工程地质课件：工程地质勘察

1本章知识点【知识点】场地等级、地基等级、勘察等级、勘察阶段的划分，工程地质勘察方法主要类型，工程地质测绘，工程地质勘探，物探，常见工程地质原位试验【重点】勘察的分级与阶段的划分；常见原位试验的基本原理及其适用范围。【难点】原位试验的原理；工程地质勘察报告的正确使用。工程地质勘察结合作业五进行学习建设场地揭开面纱却是暗藏玄机工程地质勘察原因：补做勘察后发现板基断裂一侧地基中存在软弱淤泥层。经考古查明曾有一条铁路从此通过，路基坚实，但路基两侧排水沟因常年积水，沟底形成淤泥。板基横跨路基与排水沟，因土质软硬悬殊而断裂。

南京东南大学6层教工住宅，施工前未做地质勘察，结果在建成钢筋混凝土筏板基础后，发生整块板基断裂。勘察失误工程实例1工程地质勘察原因：也是未经勘察，不了解下面有一条人防通道斜向贯穿。人防通道土体挖除形成临空，地基局部超量沉降，墙体开裂不可避免。

清华大学第三教室楼配电站是单层平房，因墙体裂缝严重，长期不敢使用。工程实例2工程地质勘察

清华大学供应科办公库房楼因钻孔深度太浅，未发现地基中部厚层高压缩性泥炭层，导致墙体开裂，大裂缝达33条，成为危房。

工程实例3工程地质勘察工程实例4新滑坡古滑坡工程地质勘察宝(鸡)天(水)铁路，由于忽视了前期的工程地质工作，施工中即发生大量崩塌、滑坡、河岸冲刷和泥石流等地质灾害问题，被称为铁路的“盲肠”，国家历年都拨出大量资金进行维修、整治。成(都)昆(明)铁路，地形、地质条件异常复杂，曾被称为“世界地质博物馆”。由于高度重视工程地质工作，顺利建成通车。工程实例5工程地质勘察工程地质勘察是指采用各种勘察技术、方法，对建设场地的工程地质条件进行综合调查、研究、分析、评价及编制工程地质勘察报告的全过程，简称工程勘察。目的与任务

工程地质勘察目的是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区作出工程地质评价，为工程的规划、设计、施工和运营提供可靠的地质依据，以保证工程建筑物的安全稳定、经济合理和正常使用。1）目的2）任务①查明工程建筑地区的工程地质条件，阐明其特征、成因和控制因素，并指出其有利和不利的方面。②分析研究与工程建筑有关的工程地质问题，作出定性和定量的评价，为建筑物的设计和施工提供可靠的地质资料。③选择工程地质条件相对优越的建筑场地。④配合工程建筑的设计与施工，据地质条件提出建筑物类型、结构、规模和施工方法的建议。⑤提出改善和防治不良地质条件的措施和建议。⑥预测工程兴建后对地质环境造成的影响，制定保护地质环境的措施。工程地质勘察准备工作

工程地质测绘

工程地质勘探（物探、坑探、钻探）

工程地质试验

长期观测

文件编制。准备工作：熟悉工程意图、了解工程特点、明确勘察任务、搜集整理资料、方案研究、队伍组织、机具仪器准备等。

工程地质勘察的一般工作程序

8.1工程地质勘察分级与阶段划分勘察等级工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级条件甲级在工程重要性、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、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级8.1.1勘察等级可行性研究勘察阶段初步勘察阶段详细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；住建部门：总体规划详细规划初步设计技术设计施工设计与施工。8.1工程地质勘察分级与阶段划分8.1.2阶段划分勘察方法:搜集资料踏勘物探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。1）可行性研究勘察阶段新三件老三件8.1工程地质勘察分级与阶段划分勘察方法: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。2）初步勘察阶段8.1工程地质勘察分级与阶段划分勘察方法: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。3）详细勘察阶段8.1工程地质勘察分级与阶段划分8.2

