岩土工程勘察讲义.ppt

认识实习讲座认识实习讲座-岩土工程勘察岩土工程勘察主讲人：秦莞臻河南理工大学 土木工程学院 岩土工程系目录总揽1土木工程综合概述1.1专业基本情况1.2资格考试2岩土工程2.1什么是岩土工程2.2岩土工程范围2.3岩土工程与数学力学关系2.4岩土工程发展2.5岩土工程热点及常用软件3岩土工程勘察3.1岩土工程勘察分级3.2岩土工程勘察分阶段进行3.3区分不同工程进行勘察3.4岩土工程勘察获取资料方法3.5原位实验3.6室内试验3.7勘察成果：提交勘察报告3.8遵循标准总揽-两个概念两个方法岩土工程地质勘察工程地质条件（实际工程地质条件、工程需要的工程地质条件）工程地质问题解决工程地质问题的方法岩土工程领域范围1岩土工程勘察2地基与基础工程3基坑与边坡工程4隧道与地下工程1土木工程综合概述 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。建造工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。借助于这些物质条件，经济而便捷地建成既能满足人们使用要求和审美要求，又能安全承受各种荷载的工程设施，是土木工程学科的出发点和归宿。目前中国将土木工程分为：房屋工程；铁路工程；道路工程；机场工程；桥梁工程；隧道及地下工程；特种工程结构；给排水工程（现已是一门独立的学科）；城市供热供燃气工程；交通工程（已经分化出来成为了独立的学科）；环境工程；港口工程；水利工程（已经分化出来成为了独立的学科）；土力工程美国将土木工程分为：结构工程(Structural engineering)；大地工程(Geotechnical engineering)；交通工程(Transportation engineering)；环境工程(Environmental engineering)；水利工程(Hydraulic engineering)；建设工程(Construction engineering)；材料科学(Materials science)；测量学(Surveying)；城市工程(Urban engineering)；1土木工程综合概述 本专业学习工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程学科的基本理论和基本知识。主要培养从事铁路、公路、机场等工程和房屋、桥梁、隧道、地下工程的规划、勘测、设计、施工、养护等技术工作和研究工作的高层次工程人才。毕业生可在高校、设计部门和科研单位教学、设计、研究工作，也可以在管理、运营、施工、房地产开发等部门从事技术工作。1.1专业基本情况专业基本情况培养目标本专业培养掌握工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程学科的基本理论和基本知识，具备从事土木工程的项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力，能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、桥梁、矿井等的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发部门从事技术或管理工作的高级工程技术人才。培养要求本专业培养掌握工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程学科的基本理论和基本知识，具备从事土木工程的项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力，能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、桥梁、矿井等的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发部门从事技术或管理工作的高级工程技术人才。本专业学生主要学习工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程学科的基本理论，受到课程设计、试验仪器操作和现场实习等方面的基本训练，具有从事土木工程的规划、设计、研究、施工、管理的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：1.1专业基本情况专业基本情况 具有较扎实的自然科学基础，了解当代科学技术的主要方面和应用前景；掌握工程力学、流体力学、岩土力学的基本理论，掌握工程规划与选型、工程材料、结构分析与设计、地基处理方面的基本知识，掌握有关建筑机械、电工、工程测量与试验、施工技术与组织等方面的基本技术；具有工程制图、计算机应用、主要测试和试验仪器使用的基本能力，具有综合应用各种手段（包括外语工具）查询资料、获取信息的初步能力；了解土木工程主要法规；具有进行工程设计、试验、施工、管理和研究的初步能力。