第九章工程地质勘察

1、在于以各种勘察手段和方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。条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。 地基勘察必须遵守地基勘察必须遵守岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范（GB 5002194）的有关规定。）的有关规定。：认识场地的地质条件，：认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响。地质条件包括（分析它与建筑物之间的相互影响。地质条件包括（岩岩土的类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文土的类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、不良地质现象和可资利用的天

2、然建筑材料地质条件、不良地质现象和可资利用的天然建筑材料等。等。）勘察任务工作内容、工作量、工作方法应按下列四个因素确定：勘察任务工作内容、工作量、工作方法应按下列四个因素确定：1、建筑场地的复杂程度。（场地、地基等级）、建筑场地的复杂程度。（场地、地基等级）2、建筑规模及建筑物等级（安全等级）。、建筑规模及建筑物等级（安全等级）。3、对建筑场地地质条件的研究程度及当地建筑经验。、对建筑场地地质条件的研究程度及当地建筑经验。4、地基基础设计、施工的特殊要求。、地基基础设计、施工的特殊要求。对应于工程设计中对应于工程设计中三阶段，为了三阶段，为了提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应分

3、为提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应分为和和三阶段。对于地质条件复杂或有三阶段。对于地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进行特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进行。 选址勘察的目的是为了取得几个场址方案的主要工选址勘察的目的是为了取得几个场址方案的主要工程地质资料，对拟选场地的程地质资料，对拟选场地的和和作出工程地作出工程地质评价和方案比较。质评价和方案比较。 选择场址时，应进行技术经济分析，避开不利地段。选择场址时，应进行技术经济分析，避开不利地段。可行性研究阶段的勘察工作，主要侧重于收集和分析区可行性研究阶段的勘察工作，主要侧重于收集和分析区域地质、地形地貌、地

4、震、矿产和附近地区的工程地质域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验。资料及当地的建筑经验。 初步勘察的任务是查明地层构造、岩土性质、地初步勘察的任务是查明地层构造、岩土性质、地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因、分下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因、分布及对场地稳定性的影响以及地基土的地震效应等，布及对场地稳定性的影响以及地基土的地震效应等，对场地内对场地内作出岩土工程评价，为确作出岩土工程评价，为确定建筑总平面布置，选择主要建筑物地基基础设计方定建筑总平面布置，选择主要建筑物地基基础设计方案和不良地质现象的防治对策提供工程地质资料。案和不良地质现

5、象的防治对策提供工程地质资料。详细勘察的任务在于针对具体建筑物地基或具体详细勘察的任务在于针对具体建筑物地基或具体的地质问题，为进行施工图设计提供可靠的依据或设的地质问题，为进行施工图设计提供可靠的依据或设计计算参数。因此必须查明建筑物范围内的地层结构、计计算参数。因此必须查明建筑物范围内的地层结构、岩土的物理力学性质，对地基的稳定性及承载力作出岩土的物理力学性质，对地基的稳定性及承载力作出评价，并提供不良地质现象防治工作所需的计算指标评价，并提供不良地质现象防治工作所需的计算指标及资料，此外，还要查明有关地下水的埋藏条件和腐及资料，此外，还要查明有关地下水的埋藏条件和腐蚀性、地层的透水性和水

6、位变化规律等情况。蚀性、地层的透水性和水位变化规律等情况。 详勘的详勘的主要以勘探、原位测试和室内土工试主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主，必要时可补充一些物探和工程地质测绘和调验为主，必要时可补充一些物探和工程地质测绘和调查工作。勘探点的布置应按岩土工程等级确定：对一查工作。勘探点的布置应按岩土工程等级确定：对一二级建筑物，宜按主要柱列线或建筑物周边线布置。二级建筑物，宜按主要柱列线或建筑物周边线布置。详勘勘探孔深度以能控制地基主要受力层为原则。详勘勘探孔深度以能控制地基主要受力层为原则。对须进行变形验算的地基，对须进行变形验算的地基，深度应超深度应超过地基沉降计算深度。一般情况下按过地

7、基沉降计算深度。一般情况下按勘察规范勘察规范选定。选定。 取试样和进行原位测试的井、孔数量，应按地取试样和进行原位测试的井、孔数量，应按地基土层的均匀性、代表性和设计要求确定，一般占基土层的均匀性、代表性和设计要求确定，一般占勘探孔总数的勘探孔总数的1/22/3，对一级建筑物每栋不得少于，对一级建筑物每栋不得少于3个。试样或进行原位测试部位的竖向间距为个。试样或进行原位测试部位的竖向间距为12米，米，每一主要土层的试样不少于每一主要土层的试样不少于6个，原位测试数据不少个，原位测试数据不少于于6组。对于地基主要受力层内厚度大于组。对于地基主要受力层内厚度大于0.5m的夹层的夹层或透镜体，一般均

