公路工程地质勘察.pptx

地矿学院地矿学院地矿学院地矿学院一、基本概念介绍一、基本概念介绍二、勘察手段介绍二、勘察手段介绍三、公路工程地质勘察三、公路工程地质勘察第1页/共103页工程地质条件地矿学院地矿学院一、基本概念一、基本概念n n工程地质条件是指客观存在的地质环境中与工程建设有关的地质要工程地质条件是指客观存在的地质环境中与工程建设有关的地质要素之综合。它包括地形地貌、岩土类型及其工程地质性质、地质结素之综合。它包括地形地貌、岩土类型及其工程地质性质、地质结构、水文地质条件、物理地质现象（动力地质作用）、天然建筑材构、水文地质条件、物理地质现象（动力地质作用）、天然建筑材料。料。n n综合概念综合概念，一、，一、二种因素不称为工程地质条件二种因素不称为工程地质条件。n n针对工程建设对象而言针对工程建设对象而言。n n在自然地质历史过程中形成的客观条件在自然地质历史过程中形成的客观条件，不是人为的不是人为的。第2页/共103页工程地质问题n n工程地质问题是指工程建设与地质环境（场地工程地质条件）之间，存在着某些不适应性所引起的影响建筑物施工、正常运行和周围环境的地质问题。它反映了工程要求与场地地质条件之间的矛盾。n n问题的产生是由于工程技术经济要求与场地地质背景之间的矛盾或差异引起。地矿学院地矿学院第3页/共103页工程地质勘察工程地质勘察为满足工程设计、施工、特殊性岩土和不良地质处治的需要，为满足工程设计、施工、特殊性岩土和不良地质处治的需要，采用各种勘察技术、方法，对建筑场地的工程地质条件进行综采用各种勘察技术、方法，对建筑场地的工程地质条件进行综合调查、研究、分析、评价以及编制工程地质勘察报告的全过合调查、研究、分析、评价以及编制工程地质勘察报告的全过程。程。地矿学院地矿学院第4页/共103页地矿学院地矿学院工程地质勘察的目的：n n为工程建筑对象选择适宜的地质环境为工程建筑对象选择适宜的地质环境，从而为该工程在从而为该工程在技术上的可能技术上的可能性性和和经济上的合理性经济上的合理性提供保证提供保证。并不致对地质环境产生不应有的破坏并不致对地质环境产生不应有的破坏，以致影响工程本身和人类的生活环境以致影响工程本身和人类的生活环境。第5页/共103页地矿学院地矿学院工程地质勘察的任务1.查明并分析工程场地的工程地质条件；2.分析存在的工程地质问题，进行定性和定量分析；3.选择能满足要求的较优越的工程场地和环境；4.对选择的场地进一步勘察后，对照建筑物的适宜性对场地进行分区，提出各区段所适宜的建筑物类型、结构、规模、基础及地基处理的合理意见；5.预测工程建成后对地质环境的影响；6.提出工程地质条件的分析评价及改善不良地质条件的措施和建议。第6页/共103页地矿学院地矿学院工程地质勘察阶段为保证工程建筑物自规划设计到施工和使用全过程达到安全、经济、合用的标准，使建筑物场地、结构、规模、类型与地质环境、场地工程地质条件相互适应。任何工程的规划设计过程必须遵照循序渐进的原则，即科学地划分为若干阶段进行。工程地质勘察过程是对客观工程地质条件和地质环境的认识过程。工程地质勘察过程是对客观工程地质条件和地质环境的认识过程。“认识论认识论”由区域到场地，由地表到底下，由一般调查到专门由区域到场地，由地表到底下，由一般调查到专门性问题的研究，由定性到定量评价的原则进行。第7页/共103页地矿学院地矿学院勘察阶段划分我国实行四阶段体制，与国际通用体制相同。规划阶段初步设计技术设计施工设计与施工不同部门的名称：不同部门的名称：铁道部门：铁道部门：草测草测 初测初测 详测详测 定测；定测；水电部门：水电部门：规划规划 可行性研究可行性研究 初步设计初步设计 技施设计技施设计 运行；运行；城建部门：城建部门：总体规划总体规划 详细规划详细规划 初步设计初步设计 技术设计技术设计 施工设计与施工；施工设计与施工；公路部门：公路部门：预可行性研究阶段工程地质勘察（简称预可勘察）工程可行性研究阶段工程地质勘察（简称工可勘察）初步设计阶段工程地质勘察（简称初步勘察）施工图设计阶段工程地质勘察（简称详细勘察）规划阶段的任务：区域开发技术经济论证，比较选择第一期工程开发地段。定性概略评价。初步设计的任务：场地方案比较，选场址。定性、定量评价。技术设计的任务：选定建筑物位置、类型、尺寸。定量评价。施工设计与施工：施工详图。补充验证已有资料。第8页/共103页工程勘察方法或技术手段，主要以下几种：（1）工程地质测绘（2）勘探与取样（3）原位测试与室内实验（4）现场检验与监测地矿学院地矿学院第9页/共103页地矿学院地矿学院二、勘察手段介绍1、工程地质测绘工程地质测绘是运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描 述，初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。