第6章-工程建设中岩土勘察

1、第6章,工程建设的岩土工程勘察,推荐规范,岩土工程勘察规范 GB-500021-94 适用于除水利工程、公路工程、铁路工程、核电站工程以外的工程建设岩土工程勘察 公路工程地质勘察规范 JTJ064-98 港口工程地质勘察规范 JTJ240-97 水利水电工程地质勘察规范 GB50287-99 铁路工程地质勘察规范,6.1 概述 6.2 各阶段勘察的内容与要求 6.3 岩土工程勘察方法 6.4 地基土的野外鉴别与描述 6.5 岩土工程勘察成果报告 6.6 验槽,本章目录,6.1 概述,勘察的目的：,按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提

2、供地质资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证、评价。,勘察不认真，后果：,1 盲目设计施工的后果,2 粗心大意危害极大,3 结合实际防止事故,4 技术先进高效投资,具体任务,（1）阐述建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响，对场地稳定性作出评价。 （2）查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。 （3）分析、研究有关的岩土工程问题，并作出评价结论。 （4）对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。 （5）预测工程施工和运行过程中对

3、地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。,6.1 概述,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,1、工程安全等级,工程的安全等级，是根据由于工程岩土体或结构失稳破坏，导致建筑物破坏而造成生命财产 损失、社会影响及修复可能性等后果的严重性来划分的。 根据国家标准建筑结构设计统一标准GBJ68-84的规定，将工程结构划分为三个安全等级，规范与之相应，也将工程安全等级划分为三级。,安

4、全等级 破坏后果 工程类型 级 很严重 重要工程 级 严 重 一般工程 级 不严重 次要工程,房屋建筑与构筑物安全等级 安全等级：一 级 破坏后果：很严重 建筑类型：重要的工业与民用建筑物；20层以上的高层 建筑；体型复杂的14层以 上的高层建筑；对地基变形有特殊要求的建筑物；单桩承受的荷载在4 000kN以上的建筑物,安全等级 破坏后果 建筑类型 二级 严 重 一般工民建 三级 不严重 次要的建筑物,2、场地复杂程度等级 由以下四个条件衡量。,（1）建筑抗震稳定性 （2）不良地质现象发育情况 （3）地质环境破坏程度 （4）地形地貌条件,2、场地复杂程度等级划分为三个等级 。,2、场地复杂程度

5、等级 由以下四个条件衡量。,（1）建筑抗震稳定性 （2）不良地质现象发育情况 （3）地质环境破坏程度 （4）地形地貌条件,（1）建筑抗震稳定性 按国家标准建筑抗震设计规范GBJ11-89规定，选择建筑场地时，对建筑抗震稳定性地段的划分规定为： 危险地段（一级）：地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流及发震断裂带上可能发生 地表位错的部位。,（1）建筑抗震稳定性 不利地段（二级）：软弱土和液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡、河岸和斜坡边缘，平面分布上成因、岩性和性状明显不均匀的土层(如古河道、断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基)等。 有利地段（三级）：岩石和坚硬土或

6、开阔平坦、密实均匀的中硬土等。,2、场地复杂程度等级 由以下四个条件衡量。,（1）建筑抗震稳定性 （2）不良地质现象发育情况 （3）地质环境破坏程度 （4）地形地貌条件,（2）不良地质现象发育情况 不良地质现象泛指由地球外动力作用引起的，对工程建设不利的各种地质现象。它们分布于场地内及其附近地段，主要影响场地稳定性，也对地基基础、边坡和地下洞室等具体的岩土工程有不利影响。,（2）不良地质现象发育情况 强烈发育（一级）：是指由于不良地质现象发育招致建筑场地极不稳定，直接威胁工程设施的安全 。 例如，山区崩塌、滑坡和泥石流的发生，会酿成地质灾害，破坏甚至整个摧毁工程建筑物 。岩溶地区溶洞和土洞的存

7、在，所造成的地面变形甚至塌陷，对工程设施的安全也会构成直接威胁。,（2）不良地质现象发育情况 一般发育（二级）：是指虽有不良地质现象分布，但并不十分强烈，对工程设施安全的影响不严重；或者说对工程安全可能有潜在的威胁。,2、场地复杂程度等级 由以下四个条件衡量。,（1）建筑抗震稳定性 （2）不良地质现象发育情况 （3）地质环境破坏程度 （4）地形地貌条件,（3）地质环境破坏程度 地质环境破坏对岩土工程实践的负影响是不容忽视的，往往对场地稳定性构成威胁。 采矿引起的地下采空； 抽汲地下液体(地下水、石油)引起的地面沉降、地面塌陷和地裂缝； 修建水库引起的边岸浸没、土壤沼泽化； 排除废液引起岩土化学