8、需采取试样或进行原位测试。或透镜体，一般均需采取试样或进行原位测试。工程重要性等级，场地复杂程度等级，地基复杂程度等级。工程重要性等级，场地复杂程度等级，地基复杂程度等级。甲级，乙级，丙级。甲级，乙级，丙级。在实际工程地质勘察中，可采取测绘与调查、勘在实际工程地质勘察中，可采取测绘与调查、勘探、原位测试与室内试验等勘察方法。探、原位测试与室内试验等勘察方法。测绘与调查的目的是通过对场地的地形地貌、地层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与必要的测绘工作，为评价场地工程条件行调查研究与必

9、要的测绘工作，为评价场地工程条件及合理确定勘探工作提供依据。对建筑场地的稳定性及合理确定勘探工作提供依据。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问题。进行研究是工程地质调查和测绘的重点问题。勘探是地基勘察过程中查明地质情况的一种必要勘探是地基勘察过程中查明地质情况的一种必要手段在测绘和调查的基础上，进一步对场地的工程地手段在测绘和调查的基础上，进一步对场地的工程地质条件进行定量的评价。常用的勘探方法有坑探、钻质条件进行定量的评价。常用的勘探方法有坑探、钻探、触探和地球物理勘探等。探、触探和地球物理勘探等。坑探是在建筑场地挖深井（槽）以取得直观资料坑探是在建筑场地挖深井（槽）以取得

10、直观资料和原状土样，这是一种不必使用专门机具的一种常用和原状土样，这是一种不必使用专门机具的一种常用的勘探方法。当场地的地址条件比较复杂时，利用坑的勘探方法。当场地的地址条件比较复杂时，利用坑探能直接观察地层的结构变化，但坑探可达的深度较探能直接观察地层的结构变化，但坑探可达的深度较浅。探井的平面形状为矩形或圆形，深度为浅。探井的平面形状为矩形或圆形，深度为23米。米。较深时应支护坑壁以策安全。较深时应支护坑壁以策安全。钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，并可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力学性并可沿孔深取样，用以测定岩石和土层的物理力

11、学性质，此外，土的某些性质也可直接在孔内进行原位测质，此外，土的某些性质也可直接在孔内进行原位测试。试。 钻机一般分回转式与冲击式两种。回转式转机是钻机一般分回转式与冲击式两种。回转式转机是利用钻机的回钻器带动钻具旋转，磨削孔底地层而钻利用钻机的回钻器带动钻具旋转，磨削孔底地层而钻进，通常使用管状钻具，能取柱状岩芯标本。冲击式进，通常使用管状钻具，能取柱状岩芯标本。冲击式钻机则是利用卷扬机借纲丝绳带动有一定重量的钻具钻机则是利用卷扬机借纲丝绳带动有一定重量的钻具上下反复冲击，使钻头击碎孔底地层形成钻孔后以抽上下反复冲击，使钻头击碎孔底地层形成钻孔后以抽筒提取岩石碎块或扰动土样。筒提取岩石碎块或

12、扰动土样。触探是通过探杆用静力或动力将金属探头贯入土触探是通过探杆用静力或动力将金属探头贯入土中，并量测能表征土对触探头贯入的阻抗能力的指标，中，并量测能表征土对触探头贯入的阻抗能力的指标，从而间接地判断土层及其性质的一类勘探方法和原位从而间接地判断土层及其性质的一类勘探方法和原位测试技术。作为勘探手段，触探可用于划分土层，了测试技术。作为勘探手段，触探可用于划分土层，了解地层的均匀性；作为测试技术，则可估计地基承载解地层的均匀性；作为测试技术，则可估计地基承载力和土的变形指标。力和土的变形指标。 。静力触探试验借静压力将触探头压入土中，利用电测技术静力触探试验借静压力将触探头压入土中，利用电

