基础工程学-第2章 岩土工程勘察

1、 2/26 岩土工程勘察的概念和目的 勘探与取样 岩土室内试验 岩土原位测试 岩土工程地下水 岩土计算参数的分析与选定 岩土工程勘察报告的阅读与使用 3/26 根据任务要求、上部结构的型式和荷重特点等，根据任务要求、上部结构的型式和荷重特点等，按照规范的技按照规范的技 术要求，术要求，以一定的手段和方法，按照一定的步骤，对场地的工程地以一定的手段和方法，按照一定的步骤，对场地的工程地 质条件进行质条件进行调查、分析、论证、评价调查、分析、论证、评价，并将所得成果编制成岩土工，并将所得成果编制成岩土工 程勘察报告书，提交相关部门，为程勘察报告书，提交相关部门，为工程建设的规划布局、设计计算、工程

2、建设的规划布局、设计计算、 施工等提供详实可靠的技术依据施工等提供详实可靠的技术依据。 查明岩土体在空间上的查明岩土体在空间上的分布和构成分布和构成情况，获得与岩土相关的情况，获得与岩土相关的物物 理力学性质参数理力学性质参数，对工程所在场地的，对工程所在场地的稳定性、建筑适宜性稳定性、建筑适宜性作出明确作出明确 判定判定，进而对拟建工程的基础设计、地基处理以及不良地质现象的，进而对拟建工程的基础设计、地基处理以及不良地质现象的 防治等具体方案进行论证，防治等具体方案进行论证，提出安全可靠、经济合理的建议提出安全可靠、经济合理的建议。 4/26 工程地质条件是指工程建筑所在场区地质及环境各项因

3、素的综合。工程地质条件是指工程建筑所在场区地质及环境各项因素的综合。 包括：包括： （1 1）岩土类型岩土类型 是最基本的工程地质因素。主要是按岩土的成因类型、是最基本的工程地质因素。主要是按岩土的成因类型、 沉积年代、力学性质等进行分类。沉积年代、力学性质等进行分类。 （2 2）地质构造地质构造 是基本的工程地质因素。地质构造是指构造运动使岩层是基本的工程地质因素。地质构造是指构造运动使岩层 发生变形和变位后所遗留下来的产物，常见的有褶皱、断层和节理。发生变形和变位后所遗留下来的产物，常见的有褶皱、断层和节理。 （3 3）地形地貌地形地貌 包括地表的高低起伏状况、山坡陡缓程度、河谷宽窄及包括

4、地表的高低起伏状况、山坡陡缓程度、河谷宽窄及 形态特征、不同地貌单元的特征及其相互关系等。形态特征、不同地貌单元的特征及其相互关系等。 （4 4）地下水条件地下水条件 是重要的工程地质因素，主要包括地下水的成因、埋是重要的工程地质因素，主要包括地下水的成因、埋 藏、分布，地下水的补给、径流和排泄条件，地下水的渗流对工程建藏、分布，地下水的补给、径流和排泄条件，地下水的渗流对工程建 筑的影响以及地下水的水质和对混凝土的侵蚀性等。筑的影响以及地下水的水质和对混凝土的侵蚀性等。 （5 5）不良地质现象不良地质现象 指地表地质作用，诸如地震、滑坡、崩塌、泥石流、指地表地质作用，诸如地震、滑坡、崩塌、泥

5、石流、 岩溶、河流冲刷以及风化、侵蚀等，这些不良地质现象对建筑物的稳岩溶、河流冲刷以及风化、侵蚀等，这些不良地质现象对建筑物的稳 定和正常使用构成威胁。定和正常使用构成威胁。 5/26 岩土工程勘察阶段的划分是与设计阶段的划分相一致的。一岩土工程勘察阶段的划分是与设计阶段的划分相一致的。一 定的设计阶段需要相应的岩土工程勘察工作所提供的地质资料和定的设计阶段需要相应的岩土工程勘察工作所提供的地质资料和 分析论证作为依据。分析论证作为依据。 l可行性研究勘察阶段场址选择、拟建场地的适宜性可行性研究勘察阶段场址选择、拟建场地的适宜性 l初步设计勘察阶段确定建筑物总平面布置、基本方案初步设计勘察阶段