8、污染等等。,（3）地质环境破坏程度 地质环境的“强烈破坏”（一级）：是指由于地质环境的破坏，已对工程安全构成直接威胁； 如矿山浅层采空导致明显的地面变形、横跨地裂缝等。 “一般破坏”（二级）：是指已有或将有地质环 境的干扰破坏，但并不强烈，对工程安全的影响不严重。,2、场地复杂程度等级 由以下四个条件衡量。,（1）建筑抗震稳定性 （2）不良地质现象发育情况 （3）地质环境破坏程度 （4）地形地貌条件,（4）地形地貌条件 地形地貌复杂一级 地形地貌较复杂二级 地形地貌简单三级,3、地基复杂程度等级划分为三级： 一级地基: 符合下列条件之一者即为一级地基 (1)岩土种类多，性质变化大，地下水对工程

9、影响大，且需特殊处理； (2)多年冻土及湿陷、膨胀、盐渍、污染严重的特殊性岩土，对工程影响大，需作专门处理 的；变化复杂，同一场地上存在多种的或强烈程度不同的特殊性岩土也属之。,二级地基 符合下列条件之一者即为二级地基 (1)岩土种类较多，性质变化较大，地下水对工程有不利影响； (2)除上述规定之外的特殊性岩土。,三级地基 符合下列条件之一者即为三级地基 (1)岩土种类单一，性质变化不大，地下水对工程无影响； (2)无特殊性岩土。,6.1 概述,勘察准备：,1 收集资料：场地地形图，规划平面图， 建筑物的形式和荷载， 地下隐蔽工程、管线资料等,2 编制纲要：在图上布设勘察孔位、间距， 取土部位

10、等,3 落实人员,4 现场踏勘定位,控制性勘察孔（技术孔）,一般性勘察孔（一般孔）,6.1 概述,勘察准备：,6.2 各阶段勘察的内容与要求,勘察类型：,可行性研究勘察（选址勘察）,初步勘察,（施工勘察）,详细勘察,注意：不同类型对应于不同阶段，不同阶段有不同的目的和任务,1、可行性勘察阶段 目的： 是对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价。为总体规划之用。 内容： 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。,2、初步勘察阶段 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

11、质现象的防治工程方案 进行论证。,3、详细勘察阶段 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。,4、施工勘察阶段 施工勘察不作为一个固定阶段，视工程的实际需要而定。对条件复杂或有特殊施工要求的重大工程地基，需进行施工勘察。 施工勘察包括： 施工阶段的勘察 施工后一些必要的勘察工作 检验地基加固效果。,6.3 岩土工程勘察方法,钻探法,触探法,地球物理勘探,坑槽探（坑探、井探、洞探、掘探）,原位测试,室内试验,注意： 勘探勘察,6.3 勘探方法,钻探法,回转式钻机示意图,6.3 勘探方法,钻探法,最常用的办法,可达100m以下,划分地层,

12、可以进行触探及原位试验,确定地下水,取样,机钻,手钻（洛阳铲）,6.3 勘探方法,触探法,动力触探,静力触探,6.3 勘探方法,触探法,动力触探,管状探头 锤重63.5 kg,落距76cm, 贯入深度30cm的击数, N 63.5,标准贯入试验（SPT）,Standard Penetration Test,适用于 一般粘性土、砂土、砂砾石,用途 1 密实度 2 承载力 3 液化判断,6.3 勘探方法,触探法,动力触探,锥状探头 轻型10 kg,落距50cm,贯入深度30cm 中型 28kg 重型 63.5kg 碎石,砾石地层 特重型 120kg,轻型动力触探（钎探）,承载力， 地基的均匀性,6

13、.3 勘探方法,标准贯入试验探头,圆锥动力触探装置,6.3 勘探方法,触探法,静力触探,单桥探头 比贯入阻力,双桥探头 端部和侧壁,三桥探头 可测孔压,用途 1 土层划分 2 密实度 3 压缩性 4 强度 5 桩和地基的承载力,优点：可以连续反映土质变化,6.3 勘探方法,坑槽探,优点: 直观,缺点: 浅层，地下水以下危险,6.3 勘探方法,地球物理勘探,方法: 重力场，电磁场，声，弹性波，放射性勘探， 地震勘探,优点: 简单迅速,缺点: 间接判断,6.3 勘探方法,6.3 勘探方法,6.3 勘探方法,原位测试,十字板剪切试验 软土,载荷试验 浅层土,旁压试验 深层土,其它现场试验,扁铲试验,

