第九章工程地質勘察

第九章

工程地質勘察

本章提要主要介紹工程地質勘察的目的、任務、分級與階段；工程地質勘察的基本方法；工程地質勘察報告的主要內容及編制方法一、工程地質勘察的目的和任務

按照建筑物或構筑物不同勘察階段的要求，為工程的設計、施工以及巖土體病害治理等提供地質資料和必要的技術參數(shù)，對有關的工程地質問題作出論證、評價。（運用工程地質理論和各種勘察測試技術手段和方法，為解決工程建設中地質問題而進行的調查研究工作。）工程地質勘察是完成工程地質學在經(jīng)濟建設中“防災”這一總任務的具體實踐過程，其任務總體上是為工程建設規(guī)劃、設計、施工提供可靠的地質依據(jù)。1、工程地質勘察的目的

§9～1工程地質勘察的目的、任務、分級與階段2、工程地質勘察的任務①查明工程建筑地區(qū)的工程地質條件，闡明其特征、成因和控制因素，并指出其有利和不利的方面。②分析研究與工程建筑有關的工程地質問題，作出定性和定量的評價，為建筑物的設計和施工提供可靠的地質資料。③選擇工程地質條件相對優(yōu)越的建筑場地。④配合工程建筑的設計與施工，據(jù)地質條件提出建筑物類型、結構、規(guī)模和施工方法的建議。⑤提出改善和防治不良地質條件的措施和建議。⑥預測工程興建后對地質環(huán)境造成的影響，制定保護地質環(huán)境的措施。二、工程地質勘察分級工程地質勘察分級影響因素：工程安全等級、場地的復雜程度和地基的復雜程度。1）工程安全等級（三級）注：住宅和一般公用建筑，30層以上可定為一級，7~30層可定為二級，6層及6層以下可定為三級。二、工程地質勘察的分級2）

場地等級劃分

3）

地基復雜程度劃分

注：關于場地、地基等級的劃分應從第一級開始，向第二、第三推定，以最新滿足者為準

巖土工程勘察等級劃分

注：建筑在巖質地基上的一級工程，當場地復雜程度及地基復雜程度均為三級時，巖土工程勘察等級可定為乙級。4）工程地質勘察等級（三級）三、工程地質勘察階段建筑工程項目設計初步設計施工圖設計可行性研究工程地質勘察初步勘察詳細勘察選址（可行性）勘察鐵道部門：踏勘初測定測補充定測公路部門：可行性研究初步勘察詳細勘察水利部門：規(guī)劃階段初步設計招標設計施工詳圖設計工民建:

可行性研究初步勘察詳細勘察施工勘察1、選址勘察階段幾個場地對比，對場址穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質評價1）搜集（區(qū)域地質、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的）工程地質資料及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗；2）分析已有資料，踏勘，了解場地的地層、構造、巖石和土的性質、不良地質現(xiàn)象及地下水等工程地質條件；3）對工程地質條件復雜，資料不足，工程地質測繪及必要的勘探。本階段工作包括：勘察方法:搜集資料踏勘物探選址宜避開工程地質條件惡劣的地區(qū)或區(qū)段：1）不良地質現(xiàn)象發(fā)育，影響場地穩(wěn)定性的地段；2）地基土性質嚴重不良地段；3）對抗震不利地段；4）洪水或地下水嚴重影響地段；5）地下采空區(qū)的地段。目的：對場地內建筑地段的穩(wěn)定性作出評價，為確定建筑總平面布置，主要建筑物地基基礎設計方案以及不良地質現(xiàn)象的防治工程方案作出工程地質論證。2、初步勘察階段（場址已選定）本階段主要工作包括：1）收集資料2）初步勘察3）確定地震效應收集分析已有資料，還要進行工程勘探、測試勘察方法:鉆探、試驗、補充測繪和物探、長期觀測初步勘察的勘探工作應符合如下要求：

