第二章-工程地质勘察.pptx

1第一节第一节 概述概述v场地和地基的概念场地和地基的概念 场地是工程建筑所处的和直接使用的有效面积的土地。地基是指直接承托建筑物基础的那一部分范围很小的场地。v地基评价地基评价 为保证工程安全，一方面必须通过工程勘察来确定场地本身的稳定性，另一方面还必须验证地基本身的强度及变形是否满足建筑物的安全及使用要求。2第二节第二节 工程勘察目的与原则工程勘察目的与原则v工程勘察的目的工程勘察的目的 工程勘察的目的在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。3第二节第二节 工程勘察目的与原则工程勘察目的与原则v工程勘察原则工程勘察原则(1)在理论、方法和经验上，做到工程地质、土力学和岩体力学相结合，定性与定量相结合(2)在工程实践上，做到勘察与设计、施工密切配合，技术可靠与经济合理统一，岩土条件与建设要求统一(3)把岩土体既看成地质体，又看成力学介质体，及工程的实体(4)参数选择考虑岩土体的变异，非均匀性及各项异性(5)工程勘察以实际观测数据和岩土性状为依据(6)方案比较4第三节第三节 工程勘察分类工程勘察分类工程勘察（按工程门类）建筑工程勘察线路勘察水工建筑勘察港工建筑勘察近海工程勘察核电工程勘察5第四节第四节 工程勘察阶段工程勘察阶段v工程勘察阶段规划性勘察初步勘察详细勘察施工勘察v勘察基本要求 规划性勘察（选址勘察）：取得几个场址方案的主要工程地质资料。初步勘察：查明建筑场地不良地质现象的原因、分布范围、危害程度及其发展趋势 详细勘察：针对具体建筑物地基或具体工程地质问题，为进行施工图设计和施工提供可靠的依据或设计参考数据 详勘的手段主要是勘探、原位测试和室内土工试验v勘察任务书6第五节第五节 工程勘察方法工程勘察方法v工程地质测绘与调查工程地质测绘与调查 工程地质测绘与调查的目的是通过对场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水与地表水、不良地质现象进行调查研究的测绘工作，为评价场地工程地质条件及合理确定勘查勘探工作提供依据。对建筑场地的稳定性进行研究是工程地质调查和测绘的重点。7v勘探工作 勘探是地基勘查工程中查明地下地质情况的一种必要的手段，它是在地面的工程地质测绘和调查所取得各项定性资料的基础上，进一步对场地的工程地质条件进行定量的评价。勘探工作包括坑探、钻探、触探和地球物理勘探。8 坑探 坑探是在建筑场地挖探井（槽）以取得直观资料和原状土样。探井的平面形状一般采用1.5m1.0m的矩形或直径0.81.0m的圆形，深度视地层土质和地下水埋藏深度等条件而定，一般是23m。9取样步骤：（1）指定深度挖一土柱，土柱直径略大于取土筒直径；（2）土柱顶削平，放两端开口的金属筒，一边削土，一边下压，筒完全套入土柱后切断土柱；（3）削平筒两端土，盖上筒盖。10 钻探 钻探是利用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，并可沿孔深取样，以测定岩石和土层的物理力学性质，有些性质也可直接在孔内进行原位测试。钻机分回旋式、冲击式两种。钻孔分技术孔和鉴别孔两类。取土器按上部封闭装置的结构形式，可分为活阀式和球阀式两种。钻探时，采用击入式和压入式两种方式在钻孔中取得原状土样。1112 触探 触探是通过探杆用静力或动力将金属探头压入土层，并测出各层土对触头的贯入阻力大小的指标，间接判断土层性质的勘探方法和原位测试技术。作为勘探手段，可用于划分土层。作为测试技术，可估计地基承载力和土的变形指标。13 静力触探 借静力将触探头压入土层，用电测技术测得贯入阻力来判断土的力学性质。优点：快速、连续，在拟定桩基方案时采用。静力触探仪分机械式和油压式两类。静力触探设备中的核心部分是触探头，按结构分为单桥和双桥两种。单桥桥头所测到的是包括锥尖阻力和侧壁摩擦力在内的总贯入阻力P(kPa)，通常用贯入比阻力表示 Ps=P/A 双桥探头可以测出锥尖总阻力Qc（kN）和侧壁总摩阻力Pt（kN）。通常以锥尖阻力qc(kPa)和侧壁摩阻力fs(kPa)表示：qc=Qc/A fs=Pt/Fs 摩阻比 Rs=fs/qc 100%14151617 地基土的承载力取决于土本身力学性质，而静力触探所得的比贯入阻力等指标在一定程度上反映了土的某些力学性质。根据静力触探资料可间接地按地区性经验关系估算土的承载力、压缩性指标和单桩承载力特征值。18 动力触探 动力触探一般是将一定质量的穿心锤，以一定高度自由下落，将探头贯入土中，记录贯入一定深度所需要的锤击次数，并以此判断土的性质。动力触探的两种方法 标准贯入实验 轻便触探实验19 标准贯入实验应与钻探工作相配合，并以钻机为基础，加上标准贯入器、触探杆和穿心锤等设备等来进行。实验时，以63.5kg的穿心锤以76cm的落距自由下落，将贯入器垂直打入土层中15cm（此时不计锤击数），以后打入土层30cm的锤击数，即为实测的锤击数N，然后拔出贯入器，取出其中的土样进行鉴别描述。20 标准贯入实验中，随着钻杆入土长度的增加，杆侧土层的摩阻力以及其他形式的能量消耗也增大，因而使得锤击数N值偏大。当钻杆长度大于3m，锤击数按下式矫正：N=a N 标准贯入实验测得的锤击数N，可用于确定地基土的承载力。