14、6.3 勘探方法,原位测试,十字板剪切试验,见土力学,6.3 勘探方法,原位测试,载荷试验,1,2,3,比 例 界 限,极 限 荷 载,Pcr,Pu,阶段1：弹性段,阶段2：局部塑性区,阶段3：完全破坏段,PS曲线,临 塑 荷 载,6.3 勘探方法,1 分级加载，分级不少于8级，每级沉降稳定后再进行下一级加载；,说明：,当出现下列情况之一时，可终止加载：,终止加载标准：,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）：,1 承压板周围的土明显侧向挤出,2 沉降 s 急骤增大，荷载沉降（ps）曲线出现陡降段,2 Pu取值：满足终止加载标准（破坏标准）的某级荷载的上一级荷载作为极限荷载,3 在某

15、一荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定,4 沉降量与承压板宽度或直径之比0.06,6.3 勘探方法,6.3 勘探方法,原位测试,旁压试验,1 将囊状探头放入钻孔（预钻式）；或者自己钻入（自钻式）地基；,2 通过探头的体积变化水压力关系确定地基土的模量和强度。,6.3 勘探方法,室内试验,物理性质,力学特性,渗透（渗透系数）,直剪试验、三轴试验、压缩（固结）,随着科学技术的飞速发展，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

16、物理层析成像技术(CT)的应用等,6.4 地基土的野外鉴别与描述,要点：,必须做好现场记录，严禁事后追记,鉴别：,初步鉴别碎石土、砂土、粉土、粘土等,描述：,颜色、密度、干湿情况、软硬、含有物等,注意：跟有经验的人学习,6.5 岩土工程勘察成果报告,要点：,1 情况介绍,2 勘察结果,地形和平面钻孔布置图 土层剖面 土性 地下水和不良地质问题,3 意见和建议,评价、设计施工建议、地基处理意见,报告包括： 文字部分 图表部分,武汉市XX花园岩土工程详细勘察工程,一、工程概况 武汉市XX公司拟在汉口常青路与银河里交界处开发兴建XX花园住宅小区。该小区由4栋12层住宅楼组成，均为框剪结构，总建筑积为

17、43000平方米，附属设施有1层的配电房及2层的会所。,二、勘察依据,1、业主提供的勘察委托书及拟建建筑物平面图； 2岩土工程勘察规范 （GB500212001）； 3建筑抗震设计规范（GB500112001）； 4建筑地基基础设计规范（GB500072002）； 5湖北省岩土工程勘察工作规程（DB42/169-1999）； 6湖北省建筑地基基础技术规范（送审稿）。,三、勘察的目的和任务,1、查明建筑场地内及附近有无影响建筑场地稳定性的不良地质现象及其危害程度。 2、查明建筑场地的地层结构、空间分布及各岩土层的物理力学性质。 3、查明地下水的类型、埋藏情况、对建筑材料的腐蚀性及对未来施工的影响

18、。,三、勘察的目的和任务,4、查明有无液化地层，并对液化可能性作出评价；判明场地土类型和建筑物场地类别。 5、对可供采用的地基基础设计方案进行论证分析，提出经济合理的地基基础型式建议；提供与设计要求相对应的地基承载力及变形计算参数，并对设计与施工应注意的问题提出建议。,四、勘察工作布置,根据建筑物特点并充分考虑设计人员的意见，本次详勘共布勘察孔52个，其中钻探孔24个，静力触探孔28个。勘探点分布情况详见建筑物与勘探点平面位置图（图1）。勘察工作量详见下表1：,五、场区工程地质条件,（一）地形地貌 （二）岩土工程条件 （三）水文地质条件 （四）地震工程地质评价,五、场区工程地质条件,（一）地形

19、地貌 拟建场区位于汉口常青路与银河里交界处,地貌单元上属长江级阶地。地势较为平坦，孔口标高在21.32 22.25米之间。,（二）岩土工程条件 1、岩性 本次勘察深度范围内场区地层自上而下可分为9层：杂填土；淤泥质土；粘土；淤泥质粉质粘土；淤泥质粉质粘土夹粉土；粉砂夹粉土； 粉细砂； 粉质粘土夹粉砂； 粉质粘土夹粉砂； 细砂。根据区域地质资料， 细砂层下为基岩，无软弱下卧层。,以上各岩土层岩性特征及埋藏分布情况见下表（工程地质分层表）,（二）岩土工程条件 2、岩土物理力学性质 本次勘察采用了钻探取样、原位测试及室内土工试验等多种手段，对场区土层的物理力学性质进行综合评价，经统计分析并结合武汉地

