岩土工程勘察及成果应用.pdf

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1、岩土工程勘察及成果应用岩土工程勘察及成果应用1 1、概述、概述1.11.1、术语、术语岩土工程勘察根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。1.21.2、岩土工程勘察的目的、岩土工程勘察的目的以各种勘察手段和方法，充分了解和掌握场地的地形地貌、地质构造、岩土物理力学性质、不良地质现象的可能性及地下水和地表水的情况等，并对场地的工程地质条件作出正确的评估，从而为岩土工程设计和施工提供所需的工程地质资料。设计人员需了解应通过什么勘察手段获得设计所需的有关岩土参数，以及如何运用勘察报告，对工程地质资料进行必要的综合分析，并对资料的合理性和可靠性作

2、出判断，以便在设计中能正确地选取设计参数，使岩土工程设计及施工方案建立在科学的基础上。1.31.3、岩土工程勘察一般分阶段进行、岩土工程勘察一般分阶段进行可分为：可行性研究勘察符合选择场址方案的要求；初步勘察符合初步设计的要求；详细勘察符合施工图设计的要求；施工勘察场地条件复杂或有特殊要求的工程。1.41.4、岩土工程勘察分级、岩土工程勘察分级根据工程重要性等级、场地的复杂程度等级和地基的复杂程度等级分为甲级、乙级、丙级。1.51.5、不同工程类别岩土工程勘察、不同工程类别岩土工程勘察 房屋建筑和构筑物 地下洞室 岸边工程 管道和架空线路 废弃物处理工程 核电厂 边坡工程 基坑工程 桩基础 地

3、基处理 既有建筑物的增载和保护1.61.6、不良地质作用和地质灾害、不良地质作用和地质灾害 岩溶 滑坡 危岩和崩塌 泥石流 采空区 地面沉降 场地和地基的地震效应 活动断裂1.71.7、特殊岩性土、特殊岩性土 湿陷性土 红粘土2 软土 混合土 填土 多年冻土 膨胀岩土 盐渍岩土 风化岩和残积土 污染土1.8、地下水1.9、建筑材料2 2、岩土工程勘察的任务和内容要求（以房屋建筑和构筑物、岩土工程勘察的任务和内容要求（以房屋建筑和构筑物为例）为例）2.12.1、总体要求、总体要求房屋建筑和构筑物的岩土工程勘察，应在搜集建筑物上部荷载、功能特点、结构类型、基础型式、埋置深度和变形限制等方面资料的基

4、础上进行。其主要工作内容如下：1.查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不良地质作用等；2.提供满足设计、施工所需的岩土参数，确定地基承载力，预测地基变形性状；3.提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议；4.提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议；5.对于抗震设防烈度等于或大于 6 度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。2.22.2、各阶段勘察要求、各阶段勘察要求2.2.1 可行性研究勘察，应对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价，并应符合下列要求：31.搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程

5、和建筑经验等资料；2.在充分搜集和分析已有资料的基础上，通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件；3.当拟建场地工程地质条件复杂，已有资料不能满足要求时，应根据具体情况进行工程地质测绘和必要的勘探工作；4.当有两个或两个以上拟选场地时，应进行比选分析。2.2.2 初步勘察应对场地内拟建建筑地段的稳定性做出评价，并进行下列工作：1.搜集拟建工程的有关文件、工程地质和岩土工程资料以及工程场地范围内的地形图；2.初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件；3.查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势，并对场地的稳定性做出评价；4.对抗震设防烈度等于

6、或大于 6 度的场地，应对场地和地基的地震效应做出初步评价；5.季节性冻土地区，应调查场地土的标准冻结深度；6.初步判定水和土对建筑材料的腐蚀性；7.高层建筑初步勘察时，应对可能采取的地基基础类型、基坑开挖与支护、工程降水方案进行初步分析评价。8.初步勘察的其它工作要求：勘探工作布置勘探线、勘探点间距勘探深度取样及原位测试水文地质工作2.2.3 详细勘察应按单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数；对建筑地基做出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议。主要应进行下列工作：41.搜集附有坐标和地形的建筑总平面图，

7、场区的地面整平标高，建筑物的性质、规模、荷载、结构特点，基础形式、埋置深度，地基允许变形等资料；2.查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议；3.查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力；4.对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形特征；5.查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；6.查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度；7.在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度；8.判定水和土对建筑材料的腐蚀性。9.详细勘察的其它工作要求：地震效应桩基基坑降水防水