将工程地质条件诸要素采用不同的颜 色、符号，按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上，并结合勘探、测试和其他勘察工作 的资料，编制成工程地质图。这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适宜性 作出评价。第10页/共103页地矿学院地矿学院工工程程地地质质测测绘绘是是岩岩土土工工程程勘勘察察的的基基础础工工作作，一一般般在在勘勘察察的的初初期期阶阶段段进进行行。这这一一方方法法的的本本质质是是运运用用地地质质、工工程程地地质质理理论论，对对地地面面的的地地质质现现象象进进行行观观察察和和描描述述，分分析析其其性性质质和和规规律律，并并藉藉以以推推断断地地下下地地质质情情况况，为为勘勘探探、测测试试工工作作等等其其他他勘勘察察方方法法提提供供依依据据。在在地地形形地地貌貌和和地地质质条条件件较较复复杂杂的的场场地地，必必须须进进行行工工程程地地质质测测绘绘；但但对对地地形形平平坦坦、地地质质条条件件简简单单且且较较狭狭小小的的场场地地，则则可可采采用用调调查查代代替替工工程程地地质质测测绘绘。工工程程地地质质测测绘绘是是认认识识场场地地工工程程地地质质条条件件最最经经济济、最最有有效效的的方方法法 ，高高质质量量的的测测绘绘工工作作能能相相当当准准确确地地推推断断地地下下地地质质情情况况，起起到到有有效效地地指指导导其其他他勘察方法的作用勘察方法的作用 。第11页/共103页2 2、工程地质勘探勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的；并且可利用 勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法 。物探是一种间接的勘探手段，它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解 决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是，物探成果判释往往具多解性，方法的使用又受地形条件等的限制，其成果需用勘探工程来验证。地矿学院地矿学院第12页/共103页地矿学院地矿学院 钻探和坑探也称勘探工程，均是直接勘探手段，能可靠地钻探和坑探也称勘探工程，均是直接勘探手段，能可靠地了解地下地质情况，在岩土工程勘察中是必不可少的。了解地下地质情况，在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛，可根据地层类别和勘察其中钻探工作使用最为广泛，可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时，可采用坑探方法。情况时，可采用坑探方法。坑探工程的类型较多，应根据勘察要求选用。坑探工程的类型较多，应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备，耗费人力、勘探工程一般都需要动用机械和动力设备，耗费人力、物力较多，有些勘探工程施工周期又较长，而且受物力较多，有些勘探工程施工周期又较长，而且受 到许多到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点，布置条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点，布置勘探工程需要以工程地质测勘探工程需要以工程地质测 绘和物探成果为依据，切避盲绘和物探成果为依据，切避盲目性和随意性。目性和随意性。第13页/共103页地矿学院地矿学院 原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括析评价提供所需的技术参数，包括岩岩 土的物性指标、强度参土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数的参数等等 。原位测试一般都藉助于勘探工程进行，是详细勘察阶段原位测试一般都藉助于勘探工程进行，是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。主要的一种勘察方法。第14页/共103页地矿学院地矿学院3 3、原位测试与室内试验原位测试与室内试验相比，各有优缺点 。