sm06地基勘查及测试教学课件

地基勘察的目的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条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。地基勘察的任务：认识场地的地质条件，分析场地条件与建筑物之间的相互影响。§6.1工程地质概述一、地质作用及地质年代——自然界所发生的一切改变地壳物质组成、构造和地表形态的作用。内力地质作用外力地质作用主导2.地质年代1.地质作用——地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。“土”形成于新生代第四纪，因此称为“第四纪沉积物”。二、矿物和岩石1.岩石岩浆岩变质岩沉积岩按成因分类——是一种或多种矿物的集合体。其性质取决于矿物成分。2.矿物原生矿物次生矿物分类多为原生矿物质坚，高强质软，吸水性强三、地质构造——在漫长的地质历史发展过程中，地壳在内、外力地质作用下，不断运动演变，所造成的地层形态（如地壳中岩体的位置，产状及其相互关系等）统称为地质构造。1.褶皱构造——地壳中层状岩层在水平运动的作用下，使原始的水平产状的岩层弯曲起来，形成褶皱构造2.断裂构造沿断裂面两侧的岩层未发生位移或仅有微小错动的断裂构造，称为节理反之，如发生了相对的位移，则称为断层。——岩体受力断裂使原有的连续完整性遭受破坏而形成断裂构造。四、第四纪沉积物残积物坡积物洪积物按成因分类无层理、孔隙大、棱角分明易引起不均匀沉降冲积物自坡上而下，由粗而细，高压缩、颗粒亚圆稳定性差、易引起不均匀沉降近山口：良好地基

强度高，压缩性低，透水强；远山口：注意流砂现象

颗粒细，砂土为主层理构造明显，高压缩、低强度、含水多，常含有机质山区和平原多为良好地基；三角洲不良§6.2水文地质条件水文地质条件指地下水的埋藏条件、深度、动态分布、化学成分及对混凝土的腐蚀。一、地下水——存在于地面以下的土和岩石孔隙、裂隙和溶洞中的水。上层滞水潜水承压水按埋藏条件分水位的变化直接受气候影响对基础埋深有影响动水力冲坏基坑地下水对工程影响基础埋深选择基坑排水方式确定地下水位升降的不良影响地下室防水空心结构浮起地下水腐蚀透水层不透水层基坑板桩墙二、土中渗流的影响土孔隙中的自由水在重力作用下，或只要有水头差情况下，透过土孔隙流动的现象称为渗透（或渗流）。层流紊流流线不相交流线紊乱，交错板桩围护下的基坑渗流1.土的渗透定理（达西定理）水在土中的渗透速度与试样两端水头差成正比，与渗流路径长度成反比v=kh/L=kii=h/L，水力梯度（水力坡降）砂土v=kiivOi0粘性土v=k（i-i0）起始水力坡降讨论：砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系；密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发生渗透。达西定律适用于层流，不适用于紊流。2.渗透力与渗流稳定1）渗透力GD——地下水在渗流过程中受到土骨架的阻力（T），相应地，水对土产生反力，称为动水力（或渗透力GD）。根据静力平衡条件：h1H2H1h2z1z2TLA图中A为过水断面面积；L为渗流路径长度。gWLAa单位体积力，kN/m32）渗透稳定i<icr:i=icr:i>icr:土体处于稳定状态土体发生流土破坏土体处于临界状态临界水力坡降：透水层不透水层基坑板桩墙当水自下而上运动时，动水力方向与土体自重方向相反，此时临界状态为：GD＝g’gWi=g’2）渗流变形流砂（流土）i>

icr——土在向上的渗透作用下，当i>icr，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象。管涌i<

