大四课件岩土工程勘察

岩土工程勘察资环学院吴道祥教学QQ号：2429904717参考书目：1.李智毅，唐辉明.岩土工程勘察.中国地质大学出版社，2000.2.姜宝良.岩土工程勘察.黄河水利出版社，2011.93.张奎华，陈新民.岩土工程勘察.中国建筑工业出版社，2005.14.张荫，冯志焱.岩土工程勘察.中国建筑工业出版社，2011.65.GB50021-2001，岩土工程勘察规范（2009版）①层填土③层粘土②层粉质粘土引言引子加拿大特朗斯康谷仓

该谷仓南北长59.44m，东西宽23.5m，高31.0m，容积36500m3。基础为钢筋混凝土筏板基础，厚0.61m，埋深3.66m。谷仓于1913年秋建成，谷仓自重20000t，相当于装满谷物后总重的42.5％。1913年9月装谷物，装至31822m3时，发现谷仓1小时内竖向下沉30.5cm，并向西倾斜，24小时后谷仓倾倒，西侧下陷7.32m，东侧抬高1.52m，整个谷仓倾斜27º。

事故的原因是设计时未对谷仓建筑场地进行岩土工程勘察，而是采用邻近建筑地基的承载力（352kPa）作为该谷仓地基的承载力。事后经工程地质勘察查明，该谷仓基础之下埋藏有厚达16m的高塑性淤泥质粘土层，其承载力为193.8～276.6kPa。而谷仓加载使基础底面上的平均荷载达到329.4kPa，地基压力远远超过了地基的极限承载力，致使地基的强度遭到破坏而发生滑动。巢湖北郊马鞍山滑坡平面图巢湖北郊马鞍山滑坡剖面图

滑坡位于巢湖北郊马鞍山南坡由粉质粘土夹碎石组成的洪坡积裙尾部。1986年兴建厂房时，挖方6.5万m3，形成长160m，高10m的近直立临空面，并修建了挡土墙。1987年9月产生范围245×160m，体积约50万m3的滑坡体，使挡土墙出现8cm宽的裂缝，随即在挡土墙后施工6根深16m，断面1.5×2.5m的抗滑桩，但未能遏制挡土墙位移。至1990年，虽已施工24根抗滑桩，挡土墙仍然继续位移6.3-4.6cm，墙基础受损挤压隆起。

滑坡区地貌单元属沿江剥蚀丘陵地带，海拔50-500m，最大滑动面顶部标高106-108m，削坡开挖处的标高约50m，开挖陡坎高10m，原始地形坡度10-15度，在陡坎后部有一个约7m，坡度为40度的陡坎。在滑坡中心线上，标高为105-106m、85-86m、67-68m处发育有楔形张裂缝。勘察表明，滑坡体存在多个滑动面，最低滑动面埋深在17-18m之间，是由于开挖坡脚引起的牵引式土体滑坡。相关的几个基本概念1.什么是岩土工程？

岩土工程以工程地质学、土力学、岩体力学和基础工程学为理论基础，以解决在建设过程中出现的与岩体和土体有关的工程技术问题，是一门地质与工程紧密结合的学科。可以认为，它是由土木工程、地质、力学和材料科学等多学科相互渗透、融合而形成的边缘学科。就学科的内涵和属性来说，岩土工程是一门服务于工程建设的综合性和应用性都很强的技术学科，属土木工程范畴。

岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。它的英文为GeotechnicalEngineering,直译之可谓“地质技术工程”。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测等几个方面，既有一定的分工,又密切联系，不宜机械分割。这一为工程建设全过程服务的技术体制，在房屋、道路、航运、能源、矿山和国防等建设工程中占有重要的地位，在保证工程质量、降低工程造价、缩短工程周期以及提高工程经济效益、环境效益和社会效益方面起到了重要作用。相关的几个基本概念对岩土工程的定义有几种不完全相同的表述：《岩土工程基本术语标准》定义为：“土木工程中涉及岩石和土的利用、处理和改良的科学技术。”中国大百科全书定义为：“土木工程的一个分支，以工程地质学、岩石力学、土力学与基础工程为理论基础，涉及岩石和土的利用、整治和改造的一门技术科学。”

