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1、第二章 各类岩土工程勘察基本技术要求2-3边坡工程岩土工程勘察基本技术要求2-3-1概述边坡是指建（构）筑物近旁的天然斜坡或经人工开挖后形成的斜坡。边坡工程与滑坡的主要区别在于，边坡工程强调与工程建设的关系，着重于评价边坡与工程建设场地、地基的相互作用与影响；滑坡侧重于地质环境，着重研究各种自然斜坡滑动的成因机制，分析评价其稳定性。当然，两者并非截然分开，例如，当滑坡发生于建筑场地之内或附近、并对建筑场地与地基稳定性产生影响时，则既是滑坡的问题，也是边坡的问题。边坡根据其岩土成分的不同，可分为岩质边坡和土质边坡两大类。岩质边坡的主要控制因素一般是岩体的结构面，土质边坡的主要控制因素是土的强度。
2、但无论何种边坡，地下水的活动都是影响其稳定性的重要因素。进行边坡工程勘察时，应根据具体情况有所侧重。边坡的破坏变形形式主要有崩塌、滑动（平面型、弧面型、楔形体）蠕动（倾倒、溃屈、侧向张裂）与剥落。其特征见教材P.128表2-6-1。影响边坡稳定性的因素主要有：（1）岩土的性质；（2）岩层结构与构造；（3）水文地质条件；（4）风化作用；（5）气候条件；（6）地震作用；（7）地形地貌；（8）应力状态与应力历史；（9）人类工程活动等。边坡岩土工程勘察的目的是：查明对建（构）筑物可能有影响的边坡地段的工程地质条件和地下水条件，提出边坡稳定性计算参数；评价边坡稳定性（即根据其工程地质条件，确定合理的边坡
3、断面尺寸或验算已拟定的断面尺寸是否稳定合理），预测因工程活动引起边坡稳定性的变化；提出潜在不稳定边坡的整治与加固措施。边坡岩土工程勘察的方法主要有：工程地质测绘，勘探与测试等。边坡岩土工程勘察应查明如下主要内容：（1）地形地貌条件与不良地质作用（如滑坡、崩塌、危岩、泥石流等）条件；（2）岩土的类型、成因、工程特性，覆盖层厚度，基岩面的形态和坡度；（3）岩体主要结构面的类型、产状、延展情况、闭合程度、充填状况、充水状况、力学属性和组合关系，主要结构面与临空面的关系，是否存在外倾结构面；（4）地下水的类型、水位、水压、水量、补给与动态变化，岩土的透水性和地下水的出露情况；（5）地区气象条件（特别是
4、雨期、暴雨强度），汇水面积、坡面植被，地表水对坡面、坡脚的冲刷情况；（6）岩土的物理力学性质和软弱结构面的抗剪强度。2-3-2边坡岩土工程勘察基本技术要求1.大型边坡勘察宜分阶段进行，各阶段应符合下列要求：（1）初步勘察：应搜集地质资料，进行工程地质测绘和少量的勘探与室内试验，初步评价边坡的稳定性；（2）详细勘察：应对可能失稳的边坡及其相邻地段进行工程地质测绘、勘探、试验、观测和分析计算，作出稳定性评价，对人工边坡提出最优开挖坡角；对可能失稳的边坡提出防护处理措施的建议；（3）施工勘察：应配合施工开挖进行地质编录，核对、补充前阶段的勘察资料，必要时进行施工安全预报，提出修改设计的建议。2.边坡
5、工程地质测绘：除应满足一般工程地质测绘基本技术要求外，尚应着重查明天然边坡的形态和坡脚，软弱结构面的产状和性质。即应着重查明如下内容：（1）观测斜坡坡度和微地貌特征，分析微地貌的演变过程和发育阶段。查明有无滑坡体、错落体、崩塌体和危石存在。（2）对土体边坡，应查明土层结构及下伏硬层的埋藏深度或基岩面的形态、坡度等；对岩体边坡，应查明岩体的结构类型，软弱结构面的产状、组合关系、延伸情况，并分析其力学属性及其与临空面的关系。（3）查明泉水和湿地的分布位置、类型及水的补给来源，并分析水对坡体的软化与潜蚀情况。（4）查明地表水对坡脚的冲刷情况及坡面植被、风化情况。（5）对比分析当地稳定与不稳定边坡的岩