1.1专业基本情况专业基本情况主干学科：力学、土木工程、水利工程。主要课程：材料力学、结构力学、流体力学、土力学、建筑材料、混凝土结构与钢结构、房屋结构、桥梁结构、地下结构、道路勘测设计与路基路面结构、施工技术与管理。实践教学包括认识实习、测量实习、工程地质实习、专业实习或生产实习、结构课程设计、毕业设计或毕业论文等。修业时间：4年。学位情况：工学学士。原专业名：矿井建设、建筑工程、城镇建设（部分）、土木工程、交通土建工程、工业设备安装工程、饭店工程、涉外建筑工程。1.2资格考试项目 n1经济专业技术资格考试n2专业技术人员职称外语等级统一考试n3专业技术人员计算机应用能力考试n4执业药师资格考试n5一级注册建筑师资格考试n6二级注册建筑师资格考试n7一级注册结构工程师资格考试n8二级注册结构工程师资格考试n9价格鉴证师执业资格考试n10注册资产评估师执业资格考试 目前为止全国各个专业的资格考试有34种，而土建门类相对应的资格考试有16种n11注册安全工程师执业资格考试n12注册设备监理师执业资格考试n13注册咨询工程师（投资）执业资格考试n14企业法律顾问执业资格考试n15注册城市规划师执业资格考试n16造价工程师执业资格考试17监理工程师资格考试18注册税务师执业资格考试19注册化工工程师执业资格考试20注册土木工程师（岩土）执业资格考试21注册土木工程师（港口与航道工程）执业资格考试22注册电气工程师（发输变电）执业资格考试23注册电气工程师（供配电）执业资格考试24注册公用设备工程师（暖通空调）执业资格考试25注册公用设备工程师（给水排水）执业资格考试26注册公用设备工程师（动力）执业资格考试27一级建造师执业资格考试28国际商务专业人员职业资格考试29出版专业技术人员职业资格考试30质量专业技术人员职业资格考试31土地登记代理人职业资格考试32二级、三级翻译专业资格（水平）考试33环境影响评价工程师职业资格考试34一、二级注册计量师资格考试1.2资格考试项目 最密切的资格考试：5一级注册建筑师资格考试6二级注册建筑师资格考试7一级注册结构工程师资格考试8二级注册结构工程师资格考试10注册资产评估师执业资格考试11注册安全工程师执业资格考试12注册设备监理师执业资格考试15注册城市规划师执业资格考试16造价工程师执业资格考试17监理工程师资格考试20注册土木工程师（岩土）执业资格考试21注册土木工程师（港口与航道工程）执业资格考试24注册公用设备工程师（暖通空调）执业资格考试25注册公用设备工程师（给水排水）执业资格考试27一级建造师执业资格考试33环境影响评价工程师职业资格考试1.2资格考试项目 n土木工程和岩土工程是源和流的关系，岩土工程是土木工程下的一个二级学科土木工程岩土工程结构工程市政工程供热、供燃气、通风及空调工程防灾减灾工程及防护工程桥梁与隧道工程2 2岩土工程岩土工程2.1什么是岩土工程、岩土工程的定义岩土工程是土木工程领域专门研究关于土体和岩体的工程性质及其应用的一个学科分支。、岩土工程的范围土木工程中所有涉及土体和岩体的部分都包括在岩土工程的范围之内。岩土工程主要包括以下几个主要方面：土质学、地质学（包括水文）、工程勘察、地基基础（地基处理、基础工程）、开挖工程（基坑开挖、隧洞开挖）、支护工程（基坑支护、边坡支护及泥石流防治）、工程检测与监测。其实以上问题都可以归结为边坡稳定、土压力和地基承载力，这三者也是土力学里三个永恒的经典问题。2.2岩土工程范围岩土工程的范围土质学地质学（包括水文）工程勘察地基基础（地基处理、基础工程）开挖工程（基坑开挖、隧洞开挖）支护工程（基坑支护、边坡支护及泥石流防治）工程检测与监测2.2岩土工程范围n工程勘察工程勘察2.2岩土工程范围n地基处理地基处理高真空击密法2.2岩土工程范围n基础工程基础工程2.2岩土工程范围n基坑开挖基坑开挖2.2岩土工程范围n隧洞开挖隧洞开挖2.2岩土工程范围n基坑支护基坑支护南平武夷花园2.2岩土工程范围n边坡支护边坡支护锚索框架2.2岩土工程范围n泥石流防治泥石流防治北峰泥石流灾后现场2.2岩土工程范围经典问题边坡稳定土压力地基稳定2.3岩土工程与数学及力学的关系n数学数学工具高等数学线性代数概率与统计数值分析与计算计算机编程（FORTRAN,C,VB）2.3岩土工程与数学及力学的关系n力学工程力学理论力学固体力学流体力学（液体、气体、磁流）计算力学（