第三篇 工程地质勘察

第三篇工程地质勘察(investigation)第二节工程地质测绘第六节工程地质勘察资料的整理第五节现场检验与长期监测主要内容第一节工程地质勘察的任务与方法第三节工程地质勘探第四节工程地质原位试验张在明中国工程院院士中国地质勘察大师王思敬中国工程院院士中国地质勘察大师张在明中国工程院院士中国地质勘察大师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第一节工程地质勘察的任务和方法新技术：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）调查收集资料

测绘物探坑探和钻探室内外试验长期观测工程地质勘察的一般程序不同的工程对象，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。工程地质勘察阶段的划分可行性研究勘察阶段初步勘察阶段详细勘察阶段

施工勘察阶段不同部门的名称：

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。勘察方法:搜集资料踏勘物探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。初步勘察阶段勘察方法: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。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。

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。施工勘察阶段第三节工程地质勘探(exploration)勘探工作的主要任务是：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。

二.坑探(subsurfaceexcavation)

是用人工或机械掘进的方式来探明地表浅部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、浅井、竖井、平洞等。坑探工程展示图三、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。(一)钻探方法和设备冲击钻冲击钻：砂土、碎石土（不能直观鉴别）锤击钻：粘、粉、砂土（可取原状土样）振动钻粘土粉土砂土回转振动钻粉土砂土（不能直观鉴别）回转钻探试验钻杆钻机钻头钻架操纵室工民建勘察常用简易、轻便的SH－30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。(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

多个钻孔柱状图工程地质剖面图第四节工程地质原位试验优点：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关系建立在大量统计的经验关系之上。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。荷载试验—地锚式载荷板千斤顶百分表荷载试验—堆载式二、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。探头电测装置静力加压装置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。适用于粘性土、粉土、砂土，但对碎石类土难以贯入。三、动力触探试验(dynamic

penetrationtest)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100cm30cm锤重：63.5kN落距：76cm标准贯入器重型圆锥标准贯入试验(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。标准贯入试验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．判断粘性土的稠度状态及C、值；4．评定土的变形模量E0和压缩模量ES；5．确定砂土、粘性土和粉土的地基承载力；四、十字板剪切试验（VST）十字板剪切试验是用插入软粘土中的十字板头，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。第五节现场检验与监测(observation)岩土体形状的监测：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

第六节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。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。

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。

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。1.岩土工程勘察等级应根据建筑工程安全等级、建筑场地等级、建筑地基等级综合确定。工民建工程地质勘察甲级在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级。乙级除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目。丙级工程重要性、场地复杂场地和地基复杂程度均为三级。建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程勘察等级可定为乙级。确定勘察等级：根据：建筑工程安全等级建筑场地等级建筑地基等级确定勘察等级：一级二级三级重要工程一般工程次要工程复杂场地中等复杂简单场地复杂地基中等复杂简单地基甲级乙级丙级2．岩土工程勘察的主要内容(1)查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不良地质作用等；(2)提供满足设计、施工所需的岩土参数，确定地基承载力、预测地基变形性状；(3)提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议；(4)提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议；(5)对于抗震设防烈度≥6度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。

可行性勘察阶段：初步查清几个可能作为建筑场地的工程地质条件，以便选址。

初步勘察阶段：查明建筑场地的稳定性，提出地基基础方案。采用勘探与测绘相结合的办法。

详细勘察阶段：以勘探、原位和室内测试为主，按不同建筑物提出详细的岩土技术参数。

施工勘察阶段：主要解决施工中遇到的地质问题。3．勘察阶段及各勘察阶段的任务要求勘探点的布置：

初步勘察阶段：勘探线应垂直地貌单元、地质构造和地层界线布置，每个地貌单元均应布置勘探点；详细勘察阶段：按建筑物周边线或角点布置；对丙级建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置；对重大设备基础，应单独布置勘探点，且数量不宜少于3个。勘探点间距视地基复杂程度等级而定。对每幢重要建筑物都应设有控制性勘探孔，一般占勘探孔总数的1/5～1/3。桩基——每个单独基础有一个钻孔；筏片、箱基——基础角点、中心点应有钻孔；勘探孔深度确定勘探孔深度以能控制地基主要受力层为原则。当基础短边<5m，条形基础一般为3b，单独基础一般为1.5b但不应小于5m。对需进行变形验算的地基，控制性勘探孔应超过地基沉降计算深度。当遇下列情况之一时，应适当增减勘探孔深度：1.当场地地形起伏较大时，应根据预计的整平地面标高调整孔深。2.在预定深度内遇基岩时，除控制性勘探孔应钻入基岩适当深度外，其它勘探孔在确认达到基岩后即可终孔。3.当预计基础埋深以下有厚度超过3～5m且分布均匀的坚实土层（如碎石土、老堆积土等）时，控制性勘探孔应达到规定深度外，其它勘探孔深度可适当减小。4.当预定深度内有软弱土层时，勘探孔深度应适当加大。5.对重型工业建筑物应根据结构特点和荷载条件适当增加勘探孔深度。取土试样与原位测试：取土试样和进行原位测试的勘探孔（井）宜在平面上均匀分布，其数量可占勘探孔总数的1/4～1/2。对工程重要性等级为甲级的建筑物每幢不得少于3个。取土试样或原位测试的数量和竖向间距，应按地层特点和土的均匀程度确定。一般在地基主要受力层内间隔1~2m，各土层一般需采取试样或取得测试数据。每层土均应采取土试样或进行原位测试，其数量不得少于6个。勘察规范对土样的扰动程度分成四个等级：I级—不扰动；II级—轻微扰动；III级—显著扰动，IV级—完全扰动工程勘察费用勘察费用占工程建设费用的1～4%，与地质条件及工程重要性有关，简单场地0.5～1%，复杂场地2%，地下工程3%，重大工程复杂条件4%。工程地质勘察报告(Geologicalreport)任务要求及勘察工作概况；场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度；场地的地层分布、岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承载力和其它设计计算指标；地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；对建筑场地及地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜性作出结论，指出存在的问题和提出有关地基基础方案的建议。所附图表：勘探点平面布置图钻孔柱状图地层综合柱状图工程地质剖面图土工试验成果表其它测试成果图表工程地质勘察报告的阅读与使用建筑场地稳定性评价区域稳定性