原位测试的优点是：试样不脱离原来的环境，基本上在原位应力条件下进行试验；所测定的岩土体尺寸大，能反映宏观结构对岩土性质的影响，代表性好；试验周期较短，效率高；尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是：试验时的应力路径难以控制；试验时的应力路径难以控制；边界条件也较复杂；有些试验耗费人力、边界条件也较复杂；有些试验耗费人力、物力较多，不可能大量进行。物力较多，不可能大量进行。室内实验历史较久 ，其优点是：实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）；可以大量取样。缺点是：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；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。性差；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。第15页/共103页地矿学院地矿学院 4 4、现场检验与监测现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节，大量工作在施工和运营期间进行；但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施，所以又被列为一种勘察方法。它的主要目的在于保证工程质量和安全，提高工程效益。现场检验的涵义，包括施工阶段对先前岩土工程勘 察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类 荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料，可以反求出某些工程技术参数，并以此为依据及时修正设计，使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行，但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象，应在建筑物竣工运营期间继续进行。第16页/共103页地矿学院地矿学院 随着科学技术的飞速发展，在岩土工程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。例勘察领域中不断引进高新技术。例 如，工程地质如，工程地质综合分析、工程地质测绘制图和不良地质现象监综合分析、工程地质测绘制图和不良地质现象监测中遥感测中遥感(RS)(RS)、地理信息系统、地理信息系统 (GIS)(GIS)和全球卫星和全球卫星定位系统定位系统(GPS)(GPS)即即“3S3S”技术的引进；勘探工作技术的引进；勘探工作中地质雷达和地球物理层析中地质雷达和地球物理层析 成像技术成像技术(CT)(CT)的应用的应用等。等。第17页/共103页地矿学院地矿学院三、公路工程地质勘察公路工程地质勘察规范（JTGC202011）第18页/共103页地矿学院地矿学院为适应公路建设的需要，贯彻执行国家有关技为适应公路建设的需要，贯彻执行国家有关技术经济政策，做到技术先进，经济合理，确保术经济政策，做到技术先进，经济合理，确保工程质量，制定本规范。工程质量，制定本规范。目的目的本规范适用于各级新建、改建公路的工程地质本规范适用于各级新建、改建公路的工程地质勘察。勘察。适用范围适用范围公路工程地质勘察必须根据公路基本建设程序公路工程地质勘察必须根据公路基本建设程序分阶段并按各阶段深度的要求开展工作，结合分阶段并按各阶段深度的要求开展工作，结合现场地形地质条件、工程结构设置以及不同勘现场地形地质条件、工程结构设置以及不同勘察手段的特性等，统筹考虑、综合确定勘察方察手段的特性等，统筹考虑、综合确定勘察方法及勘察工作量。法及勘察工作量。勘察方法确定原则勘察方法确定原则第19页/共103页地矿学院地矿学院公路工程地质勘察分阶段开展工作，与设公路工程地质勘察分阶段开展工作，与设计工作同步协调，就是坚持由浅入深，不断深计工作同步协调，就是坚持由浅入深，不断深化对地质问题的研究，通过化对地质问题的研究，通过逐步认识逐步认识沿线区域沿线区域及工程建设场地的水文地质及工程地质条件，及工程建设场地的水文地质及工程地质条件，准确提供各阶段所需的地质资料的过程。从工准确提供各阶段所需的地质资料的过程。从工程实践来看，程实践来看，地勘工作量的投入不足或制定的地勘工作量的投入不足或制定的勘察方案不切合实际，是导致工作深度不够或勘察方案不切合实际，是导致工作深度不够或地质资料不能正确反映现场地质条件，严重影地质资料不能正确反映现场地质条件，严重影响工程建设质量的重要原因。