也有专家定义为：“土木工程的一个分支，研究岩土体（包括其中的水）作为支承体、荷载、介质或材料，必要时对其改良或治理的一门工程技术。”以上表述方法虽不完全一致，但主要方面是相似或相同的。第一、岩土工程是土木工程的一个分支；第二、研究对象是岩石和土，包括岩土中的水；第三、是一门技术科学或工程技术。相关的几个基本概念

工程建筑与岩土体之间处于相互依存，又相互制约的矛盾中。研究两者之间的关系，促使矛盾的转化和解决，是岩土工程的基本任务。各种建筑物（构筑物）以岩土体作为建筑材料、工程结构或建筑环境，岩土工程的地位相当重要。随着工程规模愈来愈大，岩土工程问题愈益突出和复杂，给岩土工程师提出了各种新的、前所未有的研究课题。相关的几个基本概念

就房屋建筑和构筑物而言，目前世界上建筑物规模越来越大，越建越高，一般天然土体材料难以满足其荷载要求的，为此需采用桩基础或对地基土进行处理，这就要研究桩身的尺寸、材料强度以及桩基持力层的选择和承载力等问题。此外，施工时深基坑开挖支护和降水问题也很重要。岩土工程在此类工程的总造价和总工期中占1/3左右。相关的几个基本概念当今世界上边坡工程规模也很大，土质边坡最高的有120m，而岩质露天矿坑边坡则高达1000余米。在边坡工程中，岩土体既是建筑材料，又是工程结构。高边坡工程的稳定性问题十分突出，尤其是岩质边坡，分析它的稳定性时必须要弄清楚岩体结构，并采用工程地质和岩体力学理论分析其变形、破坏的机制，对稳定性的现状和演化趋势作出科学的评价。对地下工程而言，岩土体既是建筑材料，又是工程结构和建筑环境。它的岩土工程问题更为复杂和多样，诸如围岩稳定、施工开挖、涌水、瓦斯爆炸等，尤其是在复杂地质条件下的大埋深、大跨度、高边墙的地下工程，上述问题更具特殊性。相关的几个基本概念工程岩土体是地质体的一部分，其工程性质的形成和演化以及对建筑的适应性，与它的物质组成、结构和赋存环境息息相关。因此，岩土工程师在着手解决任何一项岩土工程问题时、首先要查明岩土体的地质特征和场地工程地质条件，尤其是地质条件比较复杂的重大岩体工程，场地工程地质条件的研究更显得重要，甚至会成为影响工程效益、投资抑或成败的关键。可见，岩土工程师必须具备地质和工程地质的基本理论知识，要有较好的地质素养。可以认为，工程地质学是岩土工程的重要基础和支柱。相关的几个基本概念2.什么是工程地质学？

工程地质学是一门研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科，它是地质学的分支学科，属于应用地质学的范畴。工程地质学研究地质环境与工程建筑物之间的关系，二者矛盾的转化和解决方法。相关的几个基本概念地球上现有工程建筑都建于地壳表层一定的地质环境中，地质环境以一定的作用方式影响建筑物。人类工程活动对地质环境有一定作用，使其变化，又影响着工程建筑的稳定和正常使用。人类工程活动与地质环境之间，处于相互联系又相互制约的矛盾之中。相关的几个基本概念3.岩土工程与工程地质的区别与联系