勘探線應垂直于地貌單元、地質構造、地層界線布置。每個地貌單元均應布置勘探點，在地貌單元交接部位和地層變化較大的地段，勘探點應當加密。在地形平坦地區(qū)，可按網(wǎng)格布置勘探點。對巖質地基，勘探線和勘探點布置及勘探孔的深度，應根據(jù)地質構造、巖體特性、風化情況，按當?shù)貥藴驶虍數(shù)亟?jīng)驗確定。本階段主要工作包括：1）研究建筑與結構特點；2）查明不良地質現(xiàn)象；3）確定地基穩(wěn)定性和承載力；4）確定地基變形計算參數(shù)；5）分析地震效應；6）地下水埋藏與腐蝕性；7）提供深基坑開挖的邊坡穩(wěn)定性計算和支護設計的參數(shù)；8）提供樁基礎設計參數(shù)。詳細勘察主要手段：勘探、原位測試和室內土工試驗。3、詳細勘察階段為施工圖設計提供資料及各項參數(shù)，確定基礎設計、地基處理和加固、不良地質現(xiàn)象防治工程等方案。

詳細勘察的勘探點布置和勘探孔深度，應根據(jù)建筑物特性和巖土工程條件確定。

對巖質地基，應根據(jù)地質構造、巖體特性、風化情況等，結合建筑物對地基的要求，按地方標準或當?shù)亟?jīng)驗確定；

對土質地基，應符合詳細勘察勘探點的間距

對工程地質條件復雜或有特殊要求的重要工程，還需進行施工勘察。它包括施工地質編錄、地基驗槽與監(jiān)測和施工超前預報，以校核已有的勘察成果資料。4、施工勘察四、工程地質勘察的方法新技術：地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）監(jiān)測遙感系統(tǒng)（RS）、地球物理層析成像技術（CT）調查收集資料

測繪

物探

坑探和鉆探室內外試驗

長期觀測工程地質勘察的施工程序

通過對地質現(xiàn)象的詳細觀察和描述，并將其反映到一定比例尺的地形圖上。據(jù)測繪成果可以分析各種地質現(xiàn)象的成因、分布、發(fā)展變化規(guī)律以及對工程建筑的影響，還可為勘探、試驗等其他工作的布置奠定基礎。

§9～2工程地質測繪工程地質測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪。五、工程地質測繪的研究內容包括工程地質條件的全部要素:1）巖土體的研究查明地層巖性、巖土分布特征及成因類型、巖性變化特點等2）地質構造的研究地質構造決定區(qū)域穩(wěn)定性，包括斷裂構造、褶皺等3）地形地貌研究影響場地選擇、建筑布局4）水文地質條件研究地表水和地下水的類型和分布等5）調查研究各種物理地質現(xiàn)象6）天然建筑材料的研究工程地質測繪的范圍取決于擬建建筑物的類型和規(guī)模、設計階段以及工程地質條件的復雜程度。（一般房屋建筑局限于有限范圍內。道路測繪主要采取沿線調查的方法）六、工程地質測繪的范圍、比例尺和精度比例尺一般規(guī)定為：規(guī)劃階段的踏勘及路線測繪采用1:20萬~1:50萬可行性階段采用1:5000~1:50000

初步勘察階段采用1:2000~1:5000（中比例尺測繪）詳細勘察階段采用1:200~1:1000（大比例尺測繪）對于建筑地段的地質界線，測繪精度在圖上的誤差不超過3mm，其它地段不超過5mm。1、像片成圖法

利用地面攝影、航空(衛(wèi)星)攝影等像片，在室內進行判釋。七、工程地質測繪的基本方法及制圖采用路線法測繪示例2、實地測繪法1）路線法：沿選定路線，實地測繪、調查（道路工程中常用）2）布點法：布置觀測路線和觀測點3）追索法：沿地層走向、地質構造線或不良地質界線布點追索§9～3工程地質勘探八、工程地質勘探的任務及方式1.主要任務：1）探明建筑物場地的巖性及地質構造；2）探明水文地質條件；3）探明地貌；4）提供巖土樣及水樣，提供野外試驗條件勘探方式：工程地質鉆探、坑探、物探2.工程地質物探

