第5章 土木工程地質(zhì)勘察

5工程地質(zhì)勘察

主要內(nèi)容5.1巖土工程勘察階段劃分及技術(shù)要點(diǎn)5.2地基勘察方法及原位測試

5.3工程地質(zhì)勘察報(bào)告5.4驗(yàn)槽

教學(xué)目標(biāo)知道巖土勘察階段的劃分及勘察技術(shù)要點(diǎn)，能正確閱讀使用工程地質(zhì)勘察報(bào)告，知道驗(yàn)槽的技術(shù)要點(diǎn)和方法。重點(diǎn)巖土工程勘察階段劃分及技術(shù)要點(diǎn)工程地質(zhì)勘察報(bào)告難點(diǎn)地基勘察方法及原位測試

巖土地基的工程特性將直接影響建筑物的安全。在工程設(shè)計(jì)之前，必須先了解建設(shè)場地的自然環(huán)境及工程地質(zhì)條件，通過各種勘察手段和測試方法，對(duì)擬建場地進(jìn)行巖土工程勘察，為設(shè)計(jì)提供詳實(shí)、可靠的工程地質(zhì)資料，嚴(yán)格貫徹先勘察，后設(shè)計(jì)，再施工的建設(shè)程序。本章主要介紹巖土工程勘察的目的，勘察階段的劃分及技術(shù)要點(diǎn)，勘察及現(xiàn)場測試方法，勘察報(bào)告的閱讀和驗(yàn)槽等內(nèi)容。5.1巖土工程勘察階段劃分及技術(shù)要點(diǎn)5.1.1巖土工程勘察的目的及內(nèi)容工程勘察的目的在于以各種勘察手段和方法，調(diào)查研究和分析評(píng)價(jià)建筑場地和地基的工程地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)和施工提供所需的工程地質(zhì)資料。工程勘察的主要內(nèi)容

1）查明建設(shè)場地與地基的穩(wěn)定性問題。主要查明場地與斷裂構(gòu)造的位置關(guān)系，斷裂地質(zhì)構(gòu)造的活動(dòng)性以及規(guī)模，地震的基本烈度，砂土液化的可能性，場地有無滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象以及其危害程度。2）查明場地的地層類別、成分、厚度和坡度變化。3）查明場地的水文地質(zhì)條件。重點(diǎn)查明地下水的類型、補(bǔ)給來源、排泄條件、埋藏深度及污染程度等。4）查明地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。5）確定地基承載力，預(yù)估基礎(chǔ)沉降。6）提出地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的建議。5.1.2巖土工程勘察階段及技術(shù)要點(diǎn)巖土工程勘察階段選址勘察(可行性研究勘察)

初步勘察(初勘)

詳細(xì)勘察(詳勘)

施工勘察

選址勘察(可行性研究勘察)

選址勘察的目的在于通過踏勘了解現(xiàn)場地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土工程特性、地下水情況以及不良地質(zhì)現(xiàn)象，是否存在影響建筑物基礎(chǔ)的地下設(shè)施及采空區(qū)等，同時(shí)了解場地位置，當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)及人文、交通等狀況。選址勘察時(shí)應(yīng)盡量避開對(duì)工程建設(shè)不利的地段及區(qū)域。初步勘察(初勘)

其目的在于通過勘察，判定場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。根據(jù)初步設(shè)計(jì)或擴(kuò)初設(shè)計(jì)提供的方案，對(duì)場地進(jìn)行全面的普查。通過普查，查明擬建場地的以下情況：1）地層及地質(zhì)構(gòu)造。2）巖石和土的物理力學(xué)性質(zhì)。3）地下水埋藏條件。4）土的凍結(jié)深度。5）不良地質(zhì)現(xiàn)象及地震效應(yīng)。詳細(xì)勘察(詳勘)

詳勘是在初步勘察基礎(chǔ)上，配合施工圖設(shè)計(jì)的要求，對(duì)建筑地基所作的巖土工程勘察。詳勘階段的主要任務(wù)是：1）查明建筑物基礎(chǔ)范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)，巖土的物理力學(xué)性質(zhì)。2）對(duì)地基的穩(wěn)定性和承載力作出評(píng)價(jià)。3）選擇地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。4）提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防治措施及地基處理方案。5）查明有關(guān)地下水的埋藏條件和侵蝕性。施工勘察