数值分析与计算）实验力学（用实验的方法和手段）2.3岩土工程与数学及力学的关系固体力学材料力学、复合材料力学弹性力学、塑性力学（引入有限元等数值方法）结构力学振动力学损伤力学、断裂力学2.3岩土工程与数学及力学的关系n数学工具引入岩土工程形成土工数值分析与计算土工数值分析与计算（计算土力学）有限元（ANSYS,ADINA,ABAQUS,FLAC,MARC,PLAXIS）边界元离散元无穷元2.3岩土工程与数学及力学的关系n力学工具引入岩土工程形成岩土力学岩土力学岩石力学（岩体力学）土力学土动力学高等土力学2.4岩土工程的发展n从土力学到高等土力学经典的土力学理论解决的是满足工程精度的近似解，高等土力学囊括了设计更为完善的土工实验，在解决土的本构模型上引入了弹塑性力学，形成了岩土弹塑性力学，对土体的模拟更接近真实；对于无法求得解析解的问题引进了有限元等数值分析方法求取数值解，形成了计算土力学。高等土力学手段更为丰富，可以解决传统土力学所解决不了的更加广泛的问题。2.5岩土工程热点及常用软件n目前的工程热点目前的工程热点和难点是软土问题，特殊土（包括高原冻土、湿陷性黄土）问题。目前，仍是实践多理论少，未有比较完善的解决方法。n常用的商业软件理正、启明星、华宁、魔根。3 3岩土工程勘察岩土工程勘察 岩土工程勘察：岩土工程勘察：就是遵循有关规范，通过调查，测绘，就是遵循有关规范，通过调查，测绘，勘察与试验方法，考察具体建筑工程在建设，施工和勘察与试验方法，考察具体建筑工程在建设，施工和使用营运中涉及范围内的地形，地质，气象，环境条使用营运中涉及范围内的地形，地质，气象，环境条件，岩土体及其地下水体的空间分布的变化规律，工件，岩土体及其地下水体的空间分布的变化规律，工程性质以及有关地质现象与环境条件，针对不同建筑程性质以及有关地质现象与环境条件，针对不同建筑对象与工程的不同阶段，对场地的稳定性与建筑的适对象与工程的不同阶段，对场地的稳定性与建筑的适宜性做出客观的评价，论证与检验；对建筑的设计施宜性做出客观的评价，论证与检验；对建筑的设计施工提供所需的基本资料参数与原则性建议，以及对环工提供所需的基本资料参数与原则性建议，以及对环境与工程的相互作用做出预测与评估。境与工程的相互作用做出预测与评估。依据、方法、范围、期限、内容、阶段、任务 主要内容是岩体、土体与水体的分布、变化、性质、现象以及地形、地质、水文、气象和环境的特征与变化。3 3岩土工程勘察岩土工程勘察 3.1岩土工程勘察分级岩土工程勘察分级 勘察等级与工程安全等级、场地等级和地基等级相关。勘察等级与工程安全等级、场地等级和地基等级相关。安全等级为一级或安全等级为二级，而场地与地基中一个为一级的工程，勘察安全等级为一级或安全等级为二级，而场地与地基中一个为一级的工程，勘察等级为一级；三者任意两个为三级时，是勘察等级属三级勘察。等级为一级；三者任意两个为三级时，是勘察等级属三级勘察。安全等级安全等级破坏后果破坏后果工程类型工程类型一一很严重很严重重要工程重要工程3030层以上高层层以上高层二二严重严重一般工程一般工程7 73030层层三三不严重不严重次要工程次要工程7 7层以下层以下场地等级场地等级抗震抗震不良地质不良地质地质环境地质环境地形地貌地形地貌一一危害危害强烈发育强烈发育强烈破坏强烈破坏复杂复杂二二不利不利一般发育一般发育一般破坏一般破坏较复杂较复杂三三烈度烈度6 6度度不发育不发育未受破坏未受破坏简单简单3 3岩土工程勘察岩土工程勘察 地基等级岩土种类特殊岩土性质地下水一多有多年冻土、湿陷性土、盐渍土、膨胀土、严重污染土变 化大对工程影响大二较多无以上特殊土较大有不利影响三单一无特殊岩土不大无影响3.1岩土工程勘察分级岩土工程勘察分级3.1岩土工程勘察分级岩土工程勘察分级勘察等级勘察等级确定勘察等级的因素确定勘察等级的因素工程安全等级工程安全等级场地等级场地等级地基等级地基等级甲甲 级级有一项或多项为一级的勘察项目有一项或多项为一级的勘察项目乙乙 级级除甲级和丙级以外的勘察项目除甲级和丙级以外的勘察项目丙丙 级级三三 级级三三 级级三三 级级规划阶段（勘察）区域地质构造稳定性初步设计阶段-初勘场地稳定性分析技术设计阶段-详堪地层结构及工程性质分析施工阶段（勘察）检验已有的勘察成果3.2岩土工程勘察分阶段进行岩土工程勘察分阶段进行勘察勘察阶段阶段任务任务工作内容工作内容勘察方法勘察方法规划规划勘察勘察(选址选址勘察勘察)对拟建对拟建场地的场地的稳定性稳定性和适宜和适宜性做出性做出评价评价(1)收集场址所在地区的区域地质、地形地收集场址所在地区的区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程资料及建筑经貌、地震、矿产和附近地区的工程资料及建筑经验。