响工程建设质量的重要原因。第20页/共103页地矿学院地矿学院公路工程地质勘察应按工程地质调绘、勘探测试、公路工程地质勘察应按工程地质调绘、勘探测试、地质资料综合分析及报告编制的程序开展工作，正地质资料综合分析及报告编制的程序开展工作，正确反映工程建设场地的工程地质条件，为公路工程确反映工程建设场地的工程地质条件，为公路工程建设提供资料完整、评价正确的工程地质勘察报告。建设提供资料完整、评价正确的工程地质勘察报告。勘察基本程序勘察基本程序工程地质勘察是一项综合性的地质工作，应结工程地质勘察是一项综合性的地质工作，应结合工程设计按一定的程序展开工作，其程序应该是合工程设计按一定的程序展开工作，其程序应该是先进行工程地质调绘，再进行工程地质勘探、测试，先进行工程地质调绘，再进行工程地质勘探、测试，最后综合分析，整理资料，编制工程地质勘察报告。最后综合分析，整理资料，编制工程地质勘察报告。第21页/共103页地矿学院地矿学院公路工程地质勘察必须重视每一环节的技术质公路工程地质勘察必须重视每一环节的技术质量，建立完善的质量保证体系和质量追溯责任量，建立完善的质量保证体系和质量追溯责任制。制。勘察要求勘察要求公公路工程地质勘察的深度和地质资料的准路工程地质勘察的深度和地质资料的准确性对工程确性对工程设计质量设计质量、工程造价、施工工期乃、工程造价、施工工期乃至工程运营期的安全至工程运营期的安全可产生重大影响可产生重大影响。在进行。在进行公路建设的过程中，因地质工作的深度不够而公路建设的过程中，因地质工作的深度不够而导致工程方案变更，追加工程投资、延误工期，导致工程方案变更，追加工程投资、延误工期，危及工程乃至人身安全的事例较多，教训深刻。危及工程乃至人身安全的事例较多，教训深刻。第22页/共103页地矿学院地矿学院公路工程地质勘察内容（一）新建公路工程地质勘察的内容1.路线工程地质勘察2.路基、路面工程地质勘察3.桥涵工程地质勘察4.隧道工程地质勘察5.天然筑路材料工程地质勘察（二）改建公路工程地质勘察内容1.收集沿线的地形、地貌、工程地质、水文地质、气象、地震等资料。2.收集有关桥梁、隧道和防护、排水等构造物的新建、改建或加固工程所需的地质资料。3.收集原有公路路况资料。4.调查原有公路的路基、路面、小桥涵等人工构造物的状况及病害，研究病因及防治的效果。对原有公路的工程地质、不良地质地段的道路病害应力求根治。5.当路线因提高等级或绕避病害而另选新线的路段，应按新建公路的要求进行工程地质勘察工作。第23页/共103页地矿学院地矿学院公路工程地质勘察的主要方法(一)工程地质测绘1.工程地质测绘的主要内容2.工程地质测绘的工作方法3.航片和卫片在工程地质测绘中的应用(二)工程地质勘探(三)工程地质试验及长期观测第24页/共103页地矿学院地矿学院（一）公路工程地质调查与测绘（一）公路工程地质调查与测绘调查与测绘是工程地质勘察的主要方法。通过观察和访问，对路线通过地区的工程地质条件进行综合性的地面研究，将查明的地质现象和获得的资料，填绘到有关的图表与记录本中，这种工作统称为调查测绘（调绘）。公路工程地质调查测绘，一般可在沿线两侧带状范围内进行，通常采用沿线调查的方法而不进行测绘；对不良地区地段及地质条件复杂的路段，应扩大调绘范围。以提出完整可靠的地质资料；对可能控制路线方案、路线位置或重点工程的地质点，以及重要的地质界线，则应根据需要进行详细测绘。各工程项目的工程地质调查与测绘工作，应按公路工程地质勘察规范有关章节办理。第25页/共103页地矿学院地矿学院第26页/共103页地矿学院地矿学院(1)各级公路均须作工程地质调查。高速公路、一级公路、二级公路和独立工点，应进行工程地质测绘工作。对三、四级公路的不良地质地段，也可测绘工程地质平面图和纵断面图。工程地质条件简单的一般公路，可不进行地质测绘。(2)工程地质调查与测绘的目的在于查明公路走廊范围内的地貌、地质条件，并结合区域地质资料，对路基、桥梁、隧道及其他结构物的稳定性、适宜性作出评价，且为工程地质勘探、测试工作及工点布置提供依据。(3)工程地质调查与测绘的内容应收集当地航空照片、气象、水文、地质、植被、冻深、最高洪水位及其发生季节、淹没范围等资料，了解人类活动对不良地质的影响，调查了解当地公路建设及其相关工程的经验总结。第27页/共103页地矿学院地矿学院工程地质测绘的主要内容研究沿线地形地貌特征，划分地貌单元；查明沿线的地层、岩性、地层层序、成因、厚度、时代及岩相变化等；查明地质构造、土体的成层组合关系、大地构造、构造线方向、断裂褶皱形态、岩层产状和分布、构造形迹和构造体系以及它们之间的关系；研究水文地质条件，调查地下水的天然和人工露头-井、泉、矿坑和钻孔等；调查研究沿线不良地质现象及特殊地质问题的范围和性质、发生发展及分布规律；调查研究已有建筑物变形破坏情况及建筑经验；了解沿线天然建筑材料的质量、数量及分布情况。