工程地质勘察

1/50,8工程地质勘察,主要内容,8.1概述8.2工程地质测绘8.3工程地质勘探8.4现场原位测试8.5现场监测8.6工程地质勘察资料的整理,EngineeringGeologyinvestigation,2/50,事故：1959年12月溃坝，洪流下泄，席卷数十里。387人死亡，100余人失踪，掩没两个村庄。造成经济损失6亿8千万美元。,概况：建于1952-1954年，混凝土双曲拱坝。1958年投入运转，坝高66.5m，总库容5200万m3。,1.法国马尔帕塞坝,工程实例,8.1概述,3/50,Lookingupstream,partofthewingwallremainsontheleftabutment.,Almostnothingremainsontherightabutment.,4/50,原因：大坝下游有一条倾向上游倾角45度的断层。在坝下游侧20m以外的覆盖层中有断层露头但被忽略，整条断层被前期勘测所遗漏；坝基岩体中片麻理构造发育，走向斜交河岸，大坝运行至满库水位时突然垮毁，坝体左段连同坝基岩体沿断层滑出。,选址不当，坝型不当,5/50,事故：建成后初次存放谷物时：1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜27西端下沉7.32m，东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损。,概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000t。,2.加拿大特朗斯康谷仓,6/50,加拿大特朗斯康谷仓,原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。,处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了米。,7/50,3.南京东南大学6层教工住宅,原因：补做勘察后发现板基断裂一侧地基中存在软弱淤泥层。经考古查明曾有一条铁路从此通过，路基坚实，但路基两侧排水沟因常年积水，沟底形成淤泥。板基横跨路基与排水沟，因土质软硬悬殊而断裂。,施工前未做地质勘察，结果在建成钢筋混凝土筏板基础后，发生整块板基断裂。,8/50,4.香港宝城滑坡,1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅-宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡7人。,9/50,10/50,近百年大坝失事原因统计资料,为什么要进工程勘察?,?,11/50,1.工程地质勘察的目的和任务,查明条件分析问题作出评价选择场地提出建议制定措施预测新问题,8.1概述,12/50,新技术：地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、监测遥感系统（RS）、地球物理层析成像技术（CT）,2.工程地质勘察的方法,8.1概述,工程地质勘察方法,测绘survey,勘探exploration,物探survey,试验survey,监测survey,坑探survey,钻探survey,室外试验in-sitytests,室内试验in-doortests,13/50,长期观测,3.工程地质勘察的施工程序,8.1概述,调查,收集资料,测绘,物探,坑探和钻探,室内外试验,14/50,4.工程地质勘察阶段的划分,可行性研究勘察feasibilitystudy初步勘察preliminaryinvestigation详细勘察detailedinvestigation施工勘察constructioninvestigation,不同部门的名称：铁道部门：草测初测详测定测；水电部门：规划可行性研究初步设计技施设计运行；城建部门：总体规划、详细规划初步设计技术设计施工设计与施工。,8.1概述,15/50,勘察手段搜集资料踏勘物探,（1）可行性研究勘察阶段,主要任务是选定建筑场址(或线路方案)。通过勘察对其稳定性和适宜性作出评价，经过技术经济论证选择最优方案。,8.1概述,16/50,（2）初步勘察阶段,勘察手段:钻探试验补充测绘和物探长期观测,主要任务是确定建筑物的具体位置、选择建筑物地基基础方案、对不良地质现象的防治措施进行论证。需详细查明建筑场地工程地质条件。,8.1概述,17/50,（3）详细勘察阶段,勘察方法:试验补充勘探,配合技术设计或施工图设计,按不同建筑物提出详细的工程地质资料和设计所需的岩土技术参数。对基础设计方案、地基处理方案、不良地质现象的防治方案作出论证和建议。,8.1概述,18/50,对工程地质条件复杂或有特殊要求的重要工程，还需进行施工勘察。它包括施工地质编录、地基验槽与监测和施工超前预报，以校核已有的勘察成果资料。,（4）施工勘察,8.1概述,19/50,在野外对测绘区的各种地质现象进行观察、描述和量测，并按一定比例尺编制成工程地质图的工作。