验。(2)在收集和分析已有资料的基础上在收集和分析已有资料的基础上,进行现进行现场调查，了解场地工程地质条件。场调查，了解场地工程地质条件。(3)对工程地质条件复杂，已有资料不能符对工程地质条件复杂，已有资料不能符合要求的，可根据具体情况进行工程地质测绘及合要求的，可根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作；必要的勘探工作；(4)当有两个或两个以上拟选场地时，应进当有两个或两个以上拟选场地时，应进行比较分析。行比较分析。现场踏勘现场踏勘规划勘察阶段规划勘察阶段区域地质构造安全稳定分析：区域地质构造安全稳定分析：GB50021-94GB50021-94标准 分级参量 稳定性好稳定性较差稳定性差烈度I I6 6I9 I9 峰值加速度 0.089g 0.09g0.353g 0.359g 活动断层5km内无活动断层 5km内有活动断层长度10kmM10kmM5 震级M5 5M50%、高塑性、呈褐色、棕色高塑性、呈褐色、棕色 富含高龄石、碳酸盐岩系土。富含高龄石、碳酸盐岩系土。软粘土：软粘土：e1.0 ww1.0 wwL L 细粒土、淤泥、细粒土、淤泥、淤泥质土、泥炭淤泥质土、泥炭 a av v 0.5MPa 0.5MPa-1-1 Cu30kPa Cu30kPa。混合土：坡积、洪积、冰水积的粗、中、细粒混合，混合土：坡积、洪积、冰水积的粗、中、细粒混合，颗粒级颗粒级配不连续配不连续类混合土：砾、卵石、漂石超过类混合土：砾、卵石、漂石超过25%25%类混合土：粉粘粒超过类混合土：粉粘粒超过25%25%3.3区分不同工程进行勘察区分不同工程进行勘察填土：填土：素填土素填土杂填土：含有建筑垃圾杂填土：含有建筑垃圾 工业废料工业废料 生活垃圾生活垃圾冲填土：由水力冲填泥沙形成冲填土：由水力冲填泥沙形成多年冻土：温度等于或小于多年冻土：温度等于或小于0 oC，含有固态水，且在自然，含有固态水，且在自然 界中保持三年以上，当温度条件改变时，其物界中保持三年以上，当温度条件改变时，其物 理力学性质随之改变，并可产生冻胀融陷，热理力学性质随之改变，并可产生冻胀融陷，热 融滑塌等现象的土为多年冻土。融滑塌等现象的土为多年冻土。3.3区分不同工程进行勘察区分不同工程进行勘察膨胀岩土：含有大量亲水矿物，湿度变化时有较膨胀岩土：含有大量亲水矿物，湿度变化时有较 大体积变化，变形受约束时大体积变化，变形受约束时 产生较大产生较大 的内应力，应判为膨胀岩土。的内应力，应判为膨胀岩土。级别级别 胀缩变形量胀缩变形量Sc（mm）15 15 Sc 35 35 35 Sc 70 Sc7070 盐渍岩土：岩土中含有石膏、芒硝、岩盐（硫酸盐或盐渍岩土：岩土中含有石膏、芒硝、岩盐（硫酸盐或 氯化物）等易溶盐，其含量大于氯化物）等易溶盐，其含量大于0.5%；自然；自然 环境下具有溶陷，盐胀等特性。环境下具有溶陷，盐胀等特性。3.3区分不同工程进行勘察区分不同工程进行勘察 风风化化岩岩与与残残积积土土：风风化化岩岩是是指指岩岩是是在在风风化化营营力力等等作作用用下下，使使其其结结构构、成成份份、性性质质等等产产生生不不同同程程度度变变异异的的岩岩石石，岩岩面面已已完完全全分分化化成成土土而而未未经经搬搬运运的的应应定定名名为为残残积土积土 污污染染土土：由由于于致致污污物物质质侵侵入入土土体体，改改变变了了原原生生物物理力学性质的土，应判为污染土。理力学性质的土，应判为污染土。强风化岩强风化岩 N50 q50 qb b 800kPa v 800kPa vs s350m/s350m/s全风化岩全风化岩 30N 50 600q50 600qb b kPa 250vkPa 250vs s 350m/s350m/s残积土残积土 N50 q50 qb b 600kPa v 600kPa vs s250m/s250m/s3.3区分不同工程进行勘察区分不同工程进行勘察对房屋建筑与构筑物，主要解决的问题是场对房屋建筑与构筑物，主要解决的问题是场地和地基的稳定性，设计施工的岩土体技术地和地基的稳定性，设计施工的岩土体技术参数、地基的承载力和地基的沉降量与不均参数、地基的承载力和地基的沉降量与不均匀性，提出地基基础的设计方案；匀性，提出地基基础的设计方案；对岩土洞室工程，主要解决的问题是洞址，对岩土洞室工程，主要解决的问题是洞址，洞位和洞口的选择，围岩稳定性的评价，洞洞位和洞口的选择，围岩稳定性的评价，洞室设计施工参数的确定与支护结构方案施工室设计施工参数的确定与支护结构方案施工方法的建议；方法的建议；不同工程侧重面不同不同工程侧重面不同3.3区分不同工程进行勘察区分不同工程进行勘察如高层建筑的特点，一是高度大（重心高），它对如高层建筑的特点，一是高度大（重心高），它对整体倾斜的稳定性要求十分严格，要求地层有均匀整体倾斜的稳定性要求十分严格，要求地层有均匀性和低压缩性，高低部分的沉降差要小，水平荷载性和低压缩性，高低部分的沉降差要小，水平荷载起很大作用；二是重量大（荷载高），对地基承载起很大作用；二是重量大（荷载高），对地基承载力的要求高，沉降往往较大；三是深度大（基础深）力的要求高，沉降往往较大；三是深度大（基础深），深基坑开挖、降水、支护、基底隆起以及其对邻，深基坑开挖、降水、支护、基底隆起以及其对邻近已有建筑物的影响（沉降、水平位移）大。