置深度的平整坑底放置一定規(guī)格的方形或圓形承壓板，在其上逐級加荷載，測定相應荷載作用下地基土的穩(wěn)定沉降量，分析研究地基土的強度與變形特性，求得地基土容許承載力與變形模量等力學數(shù)據(jù)。靜力載何試驗分為平板載何試驗、螺旋板載荷試驗、深層平板載荷試驗等。2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段載荷試驗裝置2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段（2）試驗目的：用

11、于確定地基土的承載力、變形模量、不排水抗剪強度、基床反力系數(shù)。（3）試驗設備：（4）試驗成果：A、確定地基承載力(靜荷載試驗p-s曲線）2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段B、確定地基土的變形模量（見教材12頁）C、估算基準基床系數(shù)Kv=p/sP-p-s曲線線段的壓力（KPa），如果曲線無直線段，P值可取Pa的一半，S取相對應的沉降量。S-與p對應的沉降量（mm）2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段2.2、現(xiàn)場原位測試-靜力觸探（1）靜力觸探：靜力觸探試驗指通過一定的機械裝置，將某種規(guī)格的金屬探頭用靜力壓入土層中，同時用傳感器或直接量測儀表測試土層對觸探頭的貫入阻力，以此來判斷

12、、分析、確定地基土的物理力學性質(zhì)。（2）適用條件：適用于粘性土、粉土和砂土，主要用于劃分土層、估算地基土的物理力學指標參數(shù)、評定地基土的承載力、估算單樁承載力及判定砂土地基的液化等級等。2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段（3）試驗設備：靜力觸探儀，其由貫入裝置、靜力觸探儀，其由貫入裝置、傳動系統(tǒng)和量測系統(tǒng)三部分組成。常用的靜傳動系統(tǒng)和量測系統(tǒng)三部分組成。常用的靜力觸探探頭分為單橋探頭和雙橋探頭。力觸探探頭分為單橋探頭和雙橋探頭。2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段單橋探頭結(jié)構(gòu)1-頂柱；2-電阻應變片；3-傳感器；4-密封墊圈套；5-四芯電纜；6-外套筒2.22.2工程地質(zhì)勘察

13、手段工程地質(zhì)勘察手段雙橋探頭結(jié)構(gòu)1-傳力桿；2-磨擦傳感器；3-摩擦筒；4-錐尖傳感器；5-頂柱；6-電阻應變片；7-鋼珠；8-錐尖頭圖6-5 靜力觸探探頭示意圖2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段（4）靜力觸探試驗測定指標A、比貫入阻力：ps=p/AB、錐尖阻力：qc=Qc/AC、側(cè)壁摩擦力：fs=Pf/FQc、 Pf :分別為錐尖總阻力和側(cè)壁總摩擦力A、 F : 錐底截面面積和摩擦筒表面積2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段（5）靜力觸探試驗成果A、根據(jù)貫入阻力曲線劃分土層；B 、評定地基土的強度參數(shù)；(見P15)C、評定土的變形參數(shù)（變形模量和壓縮模量）；D、評定地基土的

14、承載力E、估算單樁承載力2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段靜力觸探Ps-h曲線靜力觸探qc-h和fs-h曲線靜力觸探Rf-h曲線2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段 表3.1評定砂土密實度的錐尖阻力國家砂土密實度的錐尖阻力qc極松散松散中密密實極密中密細密粉砂5.05.015.015.0 -4.04.012.012.03.03.010.010.02.02.07.07.0挪威2.52.55.05.010.010.020.020 .0美國、日本4.04.012.012.020.020 .02.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段 表3.2用PS評定粘性土的Es和EO實用關系

15、適用條件 來源 Es=3.11Ps+1.14 上海粘性土 同濟大學 Es=4.13Ps 粘性土（Ip7）和軟土 Ps1.3 鐵道部四院 Es=2.14Ps+2.17 粘性土（Ip7）和軟土 Ps1.3 Eo=6.03Ps+2.08 軟土，一般粘性土 0.085ps2.5 Es=3.63ps+1.20 軟土，一般粘性土 ps5 交通部一航院 Es=3.72ps+1.26 軟土，一般粘性土 0.3ps5 武漢聯(lián)合試驗組 Eo=9.79ps-2.63 軟土，一般粘性土 0.3ps3 Eo=11.77ps-4.69 老粘性土 3ps6 Eo=6.06ps-0.90 軟土，一般粘性土 ps4 2.22.