第28页/共103页地矿学院地矿学院工程地质调查与测绘的范围（1）调查的工程项目:一般应包括路线、桥梁、隧道、路基及其附属工程中有影响的工程地质现象。（2）测绘范围:应包括路线正线及各比较方案的走廊地带。大桥、特大桥轴线附近的河床和两岸谷坡及阶地，以及河流上、下游，其测绘范围与桥位图相同。长、大隧道所穿越的全部地段(包括洞口路堑)。对于不良地质和特殊性岩土的调绘范围，应视具体情况和类别以及处理范围加以确定。第29页/共103页地矿学院地矿学院工程地质调查方法工程地质调查主要是用直接观察和访问群众的方法，需要时可配合适量的勘探和试验工作。1直接观察直接观察是工程地质调查最重要最基本的方法。它主要利用自然迹象和露头，进行由此及彼、由表及里的观察分析工作，以达到认识路线通过地带工程地质条件的目的。第30页/共103页地矿学院地矿学院观察工作的质量，一方面取决于观察点的数量和选择是否恰当，另一方面也取决于调查人员的知识和经验。只有理解了的东西才能更深刻的感觉它，如果不具备丰富的理论知识，不熟悉各种地质现象的本质及其相互关系，是很难进行深刻的观察分析工作的。有经验的地质人员，能充分利用各种自然迹象和露头，运用多种方法互相配合进行观察分析，不仅可保证工程的质量，还可减少不必要的勘探工作。第31页/共103页地矿学院地矿学院(2)访问群众访问群众是工程地质调查常用的方法。对沿线居民调查访问，可以了解有关问题的历史情况、多年情况及当地与自然灾害作斗争的经验，这对于直接观察往往是必不可少的补充。在某些情况下，这种方法尤其显得重要，例如，对历史地震情况的调查，对沿线洪水位的调查，对风沙、雪害、滑坡、崩塌、泥石等不良地质的发生情况、活动过程和分布规律的调查都离不开调查访问。第32页/共103页地矿学院地矿学院航片和卫片在工程地质测绘中的应用航片的应用(1)运用室内光学仪器编制地形图；(2)通过地质专业判译编绘工程地质图；卫片的应用(优点)(1)卫片拍摄地面范围大；(2)反映宏观形态特征较清楚、解释效果比较好；(3)卫片中包含的信息量大，可根据色调和形态特征，能够解决工程地质测绘中的很多问题。第33页/共103页地矿学院地矿学院（二）工程地质勘探1.山地勘探：剥土、探坑、探槽、探井（分竖井、斜井）、平洞2.钻探3.物探4.工程地质坑探第34页/共103页地矿学院地矿学院钻探采用钻探机具对深部的工程地质条件进行揭露的一种工作方法。它分为轻便钻探和钻探两种。轻便钻探利用洛阳铲、锥探和小螺纹钻等进行钻探的方法；钻探一般是利用大型钻机进行钻探的方法，常用的钻机是机械回转钻机。钻进方法有以下三种：A冲击钻进：采用底部圆环状的钻头，将钻具提升到一定高度，利用钻具自重，迅猛放落，钻具在下落时产生冲击动能，冲击孔底岩土层，使岩土达到破碎。B回转钻进：采用底部嵌焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进，钻进中施加钻压，使钻头在回转中切入岩土层，达到加深钻孔的目的。C振动钻进：采用机械动力所产生的振动力，通过连接杆和钻具传到圆筒形钻头周围土中。D综合式钻进：综合冲击回转两种钻进方法；在钻进过程中，钻头克取岩石时，施加一定的动力，对岩石产生冲击作用，使岩石的破碎速度加快，同时由于冲击力的作用使硬质合金刻人岩石深度增加，在回转中将岩石剪切掉。第35页/共103页地矿学院地矿学院第36页/共103页地矿学院地矿学院坑探工程类型及其适用条件坑探工程类型及其适用条件坑探工程也叫掘进工程、井巷工程，它在岩土工程勘探中占有坑探工程也叫掘进工程、井巷工程，它在岩土工程勘探中占有一定的地位。与一般的钻探工程相比较，其特点是：勘察人员一定的地位。与一般的钻探工程相比较，其特点是：勘察人员能直接观察到地质结构，准确可靠，且便于素描；可不受限制能直接观察到地质结构，准确可靠，且便于素描；可不受限制地从中采取原状岩土样和用作大型原位测试。尤其对研究断层地从中采取原状岩土样和用作大型原位测试。尤其对研究断层破碎带、软弱泥化夹层和滑动面破碎带、软弱泥化夹层和滑动面(带带)等的空间分布特点及其工等的空间分布特点及其工程性质等，更具有重要意义。坑探工程的缺点是：使用时往往程性质等，更具有重要意义。坑探工程的缺点是：使用时往往受到自然地质条件的限制，耗费资金大而勘探周期长；尤其是受到自然地质条件的限制，耗费资金大而勘探周期长；尤其是重型坑探工程不可轻易采用。重型坑探工程不可轻易采用。