6、确定建筑物总平面布置、基本方案 l详细设计勘察阶段施工图设计，详细的工程地质资料和参详细设计勘察阶段施工图设计，详细的工程地质资料和参 数数 6/26 勘探勘探 ：是了解地表以下地质情况的一种可靠方法，它可以直接或是了解地表以下地质情况的一种可靠方法，它可以直接或 间接地取得有关地下岩土层的工程地质和水文地质资料。间接地取得有关地下岩土层的工程地质和水文地质资料。 取样：取样：是为了提供对岩土特性进行鉴定和各种试验所需的样品。是为了提供对岩土特性进行鉴定和各种试验所需的样品。 勘探与取样是岩土工程勘察必不可少的两个手段！勘探与取样是岩土工程勘察必不可少的两个手段！ l 工程物探：通过观测、分析

7、和研究地下物理场（电场、磁场、重力工程物探：通过观测、分析和研究地下物理场（电场、磁场、重力 场），结合地质资料，判断场地的工程地质条件的勘探方法。场），结合地质资料，判断场地的工程地质条件的勘探方法。 l 坑探：用人工或机械挖掘深井、探槽、竖井等，直接观察岩土层的坑探：用人工或机械挖掘深井、探槽、竖井等，直接观察岩土层的 天然状态及各地层的关系；可取出接近实际状态的原状岩土样；天然状态及各地层的关系；可取出接近实际状态的原状岩土样； l 钻探：用钻头钻进地层深部并采取试样。钻探：用钻头钻进地层深部并采取试样。 7/26 8/26 当需要直接了解地表下岩土层当需要直接了解地表下岩土层 的情况时

8、，可采用的情况时，可采用坑探坑探。坑探就。坑探就 是用人工或机械挖掘探井、探槽、是用人工或机械挖掘探井、探槽、 竖井、平洞或大口径钻孔，以便竖井、平洞或大口径钻孔，以便 直接观察岩土层的天然状态以及直接观察岩土层的天然状态以及 各地层之间的接触关系，并能采各地层之间的接触关系，并能采 取接近实际状态的原状岩土样，取接近实际状态的原状岩土样， 还可利用坑槽作岩土体原位试验。还可利用坑槽作岩土体原位试验。 9/26 l 钻探是了解深部地层并采取试样的钻探是了解深部地层并采取试样的 唯一方法。钻探是指用钻头钻进地层，唯一方法。钻探是指用钻头钻进地层， 在地层内钻成直径较小并具有相当深在地层内钻成直径

9、较小并具有相当深 度的圆形孔，称为度的圆形孔，称为钻孔钻孔。钻孔的上口。钻孔的上口 称称孔口孔口；底部称；底部称孔底孔底；四周称；四周称孔壁孔壁。 钻孔断面的直径称钻孔断面的直径称孔径孔径。从孔口到孔。从孔口到孔 底的距离称为底的距离称为孔深孔深。 l 钻孔的直径一般为钻孔的直径一般为7575150mm150mm，钻孔，钻孔 的方向一般为垂直向下，也有打成倾的方向一般为垂直向下，也有打成倾 斜的（斜孔）斜的（斜孔） 最为常用，深度可达百米以下；可进行土层划分；确定最为常用，深度可达百米以下；可进行土层划分；确定 地下水位；可取样并其它原位测试。地下水位；可取样并其它原位测试。 10/26 钻探

10、成果包括钻探野外编录、野外钻孔地质柱状图、所取岩土试样等。钻探成果包括钻探野外编录、野外钻孔地质柱状图、所取岩土试样等。 钻探野外编录是钻探过程的详细文字记载，是岩土工程勘察最基本的钻探野外编录是钻探过程的详细文字记载，是岩土工程勘察最基本的 原始资料，它包括两方面的内容：原始资料，它包括两方面的内容： l 包括地层名称、分层厚度、岩土的性质等。岩石的描述侧包括地层名称、分层厚度、岩土的性质等。岩石的描述侧 重于结构、构造、风化程度、完整程度等。地基土按颗粒级配和塑性指重于结构、构造、风化程度、完整程度等。地基土按颗粒级配和塑性指 数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土，对于不同的土，描述的侧重点也

