基础工程地基的勘察试验与计算

第2章地基的勘察、试验与计算12.1概述2.1.1地基勘察的目的与任务建筑工程是根据设计要求和建筑场区的工程地质条件进行建设的。地基勘察是运用工程地质理论和各种勘察测试技术手段、方法，为解决工程建设中的地质问题而进行的调查研究工作。地基勘察是工程建设的先行工作，其成果资料是工程项目决策、设计和施工等的重要依据。地基勘察是完成工程地质学在经济建设中“防灾”这一总任务的具体实践过程。其任务从总体上来说是为工程建设规划、设计、施工提供可靠的地质依据，充分利用有利的自然和地质条件，避开或改造不利的地质因素，以保证建筑物的安全和正常使用。22.1.2地基勘察的一般要求1.选址勘察阶段选择场址阶段应进行下列工作：(1)搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产等资料，附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验。(2)在收集和分析已有资料的基础上，通过踏勘，了解场地的地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件。(3)对工程地质条件复杂，已有资料不能符合要求，但其他方面条件较好且倾向于选取的场地，应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。32.初步勘察阶段本阶段的主要工作如下：(1)搜集本项目可行性研究报告(附有建筑场区的地形图，一般比例尺为1:2000～1:5000)、有关工程性质及工程规模的文件。(2)初步查明地层、构造、岩石和土的性质，地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因和分布范围及其对场地稳定性的影响程度和发展趋势。当场地条件复杂时，应进行工程地质测绘与调查。(3)对抗震设防烈度为7度或7度以上的建筑场地，应判定场地和地基的地震效应。初步勘察时，在搜集分析已有资料的基础上，根据需要和场地条件还应进行工程勘探、测试以及地球物理勘探工作。43.详细勘察阶段详细勘察阶段的主要工作要求：(1)取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图，各建筑物的地面整平标高、建筑物的性质和规模，可能采取的基础形式、尺寸和预计埋置的深度，建筑物的单位荷载和总荷载、结构特点和对地基基础的特殊要求。(2)查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议。(3)查明建筑物范围各岩土层的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力。5(4)对需进行沉降计算的建筑物，提出地基变形计算参数，预测建筑物的沉降、差异沉降或整体倾斜等变形特征。(5)对抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应划分场地土类型和场地类别。对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，尚应分析预测地震效应，判定饱和砂土和粉土的地震液化可能性，并对液化等级作出评价。(6)查明地下水的埋藏条件，判定地下水对建筑材料的腐蚀性。当需基坑降水设计时，尚应查明水位、其变化幅度和各土层的渗透性。(7)提供为深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数，论证和评价基坑开挖、降水等对邻近工程和环境的影响。(8)为选择桩的类型、长度，确定单桩承载力，为计算群桩的沉降以及选择施工方法提供岩土技术参数。62.2工程地质勘探工程地质勘探一般在工程地质测绘的基础上进行。它可以直接深入地下岩土层取得所需要的工程地质资料，是探明深部地质情况的一种可靠的方法。工程地质勘探的主要方式有工程地质物探、钻探和坑探。72.2.1工程地质物探1.电法勘探电法勘探是研究地下地质体电阻率差异的地球物理勘探方法，也称为电阻率法。该法通常是通过电测仪测定人工或天然电场中岩土地质体的导电性大小及其变化，再经过专门量板解释从而区分地层、构造以及覆盖层和风化层厚度、含水层分布和深度、古河道、主导充水裂隙方向等。82.地震勘探方法简介地震勘探也是广泛用于工程地质勘探的方法之一。它是利用地质介质的波动性来探测地质现象的一种物探方法。基本原理是利用爆炸或敲击方法向岩体内激发地震波，地震波以弹性波动方式在岩体内传播。根据不同介质弹性波传播速度的差异来判断地质现象。按弹性波的传播方式，地震勘探又分为直达波法、反射波法和折射波法。地震勘探可以用于了解地下地质构造，如基岩面、覆盖层厚度、风化层、断层等。根据要了解的地质现象的深度和范围的不同，可以采用不同频率的地震勘探方法。92.2.2工程地质钻探钻探是指在地表下用钻头钻进地层的勘探方法。