工程地质是地质学的一个分支，是研究与工程建设有关地质问题的科学。工程地质学的产生源于土木工程的需要，其本质是一门应用科学；岩土工程是土木工程的一个分支，其本质是一门工程技术。从事工程地质的是地质专家（地质师），侧重于研究地质现象、地质成因和演化、地质规律、地质与工程的相互作用；从事岩土工程的是工程师，关心的是如何根据工程目标和地质条件，建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分，解决工程建设中的岩土技术问题。因此，无论学科领域、工作内容、关心的问题，两者都是有区别的。相关的几个基本概念工程地质与岩土工程的关系又非常密切。有种说法，工程地质是岩土工程的基础，岩土工程是工程地质的延伸，不一定十分确切，但有一定道理。岩土工程师面临的岩土材料，无论性能和结构，都是自然形成，都是经过了漫长的地质历史，是多种复杂地质作用下的产物。对岩土的性能和结构，只能通过勘察来查明，而又不能完全查明。一些关键性的问题，需根据地质规律推测或预测。尤其在地质构造复杂的山区，有经验的工程地质学家，通过地面调查，就可大致判断地质构造的轮廓，利用物探、钻探、槽井探等，由粗而细，由浅而深，构造出工程地质模型。在地质复杂地区，离开了工程地质专家，土木工程寸步难行。相关的几个基本概念4.岩土工程条件与岩土工程问题

岩土工程条件是指与工程建筑有关的地质要素之综合，包括地形地貌条件、岩土类型及其岩土工程性质、地质结构、水文地质条件、物理地质现象和天然建筑材料等六大要素。岩土工程条件是上述综合性的概念，是指上述六个要素的综合。单独一、两个要素不能称之为岩土工程条件，而仅能按其本身术语称之，或称之为岩土工程条件的地质结构要素等。相关的几个基本概念

岩土工程问题是指据岩土工程建筑与地质环境（可由岩土工程条件具体表征）相互矛盾、相互表征而引起的，对建筑物本身的顺利施工和安全运行或对周围地质环境可能产生影响的地质问题。只要兴建建筑物、地质环境就会与之相互作用、矛盾就会必然存在，因而，岩土工程问题总是存在的，只不过这种作用的强烈程度不同而已。有时表现得轻微，有时表现得强烈，并会产生严重的后果。

相关的几个基本概念岩土工程问题的分析与评价是一座桥梁，它把岩土工程条件的查明与场地结构的选择、施工方法及处理措施等有机地联系在一起了。从认识论上来讲，岩土工程问题分析基于、但是高于岩土工程条件的查明。这也是从感性认识到理性认识、由表及里、由现象到本质的综合推理论证过程，是实现由片面到更多的方面的一个质的飞跃。相关的几个基本概念5.岩土工程勘察

《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）：根据建筑工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。岩土工程勘察的研究对象是工程建筑所处的地球表面的岩土体及赋存于其中的水、应力、热等组成的整个工程建筑场地的地质环境。这样一个地质环境对工程建筑条件有三方面的用途，即：建筑地基（地基、坝其、路基等）；建筑环境（硐室、油库、地下铁道、井巷等）；建筑材料。相关的几个基本概念