13、测技术测得贯入阻力来判定土的力学性质。静力触探仪可分为机械式测得贯入阻力来判定土的力学性质。静力触探仪可分为机械式和油压式（如下图）两类。和油压式（如下图）两类。静力触探设备中核心部分是触探头。触探杆将探静力触探设备中核心部分是触探头。触探杆将探头匀速贯如土层时，触探头可以测得土层作用于探头匀速贯如土层时，触探头可以测得土层作用于探头的锥尖阻力和侧壁阻力。探头按结构分为单桥和头的锥尖阻力和侧壁阻力。探头按结构分为单桥和双桥两类。双桥两类。 单桥探头所测到的是包括锥尖阻力和侧壁阻力单桥探头所测到的是包括锥尖阻力和侧壁阻力在内的总贯入阻力在内的总贯入阻力P（kN）。通常用比贯入阻力）。通常用比贯入

14、阻力PS（kPa ）表示，即）表示，即 Ps=P/A双桥探头可测出锥尖总阻力双桥探头可测出锥尖总阻力Qc（kN）和侧壁总）和侧壁总摩阻力摩阻力Pt（kN）。通常以锥尖阻力）。通常以锥尖阻力qc（kPa）和侧壁）和侧壁阻力阻力fs（kPa）表示：）表示： qc=Qc/A fs=Ps/Fs还可计算同一深度处的摩阻比还可计算同一深度处的摩阻比 Rs=fs/qc100% 在现场实测以后进行触探资料整理，绘制有关在现场实测以后进行触探资料整理，绘制有关的曲线的曲线(如下图）。从而划分土层，间接地估算土的如下图）。从而划分土层，间接地估算土的承载力、压缩性指标和单桩承载力等。承载力、压缩性指标和单桩承载力

15、等。动力触探是将一定质量的穿心锤，以一定高度自动力触探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，然后记录贯入一定深度的由下落，将探头贯入土中，然后记录贯入一定深度的锤击次数，以此判别土的性质。下面介绍标准贯入试锤击次数，以此判别土的性质。下面介绍标准贯入试验和轻便触探两种动力触探方法。验和轻便触探两种动力触探方法。标准贯入试验应与钻探工作相配合。其设备是在标准贯入试验应与钻探工作相配合。其设备是在钻机的钻杆下端联结标准贯入器，将质量为钻机的钻杆下端联结标准贯入器，将质量为63.5kg的的穿心锤套在钻杆上端。试验时，穿心锤以穿心锤套在钻杆上端。试验时，穿心锤以76cm的落的落距自

16、由下落，将贯入器垂直打入土层中距自由下落，将贯入器垂直打入土层中15cm（此时（此时不计锤击数），随后打入土层不计锤击数），随后打入土层30cm的锤击数，即为的锤击数，即为实测的锤击数实测的锤击数 。N当钻杆长度大于当钻杆长度大于3m时，锤击数应按下式校正：时，锤击数应按下式校正：NN按按N的大小的大小,确定土确定土的承载力、估计土的承载力、估计土的抗剪强度和粘性的抗剪强度和粘性土的变形指标、判土的变形指标、判别粘性土的稠度和别粘性土的稠度和砂土的密实度以及砂土的密实度以及估计砂土液化的可估计砂土液化的可能性。能性。穿心锤穿心锤贯入器贯入器轻便触探设备组成（如右图）。轻便触探设备组成（如右图）

17、。试验时，先用轻便钻具开孔至被试试验时，先用轻便钻具开孔至被试土层，然后以手提高质量为土层，然后以手提高质量为10kg的的穿心锥，使其以穿心锥，使其以50cm的落距自由下的落距自由下落，将触探杆垂直打入土中，记录落，将触探杆垂直打入土中，记录每打入每打入30cm的锤击数称为的锤击数称为N10。 应用轻便触探指标应用轻便触探指标N10 ，可确定，可确定粘性土和素填土的承载力，判别土粘性土和素填土的承载力，判别土层的均匀性。层的均匀性。穿心锤穿心锤触探杆触探杆尖锥头尖锥头锤垫锤垫旁压试验适用于原位测旁压试验适用于原位测定粘性土、粉土、砂土、定粘性土、粉土、砂土、软质岩石和风化岩石的承软质岩石和风化

18、岩石的承载力、旁压模量和土的应载力、旁压模量和土的应力应变关系。力应变关系。 它是由旁压器、量测它是由旁压器、量测与输送系统、加压系统三与输送系统、加压系统三部分组成。部分组成。量测所加的压力大小以及引起的中腔压力室体积变量测所加的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。该曲线可划分为化，得到压力与体积变化的关系曲线。该曲线可划分为三个阶段。第一阶段是橡皮膜膨胀与孔壁接触的阶段，三个阶段。第一阶段是橡皮膜膨胀与孔壁接触的阶段，最后与孔壁完全帖紧，帖紧时的压力最后与孔壁完全帖紧，帖紧时的压力P0相当于原位总的相当于原位总的水平应力。第二阶段相当于弹性变形阶段，压力水平