11、数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土，对于不同的土，描述的侧重点也 有所不同。有所不同。 l 包括钻进方法、护壁方式、孔内情况、取样位置及编号、包括钻进方法、护壁方式、孔内情况、取样位置及编号、 原位测试类型及结果、岩芯采取率等。原位测试类型及结果、岩芯采取率等。 岩土试样是钻孔编录的辅助资料，也是试验所需的样品，即使在提交岩土试样是钻孔编录的辅助资料，也是试验所需的样品，即使在提交 勘察报告后也应妥善保存一段时间。如果应用彩色摄影，可用彩照代替勘察报告后也应妥善保存一段时间。如果应用彩色摄影，可用彩照代替 实物。实物。 11/26 12/26 含水量、密度与比重是土的三个基本的物理指标，由基本指

12、标实验得到。含水量、密度与比重是土的三个基本的物理指标，由基本指标实验得到。 土的其它物理指标如孔隙比土的其它物理指标如孔隙比e e、干密度、饱和密度、饱和度等均可由上述三、干密度、饱和密度、饱和度等均可由上述三 个实测指标计算得出。个实测指标计算得出。 液限与塑限综合反映土的颗粒组成、矿物成分及土水相互作用。塑性指数液限与塑限综合反映土的颗粒组成、矿物成分及土水相互作用。塑性指数 用于粘性土的分类，液性指数用于判断土的天然稠度状态。用于粘性土的分类，液性指数用于判断土的天然稠度状态。 土的变形计算指标土的变形计算指标 -土的压缩系数、压缩指数（需高压固结）及压缩模量。土的压缩系数、压缩指数（

13、需高压固结）及压缩模量。 土的抗剪强度计算指标（土的抗剪强度计算指标（c c、f f） 若有动荷载作用或考虑地震作用，还需求得土的动力性质参数。若有动荷载作用或考虑地震作用，还需求得土的动力性质参数。 13/26 l 载荷试验载荷试验 l 静力触探试验静力触探试验(Cone Penetration Test)(Cone Penetration Test) l 圆锥动力触探试验圆锥动力触探试验(Dynamic Penetration Test)(Dynamic Penetration Test) l 标准贯入试验标准贯入试验(Standard Penetration Test) (Standar

14、d Penetration Test) l 十字板剪切试验十字板剪切试验(Vane Shear Test)(Vane Shear Test) 14/26 千斤顶 荷载板荷载板 15/26 载荷实验的成果：载荷实验的成果： l 确定地基承载力特征值；确定地基承载力特征值； l 计算地基变形模量；计算地基变形模量； S 荷载沉降曲线荷载沉降曲线 pcr pu 16/26 通过一定的机械装置，将一定规格的金属探头用通过一定的机械装置，将一定规格的金属探头用 静力压入土中，量测土层对探头的贯入阻力，分析确静力压入土中，量测土层对探头的贯入阻力，分析确 定地基土的物理力学性质。适用于地层变化较复杂，定地

15、基土的物理力学性质。适用于地层变化较复杂， 土层为软土、淤泥等难以取样的情况。土层为软土、淤泥等难以取样的情况。 按探头仪器分为：按探头仪器分为： l 单桥探头：比贯入阻力单桥探头：比贯入阻力P Ps s； l 双桥探头：锥尖阻力双桥探头：锥尖阻力q qc c和侧壁摩阻力和侧壁摩阻力f fs s 静力触探成果应用：静力触探成果应用： l 划分土层；划分土层； l 估算地基土物理力学性质；估算地基土物理力学性质； l评定地基承载力；评定地基承载力； l选择桩端持力层，估算单桩承载力；选择桩端持力层，估算单桩承载力； l判断饱和砂土、粉土的液化。判断饱和砂土、粉土的液化。 17/26 18/26