工程地质勘察方法工程地质测绘；工程地质勘探，包括坑探、钻探和物探；工程地质室内和野外(现场或原位)试验；现场检测与监测。

工程地质测绘是指填绘工程地质图件，根据野外调查综合研究将勘察区的地质条件填绘在适当比例尺的地形图上加以综合反映的方法。在山区和河谷地区，最主要的工程地质勘察方法。成果是提供给其他工程地质工作如勘探、取样、试验、监测等的规划、设计和实施的基础。

8.2.1工程地质测绘

是用人工或机械掘进的方式来探明地表以下浅部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、浅井、竖井、平洞等。常用的坑探类型示意图1-探槽；2-试坑；3-竖井；4-平洞；5-石门((平巷)；6-浅井8.2.2勘探与取样1)坑，槽8.2.2勘探与取样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。8.2.2勘探与取样2）钻探钻孔观测、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

8.2.2勘探与取样钻孔柱状图8.2.2勘探与取样地球物理勘探：通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件的方法。物探分为：电阻率法、磁法、地震法、重力法及放射性勘探，但应用最广泛的是电阻率法和震法。8.2.2勘探与取样3）物探探地雷达探地雷达可以满足各种探测领域与不同探测深度的需求。目前逐渐应用于在公路、铁道、机场、建筑工程、水利工程、隧道工程等领域。利用高频电磁波在岩体传播中遇到地质界面产生反射的特性，探测异常地质体的一种方法。GPR(Groundpenetratingradar)8.2.2勘探与取样8.2.2勘探与取样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。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的关系建立在大量统计的经验关系之上。8.2.3原位测试技术优点缺点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的变形特性，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。大型载荷试验装置示意图1）静力荷载试验8.2.3原位测试技术载荷试验照片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。触探头工作原理示意图2）静力触探试验8.2.3原位测试技术8.2.3原位测试技术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。3）圆锥动力触探试验类型分为：轻型（10kg锤）、落距50cm

重型（63.5kg锤）、落距76cm

超重型（120kg锤）、落距100cm8.2.3原位测试技术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。标准贯入试验设备8.2.3原位测试技术4）标准贯入试验利用插入软黏土中的十字板头，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。十字板剪力仪5)十字板剪切试验（VST）8.2.3原位测试技术将圆柱形旁压器竖直地放入土中，通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜(或护套)将压力传给周围土体(或岩层)，使士体或岩层产生变形直至破坏，通过量测施加的压力和土体变形之间的关系，即可得到地基土在水平方向上的应力应变关系。6）

旁压试验8.2.3原位测试技术利用静力或锤击动力将一扁平铲形测头贯入土中，达到预定深度后，利用气压使扁铲测头上的钢膜片向外膨胀，分别测得膜片中心向外膨胀不同距离(分别为0.05mm和1.10mm)时的气压值，进而获得地基土参数的一种原位试验。7）扁铲侧胀试验8.2.3原位测试技术8）现场剪切试验它适用于求测各类岩土体以及岩土体沿软弱结构面和岩土体与混凝土接触面或滑动面的抗剪强度8.2.3原位测试技术试验适用范围室内试验优缺点室内试验的优点是：

①试验条件比较容易控制(边界条件明确，应力应变条件可以控制等)；②可以大量取样。缺点是：

①试样尺寸小，不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响，代表性差；②试样不可能真正保持原状，而且有些岩土也很难取得原状试样。8.2.4室内试验概述岩土体性状的监测：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