近已有建筑物的影响（沉降、水平位移）大。对于岩土边坡工程主要解决的问题是查明边对于岩土边坡工程主要解决的问题是查明边坡的工程地质条件，提出稳定性计算参数，坡的工程地质条件，提出稳定性计算参数，评价边坡的稳定性和预测工程活动引起边坡评价边坡的稳定性和预测工程活动引起边坡稳定性的变化，提出潜在不稳定边坡的整治稳定性的变化，提出潜在不稳定边坡的整治加固措施与监测方案。加固措施与监测方案。3.3区分不同工程进行勘察区分不同工程进行勘察管线工程（输送油、气、电力、水、热能、煤管线工程（输送油、气、电力、水、热能、煤炭等）的特点，一是距离长，属线型工程，会炭等）的特点，一是距离长，属线型工程，会通过不同的地貌地质单元（有平原、丘陵、山通过不同的地貌地质单元（有平原、丘陵、山区、沼泽、河流），会遇到多种不良地质现象区、沼泽、河流），会遇到多种不良地质现象和各种特殊性的土类；二是穿跨多，常需穿越、和各种特殊性的土类；二是穿跨多，常需穿越、跨越过河流、冲沟、山岭等，其选线方案和基跨越过河流、冲沟、山岭等，其选线方案和基础方案都涉及到沿线岩土体的稳定条件。础方案都涉及到沿线岩土体的稳定条件。岸边工程（码头、船坞、防波堤等）的特点是位岸边工程（码头、船坞、防波堤等）的特点是位于水陆交界的斜坡地带，有水域的直接影响。其于水陆交界的斜坡地带，有水域的直接影响。其他如尾矿工程、核电工程等亦各有各自的特点。他如尾矿工程、核电工程等亦各有各自的特点。3.3区分不同工程进行勘察区分不同工程进行勘察3.4岩土工程勘察获取资料的方法岩土工程勘察获取资料的方法 3.4.1 钻探 岩土工程地质钻探的任务可以随着勘察阶段的不向而不同，综合起来有如下几个方面：n1)探察建筑场区的地层岩性、岩层厚度变化情况，查明软弱岩土层的性质、厚度、层数、产状和空间分布；n2)了解基岩风化带的深度、厚度和分布情况；n3)探明地层断裂带的位置、宽度和性质，查明裂隙发育程度及随深度变化的情况；n4)查明地下含水层的层数、深度及其水文地质参数；n5)利用钻孔进行灌浆、压水试验及土力学参数的原位测试；n6)利用钻孔进行地下水位的长期观测、或对场地进行降水以保证场地岩(土)的相关结构的稳定性(如基坑开挖时降水或处理滑坡等地质问题)。3.4.1 钻探钻探的基本程序n1)破碎岩土。要在地壳中形成钻进，首先要进行破碎岩土的钻进工作，钻进可以来用人力或机械力(绝大多数情况下采用机械钻进)，以冲击力、剪切力或研磨形式使小部分岩土脱离母体而成为粉末、小岩土块或岩土芯的现象就称为破碎岩土。在孔底将岩土全部破碎成粉末或小块的钻进方法称为“全面钻进“。而钻进过程中只破坏孔底环状部分岩土，中间岩土芯保留的钻进方法称为“取芯钻进”。n 2)采取岩土芯或排除破碎岩土。这一过程又分为三种方法：一是采用机械的方法，如用取样器、勺钻等取出岩土芯或碎块粉末；二是将岩粉或者土碎块与水混合成岩粉浆或泥浆后，用抽筒抽出地表，如冲击钻；三是用流体(泥浆、清水、乳化液或空气)作为循环介质，将破碎的岩屑、土块输送到地表。n 3)加固孔壁。当在地壳小形成钻孔之后，钻孔周围原来的地层平衡稳定状态遭到破坏，继而可能引起孔壁坍塌。因此钻孔后必须对孔壁进行加固，加固的方法有二种：一是借助于循环液的静水压力来平衡地层的侧向压力以维持其稳定，这种方法在现代的反循环钻进中得到充分利用；二是用惰性材料或化学材料对孔壁进行处理加固，常用的惰件材料有水泥、黏土，化学材料有混入循环液中的泥浆处理剂，还有如直接注入钻孔中的堵漏剂，如氰凝、丙凝等；三是用金属或非金属的套管下入钻孔中以支撑孔壁，这种方法虽然可靠，但成本较高。