,8.2工程地质测绘engineeringgeologicalsurvey,8.2engineeringgeologicalsurvey,20/50,一、工程地质测绘的研究内容包括工程地质条件的全部要素。,8.2engineeringgeologicalsurvey,二、工程地质测绘的范围取决于拟建建筑物的类型和规模、设计阶段以及工程地质条件的复杂程度。一般房屋建筑局限于有限范围内。道路测绘主要采取沿线调查的方法。,21/50,像片成图法利用地面摄影、航空(卫星)摄影等像片，在室内进行判释。实地测绘法路线法(穿越法和追索法)布点法,8.2engineeringgeologicalsurvey,三、工程地质测绘的基本方法,22/50,图8-1采用路线法测绘示例,8.2engineeringgeologicalsurvey,23/50,24/50,资料整理,准备工作,野外工作,四、工程地质测绘的工作程序,25/50,26/50,实际材料图素描图柱状图工程地质图,五、工程地质测绘的成果,27/50,28/50,8.3工程地质勘探engineeringgeologicalprospecting,8.3工程地质勘探,利用一定的机械工具或开挖作业深入地下了解地质情况的工作。,定义,29/50,查明建筑场地地下有关的地质情况。提取岩土样及水样，供室内试验分析之用。利用勘探坑孔进行现场原位试验和布设长期观测点。,主要任务,8.3工程地质勘探,30/50,一、坑探(pitting)是用人工或机械掘进的方式来探明地表以下浅部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、浅井、竖井、平洞等。,图8-2工程地质常用的坑探类型示意图1-探槽；2-试坑；3-竖井；4-平洞；5-石门；6-浅井,8.3工程地质勘探,31/50,坑探工程展示图,32/50,二、钻探(drilling)利用钻探机械和工具在岩土层中钻孔的勘探方法。可直接探明地层岩性、地质构造、地下水埋深、含水层类型和厚度、滑坡位置及岩溶情况，还可取岩心，在钻孔中试验。,8.3工程地质勘探,33/50,工程技术人员做现场岩芯编录,勘探钻孔施工现场,8.3工程地质勘探,34/50,(一)钻探方法和设备,8.3工程地质勘探,35/50,工民建勘察常用简易、轻便的SH30钻机回转钻进，对软土用薄壁取土器，对松散的砂卵石层采用冲击钻进或振动钻进；对软弱地层或破碎带采用干钻法、双层岩芯管法。工程地质钻探的常规口径为：开孔168mm，终孔91mm。有些工程还采用大口径或小口径钻进方法。,8.3工程地质勘探,36/50,(二)钻孔观测、编录与资料整理岩心观察、描述和编录钻孔水文地质观测钻进动态观测,8.3工程地质勘探,37/50,工程钻孔柱状图,8.3工程地质勘探,38/50,三、物探(geophysicalexploration)：以专门仪器探测地质体的物理场来进行地层划分，判定地质构造、水文地质条件及各种物理地质现象的勘探方法。物探分为：电阻率法、磁法、地震法、重力法及放射性勘探，但应用最广泛的是电阻率法和震法。,分类,8.3工程地质勘探,39/50,1.电阻率法勘探是对地质体以人工形成电场，通过电测仪测定地质体视电阻率的大小及变化，从而推断地下一定范围地质体的情况。它可以用作划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的厚度、含水层分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范围和储量。在寻找地下水时广泛应用。,8.3工程地质勘探,40/50,2.地震法勘探是以人工激发的地震波，在地壳内的传播规律来探测地质结构的方法，是石油勘探中的一种重要方法。工程地质勘察中应用最多的是高频(小于200300Hz)地震波浅层折射法。,8.3工程地质勘探,41/50,优点：可测定难以取样的岩土体的性质。影响范围大，因而更具代表性。可连续进行，因而可得到完整的地层剖面。快速、经济，能大大缩短勘察周期。,缺点：难以控制边界条件费工费时，成本高所测参数和岩土工程性质之间的关系建立在大量统计的经验关系之上。,8.4原位试验in-situtests,42/50,原位试验分为三类：岩土力学性质试验水文地质试验改善岩土性能的试验,43/50,一、载荷试验(loadingtest)在一定面积的承压板上向地基逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基的变形特性，从而评定地基的承载力，计算地基的变形模量并预测基础的沉降量。,大型载荷试验装置示意图,44/50,锚式载荷试验装置,45/50,图9-10载荷试验曲线,46/50,二、静力触探试验(conepenetrationtest)用静力将一个内部装有阻力传感器的圆锥形探头均匀压入土中，测定土层对探头的贯入阻力，以此来间接判断分析地基土的物理力学性质。