以專門儀器探測地質體的物理場來進行地層劃分，判定地質構造、水文地質條件及各種物理地質現(xiàn)象的勘探方法。物探分為：★電阻率法、磁法、

★地震法、重力法放射性勘探，1）電阻率法

對地質體以人工形成電場，通過電測儀測定地質體電阻率的大小及變化，從而推斷地下一定范圍地質體的情況。它可以用作劃分地層巖性、地質構造、覆蓋層或風化層的厚度、含水層分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范圍和儲量。在尋找地下水時廣泛應用。巖土的電阻率變化范圍很大，火成（巖漿）巖最大，變質巖次之，沉積巖最小。粗粒土（砂土）電阻率高，細粒土（粘土）電阻率低。A、B供電，M、N點測電位差、電流值M、N點間的電位差為ΔUMN，電流值為I地層視電阻率注：各向同性的均質巖層所得電阻率應相等，但實際巖層為各向異性的非均質體，故視電阻率并非真實電阻率式中：ρ-視電阻率；

K-裝置系數(shù)；

ΔUMN=UM-UN

I-巖層中電流值用爆炸或敲擊產(chǎn)生地震波，地震波以彈性波在巖土體內傳播，不同介質彈性波速不同，以此判斷地質（現(xiàn)象）構造。地質勘探法可了解基巖面、覆蓋層厚度、斷層等。2）地震勘探法地震勘探法是石油勘探中的一種重要方法。工程地質勘察中應用最多的是高頻(小于200～300Hz)地震波淺層折射法。3.工程地質鉆探利用鉆探機械和工具在巖土層中鉆孔的勘探方法?？芍苯犹矫鞯貙訋r性、地質構造、地下水埋深、含水層類型和厚度、滑坡位置及巖溶情況，還可鉆取巖心，在鉆孔中試驗。1）鉆探方法和設備工民建勘察常用簡易、輕便的SH－30鉆機回轉鉆進，對軟土用薄壁取土器，對松散的砂卵石層采用沖擊鉆進或振動鉆進；對軟弱地層或破碎帶采用干鉆法、雙層巖芯管法。2）鉆探方法（回轉式、沖擊式）及適用條件

淺部土層可采用下列方法鉆探：小口徑麻花鉆鉆進；小口徑勺形鉆鉆進；洛陽鏟鉆進。3）鉆孔觀測、編錄與資料整理巖心觀察、描述和編錄地層巖性名稱、分層深度、巖土性質等方面鉆孔水文地質觀測沖洗液消耗量的變化、初見水位及穩(wěn)定水位、各含水層頂、底板標高及其厚度等鉆進動態(tài)觀測鉆進動態(tài)能提供許多地質信息在鉆進過程中注意換層的深度、回水顏色變化、鉆具陷落、孔壁坍塌、卡鉆、埋鉆和涌沙現(xiàn)象等，結合巖芯以判斷孔內情況。

工程鉆孔柱狀圖4.工程地質坑探是用人工或機械掘進的方式來探明地表以下淺部的工程地質條件，包括：探坑、探槽、斜井、淺井、豎井、平硐等。

工程地質常用的坑探類型示意圖1-探槽；2-試坑；3-豎井；4-平硐；5-石門（平巷）；6-淺井探槽：成長條形，其斷面有梯形、階梯形，深度<3m可了解地質構造線、斷裂帶寬度，地層分界線并取原狀土樣；探坑：深度不大且形狀不一，矩形探槽，深度1～2m探井：深度>3m，斷面方形、矩形、圓形各種坑探工程的特點和適用條件§9～4測試及長期觀測