岩土工程勘察的主要目的与任务：查明建筑场地的岩土工程条件，分析论证存在的岩土工程问题，对建筑场区作出岩土工程评价。岩土工程勘察的基本任务：就是为工程建筑的规划、设计、施工及安全运营提供详细地可靠地地质资料，运用地质力学知识回答工程上的地质问题，以使地质环境与建筑物相适应，从地质上保证建筑的安全稳定、经济、合理、正常运行，并达到合理利用地质环境，保护地质环境的目的，同时对建筑不利的地质条件进行处理和技术措施。相关的几个基本概念岩土工程勘察的具体任务：（1）查明建筑场地的岩土工程条件，指出对工程有利和不利的岩土工程条件。阐明这些条件的地质特征，形成过程和控制因素。（2）分析研究与建筑有关的岩土工程问题，作出定性和定量的评价，为建筑物的规划、设计、施工提供可靠的地质依据。满足设计阶段所需的岩土参数、确定地基土的承载力特征值，预测变形量的大小。（3）选出岩土工程条件优越的建筑场，即选择岩土工程条件优良，岩土工程问题少而小的建筑场。选择优良的建筑场工勘的重要性尤为突出。在上述各方面的条件中，应充分体现出：充分利用自然地质环境；避免事故的发生；减少复杂的工程措施，取得获取最大的经济效益，社会效益和环境效益。相关的几个基本概念（4）配合设计、施工部门提出建筑物的类型、结构、规模、施工方法及地质要求。尤其是要提出地基基础类型、基坑支护的方法、工程降水及地基处理的方法及与地质有关的注意事项。例如对于抗震烈度大于6度的场地，应进行场地与地基的地其效应评价。（5）为拟定、改善和防治对建筑物有影响的不良地质条件的措施、方案提供地质资料，提出改善场地岩土工程条件，解决岩土工程问题的措施及试验数据。而针对的是岩土工程条件中的缺陷和存在的岩土工程问题，只有在阐明不良条件的性质、涉及范围，以及正确评定有关岩土工程问题的严重程度的基础上，才能拟定出合适的措施方案。所以，必须有岩土工程勘察的成果作为依据。例如对于抗震烈度大于6度的场地，应进行场地与地基的地其效应评价。尽管处理地基及围岩是设计施工部门的工作，但其范围，处理的可靠性，方案的选比，没有工勘的详细工作是没有实际价值的。相关的几个基本概念（6）预测工程兴建后对地质环境的影响，制订保护地质环境的措施。人类工程经济活动取得了利用地质环境、改造地质环境为人类谋指利的巨大效益。但是，它同时也成为新的地质营力，产生了一系列不利于人类生活与生产的地质环境问题。例如铁路的修建，方便了交通，但是山区开挖边坡，也常常引起新的滑坡、崩场；水库的修建，有利于防洪、发电等，但也往往带来了库岸地区的浸没、坍岸、甚至出现水库诱发地震等问题。（7）进一步完善和发展岩土工程勘察的理论和方法。以上几项任务，前两项是岩土工程勘察独自完成的，后几项是与设计、施工及其它部门共同完成，前两项任务是后几项任务的基础。查明岩土工程条件是工勘最基本的任务，也是岩土工程工作者最基本的工作，在这方面出了问题，后面的几项任务就难以完成，并可能得出错误的结论。相关的几个基本概念我国岩土工程勘察的现状与发展1.我国岩土工程勘察的现状

20

世纪80

年代以前，我国的勘察体制基本上还是建国初期的前苏联模式，即工程地质勘察体制。其任务是查明场地或地区的工程地质条件，为规划设计、施工提供地质资料。在实际工作中，一般只提出勘察场地的工程地质条件和存在的地质问题，而很少涉及解决问题的具体办法。所提资料设计单位如何应用也很少了解和过问，使勘察与设计施工严重脱节。其弊病主要体现在：一是侧重于定性分析，定量评价不够；二是侧重于“宏观”研究，结合工程具体较差，在建筑结构、基础方案和地基处理措施等方面，往往缺乏权威性意见和建议。使得勘察与设计、施工在一定程度上是脱节的，影响了勘察工作社会地位和经济效益的提高。针对工程地质勘察的缺陷，中国城建、冶金部门的一些工程勘察单位自80年代初期，引进了岩土工程体制。这一技术体制是为工程建设全过程服务的，因此很快就显示了它突出的优越性。之后，各部门相继推广。此时，由于国内地质找矿市场逐渐萎缩，不少原从事找矿地质勘查的地质队也纷纷转产，从事岩土工程勘察。因而形成了一支庞大的岩土工程勘察队伍，它们遍布全国各大、中城市，主要从事工业与民用建筑和市政设施的勘察。经过20