,图9-11触探头工作原理示意图,47/50,静力触探成果的应用1.划分土层2.估算土的物理力学指标3.确定浅基础的承载力4.预估单桩承载力5.判定饱和砂土和粉土的液化势,静力触探具有测试连续、快速、效率高、功能多的特点，兼勘探与测试双重作用。适用于黏性土、粉土、砂土，但对碎石类土难以贯入。,48/50,49/50,三、动力触探试验(dynamicpenetrationtest),其共同点是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度所需的能量来判定土的性质，并对土进行分层。类型分为：轻型（10kg锤）、落距50cm重型（63.5kg锤）、落距76cm超重型（120kg锤）、落距100cm,50/50,标准贯入试验(SPT)设备主要是由贯入器、贯入探杆和穿心锤三部分组成的,锤重63.5kg，在76cm的自由落距下，通过圆筒型的贯入器，贯入土层15cm，再打入30cm深度，以后30cm的锤击数称为标贯击数，用N63.5来表示，一般写作N。,图9-13标准贯入试验设备,51/50,标准贯入试验成果的应用,1划分土的类别或土层剖面；2判断砂土的密实度及地震液化问题；3判断黏性土的稠度状态及c、值；4评定土的变形模量E0和压缩模量ES；5确定砂土、黏性土和粉土的地基承载力。,52/50,四、十字板剪切试验（VST）,十字板剪切试验是用插入软黏土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度。,图9-14十字板剪力仪,53/50,8.5现场检验与长期监测,岩土体性状的监测：物理力学特性测试变形观测应力量测环境条件的监测：地下水监测滑坡监测地基基础的监测：天然地基的验槽与监测桩基工程的监测地基加固和处理的监测深基坑支护结构的监测建筑物沉降的监测,54/50,8.6工程地质勘察资料的整理,资料整理的内容主要有：岩土参数的统计分析和选定；测区内各种工程地质问题的综合分析评价；各种图表的编绘制作以及工程地质勘察报告书的编写。,55/50,勘察报告的基本内容：绪论部分主要说明勘察工作任务，采用的工作方法和取得的成果等。通论主要阐明工作区工程地质条件，区域自然地理和地质背景也应适当介绍。专论是整个报告的中心内容，主要论证工程建筑所涉及到的有关工程地质问题，评价工程的适宜性，提出防治不良地质作用措施的建议。结论是在专论的基础上，对各种具体问题给予简要的结论性意见。,56/50,报告应附的图表：（1）工程地质平面图（房屋建筑附勘察工程布置）。（2）钻孔柱状图或工程地质综合柱状图。（3）工程地质纵、横剖面图。（4）室内试验和原位测试成果图表。,57/50,单项报告（1）工程地质测试报告。（2）工程地质检验或监测报告。（3）工程地质事故调查与分析报告。（4）岩土利用、整治或改造方案报告。（5）专门工程地质问题的技术咨询报告。,58/50,复习思考题,1工程地质勘察的目的和任务是什么？2工程地质勘察方法有哪些？3工程地质勘察阶段是如何划分的？各勘察阶段的任务和工作是什么？4哪些工程需要作工程地质测绘？工程地质测绘的主要方法有哪几种？5.工程地质勘探方法分为哪几种？工业与民用建筑勘探主要采用什么手段？公路工程主要采用什么手段？,59/50,6钻孔观测和编录主要是些什么内容？7哪种钻进方法可以取得岩土层原状试样？8.原位试验和室内试验相比，有哪些优缺点？岩土工程勘察中所采用的原位试验方法主要有哪些？各种方法的原理是什么？9动力触探与静力触探有何不同?说明两类方法的优缺点与适用条件?10现场检验与监测的内容是什么？11.工程地质勘察报告一般由哪几部分组成？,60/50,1.充分搜集有关的地质资料和航空、卫星照片等资料，编制测绘工作大纲。,准备工作,2.确定测绘范围,取决于建筑物的类型、规模和地质条件的复杂程度测绘,3.选取比例尺,back,61/50,查明地貌形态与成因类型的研究；地层分布、接触关系、岩性岩相的变化及其工程地质特性；构造形迹的分布、规模和有无近期构造活动；地下水类型、水文地质结构、补给与排泄条件、与地表水体的关系和水化学特征；物理地质现象的分布、规模和发展趋势；有关环境地质问题等。,野外工作,back,62/50,应贯穿整个测绘工作的全过程，边搜集现场资料、边分析整理成图，并要及时总结。有些专门性问题要反复调查研究，寻找论据。测绘外业工作结束后，即应提出各种原始资料，包括地质记录、照片、素描图等。经过检查校核后，编制各种综合分析图表和正式图件，如工程地质平面图、地质剖面图和有关专门性地质图。,资料整理,63/50,工业与民用建筑的主要工程地质问题,区域稳定性地基稳定性地基施工条件与使用条件边坡稳定问题,64/50,工程地质勘察要点,查明不良地质现象的成因、分布范围、地震效应和有无新构造运动，以及对区域稳定性影响程度及其发展趋势，并提供防治工程的设计和施工所需的计算指标及资料；查明建筑区内的地