第八章工程地质勘察

第八章工程地质勘察第一节工程地质勘察阶段的与勘察分级第二节工程地质测绘第三节工程地质勘探第四节现场原位测试第五节现场监测第六节建筑地基评价第七节工程地质勘察报告的主要内容第一节工程地质勘察阶段与勘察分级一、工程地质勘察的任务与目的工程地质勘察的任务与目的是查明建设地区的工程地质条件，预测和分析工程地质问题，为工程建设的规划、设计、施工提供地质资料的依据，以便选择优良的工程场地，使工程建筑与当地的地质环境相适应，保证工程建筑的稳定安全、经济合理和正常运用。二、工程地质勘察的主要方法和手段

在工程地质勘察过程中，要采用工程地质学所有的研究方法，包括：地质学方法、试验方法、工程地质类比法、模型实验法、概率统计法和理论计算法。以上各种研究方法在实际工作中是通过各种工程地质勘察方法和手段来实现的。对于不同的工程要求，不同的工作内容，所采用的工程地质勘察方法与手段也是不一样的。但总的来说，一般包括以下几个方面：

1．工程地质测绘；如：地面测绘、航测、卫测等，是基础，是根本。

2．工程地质勘探；包括物探、坑探、钻探等。

3．工程地质室内试验和原位测试。

4．工程地质长期观测；对房屋变形、地下水位、地面沉降等进行动态的长期观测。

5．勘察资料的室内整理及计算。三、工程地质勘察阶段由于我们的工作对象是不同的工程，因而对工程地质勘察的内容和精度的要求是不一样的。即使是同一工程，在不同的勘察阶段对其工作要求和研究的内容也不尽相同。按照建设工程项目管理中对一般工程项目的阶段划分，可将其分为：选址勘察阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段。各勘察阶段的任务和工作内容如下：

目的：为了取得几个场址方案的主要工程地质资料，并对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价。任务：主要是收集整理已有资料，特别是区域性地质、水文地质、工程地质等资料（包括各种图件、文字报告、影像资料如航卫片等）并在搜集和分析已有资料的基础上，通过工程地质踏勘、工程地质测绘等手段去了解场地的地层、岩性、地质构造、岩石和土的性质、地下水状态、不良地质现象等问题。1、选址勘察选择场址时应避开下列工程地质条件恶劣的地区：1、不良地质现象发育且对建筑物构成直接危害或潜在威胁的场地；2、设计地震烈度为8度或9度的发震断裂带；3、受洪水或地下水不利影响的场地。4、在可开采的地下矿床或矿区的未稳定的采空区上的场地。2、初步勘察对场地内建筑地段的稳定性做出评价；为确定建筑总平面布置、主要建筑物地基基础设计方案以及不良地质现象的防治工程方案做出工程地质论证。初步勘察的任务：1、地层及地质构造;2、岩石和土的物理力学性质指标;3、地下水埋藏条件;4、不良地质现象的成因、分布范围、对场地稳定性的影响及其发展趋势;5、对地震设防烈度为7°及7°以上建筑物，应判定场地的地震效应。根据初勘成果，开展详细勘察和专题研究，有针对性地对需解决的工程地质问题提出措施，为完成施工图设计工作提供一切必需的工程地质资料。3、详细勘察详细勘察的主要任务：1、建筑物范围内地层结构、岩石和土的物理力学性质；2、对地基的稳定性、承载力作出评价。3、有关地下水的埋藏条件、侵蚀性、地层和透水性和水位变化。4、地基土及地下水在建筑物施工和使用中可能产生的变化及影响。5、基坑发生涌水和流砂的可能性，并提供防治建议。需要特别指出的是，由于工程对象、内容、行业管理等不同，在工程地质勘察工作的广度、深度和精度的要求上也有所差别，因而有时可适当地合并，但总的原则是随着工程项目的阶段深入，勘察工作的深度将越来越深，精度也会越来越高，而广度则可能越来越小。四、工程地质勘察分级（表8.5）勘察等级确定勘察等级的因素工程安全等级场地等级地基等级一级一级任意任意二级一级任意任意一级二级二级二级二级或三级三级二级三级一级任意任意一级二级二级三级二级三级三级三级二级三级三级二级或三级第二节工程地质调查测绘一、工程地质调查测绘的主要内容二、工程地质调查测绘方法一、工程地质测绘的主要内容在各种工程地质勘察方法中，工程地质测绘是最根本最主要的方法。这一方法的本质是应用地质理论知识对地面的地质体和地质现象进行观察和描述，以了解地质变化规律。调查内容如下：1．地形、地貌条件；

2．地层岩性条件；

3．地质构造条件；

4．水文地质条件；

5．不良地质作用等。二、工程地质测绘方法

常用的实地测绘法有三种：

①路线法它是沿着一些选择的路线，穿越测绘场地，将沿线所测绘或调查的地层、构造、地质现象、水文地质、地质界线和地貌界线等填绘在地形图上。观测路线应选择在露头及覆盖层较薄的地方；观测路线方向大致与岩层走向、构造线方向及地貌单元相垂直。

②布点法：它是根据地质条件复杂程度和测绘比例尺的要求，预先在地形图上布置一定数量的观测路线和观测点。观测点一般布置在观测路线上，但要考虑观测目的和要求，如为了观察研究不良地质现象、地质界线、地质构造及水文地质等。布点法是工程地质测绘中的基本方法，常用于大、中比例尺的工程地质测绘。

③追索法:它是沿地层走向或某一地质构造线，或某些不良地质现象界线进行布点追索，主要目的是查明局部的工程地质问题。追索法通常是在布点法或线路法基础上进行的，它是一种辅助方法。