6、石和土的性质、地层结构、坡度、高度和调查当地边坡处理及防护措施的经验。测绘范围应包括可能对边坡稳定性有影响的地段。3.边坡工程勘探：（1）勘探线：应垂直边坡走向或平行可能滑动的方向布置，其间距应视地质条件的复杂程度而定；（2）勘探点：一般应布置在坡顶、坡腰与坡脚处，其间距应根据地质条件确定，但每一勘探线不应少于3个勘探点，当遇有软弱夹层或不利结构面时，应适当加密；（3）勘探点的深度：应穿过潜在滑动面并深入稳定层25m；勘探方法除采用常规钻探方法外，还可根据需要，采用坑探、槽探、井探和斜孔。4.取样：主要岩土层和软弱层均应采取试样。每层的试样对土层不应少于6件，对岩层不应少于9件，软弱层宜连续取
7、样。5.试验与测试：（1）在边坡勘察中，对岩土应作一般物理力学试验，并着重测求岩土的抗剪强度。试件的剪切方向应与边坡的变形方向一致，并宜采用不排水剪或固结不排水剪。三轴剪切试验的最高围压和直剪试验的最大法向压力的选择，应与试样在坡体中的实际受力情况相近。抗剪强度指标，应根据实测结果结合当地经验确定，并宜采用反分析方法验证。对永久性边坡，尚应考虑强度可能随时间降低的效应。（2）对控制边坡稳定的软弱结构面，宜进行原位剪切试验。对大型边坡，必要时可进行岩体应力测试、波速测试、动力测试、孔隙水压力测试和模型试验。（3）测定地下水的流速、流向、流量和岩、土的渗透性，测定岩、土体中孔隙水压力的分布情况。（
8、4）大型边坡应进行监测，监测内容根据具体情况可包括边坡变形、地下水动态、易风化岩体的风化速度等。6.边坡稳定性评价：应在确定边坡破坏模式（主要的模式有平面滑动、圆弧滑动、楔形体滑落、倾倒、剥落等）的基础上进行，可采用工程地质类比法（有丰富经验地区的地质条件简单的中、小型边坡）、图解分析法（如赤平投影等）、极限平衡分析法、有限单元法等进行综合评价。各区段条件不一致时，应分区段进行分析。边坡稳定性系数Fs的取值，对新设计的边坡、重要工程宜取1.301.50；一般工程宜取1.151.30；次要工程宜取1.051.15。采用峰值强度时取大值，采用残余强度时取小值。验算已有边坡的稳定性时，Fs取1.10
9、1.25。7.边坡岩土工程勘察报告，除满足一般岩土工程勘察报告要求外，尚应论述下列内容：（1）边坡的工程地质条件和岩土工程计算参数；（2）分析边坡和建在边坡坡顶、坡上的建筑物的稳定性，对坡下建筑物的影响；（3）提出最优坡形和坡角的建议；（4）提出对不稳定边坡的整治措施和监测方案的建议。2-3公路与桥梁岩土工程勘察2-3-1公路岩土工程勘察概述本节所讨论的公路岩土工程勘察主要是指一般条件下的公路选线、填方路基和桥涵公路的岩土工程勘察，对于挖方路基、隧洞工程和特殊条件下的岩土工程勘察，则分别按照边坡工程、地下洞室以及特殊岩土的有关勘察要求进行。相对于一般场地的岩土工程勘察而言，公路岩土工程勘察具有
10、如下特点：在平面上呈带状分布，宽度不大，但延伸很长，可能穿越很多不同的地质与地貌单元，遭遇不同的不良地质作用；作用于路基上的荷载相对较小，但高等级公路对沉降尤其是不均匀沉降要求相对较高。公路岩土工程勘察一般可分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。可行性研究勘察阶段应对所收集的地质资料和有关路线控制点、走向和大型结构物进行初步研究，并到现场实地核对验证，适当地利用简易勘探方法和物探，必要时可布置钻探，以了解沿线地质概况，为优选路线方案提供地质依据。初步勘察阶段，应配合路线、桥梁、隧道、路基、路面和其他结构物的设计方案及其比较方案的制定，提供工程地质资料，以供技术经济的论证，达到满足方案
11、的优选和初步设计的需要。对不良地质作用和特殊性岩土地段，应作出初步分析和评价，还应提出处理方法，为满足编制初步设计文件，提供必须的工程地质资料。详细勘察阶段，应在批准的初步设计方案的基础上，进行详细的工程地质勘察，以保证施工图设计的需要。对不良地质作用和特殊性岩土地段，应作出详细分析、评价和具体的处理方案，为满足编制施工图设计提供完整的工程地质资料。本节主要讨论详细勘察阶段的技术要求，其它阶段可参照执行。勘察方法应根据勘察阶段要求的内容和深度、公路的等级、工程规模及其工作难易程度的不同而加以选择。可行性研究勘察阶段主要是收集资料和进行现场踏勘。初步勘察阶段主要是进行工程地质测绘与调查、物探、钻