年的努力,我国岩土工程体制已经基本形成。岩土工程勘察的任务,除了应正确反映场地和地基的工程地质条件外，还应结合工程设计、施工条件进行技术论证和分析评价，提出解决岩土工程问题的建议，并服务于工程建设的全过程，具有很强的工程针对性。可以认为：勘察与设计、施工、监测的紧密结合，是岩土工程技术体制的最大优越性。我国岩土工程勘察的现状与发展为了在社会主义市场经济体制下，使岩土工程勘察能贯彻执行国家有关的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、确保工程质量和提高经济效益，由国家建设部会同有关部门，共同制订了中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-94，作为强制性国家标准于1995年3月1日正式颁布施行。该规范是对原《工业与民用建筑工程地质勘察规范》TJ21-77的修订，它既总结了中国40多年来工程实践的经验和科研成果，又注意尽量与国际标准接。而后，又于2002年1月颁布了2001版的《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），该规范又于2009年进行了局部修改、调整。我国岩土工程勘察的现状与发展从目前国内大量的实践可看出，岩土工程勘察侧重于解决土体工程的场地评价和地基稳定性问题，而对地质条件较复杂的岩体工程，尤其是重大工程（如水电站、核电站、铁路干线等）的区域地壳稳定性，边坡和地下洞室围岩稳定性的分析、评价，仅由岩土工程师是无法胜任的，必须有工程地质人员的参与才能解决。这就要求岩土工程与工程地质在发挥各自学科专业优势的前提下，互相渗透、交叉，二者互为补充而相得益彰。我国岩土工程勘察的现状与发展一般工业民用建筑岩土工程勘察现行主要相关规范包括：《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）（2009修订版）《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）；《建筑抗震设计规范》（GB50011－2010）；我国岩土工程勘察的现状与发展“十一五”期间，我国工程勘察设计行业进入了快速发展期，行业队伍素质、经营规模、经济效益得到大幅提升。完成了青藏铁路、大型电厂、跨海大桥、深水港口与航道工程、高速铁路、奥运工程、世博场馆等众多举世瞩目的重大工程勘察设计任务，为我国国民经济和社会发展做出了重要贡献。我国岩土工程勘察的现状与发展就我国现阶段岩土工程勘察的发展来看，从技术角度来说，基本上能与国际一流水准保持同步，差距主要体现在体制上。我国岩土工程勘察的现状与发展2.现阶段岩土工程勘察的发展传统的岩土工程勘察方法和手段已经非常较为成熟，能解决目前社会发展阶段各类建设工程的需要。相应的，现阶段岩土工程勘察方法和手段的发展也似乎陷入了某种瓶颈，近些年来，并无让人耳目一新或眼前一亮的新方法和手段的出现。但岩土工程勘察并没有完全停滞不前，与信息科学的融合成为其发展的新方向。在岩土工程勘察领域中不断引进高新技术。例如，工程地质综合分析、工程地质测绘制图和不良地质现象监测中遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球卫星定位系统(GPS)即“3S”技术的引进；勘探工作中地质雷达和地球物理层析成像技术(CT)的应用等。我国岩土工程勘察的现状与发展岩土工程勘察的主要工作岩土工程勘察应为工程建设全过程服务必须注重勘察与设计、施工等工程建设各环节的衔接和联系对一个人的认识过程…对某个事物或者现象的认识过程…对某一建设场地的认识过程…“认识论”——岩土工程勘察就是对客观岩土工程条件和地质环境的认识逐渐深入的过程岩土工程勘察的主要工作工程的建设过程：

可行性研究（项目规划）阶段——初步设计阶段——技术设计阶段——施工设计和施工阶段各阶段相应的任务：

可行性研究（项目规划）阶段：技术、经济论证，选择可行的建设场地，并进行定性的分析评价；

初步设计阶段：场地方案比较，选场址，并定性、定量评价；

技术设计阶段：选定建筑物位置、类型、尺寸。定量评价

施工设计和施工阶段：施工详图，补充验证已有资料岩土工程勘察的主要工作勘察阶段的划分：

可行性研究勘察（选址勘察）：搜集、分析已有资料，进行现场踏勘，工程地质测绘，少量勘探工作，对场址稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方案比较。

初步勘察：建筑地段稳定性的岩土工程评价，为确定建筑物总平面布置、主要建筑物地基基础方案、对不良地质现象的防治工程方案进行论证。

详细勘察：对地基基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程进行岩土工程计算与评价，满足施工图设计的要求。

施工勘察：施工阶段的勘察和施工后一些必要的勘察工作，检验地基加固效果。岩土工程勘察的主要工作岩土工程勘察的目的：为工程建筑对象选择适宜的地质环境，从而为该工程在技术上的可能性和经济上的合理性提供保证。并不致对地质环境产生不应有的破坏，以致影响工程本