第三节工程地质勘探勘探的目的与任务目的：工程地质勘探是在工程地质测绘的基础上，为了进一步查明地下工程地质问题，取得深部地质资料而进行的。任务：1.探明建筑场地的岩性及地质构造； 2.探明水文地质条件； 3.探明地貌及不良地质现象； 4.提取岩土样及水样，提供野外试验条件。勘探的方法：主要有坑探、钻探、地球物理勘探等方法,在选用时应符合勘察目的及岩土的特性。一、物探物探是以专用仪器探测地壳表层各种地质体的物理场来进行地层划分，判明地质构造、水文地质及各种物理地质现象的地球勘探方法，全称为地球物理勘探。基本原理:地球存在各种物理场：电场、重力场、磁场、弹性波的应力场、辐射场等，由于地质体的不同结构和特性（成层必性、裂隙性、含水性等）物理场相应有差异性。

与钻探相比，具有设备轻便、成本低、效率高、工作空间广等优点。但它由于不能取样，不能直接观察，故多与钻探配合使用。研究岩土电学性质及电场、电磁场变化规律的电法勘探研究岩土磁性及地球磁场、局部磁异常变化规律的磁法勘探研究地质体引力场特征的重力勘探研究岩土弹性力学性质的地震勘探研究岩土的天然或人工放射性的放射性勘探研究物质热辐射场特征的红外探测方法研究岩土的声波和超声波传递和衰减变化规律的声波探测技术。包括：电阻率表示岩土的导电特性，是岩土的一个重要电学参数，数值上等于电流在材料里均匀分布时，该种材料单位立方体所呈现的电阻。不同类型的岩土体有不同的电阻率。电法勘探：是以研究地下地质体电阻率差异的勘探方法，也称电阻率法最为常用：电法勘探二、工程地质钻探1.工程地质钻探的基本概念2.钻探过程:破碎岩土、采取岩土样、保全孔壁

3.钻进方法：回转钻探、冲击钻探、振动钻探和静压钻探四种（适用范围）3.岩土取样应力求排除各种可能的扰动因素，使试样的扰动程度降至最小的程度。勘察规范对土样的扰动程度分成四个等级：土试样质量等级划分滑坡勘察中的钻探工作4、成果表达包括内容：地质年代、岩土层埋藏深度、厚度、底部绝对标高、岩土的描述、地下水水位、测量日期、岩土取样位置等内容。单个钻孔柱状图多个钻孔柱状图工程地质剖面图三、坑探采用人工或机械掘进的方式挖槽、坑、井来探明地表以下浅部的工程地质条件。类型特点用途试坑深数十厘米的小坑，形状不定局部剥除表覆土，揭露基岩；原位测试。浅井从地表向下垂直，断面呈圆形或方形，深5~15m

确定覆盖层及风化层的岩性及厚度，取原样土，载荷试验，渗水试验。

探槽

在地表垂直岩层或构造线挖掘成深度不大的（小于3~5m）长条形槽子

追索构造线、断层、探查残坡积层，风化岩石的厚度和岩性。

竖井形状与浅井同，但深度可超过20m，有时需支护了解覆盖层厚度及性质，构造线，岩石破碎情况、岩溶、滑坡等。平洞在地面有出口的水平坑道，深度较大，适用较陡的基岩岩坡调查斜坡地质构造，对查明地层岩性、软弱夹层、破碎带、风化岩层时，效果较好，还可取样或作原位试验。

第四节现场原位测试原位测试：在岩土体原有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质称为原位测试。常用方法：静载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、动力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验等。一、

载荷试验1、试验过程:在保持地基土天然状态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性，是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法。仪器设备承压板加荷装置沉降观测装置优点：对地基土不产生扰动，结果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程设计。是确定承载力的最主要方法。缺点：价格昂贵、费时。试验数据整理和应用（1）确定地基承载力（2）确定地基土的变形模量（3）估算地基土的不排水抗剪强度（4）估算地基土的机床反力系数（b）Pa、Pu值不明显（a）Pa、Pu值明显（1）地基承载力特征值的确定：

1.当p－s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；

2.当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半；

3.当不能按上述二点确定时，如压板面积0.25～0.50m2，可取s=(0.01～0.015)b所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。

4.同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30％时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。pspPaPuS(2)．计算变形模量E0

二、

静力触探静力触探（CPT）：是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀速压入土中，通过测定探头的端阻qｃ，侧壁摩阻力fｓ来确定土体的物理力学参数，划分土层的一种土体勘测技术。设备组成：贯入装置（包括反力装置）传动装置（包括液压和机械两种）3.测量与记录显示装置按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探单用（桥）探头双用（桥）探头国际标准探头的规格：锥头顶角60°、底面积10cm2、侧壁摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底单桥探头：测定一个触探指标——比贯入阻力PsPs=P/A双桥探头：测定两个触探指标——锥尖阻力qc和侧壁摩阻力fs。qc=Qc/A；fs=Pf/F触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式。触探主机为机械传动式的，反力装置为地锚式。测试成果的应用(1)划分土层(2)评定地基土的强度参数(3)评定土的变形指标(4)评定地基土的承载力(5)估算单桩承载力CPT在土木工程中的应用特别广泛

1.土层划分:

绘制CPT的贯入曲线（包括qc-h，fs-h，Ps-h），然后根据相近的qc、fs和Ps，将触探孔分层——力学分层，并计算各参数的平均值。结合钻探取样，考虑临界深度进一步分层——工程地质分层，并定土名。1：1002.评定地基土的强度参数

根据静力触探估算粘性土的