钻孔的直径、深度、方向等，应根据工程要求、地质条件和钻探方法综合确定。为了鉴别和划分地层，终孔直径不宜小于33mm；为了采取原状土样，取样段的孔径不宜小于108mm；为了采取岩石试样，取样段的孔径对于软质岩不宜小于108mm，对于硬质岩不宜小于89mm。当需要确定岩石质量指标RQD时，应采用75mm口径(N形)双层岩芯管金钢石钻头。钻孔深度由数米至上百米，钻孔的方向一般为垂直的，也有的打成倾斜的钻孔，这种孔称为斜钻孔。在地下工程中还有打成水平的，甚至直立向的钻孔。定向钻进的钻孔应分段进行孔斜测量，倾角和方位的测量精度应分别为±0.1°或±3.0°。102.2.3工程地质坑探探坑探是在建筑筑场地挖探井井、探槽和探探洞以取得直直观资料和原原状土样的勘勘探方法，当当钻探方法难难以查明地下下情况时，利利用坑探可以以直接观察地地层的结构和和变化，但坑坑探可达的深深度较浅。坑坑探的种类有有探槽、探坑坑和探井三种种。112.3现现场原位测试试现场原位测试试就是在岩土土层原来所处处的位置上基基本保持天然然结构、天然然含水量以及及天然应力状状态下，测定定岩土的工程程力学性质指指标。工程地地质现场原位位测试的主要要方法有静荷荷载试验、触触探试验、剪剪切试验和地地基土动力特特性试验等。。选择现场原原位测试方法法应根据建筑筑类型、岩土土条件、设计计要求、地区区经验和测试试方法的适用用性等因素选选用。122.3.1静荷载试验1.静荷载试验装装置和基本技技术要求静荷载试验的的主要设备有有三个部分，，即加荷与传传压装置、变变形观测系统统及承压板。。试验时将试试坑挖到基础础的预计埋置置深度，整平平坑底，放置置承压板，在在承压板上施施加荷重进行行试验。2.静荷载试验资资料的应用1)确定地基承载载力2)确定地基土的的变形模量3)估算基准基床床系数132.3.2静力触探试验验1.静力触探试验验的技术要求求探头圆锥底面面截面积应采采用10cm2或15cm2，单桥探头侧侧壁高度应分分别采用57mm或70mm，双桥探头侧侧壁面积应采采用150～300cm2，锥尖锥角应应为60°；探头应匀速速垂直压入土土中，贯入速速率为1.2m/min。2.静力触探试验验成果的应用用1)根据贯入阻力力曲线的形态态特征或数值值变化幅度划划分土层2)评定地基土的强度度参数3)评定土的变形指标标4)评定地基土的承载载力5)估算单桩承载力142.3.3圆锥动力触探圆锥动力触探是利利用锤击动能，将将一定规格的圆锥锥探头打入土中，，根据打入土中的的阻抗大小判别土土层的变化，对土土层进行力学分层层，并确定土层的的物理力学性质，，对地基土作出工工程地质评价的一一种方法。通常以以打入土中一定距距离所需的锤击数数来表示土的阻抗抗。圆锥动力触探探的优点是设备简简单、操作方便、、工效高、适应性性广，并且具有连连续贯入的特性。。对于难以取样的的砂土、粉土和碎碎石土等，圆锥动动力触探是十分有有效的探测手段。。152.3.4标准贯入试验1.标准贯入试验设备备及技术要求标准贯入试验是动动力触探试验类型型之一。它利用规规定质量的穿心锤锤，从恒定高度上上自由落下，将一一定规格的探头打打入土中，根据打打入土层中的难易易程度判别土的性性质。2.标准贯入试验成果果的应用标准贯入试验可确确定地基土的承载载力，判别砂土的的密实状态、振动动液化及细粒土的的稠度状态等。162.4现场场监测现场监测就是对在在施工过程中及完完工后由于工程施施工和使用引起岩岩土性状、周围环环境条件(包括工程地质、水水文地质条件)及相邻结构、设施施等因素发生的变变化进行各种观测测工作，监视其变变化规律和发展趋趋势，从而了解施施工对各因素的影影响程度，以便及及时在设计、施工工和维护上采取相相应的防治措施。。监测资料力求规规范化、标准化和和量化。172.4.1建筑物的沉降观测测下列工程应进行沉沉降观测：(1)地基基础设计等级级为甲级的建筑物物。(2)不均匀地基或软弱弱地基上的乙级建建筑物。(3)加层、接建，邻近近开挖、堆载等，，使地基应力发生生显著变化的工程程。(4)因抽水等原因，地地下水位发生急剧剧变化的工程。(5)其他有关规范规定定需要做沉降观测测的工程。沉降观测应按现行行标准《建筑物变形测量规规范》(JGJ/T8—1997)的规定执行。182.4.2基坑工程监测基坑工程监测方案案，应根据场地条条件和开挖支护的的施工设计确定，，并应包括下列内内容：(1)支护结构的变形。。(2)基坑周边的地面变变形。(3)邻近工程和地下设设施的变形。(4)地下水位。(5)渗漏、冒水、冲刷刷、管涌等情况。。192.4.3地下水的监测《岩土工程勘察规范范》规定下列情况应进进行地下水监测：：(1)当地下水的升降影影响岩土的稳定时时。(2)当地下水上升对构构筑物产生浮托力力或对地下室和地地下构筑物的防潮潮、防水产生较大大影响时。(3)当施工排水对工程程有较大影响时。。(4)当施工或环境条件件改变造成的孔隙隙水压力、地下水水压力的变化对岩岩土工程有较大影影响时。202.5岩土工工程勘察报告的主主要内