常用的钻探方法和设备常用的钻探方法和设备 钻探方法 适用条件 代表钻具冲击钻探 人 力粘性土、黄土、砂、砂卵石层，不太坚硬的岩层洛阳铲、钢丝绳钻探，管钻机 械除上述外，还可用于坚硬岩层CZ系列回转钻探人 力粘性土、砂层 螺旋钻、勺钻机械硬合金小于级的沉积岩及部分变质岩、岩浆岩XU-300XY-l00DPP系列等钢 粒级的坚硬地层金刚石级以上的最坚硬岩层冲击回转钻探各种岩土层SH30-2型振 动 钻 探粘性土、砂土，大块碎石土，卵砾石层及风化基岩M-68型汽车式冲击回转振动钻探以各类土层为主G系列等冲洗钻探砂土、粉土和粘性土3.4.1 钻探3.5 3.5 岩土取样（采取土样）岩土取样（采取土样）一、土样的质量等级划分一、土样的质量等级划分n工程地质钻探的任务之一是采取岩土的试样，用来对其观察、鉴别工程地质钻探的任务之一是采取岩土的试样，用来对其观察、鉴别或进行各种物理力学的试验。在实际勘探过程中，要取得完全不受扰动或进行各种物理力学的试验。在实际勘探过程中，要取得完全不受扰动的原状土样是不可能的，这是由三个方面的因素决定的：的原状土样是不可能的，这是由三个方面的因素决定的：n第一，土样脱离母体后、原来所受到的围压突然解除，土样的应力第一，土样脱离母体后、原来所受到的围压突然解除，土样的应力状态与原来相比发生了变化，这在一定程度上会影响到土样的结构；状态与原来相比发生了变化，这在一定程度上会影响到土样的结构；n第二，钻探及采样过程中，钻具在钻压过程中必然要对周围土体第二，钻探及采样过程中，钻具在钻压过程中必然要对周围土体(包括土样原来所在区域包括土样原来所在区域)产生一定程度的扰动；产生一定程度的扰动；n第三，采取土样时要使用取土器，无论何种取土器都有一定的壁厚、第三，采取土样时要使用取土器，无论何种取土器都有一定的壁厚、长度和面积，它在压入过程中，也使土样受到一定的扰动。所以一般所长度和面积，它在压入过程中，也使土样受到一定的扰动。所以一般所说的原状土样也只是相对扰动程度较小而已。说的原状土样也只是相对扰动程度较小而已。土样质量等级（土样质量等级（GB50021-2001）级别级别扰动程度扰动程度试试 验验 内内 容容 不扰动不扰动轻微扰动轻微扰动显著扰动显著扰动完全扰动完全扰动土类定名、含水量、密度、强度试验、土类定名、含水量、密度、强度试验、固结试验固结试验土类定名、含水量、密度土类定名、含水量、密度土类定名、含水量土类定名、含水量土类定名土类定名3.4.2 3.4.2 岩土取样（采取土样）岩土取样（采取土样）3.5 原位试验3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验n静力载荷试验（简称载荷试验静力载荷试验（简称载荷试验,static loading test),就是在拟建就是在拟建建筑场地上，在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的建筑场地上，在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地基方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析研究地基土的强度与变形特性，求得地基土容土的稳定沉降量，分析研究地基土的强度与变形特性，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。许承载力与变形模量等力学数据。n其方法是在保持地基土的天然状态下，在一定面积的承压板上向其方法是在保持地基土的天然状态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性。测试所地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性。测试所反映的是承压板以下大约反映的是承压板以下大约1.52倍承压板宽的深度内土层的应力倍承压板宽的深度内土层的应力-应应变变-时间关系的综合性状。时间关系的综合性状。n载荷试验按边载条件分为浅层和深层；按承压板形状有平板与螺载荷试验按边载条件分为浅层和深层；按承压板形状有平板与螺旋板之分；按用途可分为一般载荷试验和桩载荷试验；按载荷性质又旋板之分；按用途可分为一般载荷试验和桩载荷试验；按载荷性质又可分为静力和动力载荷试验。可分为静力和动力载荷试验。试验目的试验目的(1)确定地基土承载力的特征值；确定地基土承载力的特征值；(2)确定地基土的变形模量确定地基土的变形模量(排水或不排水排水或不排水)；(3)估算地基土的不排水抗剪强度；估算地基土的不排水抗剪强度；(4)确定地基土基床反力系数；确定地基土基床反力系数；(5)估算地基土的固结系数。估算地基土的固结系数。3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验试验基本原理试验基本原理p0pu3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验试验仪器设备试验仪器设备 载荷试验的设备由承压板、加荷系统、反力系统和观测系统等组成。