8、设计水位和抗浮设计水位勘探点布置和勘探孔深度、间距取样及原位测试要求室内试验要求2.2.4 施工勘察当基坑或基槽开挖后，岩土条件与勘察资料不符或发现必须查明的异常情况时，应进行施工勘察。3 3、岩土工程勘察方法、岩土工程勘察方法主要有工程地质测绘、钻探（含井探、槽探）、室内水土试验和原位测试四大类。53.13.1、工程地质测绘、工程地质测绘3.1.1、目的和要求当地质条件复杂或有特殊要求的工程项目，在选择厂址或在初步勘察、详细勘察阶段之前，应先进行工程地质测绘。其目的是研究拟建场地的地层、岩性、构造、地貌、水文地质条件及物理地质现象，对工程地质条件给予初步评价，为厂址选择及勘探方案的布置提供依

9、据。主要要求：（1）测绘范围和比例尺一般情况下应稍大于建筑面积。小比例尺：1：50001：50000，一般在可行性研究勘察（选址勘察）、城市规划或区域性的工业布局时使用，是为了解区域性的工程地质条件；中比例尺：1：20001：5000，一般在初步勘察阶段采用；大比例尺：1：2001：1000,适用于详细勘察阶段或地质条件复杂和重要建筑物地段，以及需解决某一特殊问题时采用。（2）测绘精读（3）观察点、线的布置尽量利用天然露头，天然露头不足时，布置少量勘探点，条件适合时，配合物探进行。观察点一般应定在：不同时代的地层接触线、不同岩性的分界线地质构造线不同地貌单元的分界线及同一地貌的微地貌区不整合面

10、地质现象分布地段。观察路线：采用跨越与界限追索相结合的方法，大比例尺测绘必须采用全面查勘法。3.1.2 测绘前准备（1）资料搜集：区域地质遥感气象6水文地震地球物理勘探和矿藏水文地质工程地质建筑经验（2）踏勘（3）编制纲要3.1.3 测绘方法（1）相片成图法（2）实地测绘法：路线法、布点法、追索法（3）测绘对象的标测方法：目测法、半仪器法、仪器法3.1.3 测绘内容3.23.2 钻探钻探是最常用的一种方法，主要作用是鉴别和划分地层、取样、进行原位测试、测量水位、压水注水试验等。对于暗浜的探明也可以采用小螺纹钻探。黄土取样采用探井；基岩地区为测量岩层产状、确定地质界线采用剥土及探槽。3.33.3

11、、室内土工试验、室内土工试验3.3.1 土工试验项目粘性土：液塑限、天然重度、天然含水量、比重、压缩性、渗透性和抗剪强度等；粉土：颗粒分析、天然重度、液塑限、天然含水量、比重、压缩性、渗透性和抗剪强度等；砂土：颗粒分析、天然重度、天然含水量、布比重、压缩性、抗剪强度、自然休止角、相对密度等；碎石土：必要时，可作颗粒分析；对含粘性土较多的碎石土，宜测定粘7性土的天然含水量、液塑限；必要时，可做现场大体积重度试验；岩石：一般可测定饱和状态的单轴抗压强度，泥质岩石可测定天然状态下的单轴抗压强度，不要说，测定其它物理力学性质指标。3.3.2 土的物理力学性质指标的应用试验类别试验项目含水率密度比重测定

12、参数含水率 w密度比重 G液限 wL塑限 wP塑性指数 Ip液性指数 IL颗粒大小分布曲线不均匀系数 Cu曲率系数 Cc烧失量 Q渗透系数 kv、khep 曲线压缩系数 a压缩模量 Eselogp 曲线先期固结压力 pc超固结比 OCR压缩指数 Cc回弹指数 Cs固结系数 cv、ch直剪快剪内摩擦角q粘聚力 cq直剪固快内摩擦角粘聚力 c土的基本参数计算粘性土与粉土的分类，判定粘性土状态粉性土和砂土的分类，确定粘粒含量，判别液化，评价流砂、管涌可能性，盾构选型及裂缝宽度验算有机质土的分类土的渗透性评价，降水设计工程应用液塑限物理性颗粒分析烧失量水理性渗透变形计算力学性固结土的应力历史评价，考虑