12、探、原位测试和室内试验等。详细勘察阶段则以钻探、原位测试和室内试验为主，必要时才进行物探和工程地质测绘，以详细查明工程地质条件。公路的选线应据确定线路的总方向、公路等级及其在公路网中的作用，结合线路经过地区的自然经济条件，通过调查研究，分析比较而确定最佳方案。就岩土工程条件而言，则应根据岩土工程具体条件全面衡量它对路基稳定、施工安全、运营养护的长期影响，确保工程稳定，运输畅通。具体来说，主要应考虑以下4个方面（见教材P.97）：1.对滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、沙漠、泥沼等严重不良地质地段，软土、多年冻土、膨胀岩土等特殊性岩土分布的地区应予避开，如必须通过时，则应选择合理位置，以合理的最短
13、距离通过，并采取切实、可靠的工程处理措施，确保稳定安全。2.在河谷地区，应选择在地形宽阔平坦、有阶地可利用的一岸，避开陡峻斜坡、岩层破坏和软弱结构面倾向线路的长、大挖方地段。3.通过水库区时，应考虑水库坍岸、地下水位雍升，路基沉陷等影响。4.穿越山岭的线路，应避免沿大断层破碎带、地下水溢出带通过。2-3-2填方路基岩土工程勘察基本技术要求1.填方路基岩土工程勘察的主要任务：就是要查明填方路基基底的岩土工程地质问题，分析评价其对路堤的危害程度，并提出针对性的工程处理措施。在高填、陡坡填方地段，尚应验算路基、路堤的稳定性。2.现场勘察工作：主要应查明如下内容（教材P.9798共3个方面）（1）基底
14、一定深度内的地层结构、岩土性质，基岩面的起伏形态和坡度，不利倾向的软弱夹层、软弱结构面的分布、性质和特征。（2）不良地质作用的类型、性质、分布与影响。（3）地下水的类型、潜水位、毛细水饱和带深度以及地下水等对路堤的可能危害。3.基本技术要求：（1）填方路基的勘探工作，应在充分研究已有资料与工程地质测绘资料基础上进行，多种方法（钻孔、洛阳铲、麻花钻等）综合利用。（2）勘探点间距：应视岩土工程条件而定，一般每公里12个点，孔深1.52.0m或达到地下水位；对于高填路堤和陡坡路堤，为查明基底或斜坡稳定性，应对代表性横剖面进行勘探，勘探点不少于2个，其深度以能满足稳定性分析和工程处理要求为准。（3）用
15、于稳定性验算的岩土参数，应重视室内试验与原位测试的验证对比，再加以选择。（4）对与路基工程有关的地表水、地下水，必要时应结合工程措施要求取样进行分析，或进行简易水文地质试验，获取有关水文地质参数。2-3-3城市道路岩土工程勘察基本技术要求1.城市道路岩土工程勘察的主要任务：应查明沿线各路段路基的稳定性和岩土的工程地质性质，为路基设计、确定路基回弹模量和适宜的路面结构组合类型、路基压实加固、路基排水设计以及为不良地质作用防治提供必要的设计参数或措施建议。2.基本技术要求：（1）勘察的范围、宽度应考虑不良地质条件、地质构造对道路工程的影响，以能满足路基设计、落实工程措施为原则。（2）勘探点的布置：
16、应沿道路中线布置，如条件不允许，孔位的偏移不应超出路基范围；孔深一般应达原地面以下23m，挖方地段则应达地面设计高程以下23m；对于高填路堤和陡坡路堤，也应在代表性横断面上布孔，数量不少于2个，深度能满足稳定性分析和工程处理的要求。（3）取样要求：应在原地面或路面设计高程以下1.5m深度范围内进行，取样间距为0.5m。为正确划分土的类别和土体路基的干湿程度，全部勘探孔均应采取试样。（4）每个地貌单元和不同地貌单元的交接部位均应布置有勘探孔，其间距可按教材表2-2-4（见教材P.99）选用，在微地貌和地层变化较大地段应予以加密。如果道路通过含有有机质的疏松杂填土、未固结的近期回填土及软土等分布地