载荷试验的设备由承压板、加荷系统、反力系统和观测系统等组成。3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验成果整理及其应用成果整理及其应用 1.绘制曲线图绘制曲线图 3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验 此法是指以比例界限此法是指以比例界限p0作为地基土承载力，适用于硬塑作为地基土承载力，适用于硬塑-坚硬粘性土、坚硬粘性土、粉土、砂土和碎石土。粉土、砂土和碎石土。p0pu 2.地基土承载力的确定地基土承载力的确定3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验 3.变形模量计算变形模量计算3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验3.5.1 静力载荷试验静力载荷试验4.估算地基土的基床反力系数估算地基土的基床反力系数（注：承压板边长为（注：承压板边长为30cm）5.估算地基土的不排水抗剪强度估算地基土的不排水抗剪强度Cu饱和软粘土饱和软粘土Cu可据快速法载荷试验的可据快速法载荷试验的Pu确定确定式中：式中：pp承压板周边外的超载或土的自重压力；承压板周边外的超载或土的自重压力；NcNc承压系数。周边无超载时取承压系数。周边无超载时取6.156.15；当承压板埋深；当承压板埋深4 4倍板径或边倍板径或边长时取长时取9.259.25，否则边长时，否则边长时，NcNc由内插法确定。由内插法确定。3.5.2 静力触探试验静力触探试验试验目的试验目的 (1)根据贯入阻力曲线的形态特征或数值变化幅度划分土层；根据贯入阻力曲线的形态特征或数值变化幅度划分土层；(2)评价地基土的承载力；评价地基土的承载力；(3)估算地基土层的物理力学参数；估算地基土层的物理力学参数；(4)选择桩基持力层、估算单桩承载力，判定沉桩的可能性；选择桩基持力层、估算单桩承载力，判定沉桩的可能性；(5)判定场地土层的液化势。判定场地土层的液化势。静力触探试验的优点是连续、快速、难确，可以在现场直接得到各土层的贯入阻力指标，从而能够了解土层在原始状态下的有关物理力学参数。3.5.2 静力触探试验静力触探试验试验基本原理试验基本原理通过一定的机械装置，用准静力将标通过一定的机械装置，用准静力将标准规格的金属探头垂直均匀地压入土层中，准规格的金属探头垂直均匀地压入土层中，同时利用传感器或机械量测仪表测试土层同时利用传感器或机械量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，并据测得的阻力情对触探头的贯入阻力，并据测得的阻力情况来分析判断土层的物理力学性质。况来分析判断土层的物理力学性质。3.5.2 静力触探试验静力触探试验仪器设备仪器设备静力触探试验静力触探试验(cone penetration test=CPT),分为机械式分为机械式和电测式两种。和电测式两种。电测静力触探优点：电测静力触探优点：兼有勘探与测试双重作用；兼有勘探与测试双重作用；测试数据精度高，测试数据精度高，再现性好，且测试快速、连续、效率高、功能多；再现性好，且测试快速、连续、效率高、功能多；采用电子技术，便于采用电子技术，便于实现测试过程自动化。实现测试过程自动化。3.5.2 静力触探试验静力触探试验技术要求技术要求(1)(1)触探头应匀速垂直压入土中，贯入速率触探头应匀速垂直压入土中，贯入速率1.2m/min1.2m/min；(2)(2)触探头的测力传感器连同仪器、电缆应进行定期标定，室内探头标定测触探头的测力传感器连同仪器、电缆应进行定期标定，室内探头标定测力传感器的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度零漂、归零误差均应小于力传感器的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度零漂、归零误差均应小于1%FS1%FS，现场试验归零误差应小于，现场试验归零误差应小于3%3%，绝缘电阻不小于，绝缘电阻不小于500M500M。(3)(3)深度记录误差不应大于触探深度的深度记录误差不应大于触探深度的1%1%。(4)(4)当贯入深度大于当贯入深度大于30m30m，或穿过厚层软土层再贯入硬土层时，应防止孔斜或触，或穿过厚层软土层再贯入硬土层时，应防止孔斜或触探杆断裂，也可量测触探孔偏斜角，以修正土层界线的深度；探杆断裂，也可量测触探孔偏斜角，以修正土层界线的深度；(5)(5)孔压探头贯入前，应变腔应为液体所充满，并在现场一直饱和状态，直至孔压探头贯入前，应变腔应为液体所充满，并在现场一直饱和状态，直至探头进入水下土层止。