第37页/共103页地矿学院地矿学院常用的坑探工程有：探槽、试坑、浅井、竖井常用的坑探工程有：探槽、试坑、浅井、竖井(斜井斜井)、平硐和、平硐和石门石门(平巷平巷)。其中前三种为轻型坑探工程，后三种为重型坑探。其中前三种为轻型坑探工程，后三种为重型坑探工程。工程。第38页/共103页地矿学院地矿学院各种坑探工程的特点和适用条件：名称名称特点特点适用条件适用条件探槽在地表深度小于3-5米的长条形槽子剥除地表覆土，揭露基岩，划分地层岩性，研究断层破碎带；探查残坡积层的厚度和物质、结构 试坑从地表向下，铅直的、深度小于35m的圆形或方形小坑 局部剥除 覆土，揭露基岩；作载荷试验、渗水试验，取原状土样 浅井从地表向下，铅直的、深度515m的圆形或方形井 确定覆盖层及风 化层的岩性及厚度；作载荷试验，取原状土样 竖井（斜井）形状与浅井相同，但深度大于15m，有时需支护 了解覆 盖层的厚度和性质，作风化壳分带、软弱夹层分布、断层破碎带及岩溶发育情况、滑坡体结 构及滑动面等；布置在地形较平缓、岩层又较缓倾的地段 第39页/共103页地矿学院地矿学院名称名称特点特点适用条件适用条件平硐在地面有出口的水平坑道，深度较大，有时需支护 调查斜坡地质结 构，查明河谷地段的地层岩性、软弱夹层、破碎带、风化岩层等；作原位岩体力学试验及地 应力量测，取样；布置在地形较陡的山坡地段 石门（平巷）不出露地面而与竖井相连的水平坑道，石门垂直岩层走向，平巷平行 了解河底地质结构，作试验等 第40页/共103页地矿学院地矿学院第41页/共103页地矿学院地矿学院物探物探电法勘探：可分为自然电场法和人工电场法两种。工程地质勘探中常采用人工电场法的电阻率法，它主要利用仪器测定岩、土体导电性的差异来识别地质情况的一种方法弹性波法：包括地震勘探、声波及超声波探测。它是人式激发振动，来研究地质体中的传播规律，以判定地质情况、岩体状态及特性。地球物理测井：利用地层之间的物性差异，采用不同的物理方法，了解钻井中的地质和水文地质情况的方法。地质雷达：是一种高频电磁波，利用电磁波在不同介质中的传播规律，探明地质条件的一种方法。第42页/共103页地矿学院地矿学院(三)工程地质试验及长期观测1.室内外试验室内试验：在现场取有代表性的试样，送到实验室进行相关项目的实验。原位测试：在野外现场进行测试，主要包括：A.岩土力学性质指标；静力载荷试验(CPT)、静力触探试验、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验、旁压试验、波速测试、现场大型直剪试验、块体基础振动试验B.水文地质实验C.岩体中地应力的测试D.地基工程地质实验2.工程地质长期观测与工程有关的地下水的动态观测；不良地质现象的观测；建筑物修建与周围环境相互作用的动态观测。第43页/共103页地矿学院地矿学院原位测试在工程地质勘察过程中，为了取得工程设计所需要的反映岩土体物理、力学、在工程地质勘察过程中，为了取得工程设计所需要的反映岩土体物理、力学、水理性质指标，以及含水层参数等定量指标。要求对上述性质进行准确的测试工水理性质指标，以及含水层参数等定量指标。要求对上述性质进行准确的测试工作，这种测试仅靠勘探中采取岩土样品在实验室内进行实验往往是不够的。作，这种测试仅靠勘探中采取岩土样品在实验室内进行实验往往是不够的。实验室一般使用小尺寸试件，不能完全确切地反映天然状态下的岩土性质，实验室一般使用小尺寸试件，不能完全确切地反映天然状态下的岩土性质，特别是对难于采取原状结构样品的岩土体。因而有必要在现场进行试验，测定岩特别是对难于采取原状结构样品的岩土体。因而有必要在现场进行试验，测定岩土体在原位状态下的力学性质及其他指标，以祢补实验室测试的不足。土体在原位状态下的力学性质及其他指标，以祢补实验室测试的不足。第44页/共103页地矿学院地矿学院 野外试验亦称现场试验、就地试验、原位测试。许多试验野外试验亦称现场试验、就地试验、原位测试。许多试验方法是随着对岩土体的深入研究而发展起来的。方法是随着对岩土体的深入研究而发展起来的。野外试验的目的野外试验的目的 1 1、在岩土体处于天然状态下，利用原地切割的较大尺寸的、在岩土体处于天然状态下，利用原地切割的较大尺寸的试件进行各种测试取得可靠的岩土体物理、力学、水理性质指试件进行各种测试取得可靠的岩土体物理、力学、水理性质指标。标。2 2、对于某些因无法采取原状样品进行室内实验的岩土体的、对于某些因无法采取原状样品进行室内实验的岩土体的测试。如：裂隙化岩石、液态粘性土（低液限粘土、淤泥）、测试。如：裂隙化岩石、液态粘性土（低液限粘土、淤泥）、砂砾。砂砾。3 3、完成或实现室内无法测定的实验内容。