icr——在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。通常易在粉细砂和粉土地层中产生，在地下水位以下的基坑开挖、埋设地下管道、打井等工程活动中常出现。通常产生于粉细砂、粉土地层，在施工降水等活动过程中。实例Teton坝概况：土坝，高90m，长1000m，建于1972-75年，1976年6月失事损失：直接8000万美元，起诉5500起，2.5亿美元，死14人，受灾2.5万人，60万亩土地，32公里铁路原因：渗透破坏－水力劈裂Teton坝1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。Teton坝11：00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加Teton坝11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。11：50左右洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。Teton坝11:57坝坡坍塌，泥水狂泻而下Teton坝12：00过后坍塌口加宽Teton坝洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁Teton坝失事现场目前的状况Teton坝3.基坑开挖防渗措施1）工程降水采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位在基坑内（外）设置排水沟、集水井，用抽水设备将地下水从排水沟或集水井排出原地下水位明沟排水原水位面一级抽水后水位二级抽水后水位多级井点降水要求地下水位降得较深，采用井点降水。在基坑周围布置一排至几排井点，从井中抽水降低水位a.一般轻型井点（一级）:3~6mb.射流泵轻型井点:8mc.喷射井点:8~20md.深井泵:15me.管井井点（潜水泵）浅的3~6m，深的可达20m。上海常用：轻型、喷射南京常用：管井、轻型井点降水方法与降水深度减少降水影响的措施回灌井a.减缓降水速度，勿使土粒带出b.采用回灌井或回灌沟，使建筑物保持原有地下水位2)设置板桩沿坑壁打入板桩，它一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流路径，减小水力坡降钢板桩3)水下挖掘在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。为了增加砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘§6.3勘察任务及内容一、建筑物安全等级新规范：“地基基础设计等级”，分甲、乙、丙三级。和建筑物安全等级、场地条件、勘察阶段有关。按重要性分3级二、场地条件分简单场地、中等复杂场地、复杂场地3种。四、勘察任务—土层分布,各土层物理、力学性质—地下水分布，有无腐蚀性—可能的不良地质问题：滑坡、岩洞、矿穴、古井、古墓等确定场地的适宜性；为岩土工程设计提供依据及建议。具体成果有： 三、勘察阶段对重要工程还有施工勘察；对简单场地及不很重要的工程可简化勘察阶段。分选址勘察、初步勘察、详细勘察3个阶段，内容依次增多。§6.4勘察方法勘察方法：如物探、坑探、钻探、有关的土工试验、各种原位测试方法等。一、地球物理勘探二、坑探三、钻探四、取土、试验五、触探

1、动力触探标准贯入试验，轻型、重型及特重型动力触探

2、静力触探六、平板荷载试验一、地球物理勘探土层的组成、密实度及模量等性质与其他物理性质（导电性、波速、放射性等）有一定联系，通过测后者可推测前者。优点：快、省；缺点：各种方法能测的参数有限，且不都很可靠用物理方法勘测土层、地下水分布及性质。原理：波速法：（场地分类必用）

单孔法、跨孔法、表面波法（见图）波速法：（场地分类必用） 单孔法、跨孔法、表面波法（见图）优点：简便、直观，取样质量高缺点：深度受限，水下开挖难，仅用于小工程二、坑探三、钻探（常用）孔径10－20cm。孔距：据场地复杂程度、建筑物等级定孔深：据基础影响深度定，和基础尺寸、土类有关可在孔内取土、做原位测试等四、取土、试验原状土样：尽量不扰动。测定c、φ、E、k等需原状土样。但松砂、灵敏粘性土等很难取原状土，需原位测试常见取土器:(见图）五、触探分标准贯入试验、轻型动力触探、重型及特重型动力触探1.动力触探装置：贯入器（见图，可取土）、穿心锤(重63.5kg=140磅)1）标准贯入试验：（SPT）方法:测砂土密实度（e难测），砂土地基承载力，液化势b）贯入15cm；c）落距76cm（30英寸），测贯入30cm之锤击数N,杆长修正后得N63.5d）再贯入10cm，看击数有无突变，有则加密测点a）钻孔至拟测深度以上15cm；用途：锥形探头，锤重10kg，落距50cm，贯入30cm，得N10，用于软土，测承载力2）轻型动力触探锥形探头，锤重63.5kg或120kg，落距50cm求出贯入10cm的锤击数得N63.5或N120用于硬土，测其密实度、承载力3）重型动力触探2.静力触探锥头阻力：侧摩阻力：靠静力压入（故不能用于很硬的土）单桥探头：（图a）比贯入阻力：双桥探头：（图b）用途：密实度、承载力、压缩性、桩的端阻及侧摩阻、液化势综合双桥探头：（图c）六、平板荷载试验用于重要工程，难取原状土时尤其需要。装置、方法（见图）用途：求模量、承载力七、十字板剪切试验装置（见图）多用于测饱和软粘土的不排水剪切强度用两种不同尺寸十字板可求水平面、竖直面抗剪强度八、旁压试验（横压试验）旁压模量

设平面应变，又略去橡皮囊的竖向伸长才有注意：所求模量为水平向变形模量。旁压仪如图§6.5勘察报告工程简介及任务要求