13、应力历史的沉降计算粘性土沉降速率和固结度的计算粘性土地基骤然加荷时的稳定性验算天然地基承载力计算基坑及边坡稳定性验算边坡长期稳定性验算地基承载力计算；施工速度较快，排水条件差的粘性土的地基稳定性验算；桩周土极限摩阻力计算；桩端下软弱下卧层强度验算施工速度较慢，考虑上部荷载引起地基强度增长，固结后地基稳定性验算；一级基坑稳定性验算8直剪慢剪粘聚力s粘聚力 cs三轴不固内摩擦角u结不排水粘聚力 cu剪（UU）三轴固结不排水剪(CU)总应力内摩擦角cu总应力粘聚力 Ccu有效应力内摩擦角 有效应力粘聚力 C三轴固结排水剪(CD)无侧限抗压强度静止侧压力系数击实内摩擦角d粘聚力 Cd抗压强度 qu灵敏

14、度 StKo最大干密度 max最优含水量 wopt浸水后吸水膨胀量w承 载 比CBR2.5或CBR5.0应变幅 104101范围的动强度、动弹性模量Ed、阻尼比非常缓慢建造的地基稳定性验算饱和软粘性土地基强度计算，施工期稳定性验算静止侧压力计算填土压实质量控制承载比路面基层和底层材料以及各种土料的强度检测动力性动三轴动单剪地震反应分析，地基液化判别共震柱应变幅 106103范围的动剪切模量 Gd、阻尼地震反应分析，地基液化判别比特殊岩土试验3.43.4、原位测试、原位测试试验方法适用土层1.2.3.4.5.6.7.8.1.2.3.4.5.6.7.8.9.用途判别土层均匀性，划分土层，判定土类别

15、估算地基承载力和模量估算土的其它物理力学指标液化判定及砂土的密实度选择桩基持力层，估算单桩承载力，判断沉桩可能性检验地基加固效果查湿陷性黄土地基浸水湿陷事故范围和界限孔压静探测定孔隙水压力、估算土的固结系数采取扰动土样，确定土名估算地基承载力和压缩模量判别土层均匀性确定砂性土的密实度、估算砂性土的内摩擦角判别沉桩可能性液化判别确定粘性土、粉土、砂土的承载力确定粘性土的状态和无侧限抗压强度选择桩基持力层、估算单桩承载力9静力触探粘性土粉性土砂土标贯试验砂土粉性土一般粘性土轻型动力触探中型动力触探浅层粘性土粉土填土粘性土粉土1.评价填土的均匀性，确定填土承载力2.检验地基加固效果3.施工验槽1.确

16、定地基土的承载力2.确定抗剪强度和变形模量3.判别土层均匀性和划分土层1.2.3.4.5.6.确定砂土、碎石土的孔隙比和砂土密度确定地基承载力确定土的变形模量确定桩尖持力层和单桩承载力地基处理效果检验判定地基土的均匀性和划分地层重型动力触探砂土碎石土超重型动力触探密实的碎石土埋深、厚度较大的碎石土1.确定地基承载力2.地基处理效果检验3.判别土的均匀性1.测定原位应力条件下软粘土的不排水抗剪强度、残余抗剪强度2.估算软粘土的灵敏度3.计算地基土承载力、判定软粘土的固结历史、验算饱和软粘土边坡的稳定性4.确定软粘土路基的临界高度5.估算单柱极限承载力6.分析地基稳定性7.检验地基加固改良的效果为

17、重要工程或深基坑工程的设计提供土的渗透系数、影响半径、单井涌水量等1.确定土的临塑压力和极限压力，评定地基承载力2.确定土的原位水平应力（或静止侧压力系数）,自钻式尚可测定孔隙水压力3.估算土的旁压模量、旁压剪切模量及侧向基床反力系数4.估算软粘土不排水抗剪强度和砂土的内摩擦角5.测求地基土的变形模量和压缩模量，从而估算沉降量6.估算桩基承载力7.检验地基加固效果1.2.3.4.5.划分土层、判定土类确定静止侧压力系数、水平基床系数计算粘性土的不排水抗剪强度确定土的压缩模量判别地基土的液化十字板剪切试验饱和软粘性土现 场渗透试验旁压试验粘性土粉土砂性土扁铲侧胀试验粘性土粉土松散中密的砂土波速测