配合施工過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題進(jìn)行的勘察工作。

5.2地基勘察方法及原位測試5.2.1勘察點(diǎn)的布置1．勘探點(diǎn)的間距

詳勘階段勘探點(diǎn)的間距應(yīng)滿足表5.1的要求。

地基復(fù)雜程度等級(jí)勘探點(diǎn)間距復(fù)雜10～15中等復(fù)雜15～30簡單30～50表5-1詳細(xì)勘察勘探點(diǎn)的間距（單位：m）詳勘階段勘察點(diǎn)的布置，應(yīng)符合下列規(guī)定:1）勘探點(diǎn)宜按建筑場地周邊線和角點(diǎn)布置。2）同一建筑范圍內(nèi)的主要受力層或受影響的下臥層起伏較大時(shí)，應(yīng)加密察探點(diǎn)，查明其變化。3）重大設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)單獨(dú)布置勘探點(diǎn)，重大的動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)和高聳構(gòu)筑物，勘探點(diǎn)不宜少于3個(gè)。4）單棟高層建筑勘探點(diǎn)的布置，應(yīng)滿足對(duì)地基均勻性的要求，且不應(yīng)少于4個(gè)。5）在復(fù)雜地質(zhì)條件及特殊性土建筑場地，宜布置適量探井。2．勘探點(diǎn)的深度

詳細(xì)勘察的勘探孔深度自基礎(chǔ)底面算起，應(yīng)符合下列規(guī)定：1）勘探孔深度應(yīng)能控制地基主要受力層，當(dāng)基礎(chǔ)底面寬度不大于5m時(shí)，勘探孔的深度對(duì)條形基礎(chǔ)不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面寬度的3倍，對(duì)單獨(dú)柱基不應(yīng)小于1.5倍，且不應(yīng)小于5m。2）對(duì)高層建筑和需作變形計(jì)算的地基，控制性勘探孔深度應(yīng)超過地基變形計(jì)算深度；高層建筑的一般性勘探孔應(yīng)達(dá)到基底下0.5~1.0倍的基礎(chǔ)寬度，并深入穩(wěn)定分布的地層。3）對(duì)僅有地下室的建筑或高層建筑的裙房，當(dāng)不能滿足抗浮設(shè)計(jì)的要求，需設(shè)置抗浮或錨桿時(shí)，勘探孔深度應(yīng)滿足抗拔承載力評(píng)價(jià)的要求。4）當(dāng)有大面積地面堆載或軟弱下臥層時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加深控制性勘探孔的深度。5）大型設(shè)備基礎(chǔ)勘探孔深度不宜小于基礎(chǔ)底面寬度的2倍。6）當(dāng)需進(jìn)行地基處理和采用樁基時(shí)，勘探孔的深度應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)范的要求。7）在上述規(guī)定深度內(nèi)當(dāng)遇基巖或厚層碎石土等穩(wěn)定地層時(shí),勘探孔深度應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。5.2.2地基勘察方法地基勘察方法鉆探

井探或槽探

回轉(zhuǎn)式

沖擊式

振動(dòng)式

沖擊—回轉(zhuǎn)式

每種鉆進(jìn)方法各有獨(dú)自特點(diǎn)，分別適用于不同的地層。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001》的規(guī)定，鉆進(jìn)方法可根據(jù)地層類別及勘察要求進(jìn)行選擇

當(dāng)用鉆探方法難以查明地下情況時(shí)，可采用探井、探槽（見圖5-1）進(jìn)行勘探，直接觀察地基土層情況，并從探井(槽)中取原狀土樣進(jìn)行試驗(yàn)分析。

圖5-1探坑示意圖a)探坑b）在探坑中取原狀土c）原狀土樣5.2.3地基原位測試原位測試是在巖土原來所處的位置上，基本保持其天然結(jié)構(gòu)、天然含水量及天然應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的測試技術(shù)。常用的原位測試方法

靜荷載試驗(yàn)

動(dòng)力觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)

十字板剪切試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)

靜荷載試驗(yàn)

圖5-2靜載荷試驗(yàn)圖5-3靜載荷試驗(yàn)成果曲線a)s-t曲線b）p-s曲線根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可繪制如圖5-3a所示的荷載沉降量s與時(shí)間t關(guān)系的曲線和圖5-3b所示的壓力p與穩(wěn)定沉降量s的關(guān)系曲線。