8.2.5现场检验与监测岩土试验数据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工程地质勘察报告书的编写8.2.6工程地质勘察资料的整理报告应附的图表：（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。1工程地质图表勘探点平面布置图勘探点平面布置图是在地形图上标明工程建筑物、各勘探点(包括探井、探槽、钻孔等)、各现场原位测试点以及勘探剖面线的位置。并注明各勘探点、原位测试点的坐标及高程。2柱状图将所勘察的地层的层次及其主要特征和性质绘成柱状图，在图上注明层厚、地质年代，并对岩土的特征和性质进行概括的描绘。地质图图例3工程地质剖面图工程地质剖面图反映了某一勘探线上地质构造、岩性、分层、地下水埋藏条件以及各分层岩土的物理力学性质指标。它的绘制依据是各勘探点的成果和土工试验成果。由于勘探线的布置常与主要地貌单元或地质构造轴线相垂直，或与建筑物轴线相垂直．因此工程地质剖面图能最有效地揭示场地地质条件。（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。8.3工业与民用建筑工程地质勘察工业与民用建筑是城市的主要组成部分，不同建筑物，由于其性质、规模、结构类型以及作用于地基上的荷载大小不同，对工程地质条件的适应性也就有所不同。工业建筑对抗震及抵抗水平荷载（如风荷载）的要求较高；基础荷载大，承重墙、框架墙、柱和地面的静荷载和动荷载都很大，基础埋置较深，以深基础为主。民用建筑多层建筑的特点是：跨度不大而结构简单，基础的荷载量较小，且以静荷载为主，很少考虑动荷载和偏心荷载，基础埋深不大，以浅基础为主；高层建筑的特点是：除要考虑很大的竖向荷载外，还要考虑风荷载和地震效应等的作用，基础埋置深，常设地下室，多用深基础。8.3.1岩土工程勘察的主要内容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；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：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；提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议；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。8.3.2勘察阶段的划分及各阶段的勘察要点1.可行性研究勘察阶段本阶段的主要任务是根据拟建工程的特点和要求，通过勘察对场地稳定性和适宜性作出评价，一般通过取得几个候选场地的工程地质资料进行对比分析和技术经济论证，选择最优的场地和设计方案。2.初步勘察阶段这一阶段是在已选定的场址上进行。其主要任务是：通过勘察，对建筑场地的稳定性作出评价，为建筑总平面布置、确定主要建筑物地基基础方案以及对不良地质现象的防治处理提出可靠的工程地质资料。3.详细勘察阶段详细勘察一般是在工程平面位置、地面整平标高、工程规模结构特点已经确定，基础形式已有初步方案的情况下进行的，是各勘察阶段中最重要的一次勘察。详勘阶段的主要任务是：按不同建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计所需的技术参数；对建筑地基作出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等具体方案作出论证和建议。8.3.2勘察阶段的划分及各阶段的勘察要点4.施工勘察施工勘察不是一个固定的勘察阶段，主要是解决施工中遇到的岩土工程问题。对工程重要性等级为甲、乙级的建筑物，应进行施工验槽。基槽开挖后，如果岩土条件与原勘察资料不符，应进行施工勘察。此外，在地基处理及深基坑开挖施工中，宜进行检验和监测工作；如果施工中出现有边坡失稳危险，应查明原因，进行监测并提出处理意见。8.3.3岩土工程勘察报告单项工程的勘察报告书内容任务要求及勘察工作概况；拟建工程规模、用途；勘察目的、任务要求和依据的技术标准；勘察方法、勘察工作布置与完成的工作量；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、地基承载力和其他设计计算指标；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。勘探点平面布置图；钻孔柱状图或综合地质柱状图；工程地质剖面图；土工试验成果表；其他测试成果图表（如现场载荷试验、标准贯入试验、静力触探试验、旁压试验等）。图表形式8.3.3岩土工程勘察报告8.4 公路和桥梁工程地质勘察公路是陆地交通运输的干线之一；桥梁是在公路跨越河流、山谷或不良地质现象发育地段而修建的构筑物，是公路的重要组成部分除特大桥梁需单独进行勘察外，一般桥梁工程地质勘察即为公路工程地质勘察的一部分8.4.1公路工程地质勘察勘察任务查明公路通过地带的工程地质条件；提出工程地质评价，为公路的设计和施工提供依据和指导工作内容路线工程地质勘察特殊地质、不良地质地区（地段）的工程地质勘察路基路面工程地质勘察桥渡工程地质勘察隧道工程地质勘察筑路材料勘察勘察阶段的划分可行性研究阶段初步勘察阶段3.