17、段时，勘探孔间距以查明其分布范围来布置，一般控制在2040m之内。（5）城市中的广场、停车场多放在平坦地区，范围相对较小，地层岩性在水平方向上变化不大，勘探点可采用方格网布置，但应注意可能暗埋的河、沟、浜等。2-3-4桥涵岩土工程勘察基本技术要求桥涵可根据其多孔跨径大小的不同分为特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞等5类，（详见教材P.107表2-4-16）。桥涵多是跨越负地形低洼地带，多有水流作用，因此，其墩台基础对埋深有一定的要求：1）无冲刷作用地段，小桥涵墩台基础埋深应在地面或河床底面以下1m；有冲刷作用地段，基础埋深应在局部冲刷线以下1m。2）有冲刷的大、中桥基础埋深则在局部冲刷线以下的一定
18、深度（可按教材P.108表2-4-17采用）；3）在冻土区，墩台基础埋深不应小于冻土线以下0.25m；4）建在岩石上的大桥，如河流冲刷较严重，墩台基础应嵌入基岩内一定深度，或采用锚固措施，使基础与基岩连成一体。1.小桥、涵洞地基勘察（1）目的与任务：主要应查明地层结构、岩土性质，判明地基不均匀沉降和斜坡不稳引起的桥涵变形的可能性，提供土石工程分类及承载力。（2）勘探点的布置：每个桥涵不少于1个勘探点，当桥的跨度较大、涵洞较长，或地质条件复杂，或桥涵位于陡峻的沟床上时，应适当增加勘探点。勘探深度应视土层性质确定，一般可参考表2-1（教材P.111表）选用。表2-1小桥涵洞勘探点深度（m）类 型碎
19、石土砂土、一般粘性土、粉土流塑状态粘性土、粉土、淤泥、流砂等拱涵、板涵3648615小 桥4861212202.大、中桥地基勘察（1）目的与任务：共5个方面（详见教材P.111）1）查明河床及两岸、墩台、调治建筑物地段的地质构造、地层岩性。如有软弱夹层分布时，应注意其对桥基、墩台稳定性影响；2）查明地基岩、土的物理、力学性质；3）查明不良地质作用的类型、分布、规模、发育程度。在岩溶区要特别注意隐伏溶洞、土洞对桥基、墩台稳定性的影响；4）查明河床及两岸的水文地质条件，地层的渗透性能，判明地表水、地下水对基础的腐蚀性，基坑涌水、流砂的可能性；5）查明河流变迁及两岸冲刷情况，提供河床最大冲刷深度。（
20、2）勘探点布置：一般按桥墩、桥台布置，对桥台、调治构筑物亦应布置适当数量的勘探点。勘探点宜沿周边或中心点布置，岩溶发育的地基，也可在基础轮廓线外布置。孔数视基础类型及工程地质条件的复杂程度而定，简单者，每个墩台1个；如跨度小、墩多或采用群桩基础时，可隔墩、台布置；复杂时，每墩台可布23个勘探点。下列情况还应适当加密： 1）岩溶发育地段或有人工洞穴地段； 2）为查明涌砂、大漂石、地震液化土层及断层破碎带； 3）河床冲刷深度突变的局部地段； 4）一个墩台基地由两种以上土层组成、强度差异大的地段。（3）勘探点深度：一般情况下应进入持力层以下510m，或墩台基础底面以下2.54b（b为基底宽度）。对于
21、深基础，则应进入持力层或桩尖以下35m，也可按表2-2（教材P.111表）选用。表2-2 大、中桥勘探点深度（m）基础类型土 层 类 别一般粘性土、粉土及粉、细砂中、粗砾砂、卵石打入桩20301525钻孔灌注桩25352030扩大基础12181015但应注意：1）钻探进入基岩时，应穿过风化带进入完整基岩面以下35m，对抗冲刷能力弱的岩层应适当加深；2）在岩溶区应钻至基岩面以下1015m，在此范围内如遇溶洞，应钻至溶洞以下不少于10m。（4）试验工作：1）当基底为粘性土、粉土时，应取原状样做物理力学性质试验，必要时，应进行载荷试验；2）当基底为基岩时，应视工程需要采取岩样做单轴饱和抗压强度试验；3）与圬工有关的地表水和地下水应取样进行水质分析，评价其腐蚀性；4）当室内试验确定渗透系数K有困难时，应进行抽水试验。