孔压静探过程中不得上提探头，以免探头处出现负压，破坏探头进入水下土层止。孔压静探过程中不得上提探头，以免探头处出现负压，破坏应变腔的饱和状态，影响测试结果的准确性。应变腔的饱和状态，影响测试结果的准确性。(6)(6)当在预定深度进行孔压消散试验时，应量测停止贯入后不同时间的孔压值，当在预定深度进行孔压消散试验时，应量测停止贯入后不同时间的孔压值，其计时间隔应由密而疏合理控制。试验过程中不得松动探杆。其计时间隔应由密而疏合理控制。试验过程中不得松动探杆。3.5.2 静力触探试验静力触探试验试验成果整理试验成果整理 (1)对原始数据进行检查与校正，如深度和零漂校正。对原始数据进行检查与校正，如深度和零漂校正。3.5.2 静力触探试验静力触探试验为相对应的应变量(微应变)。3.5.2 静力触探试验静力触探试验(2)计算比贯入阻力ps、锥尖阻力qc，侧壁摩擦力fs，摩阻比FR及孔隙水压力U。分别为单桥探头、双桥探头、孔压探头的锥头的有关传感器及摩擦筒的率定系数；其中：其中：（3）绘制图件）绘制图件单孔单孔静力静力触探触探曲线曲线（双（双桥探桥探头）头）Rf(100%)成果应用成果应用主要应用：划分土层；求取各土层工程性质指标；确定桩基参数。主要应用：划分土层；求取各土层工程性质指标；确定桩基参数。1.划分土层及土类判别划分土层及土类判别划分土层步骤：划分土层步骤：将静力触探探头阻力与深度曲线将静力触探探头阻力与深度曲线分段分段。分段的。分段的依据依据是根据各种阻力大小是根据各种阻力大小和曲线形状进行综合分段。如阻力较小、摩阻比较大、超孔隙水压力大、曲和曲线形状进行综合分段。如阻力较小、摩阻比较大、超孔隙水压力大、曲线变化小的曲线段所代表的土层多为线变化小的曲线段所代表的土层多为粘土层粘土层；而阻力大、摩阻比较小、超孔；而阻力大、摩阻比较小、超孔隙水压力很小、曲线呈急剧变化的锯齿状则为隙水压力很小、曲线呈急剧变化的锯齿状则为砂土砂土。3.5.2 静力触探试验静力触探试验 2.求土层的工程性质指标求土层的工程性质指标 （1）判断土的潮湿程度）判断土的潮湿程度(w，IL)及重力密度及重力密度 （2）饱和土重力密度。）饱和土重力密度。（3）土的抗剪强度参数）土的抗剪强度参数 （4）地基土的承载力）地基土的承载力 （5）求土层压缩模量）求土层压缩模量Es、变形模量、变形模量E0 （6）用孔压触探求饱和土层固结系数（水平固结系数和垂直固结系）用孔压触探求饱和土层固结系数（水平固结系数和垂直固结系数）及渗透系数数）及渗透系数 3.5.2 静力触探试验静力触探试验u桩身周长；桩身周长；qsik用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧摩阻层土的极限侧摩阻力标准值；力标准值；li桩穿越第桩穿越第i层土的厚度；层土的厚度；桩端阻力修正系数；桩端阻力修正系数；Psk桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值；桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值；Ap桩端面积。桩端面积。3.5.2 静力触探试验静力触探试验3.在桩基勘察中的应用在桩基勘察中的应用（1）确定单桩承载力（单桥探头）确定单桩承载力（单桥探头）式中：式中：Pu单桩竖向极限承载力单桩竖向极限承载力(kN);桩尖阻力修正系数桩尖阻力修正系数(粘性土粘性土2/3,饱和砂土饱和砂土1/2);qc桩端上下探头阻力桩端上下探头阻力;Up桩的周长桩的周长(m);fsi第第i层土的探头侧壁摩阻力层土的探头侧壁摩阻力(kPa);i第第i层土桩身侧摩阻力修正系数。层土桩身侧摩阻力修正系数。3.5.2 静力触探试验静力触探试验（2）确定单桩承载力（双桥探头）确定单桩承载力（双桥探头）式中：式中：（3）确定桩端持力层）确定桩端持力层层位、厚度、埋深层位、厚度、埋深 从静力触探曲线上可容易地找从静力触探曲线上可容易地找出锥尖阻力较高的层位，根据出锥尖阻力较高的层位，根据阻值大小和桩基设计要求，可阻值大小和桩基设计要求，可确定桩端持力层，进一步确定确定桩端持力层，进一步确定桩长及桩截面尺寸、单桩数量桩长及桩截面尺寸、单桩数量等。等。3.5.2 静力触探试验静力触探试验 4.评价饱和砂土、粉土的液化势评价饱和砂土、粉土的液化势 3.5.2 静力触探试验静力触探试验3.5.3 标准贯入试验标准贯入试验 标准贯入试验标准贯入试验(standard penetration tes