九、取土樣質量等級及試驗項目按照取樣方法和試驗目的的不同，《巖土工程勘察規(guī)范》對土樣質量作出了定性的四級劃分，并規(guī)定了各級土樣能夠進行的試驗項目取土器的種類固定活塞薄壁取土器1-固定活塞:2-薄壁取樣管;3-活塞桿；4-消除真空桿；5-固定螺釘敞口薄壁取土器1-球閥;2-固定螺釘；3-薄壁取樣管雙動二重(三重)管取土器1-外管;2-內管(取樣管及襯管);3-外管鉆頭;4-內管鉆頭;5-取土器頭部;6-逆止閥優(yōu)點：可測定難以取樣的巖土體的性質。影響范圍大，因而更具代表性?？蛇B續(xù)進行，因而可得到完整的地層剖面?？焖?、經(jīng)濟，能大大縮短勘察周期。缺點：難以控制邊界條件；費工費時，成本高；所測參數(shù)和巖土工程性質之間的關系建立在大量統(tǒng)計的經(jīng)驗關系之上。十、現(xiàn)場原位測試：在巖土原來所處的位置，基本保持天然結構、天然含水量及天然應力狀態(tài)下，測定巖土的工程力學性質指標原位試驗分類：在一定面積的承壓板上向地基逐級施加荷載，并觀測每級荷載下地基的變形特性，從而評定地基的承載力，計算地基的變形模量并預測基礎的沉降量。1.載荷試驗(loadingtest)載荷試驗地基破壞的判定(1)地基明顯側向擠出或發(fā)生裂紋(2)荷載增量很小,沉降急劇增加,(3)某級荷載增量下,24小時內沉降不能穩(wěn)定(4)s/b>0.06的荷載作為破壞荷載用靜力將一個內部裝有阻力傳感器的圓錐形探頭均勻壓入土中，測定土層對探頭的貫入阻力，以此來間接判斷分析地基土的物理力學性質。2.靜力觸探試驗(conepenetrationtest)單橋探頭可測定端部比貫入阻力Ps雙橋探頭可測定端部錐尖阻力qc和側壁摩阻力fs電纜傳感器傳感器傳感器單橋探頭雙橋探頭雙橋靜力觸探成果的應用1.劃分土層2.估算土的物理力學指標3.確定淺基礎的承載力4.預估單樁承載力5.判定飽和砂土和粉土的液化勢靜力觸探具有測試連續(xù)、快速、效率高、功能多的特點，兼勘探與測試雙重作用。適用于黏性土、粉土、砂土，但對碎石類土難以貫入。3.動力觸探試驗(dynamicpenetrationtest)

其與靜力觸探試驗的共同點是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打入土中一定深度所需的能量來判定土的性質，并對土進行分層。類型分為：輕型：10kg錘、落距50cm重型：63.5kg錘、落距76cm超重型：120kg錘、落距100cm動力觸探設備主要是由貫入器、貫入探桿和穿心錘三部分組成的,錘重63.5kg，在76cm的自由落距下，通過圓筒型的貫入器，貫入土層15cm，再打入30cm深度，以后30cm的錘擊數(shù)稱為標貫擊數(shù)，用N63.5來表示，一般寫作N。4.標準貫入試驗(SPT)標準貫入試驗成果的應用1．劃分土的類別或土層剖面；2．判斷砂土的密實度及地震液化問題；3．判斷黏性土的稠度狀態(tài)及c、值；4．評定土的變形模量E0和壓縮模量ES；5．確定砂土、黏性土和粉土的地基承載力。注：標準貫入試驗適用于砂性土與粘性土。

5.十字板剪切試驗（VST）十字板剪切試驗是用插入軟黏土中的十字板頭，以一定的速率旋轉，測出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強度。V0

V0VPhph

pcr

poh量測鉆孔內進行橫向載荷試驗,用以測定較深處土層的變形模量和承載力V0

V0VPhpuh

pcr

poh6.旁壓試驗水箱量測十一、

現(xiàn)場監(jiān)測巖土體性狀的監(jiān)測：物理力學特性測試

變形觀測應力量測環(huán)境條件的監(jiān)測：地下水監(jiān)測