16、2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段Ps(MPa) 0.5 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 Es(MPa) 2.6-5.03.5-5.6 4.1-6.0 5.1-7.5 6.0-9.0 9.0-11.5 11.5-13.0 13.0-15.0表3.3用qc或PS估算砂土的E02.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段表3.4用qc或PS估算砂土的Es實用關系式 適用條件 來源 Eo=3.57ps 粉、細砂 鐵道部一院 國內(nèi) Eo=2.5ps 中、細砂 遼寧煤礦設計院 Eo=3.4qc+13 中密密實沙土 原蘇聯(lián)規(guī)范CH-448-72 國外 2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工

17、程地質(zhì)勘察手段表3.5用qc或PS確定地基承載力基本值f0實用公式 適用條件 來源 =0.075ps+42 上海硬殼層 同濟大學 =0.070ps+37 上海淤泥質(zhì)粘性土 =0.075ps+38 上海灰色粘性土 =0.055ps+45 上海粉土 =150lgps-355 粘質(zhì)粉土 300ps3600 河南省設計院 =0.05ps+73 一般粘性土 1500ps6000 建設部綜勘院 2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段 續(xù)表續(xù)表3.53.5=0.104ps+25.9 淤泥質(zhì)土、一般粘性土、老粘土 300ps6000 武漢聯(lián)合實驗組 =0.038ps+54.6 淤泥質(zhì)土、一般粘性土 30

18、0ps3000 =0.097ps+76 老粘性土 3000ps6000 =5.25 -103 中、粗砂 1000ps10000 =0.02ps+59.5 粉、細砂 1000ps15000 =0.02ps+50 上江中下游粉、細砂（地下水位） 500ps 武漢冶金勘察公司 2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段估算單樁承載力公式：Quk=uLibifsi+aqcAp2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段2.3、現(xiàn)場原位測試-動力觸探（標準貫入試驗）（1）標準貫入試驗：其利用規(guī)定重量的穿心錘，從恒定高度上自由落下，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)打入的難易程度判別土的性質(zhì)。（2）適用條件

19、：適用于砂土、粉土和一般粘性土，最適用于N=2-50擊的土層。（3）試驗設備：主要由觸探頭、觸探桿及穿心錘三部分組成。2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段標準貫入試驗設備：1-穿心錘；2-錘墊；3-鉆桿；4-貫入器頭；5-出水孔；6-貫入器身；7-貫入器靴錘重63.5kg，自由落距76cm，貫入土中30cm的錘擊數(shù)。當錘數(shù)達到50擊時，還沒貫入30cm，則用換算公式計算標準貫入錘擊數(shù)：SN50302.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段（4）標準貫入試驗成果：A、確定地基土承載力；B、評定地基土的強度參數(shù)；C、評定土的變形參數(shù)；2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段（4）標準貫入試驗成果：A、確定地基土承載力；N357911131517192123fk/kpa105145190235280325370430515600680黏性土承載力標準值fk土/N值10153050中、粗砂180250340500粉、細砂140180250340砂土承載力標準值2.22.2工程地質(zhì)勘察手段工程地質(zhì)勘察手段B、評定砂土的密實度；N值密實度N值密實度N10松散15N30中密10N15稍密30N密實C、地基土的液化判別；設計地震烈度分組789第一組6（8）10（13）16第二、三組8（10）12（15）182.32.3現(xiàn)場監(jiān)測現(xiàn)場監(jiān)測 現(xiàn)場監(jiān)測就是對在施工過程中及完工后由于工程