估计土的抗剪强度和黏性土的变形指标、判别黏性土的稠度和砂土的密实度以及估计地震时砂土液化的可能性。2122轻便触探实验 优点：设备简单、操作方便，适用于粉土、黏性土和黏性素填土地基的勘察。缺点：触探深度限于4m以内 实验方法：先用轻便钻具开孔至被试土层，然后以手提高质量为10kg的穿心锤，使其以50cm的落距自由下落，这样连续冲击，把尖锥垂直打入土层，每贯入30cm的锤击数称为N10。应用轻便触探指标，可确定黏性土和素土的承载力。23 旁（横）压实验 适用于原位测定黏性土、粉土、砂土、软质岩石和风化岩石的承载力、旁压模量和土的应力-应变关系。1933年，德国Kongler曾用一根可以膨胀的橡皮管在钻孔中加压，测定不同深度处土的压缩性。后来Menard改进了这种仪器，这种仪器称为Menard旁测仪。我国早期设计的一种旁压仪，由旁压器、量测与输送系统、加压系统三部分组成。24 量测所加压力大小以及引起的中腔压力室体积变化，得到压力与体积变化的关系曲线。该曲线分为三个阶段：一、橡皮膜膨胀与孔壁接触的阶段，最后与孔壁完全贴紧，贴紧时的压力，P0相当于原位总的水平应力；二、相当于弹性变形阶段，压力Pt为开始屈服的压力；三、发生局部塑性流动，最后达到极限压力P125地球物理勘探 兼有勘探和测试双重功能。利用不同岩层、土层、地质构造的不同物理性质，如导电性、磁性、弹性、湿度、密度等差异，通过专门的物理探测仪器的测量。26v测试工作及指标整体 （一）测试工作的内容 粘性土、粉土天然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、压缩系数和抗剪强度实验。砂土颗粒分析，天然密度、天然含水量、土粒比重及自然休止角。碎石土必要时，进行颗粒分析 岩石饱和单轴抗压强度实验 判断地下水对混凝土的腐蚀性时，一般测定：272829第六节第六节 工程勘察报告工程勘察报告勘察报告书的内容 地基勘察的最终成果是以报告书的形式提出的。勘察结束后，把取得的野外工作和室内试验记录和数据以及搜集到各种直接和间接资料分析整理、检查校对、归纳总结后做出场地的工程地质评价。这些内容，最后以简要明确的文字和图表编成报告书。30勘察报告书的内容：（1）任务要求和勘察工作概况 （2）场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度 （3）场地的地层分布、岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承载能力和其他设计计算指标 （4）地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度 （5）对建筑场地地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜性做出结论，指出存在的问题和提出有关地基基础方案的建议。31所附图表有下列几种：勘探点平面布置图 工程地质剖面图 地质柱状图或综合地质柱状图 土工试验成果表 其他测试成果表（现场荷载测试、标准贯入试验、静力初探试验、旁压试验）32v常用图表的编制方法 （一）勘探点平面布置图 在建筑场地地形图上，把建筑物的位置、各类勘探、测试点的编号、位置用不同的图例表示出来。并注明各勘探、测试点的标高和深度、剖面线及编号等。（二）钻孔柱状图 根据钻孔的现场记录整理出来的。记录中除标明钻进的工具、方法和具体事项外，其主要的内容是关于地层的分布（层面的深度、层厚）和地层的名称和特征的描述。试验成果与野外鉴别不一致时，一般以测试结果为主。33（三）工程地质剖面图 柱状图只反映场地某一勘探点处地层的竖向分布情况；剖面图则反映某一勘探线上的地层沿竖向和水平方向的分布情况。勘探线的布置常与主要地貌单元或地质构造线垂直或与建筑物轴线一致，所以工程地质剖面图是勘察报告的最基本的图件。剖面图的垂直距离和水平距离可以采用不同的比例尺。绘图时，先将勘探线的地形剖面线画出，标出勘探线上各钻孔中的地层层面，然后在钻孔的两侧分别标出层面的高度和深度，再将相邻钻孔中相同的土层分界点以直线相连。34（四）综合地质柱状图 为了简明扼要的表示所勘察的地层的层次及主要特征和性质，可将该地区的地层按新老次序自上而下以1：50到1：200的比列绘成柱状图。图上标明层厚、地质年代，并对岩石和土的特征和进行概括的描述。（五）土工试验成果总表 土的物理力学指标是地基基础设计的重要依据，应将土的试验和原位测试所得的成果汇总列表。35v勘察报告的阅读和使用（一）地基持力层的选择 对不发生威胁场地稳定性的不良地质现象，地基基础设计必须满足地基承载力和基础沉降这两个基本要求，应充分发挥地基的潜力，尽量采用天然地基上浅基础的方案。地基的持力层选择应该从地基、基础和上部结构的整体概念出发，综合考虑场地的地层分布情况和土层的物理力学性质，以及建筑的体型、结构类型和荷载等情况。合理确定地基承载力是选择地基持力层的关键。36（二）地基稳定性的评价 地质条件复杂的地区，综合分析的首要任务是评价场地的稳定性，然后才是地基土承载力和变形问题。场地的地质构造、不良地质现象、地层成层条件和地震都会影响场地稳定性。在工程中必须查明其分布规律、具体条件和危害程度。