16、通过一定的锤击功能，将一定规格的通过一定的锤击功能，将一定规格的 实心圆锥探头打入土中，由打入阻力判断土层的实心圆锥探头打入土中，由打入阻力判断土层的 物理力学性质。适用于强风化、全风化的硬质岩物理力学性质。适用于强风化、全风化的硬质岩 石、各种软岩等。石、各种软岩等。 根据锤击功能，一般分为根据锤击功能，一般分为轻型轻型、重型重型和和 超重型超重型三种。三种。 圆锥动力触探成果应用：圆锥动力触探成果应用： l 确定砂土和碎石土的密实度；确定砂土和碎石土的密实度； l 确定地基土承载力和变形模量；确定地基土承载力和变形模量； l 检验地基土改良效果；检验地基土改良效果； l 确定单桩承载力；确

17、定单桩承载力； 19/26 标准贯入实验成果应用：标准贯入实验成果应用： l 采取扰动土样、鉴别和描述土类；采取扰动土样、鉴别和描述土类； l 评定砂土密实度和相对密度；评定砂土密实度和相对密度； l 提供土的强度参数、变形模量、地基承载力；提供土的强度参数、变形模量、地基承载力； l 估算单桩承载力；估算单桩承载力； l 液化判别（规范方法）。液化判别（规范方法）。 将标准规格的圆筒形探头（贯入器），利用将标准规格的圆筒形探头（贯入器），利用 锤击动能打入钻孔孔底土层中，由打入土层的贯入阻锤击动能打入钻孔孔底土层中，由打入土层的贯入阻 力，评定土层的物理力学性质。力，评定土层的物理力学性质。

18、 20/26 l 降水引起地面沉降（降水引起地面沉降（水的流动性问题水的流动性问题）；）； l 地下水的浮托作用地下水的浮托作用（水的流动性问题）（水的流动性问题） ； l 地下水的潜蚀作用地下水的潜蚀作用（水的流动性问题）（水的流动性问题） ； l 流砂作用流砂作用（水的流动性问题）（水的流动性问题） ； l 基坑突涌（基坑突涌（承压水问题承压水问题）；）； l 地下水对钢筋混凝土的侵蚀（地下水对钢筋混凝土的侵蚀（水质问题水质问题） l 地下水位；地下水位； l 地下水流速和流向；地下水流速和流向； l 渗透系数；渗透系数； l 孔隙水压力孔隙水压力 21/26 l 可靠性：正确反映岩土体在

19、规定条件下的性状；可靠性：正确反映岩土体在规定条件下的性状； l 适用性：满足岩土工程设计计算的假定条件和计算精度要求适用性：满足岩土工程设计计算的假定条件和计算精度要求 l 强度指标强度指标 l 压缩性指标；压缩性指标； l 其它特性指标（承载力、锤击数等）；其它特性指标（承载力、锤击数等）； l 按所划分的工程地质单元、区段等，统计参数的平均值、标准按所划分的工程地质单元、区段等，统计参数的平均值、标准 差和变异系数，评价参数的变异性。差和变异系数，评价参数的变异性。 22/26 l 勘察的目的、要求和任务；勘察的目的、要求和任务； l 拟建工程概况；拟建工程概况； l 勘察方法和勘察工作

20、布置；勘察方法和勘察工作布置； l 场地地形、地貌、地层、地质构造、地下水、不良地质现象场地地形、地貌、地层、地质构造、地下水、不良地质现象 的描述与评价；的描述与评价； l 场地稳定性与适宜性的评价；场地稳定性与适宜性的评价； l 岩土参数的分析与选用；岩土参数的分析与选用； l 岩土体的利用、整治、改造方案及其分析和论证；岩土体的利用、整治、改造方案及其分析和论证； l 工程施工和运营期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控工程施工和运营期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控 措施的建议。措施的建议。 23/26 勘探点平面布置图；勘探点平面布置图； 工程地质柱状图；工程地质柱状图； 工程地质剖面图；工程地质剖面图； 原位测试成果图表；原位测试成果图表； 室内试验成果图表；室内试验成