如：地下洞室围、完成或实现室内无法测定的实验内容。如：地下洞室围岩应力、岩体裂隙的连通性、透水性、含水层的渗透性等。岩应力、岩体裂隙的连通性、透水性、含水层的渗透性等。4 4、为施工提供可靠的数据。、为施工提供可靠的数据。第45页/共103页静力载荷试验 载荷试验的主要优点是对地基土不产生扰动，利用其成果确定的地基承载力最可靠、最有代表性，可直接用于工程设计。其成果用于预估建筑物的沉降量效果也很好。因此，在对大型工程、重要建筑物的地基勘测中，载荷试验一般是不可少的。它是目前世界各国用以确定地基承载力的最主要方法，也是比较其他土的原位试验成果的基础。载荷试验按试验深度分为浅层和深层；按承压板形状有平板与螺旋板之分；按用途可分为地基土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。此次主要讨论浅层平板静力载荷试验。地矿学院地矿学院第46页/共103页地矿学院地矿学院平板静力载荷试验简称载荷试验。它是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法，起源于30年代的苏、美等国。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。第47页/共103页地矿学院地矿学院平板静力载荷试验第48页/共103页地矿学院地矿学院仪器设备：载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉降观测装置等部件组合而成。目前，组合型式多样，成套的定型设备已应用多年。1、承压板，有现场砌置和预制两种，一般为预制厚钢板(或硬木板)。对承压板的要求是，要有足够的刚度，在加荷过程中承压板本身的变形要小，而且其中心和边缘不能产生弯曲和翘起；其形状宜为圆形(也有方形者)。第49页/共103页2、加荷装置，加荷装置包括压力源（千斤顶、堆载物）载荷台架或反力构架。加荷方式可分为两种，即重物静力加荷和液压千斤顶加荷。重物静力加荷法，即在载荷台上放置重物，如铅块等。由于此法笨重，劳动强度大，加荷不便，其优点是荷载稳定，在大型工地常用。地矿学院地矿学院第50页/共103页地矿学院地矿学院(a)高重心堆载式静力平板载荷试验系统 (b)低重心堆载式静力平板载荷试验系统 1-载荷台 2-钢锭 3-混凝土平台 4-测点 5-承压板第51页/共103页地矿学院地矿学院现在被普遍采用的加荷方法是液压千斤顶反力加荷法，即用液压千斤顶加荷，用地锚，反力构架（反力梁）或载荷台架（压重平台）提供反力。液压千斤顶反力加荷法加荷方便，劳动强度相对较小是现在被广泛使用的原因。采用液压千斤顶加压，必须注意两个问题：液压千斤顶的行程必须满足地基沉降要求。地锚系统反力要大于最大加荷，一般采用千斤顶液压自动伺服系统，保持压力稳定。第52页/共103页地矿学院地矿学院(a)桁架式千斤顶桁架式千斤顶加荷静力平板载荷试验系统 (b)拉杆式千斤顶拉杆式千斤顶加荷静力平板载荷试验系统1-千斤顶 2-地锚 3-桁架 4-立柱 5-分立柱 6-拉杆第53页/共103页地矿学院地矿学院 (a)堆重-千斤顶式 (b)地锚-千斤顶式第54页/共103页地矿学院地矿学院3、沉降观测装置量测系统由百分表及固定支架或沉降传感器及自动记录仪组成。其量测精度不应低于0.01mm。由于载荷试验所需荷载很大，要求一切装置必须牢固可靠、安全稳定。第55页/共103页地矿学院地矿学院现场载荷试验现场载荷试验千千斤斤顶顶荷载板荷载板第56页/共103页地矿学院地矿学院千斤顶上部布置千斤顶上部布置:横向放横向放4 4根工字钢根工字钢,做为受力点；做为受力点；纵向安放纵向安放1515根根12m12m长工字长工字钢钢.第57页/共103页地矿学院地矿学院承压板承压板:边长为边长为3.60m*3.60m3.60m*3.60m的方板两块，面积为的方板两块，面积为12.96m12.96m2 2；630630吨分离式油压千斤顶放在钢板上吨分离式油压千斤顶放在钢板上;第58页/共103页地矿学院地矿学院精密压力表（精密压力表（60MPa60MPa），与千斤顶连接，通过千斤顶加），与千斤顶连接，通过千斤顶加压，压力表受力分析压力值；压，压力表受力分析压力值；第59页/共103页地矿学院地矿学院在钢板上平行放置根槽钢，在槽钢上安放大行程在钢板上平行放置根槽钢，在槽钢上安放大行程50mm百分表，用于观测沉降量百分表，用于观测沉降量第60页/共103页地矿学院地矿学院压重平台：工字钢加载台上堆载沙袋，约压重平台：工字钢加载台上堆载沙袋，约400吨。吨。第61页/共103页地矿学院地矿学院试验要点(1)试验点选择：载荷试验一般在方形试坑中进行。