19、应力。第二阶段相当于弹性变形阶段，压力Pf为为开始屈服的压力。第三阶段开始屈服的压力。第三阶段发生局部缩性流动，最后达发生局部缩性流动，最后达到极限压力到极限压力Pl。利用旁压结利用旁压结果，可以区分土类及土的物果，可以区分土类及土的物理状态，确定土的强度参数理状态，确定土的强度参数及变形参数以及土的承载力及变形参数以及土的承载力地球物理勘探（简称物探）也是一种兼有勘探和地球物理勘探（简称物探）也是一种兼有勘探和测试双重功能的技术。物探之所以能够用来研究和解测试双重功能的技术。物探之所以能够用来研究和解决各种地质问题，主要是因为不同的岩石、土层和地决各种地质问题，主要是因为不同的岩石、土层和地

20、质构造往往具有不同的物理性质，利用其导电性、磁质构造往往具有不同的物理性质，利用其导电性、磁性、弹性、湿度、密度、天然放射性等差异，通过专性、弹性、湿度、密度、天然放射性等差异，通过专门的物探仪器的量测，就可区别和推断有关地址问题。门的物探仪器的量测，就可区别和推断有关地址问题。 常用的物探方法主要有：电阻率法、电位法、地常用的物探方法主要有：电阻率法、电位法、地震、声波、电视测井等。震、声波、电视测井等。测试是地基勘察工作的重要内容。在土工实验室测试是地基勘察工作的重要内容。在土工实验室或现场原位进行测试工作，可以取得土和岩石的物理或现场原位进行测试工作，可以取得土和岩石的物理力学性质和地下

21、水的水质等定量指标。力学性质和地下水的水质等定量指标。 室内试验项目应根据岩土类别、工程类型、工程室内试验项目应根据岩土类别、工程类型、工程分析计算要求确定。如对一般粘性土、粉土应进行天分析计算要求确定。如对一般粘性土、粉土应进行天然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、压缩然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、压缩系数及抗剪强度（三轴或直剪）试验。系数及抗剪强度（三轴或直剪）试验。 原位测验包括静载荷试验、旁压试验、土的现场原位测验包括静载荷试验、旁压试验、土的现场剪切试验、地基土的动参数测定、触探试验等。剪切试验、地基土的动参数测定、触探试验等。由于岩（土）自身的不均匀性，取样和运输

22、过程由于岩（土）自身的不均匀性，取样和运输过程的扰动，试验仪器及操作方法差异等原因，同类土层的扰动，试验仪器及操作方法差异等原因，同类土层测得的土性指标值是离散的。在取得足够多数据后，测得的土性指标值是离散的。在取得足够多数据后，应选择合理的数理统计方法。应选择合理的数理统计方法。 地基勘察中所测得指标，一些是直接用以计算土地基勘察中所测得指标，一些是直接用以计算土体强度和变形的，如抗剪强度指标值体强度和变形的，如抗剪强度指标值c 、等，另一些、等，另一些多用于从规范表格（表多用于从规范表格（表6-56-9）确定地基承载力值。）确定地基承载力值。当用室内物理、力学指标查取地基承载力时，常用数当

23、用室内物理、力学指标查取地基承载力时，常用数理统计方法、求取有关部门指标平均值，从有关部门理统计方法、求取有关部门指标平均值，从有关部门表格查取地基承载力基本值。而地基承载力标准值则表格查取地基承载力基本值。而地基承载力标准值则由基本值乘以回归修正系数求得。由基本值乘以回归修正系数求得。根据试验样品数量、指标的离散程度、要求的根据试验样品数量、指标的离散程度、要求的置信度等，可用下式计算回归修正系数：置信度等，可用下式计算回归修正系数：2918. 7884. 21nnf变异系数。变异系数。按下式计算：按下式计算：nnii11212nnnii为标准差。为标准差。2112例题例题5-1 已测得该粘土层力学指标，确定其承载力标准值。已测得该粘土层力学指标，确定其承载力标准值。0.707 0.708 0.709 0.710 0.711 0.712 0.7130.