在p—s曲線中，A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載稱為比例界限荷載pcr；B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載為極限荷載pu。利用p—s曲線的特征點(diǎn)，可以確定臨塑荷載與極限荷載，以提供地基承載力標(biāo)準(zhǔn)。直線變形階段局部剪切階段破壞階段靜力觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)是通過靜壓力將一個(gè)內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭(圖5-4)以勻速壓入土中，通過量測土對(duì)探頭的阻力，推測被測土層的工程性質(zhì)。圖5-4單橋探頭構(gòu)造1—頂柱2—電阻應(yīng)變片3—傳感器4—密封墊圈套5—四芯電纜6—外套筒

地基土的承載力取決于土本身的力學(xué)性質(zhì)，而靜力觸探所得的比貫入阻力等指標(biāo)在一定程度上反映了土的某些力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)靜力觸探試驗(yàn)資料和其他的測試結(jié)果（如取原狀土在室內(nèi)進(jìn)行測試）相互對(duì)比，建立相關(guān)關(guān)系，或者可間接地按地區(qū)性的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系估算土的承載力、壓縮性指標(biāo)、單樁承載力、沉樁可能性和液化趨勢等。靜力觸探試驗(yàn)適用于黏性土、粉土、砂土及含少量碎石的土層。尤其適合對(duì)地層變化較大的復(fù)雜場地以及不易取得原狀土樣的飽和砂土和高靈敏度軟黏土地層。但靜力觸探不能直接識(shí)別地層，而且對(duì)碎石類地層和較密實(shí)的砂土層難以貫入，因此經(jīng)常須與鉆探配合使用。動(dòng)力觸探試驗(yàn)

動(dòng)力觸探是利用一定的錘擊能量，將一定形式的探頭貫入土中，并記錄貫入一定深度所需的錘擊數(shù)，以此判斷土的性質(zhì)。動(dòng)力觸探試驗(yàn)設(shè)備簡單、效率高，故在巖土工程勘察中應(yīng)用較廣。動(dòng)力觸探依照探頭形式標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)圓錐動(dòng)力觸探5.3工程地質(zhì)勘察報(bào)告5.3.1工程地質(zhì)勘察報(bào)告的編制

工程地質(zhì)勘察報(bào)告一般分為文字和圖表兩部分。

文字部分一般包括任務(wù)要求及勘察工作概況、場地位置、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地震設(shè)計(jì)烈度、場地的地層分布、巖石和土的均勻性、物理力學(xué)性質(zhì)、地基承載力和其他設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo)、地下水的埋藏條件和腐蝕性以及土層的凍結(jié)深度、對(duì)建筑場地及地基進(jìn)行綜合的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)、對(duì)場地的穩(wěn)定性和適宜性做出結(jié)論，并指出存在的問題和提出有關(guān)地基基礎(chǔ)方案的建議。

圖表部分一般包括勘探點(diǎn)平面布置圖、工程地質(zhì)剖面圖、地質(zhì)柱狀圖或綜合地質(zhì)柱狀圖、地下水位線、土工試驗(yàn)成果表、其他測試成果圖表（如現(xiàn)場載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等）?？碧近c(diǎn)平面布置圖

工程地質(zhì)剖面圖

5.3.2工程地質(zhì)勘察報(bào)告的閱讀和使用持力層的選擇

根據(jù)勘察資料，合理地確定地基承載力是選擇持力層的關(guān)鍵。而地基承載力的確定取決于很多因素，單純依靠某種方法確定的承載力值不一定完全合理，只有通過認(rèn)真閱讀勘察報(bào)告，分析所得到的有關(guān)野外和室內(nèi)的各種資料，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能確定地基承載力。然后在熟悉場地各土層的分布和物理力學(xué)性質(zhì)（層狀分布情況、狀態(tài)、壓縮性和抗剪強(qiáng)度、厚度、埋深及均勻程度等）的基礎(chǔ)上，結(jié)合擬建工程的具體情況初步確定持力層，并經(jīng)過試算或方案比較，最后作出決定。場地穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)

場地的地質(zhì)構(gòu)造（褶皺、斷層等）、不良地質(zhì)現(xiàn)象（滑坡、泥石流、塌陷等）、地層成層條件和地震等都會(huì)影響場地的穩(wěn)定性，在勘察中必須查明其分布規(guī)律、具體條件、危害程度。在不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育且對(duì)場地穩(wěn)定性有直接危害或潛在威脅的地區(qū)修建建筑物