18、试1.划分场地土类别，计算场地基本周期2.提供地震反应分析所需的地基动力测试（动剪切模量、阻尼比、动剪切刚度等）3.提供动力机器基础设计所需的地基土动力参数（抗压、抗弯、抗剪、抗扭刚度及刚度系数、阻尼等）104.5.6.7.8.场地微震动测试判别地基土的液化可能性评价地基处理效果评价岩体完整性估算场地卓越周期探测地质异常体，如洞穴、古墓、地下管道等确定场地卓越周期1.2.3.4.1.2.3.4.确定地基土的承载力估算土的变形模量计算土的基床系数估算基床反力系数确定地基土的承载力测求变形模量测求不排水抗剪强度估算土的固结系数载荷试验浅层地基土螺旋板载荷试验深层土大面积直剪试验测定边坡和滑坡的岩体

19、软弱结构面、岩石和土的结构面、滑动面以及粘性土、粉土、砂土、碎石土的混合土层和其它粗颗粒土层的抗剪强度4 4、勘察报告的主要内容、勘察报告的主要内容勘察报告由文字部分和图表构成4.14.1、文字部分、文字部分 拟建工程概况 勘察目的、任务要求和依据的技术标准 勘察方法和勘察工作布置及其完成情况 场地地形、地貌、地质构造 场地各层岩土的类型、分布、工程特性、岩石的产状、结构和风化情况 埋藏的河道、浜沟、墓穴、防空洞、孤石等等对工程不利的埋藏物 场地地下水埋藏情况，类型、水位及其变化；判定水和土对建筑材料的腐蚀性 岩土参数的统计、分析和选用 分析和评价场地和地基的稳定性 分析和评价采用天然地基的可

20、行性，建议天然地基持力层，并提出承载力等参数 选用桩基时，应提出适宜的桩型及桩端持力层建议，提供桩基桩基设计11所需的岩土参数，估算单桩承载力 需进行地基变形验算时，应提供变形计算参数，必要时预测建筑物的变形特征 需进行地基处理时，应提出地基处理方案建议，并提供相应的岩土参数 存在特殊土的场地，应满足相关专门规范的要求，提供相关参数，分析、论证及评价工程建设适宜性，提出治理措施的建议 存在可能影响工程稳定的不良地质作用的场地，应对其进行描述、分析，评价对工程的危害及工程建设适宜性，提出防治建议 当场地设防烈度等于或大于 6 度时，应对场地和地基的地震效应进行评价 边坡工程应提供边坡稳定计算参数

21、，评价边坡稳定性，提出潜在的不稳定边坡的整治措施的建议 基坑工程应提供边坡稳定分析及支护设计、施工所需岩土参数，提出支护措施、环境保护和监测工作的建议 有季节性冻土的地区，提供场地土的标准冻结深度 必要时，预测地基土和地下水在建筑施工和使用期间可能产生的变化及其对工程和环境的影响，提出防治方案的建议 规范或任务要求的其它内容4.24.2、图表、图表 建筑物与勘探点平面位置图 勘探点主要数据一览表 工程地质剖面图 原位测试成果图表 室内试验成果图表 区域地质图 综合工程地质图 工程地质分区图 地下水等水位线图 基岩面（或其它层面）等值线图12 综合柱状图 钻孔（探井）柱状图 其它需要的图表4.3

22、4.3、勘察报告的阅读与使用、勘察报告的阅读与使用在地质条件比较复杂的地区，阅读勘察报告时，首先应注意场地的稳定性，掌握地质条件和地层成层条件以及是否有不良地质现象等。处于平原地区的场地，主要应了解土层在深度方向的分层情况，水平方向的均匀程度，依已经各土层的物理力学性质指标。比较能说明土的工程性质的指标主要是：e、IL、c、a1-2、Es1-2。据此，可以确定地基承载力、进行变形计算、选择适合上部结构及基础特点和要求的持力层。在分析与应用勘察成果时，应注意和把握以下几方面：（1）勘探工作量是否与勘察阶段相适应、是否合理、所采用的勘察方法是否可靠；（2）对工程起关键作用的土层及土工问题，了解场地的均匀性和稳定性；（3）分析勘察报告所提出的设计参数建议值的依据是否充分、是否合理、是否符合当地经验；（4）对结论建议，应注意有无事实依据。13