试坑底的宽度应不小于承压板宽度(或直径)的3倍，以消除侧向土自重引起的超载影响，使其达到或接近地基的半空间平面问题边界条件的要求。试坑应布置在有代表性地点，承压板底面应放置在基础底面标高处。第62页/共103页地矿学院地矿学院(2)开挖试坑：为了保持测试时地基土的天然湿度与原状结构，应做到以下几点：测试之前，应在坑底预留2030cm厚的原土层，待测试将开始时再挖去，并立即放入载荷板。对软粘土或饱和的松散砂，在承压板周围应预留2030cm厚的原土作为保护层。第63页/共103页地矿学院地矿学院(3)安装设备，其安装次序与要求：安装承压板前应整平试坑底面，铺设12cm厚的中砂垫层，并用水平尺找平，以保证承压板与试验面平整均匀接触。安装千斤顶、载荷台架或反力构架。其中心应与承压板中心一致。安装沉降观测装置。其支架固定点应设在不受土体变形影响的位置上，沉降观测点应对称放置。第64页/共103页地矿学院地矿学院(4)加荷(压)。安装完毕，即可分级加荷。测试的第一级荷载，应将设备的重量计入，且宜接近所卸除土的自重(相应的沉降量不计)。以后每级荷载增量，一般取预估测试土层极限压力的1/81/10。当不宜预估其极限压力时，对较松软的土，每级荷载增量可采用1025kPa；对较坚硬的土，采用50kPa；对硬土及软质岩石，采用100kPa。第65页/共103页地矿学院地矿学院(5)观测每级荷载下的沉降。其要求是：沉降观测时间间隔。加荷开始后，第一个30min内，每10min观测沉降一次；第二个30min内，每15min观测一次；以后每30min进行一次。沉降相对稳定标准。连续四次观测的沉降量，每小时累计不大于0.1mm时，方可施加下一级荷载。第66页/共103页地矿学院地矿学院日 期荷载等级加载值(Kpa)观测时间(min)累积沉降量（mm）沉降增量（mm）累积沉降量校正值（mm）浅层平板载荷原位试验记录表实验地点：实验土层：试验深度：承压板面积：cm2试验日期：年月日试验单位：试验单位：班组长：班组长：观测人：观测人：记录人：记录人：第67页/共103页地矿学院地矿学院(6)尽可能使最终荷载达到地基土的极限承载力，以评价承载力的安全度。当测试出现下列情况之一时，即认为地基土已达极限状态，可终止试验：承压板周围的土体出现侧向挤出、裂缝或隆起；本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，在荷载不变情况下，沉降速率加速发展或接近一常数。压力-沉降量曲线出现明显拐点；总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06。在某一荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定标准。第68页/共103页地矿学院地矿学院(7)如达不到极限荷载，则最大压力应达到预期设计压力的两倍或超过第一拐点至少三级荷载。(8)当需要卸荷观测回弹时，每级卸荷量可为加荷量的2倍，历时1h，每隔15min观测一次。荷载完全卸除后，继续观测3h。第69页/共103页地矿学院地矿学院第70页/共103页地矿学院地矿学院螺旋板静力载荷试验由于平板静力载荷试验测试深度有限，所以也可用螺旋板载荷试验去确定不同深度的地基承载力，特别是地表水下或地下水位以下的地基承载力。它是将一个螺旋形的承载板（类似于地锚），借助于机械或人力旋入地面以下预定的深度后，通过传力杆对承载板施加荷载，并观测板下地基土体受压后的位移，从而获得地基土的应力-应变-时间关系曲线，通过计算可以求得地基土不同深度处的承载力、模量值、固结系数和软粘土的不排水抗剪强度的设计所需要的参数。第71页/共103页地矿学院地矿学院第72页/共103页地矿学院地矿学院动力触探试验动力触探试验的定义 利用一定的锤击能量，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的难易程度来判别土层工程性质的一种现场测试方法。判别指标采用的是贯入一定深度的锤击数。第73页/共103页地矿学院地矿学院优点：设备简单，操作及试验方法容易；快速，能连续测试土层；适应土类较广；标准贯入试验可同时取样。缺点：试验误差较大，再现性较差。适用土类：对难以取样的各种填土、砂土、粉土、碎石土、砂砾土、卵石、砾石等含粗颗粒的土类。第74页/共103页地矿学院地矿学院动力触探测试方法分两大类：标准贯入试验和圆锥动力触探试验。圆锥动力触探的类型及规格 第75页/共103页地矿学院地矿学院第76页/共103页地矿学院地矿学院标准贯入试验标准贯入试验是动力触探类型之一，其利用规定