20、区经验，各土层主要物理力学性质指标分项统计结果下表：,静力触探比贯入阻力统计成果表,标准贯入试验锤击数统计成果表,3、岩土层承载力、压缩模量综合 表6对各土层的地基土承载力特征值fak及Es1-2进行了综合评价。对淤泥质土、粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂夹粉土、 粉细砂、-1粉质粘土夹粉砂、 粉质粘土夹粉砂、 细砂的评价综合了野外钻探现场鉴别、土工试验与静探的成果并结合了武汉地区的经验。,根据含水层的性质及赋存条件，本场区地下水可分为两种类型：上层滞水和砂性土层中的孔隙承压水。本场地地表填土层为上层滞水含水层；淤泥质土、粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉土均可视为不透水层，

21、粉砂夹粉土、 粉细砂、 细砂为场区主要承压含水层。,（三）水文地质条件,（四）地震工程地质评价,1、场地土类别和建筑场地类别 为准确划分场地土类型及建筑场地类别，勘探期间于18#孔、22#孔、29#孔、34#孔内对地基土剪切波速进行了测试，结果表明本场地自然地面下20m深度范围内土层的等效剪切波速Vse=126127m/s。根据这一结果，按建筑抗震设计规范GB50011-2001，并结合场地覆盖层厚度可将本场地划分为软弱场地土、类建筑场地。 按建筑抗震设计规范（GB500112001）的有关规定，本场地为抗震一般场地。,2、地震及土层液化问题,本场区属六度地震烈度区，拟建建筑为12层框剪结构建

22、筑，按有关规定拟建建筑物应按六度设防，可不考虑土层液化问题。,六、地基基础方案选择评价,现对场区各岩土层工程性质综合评价如下： 第1层杂填土工程性质较差，不宜作为拟建建筑物的基础持力层；第2层淤泥质土空间分布变化较大，具高压缩性且承载力较低,不宜作为一般建筑物天然地基持力层；第3层粘土，场区均有分布，属中偏高压缩性、承载力一般，可作为拟建配电房、会所的基础持力层；第4层淤泥质粉质粘土,场区均有分布，属高压缩性、低承载力土层，工程性质较差，不能作为拟建物的基础持力层；,六、地基基础方案选择评价,第5层淤泥质粉质粘土夹粉土场区均有分布，属高压缩性、低承载力土层，工程性质较差；第6层粉砂夹粉土，承载

23、力一般，可作为拟建建筑物的复合地基持力层；第7粉细砂，场区均有分布，属低压缩性、较高强度土层，为拟建建筑物住宅楼良好的桩基持力层；第7-1层粉质粘土夹粉砂及第8层粉质粘土夹粉砂为场区局部分布，且厚度薄，不能作为拟建物的基础持力层；第9细砂，场区均有分布，属低压缩性、较高强度土层，为拟建建筑物住宅楼良好的桩基持力层。,六、地基基础方案选择评价,根据拟建建筑物层高、结构及荷载情况，结合场区地层特征并综合考虑场区周边施工环境条件，对拟建建筑物地基基础型式可作如下评价：,六、地基基础方案选择评价,一、高层住宅基础型式评价 （一）复合地基 拟建高层住宅系12层框剪结构住宅楼，总体荷载不大，可采用CFG桩

24、复合地基，并以第6层粉砂夹粉土或第7层粉细砂土为桩端持力层，其单桩竖向承载力特征值及复合地基承载力特征值须通过现场载荷试验确定。 利用复合地基时应对填土进行适当的处理。,一、高层住宅基础型式评价,（二）桩基 拟建建筑物也可采用桩基，以场区下部第7层粉细砂或第9层细砂为桩基持力层，钻孔灌注桩、静压预制桩、沉管灌注桩及长螺旋钻孔压浆桩为拟建建筑物较适宜桩型。有关桩基参数如下利用上表参数，以场地3#孔揭示的地层为例，进行单桩竖向承载力特征值Ra估算，估算值见表8（下载 ）。,六、地基基础方案选择评价,一、高层住宅基础型式评价 二、配电房、会所基础型式评价 配电房与会所可采用石灰桩或CFG桩复合地基，