详细勘察阶段4.施工勘察阶段8.4.2桥梁工程地质勘察当公路跨越河流、山谷或与其他交通线路交叉时，为了道路的畅通和安全，往往要修桥梁。它是公路建筑工程中的重要组成部分。桥梁工程地质勘察的任务为选择桥位提供地质依据为墩台基础设计提供地质资料为引道设计提供地质资料为调治构造物设计提供地质资料调查建桥所需当地天然材料8.5 隧道和地下硐室工程地质勘察隧道和地下硐室都是埋置在地下岩土体内，以岩土体作为建筑材料和环境的构筑物，隧道也是道路工程的组成部分。隧道及地下硐室开挖的主要工程地质问题隧道位置和方向选择的工程地质论证；硐室围岩稳定性的工程地质评价；支护结构设计的工程地质论证；施工方法和施工条件的工程地质论证。8.5.2地质勘察的主要内容可行性研究勘察了解拟选方案的地形地貌、地层岩性、地质构造、工程地质、水文地质和环境条件，做出可行性评价，选择合适的洞址和洞口初步勘察地貌形态和成因类型；地层岩性、产状、厚度、风化程度；断裂和主要裂隙的性质、产状、充填、胶结、贯通及组合关系；作用的类型、规模和分布；地震地质背景；地应力的最大主应力作用方向；地下水类型、埋藏条件、补给、排泄和动态变化；地表水体的分布及其与地下水的关系，淤积物的特征；硐室穿越地面建筑、地下构筑物、管道等既有工程时的相互影响初步勘察时，工程地质测绘和调查应初步查明下列问题：详细勘察8.5.2地质勘察的主要内容查明地层岩性及其分布，划分岩组和风化程度，进行岩石物理力学性质试验；查明断裂构造和破碎带的位置、规模、产状和力学属性，划分岩体结构类型；查明不良地质作用的类型、性质、分布，并提出防治措施的建议；查明主要含水层的分布、厚度、埋深，地下水的类型、水位、补给排泄条件，预测开挖期间出水状态、涌水量和水质的腐蚀性；城市地下硐室需降水施工时，应分段提出工程降水方案和有关参数；查明硐室所在位置及邻近地段的地面建筑和地下构筑物、管线状况，预测硐室开挖可能产生的影响，提出防护措施。详细勘察应进行下列工作:施工勘察8.5.2地质勘察的主要内容施工勘察应配合导洞或毛洞开挖进行。主要进行下列工作：施工地质编录和地质图件绘制；参加施工监测系统设计、监控分析和数值分析；进行超前地质预报、探明坑道撑子面前方的地层、构造、水量、水压以及有无地热、岩爆、膨胀岩等问题；测定围岩的地应力、弹性波速度及岩石物理力学性质，修正围岩类别；进行围岩稳定性分析，测定开挖后围岩变形、松弛范围及随时间变化速度；测定支护系统的应力应变，对支护参数及施工方案及时提供修改建议。8.6边坡工程勘察目的：查明边坡地区的地貌形态、影响边坡的岩土工程条件，评价其稳定性。8.6.1边坡工程勘察的主要内容地貌形态岩土的类型、成因、工程特性，覆盖层厚度，基岩面的形态和坡度。岩体主要结构面的类型、产状、延展情况、闭合程度、充填状况、充水状况、力学属性和组合关系，主要结构面与临空面关系，是否存在外倾结构面。地下水的类型、水位、水压、水量、补给和动态变化，岩土的透水性和地下水的出露情况。地区气象条件（特别是雨期、暴雨强度），汇水面积、坡面植被，地表水对坡面、坡脚的冲刷情况。岩土的物理力学性质和软弱结构面的抗剪强度。8.6.2各阶段勘察要求一般边坡工程的岩土工程勘察不分阶段，直接进行详细勘察阶段的岩土工程勘察。而对于大型边坡工程的岩土