工程地质学工程地质勘察课件.pptx

工 程 地 质 勘 察 概 论第1页/共119页工 程 地 质 勘 察 的 任 务工 程 地 质 勘 察 的 任 务应用地质学、工程地质学的原理及实践经验，探讨工程地质调查的技术方法，查明工程地质条件，预测和分析工程地质问题，为工程建设的规划、设计、施工和运行提供地质资料和依据，以便选择优良的工程场地，使工程建筑与当地的地质环境相适应，保证工程建筑的稳定安全、经济合理和正常运行。第2页/共119页具 体 任 务第3页/共119页工 程 地 质 条 件（对 象）工 程 地 质 条 件（对 象）地层岩性地质构造地形地貌岩土性质水文地质区域稳定性物理地质现象物理地质环境天然建筑材料分布第4页/共119页工程地质勘察方法第5页/共119页工程地质测绘物探与勘探室内试验和野外试验长期观测室内整理与计算最重要、最根本的方法，也是最有效、最经济的方法，是各项勘察工作的基础。认识的深度、评价的量化上有欠缺。对了解深部、隐性工程地质条件是一条有效途径，可用来解决工程地质测绘中难以推测而又急需解决的问题，同时为试验取样、现场测试、原位测试和原位监测创造了条件。物探具有多解性；勘探费时费力。为预测和计算提供正确的地质和力学参数。校核验证；监测预报。包括岩土物理力学性质指标的整理和数理统计，工程地质计算，编绘工程地质图件，撰写工程地质勘察报告。第6页/共119页工 程 地 质 勘 察 分 级工 程 地 质 勘 察 分 级（1）工程重要性等级 一级工程：重要工程，后果很严重；二级工程：一般工程，后果严重；三级工程：次要工程，后果不严重第7页/共119页（2）工程场地等级一级场地（复杂场地）：对建筑抗震危险地段、不良地质作用强烈发育、地质环境可能受到强烈破坏、地形地貌复杂、存在影响工程的复杂水文地质条件；二级场地（中等复杂场地）：对建筑抗震不利地段、不良地质作用一般发育、地质环境已经或可能受到一般破坏、地形地貌较复杂、基础位于地下水位以下；三级场地（简单场地）：抗震设防等于或小于6度及对建筑抗震不利地段、不良地质作用不发育、地质环境基本未受破坏、地形地貌简单、地下水对基础影响。第8页/共119页（3）地基等级一级地基（复杂地基）：岩土种类多，且很不均匀，性质变化大，需作特殊处理；严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土，以及其他情况复杂，需作专门处理的岩土；二级地基（中等复杂地基）：岩土种类较多，不均匀，性质变化较大，需特殊处理；除严重湿陷、膨胀、盐渍、污染以外的特殊性岩土；三级地基（简单地基）：岩土种类单一，均匀，性质变化不大，无特殊性岩土。第9页/共119页根据工程重要性、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级，可将岩土工程勘察等级划分为：第10页/共119页工 程 地 质 勘 察 阶 段第11页/共119页勘察方法:1.搜集资料2.测绘3.物探可行性研究勘察阶段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。第12页/共119页初 步 勘 察 阶 段初 步 勘 察 阶 段勘察方法:1.钻探2.试验3.补充测绘和物探4.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。第13页/共119页详细勘察阶段勘察方法:1.试验2.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。第14页/共119页 对工程地质条件复杂或有特殊要求的重要工程，还需进行施工勘察。它包括施工地质编录、地基验槽与监测和施工超前预报，以校核已有的勘察成果资料。第15页/共119页工程地质手册（第四版）第16页/共119页工程地质手册（第四版）第17页/共119页 工 程 地 质 测 绘工 程 地 质 测 绘第18页/共119页工 程 地 质 测 绘工 程 地 质 测 绘(s u r v e y)(s u r v e y)通过对地质现象的详细观察和描述，并将其反映到一定比例尺的地形图上。据测绘成果可以分析各种地质现象的成因、分布、发展变化规律以及对工程建筑的影响，还可为勘探、试验等其他工作的布置奠定基础。工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘。第19页/共119页工 程 地 质 测 绘 的 研 究 内 容工 程 地 质 测 绘 的 研 究 内 容包括工程地质条件的全部要素。第20页/共119页A岩土体的研究岩土体的研究工程地质测绘的主要研究内容，要求查明测绘区内地层岩性、岩土分布特征及成因类型、岩性变化特点等。要特别注意研究性质软弱及性质特殊的软土、软岩、软弱夹层、破碎岩体、膨胀土、可溶岩等；另要注意查清易于造成渗漏的砂砾层及岩溶化灰岩分布情况，应注重岩土体物理力学性质的定量研究。第21页/共119页B地质构造的研究地质构造的研究研究褶皱的形态、产状、分布，断裂的性质、规模、产状、活动性，构造岩的性质、胶结程度，裂隙的分布延伸、充填、粗糙度等，第四系地层的厚度、土层组合及空间分布情况，着重注意分析地质构造与建筑工程的关系。第22页/共119页C地形地貌研究地形地貌研究研究地形的几何特征包括地形切割密度及深度，沟谷发育形态及方向；低山丘陵、阶地和平原等的划分及其特征。第23页/共119页D水文地质条件研究水文地质条件研究通过地质构造和地层岩性分析，结合地下水的天然或人工露头以及地表水的研究，查明含水层和隔水层、岩层透水性、地下水类型及埋藏与分布、地下水位、水质、水量、地下水动态等。必要时还可配合取样分析、动态长期观测、渗流试验等进行试验研究。第24页/共119页E调查研究各种物理地质现象调查研究各种物理地质现象弄清各种物理地质现象存在的情况，分析其发育发展规律及形成条件和机制，判明其目前所处状态对建筑物和地质环境的影响。F天然建筑材料研究天然建筑材料研究注意寻找天然建筑材料，并对其质量和数量作出初步评价。第25页/共119页工 程 地 质 测 绘 的 范 围工 程 地 质 测 绘 的 范 围取决于拟建建筑物的类型和规模、设计阶段以及工程地质条件的复杂程度。具体可考虑如下要求：工程建设引起的工程地质现象可能影响的范围；影响工程建设的不良地质作用的发育阶段及其分布范围；对查明测区地层岩性、地质构造、地貌单元等问题有重要意义的临近地段；地质条件特别复杂时可适当扩大范围。第26页/共119页工 程 地 质 测 绘 的 比 例 尺工 程 地 质 测 绘 的 比 例 尺工程地质测绘的比例尺一般分为以下三种：小比例尺测绘：1：50001：50000，一般在可行性研究勘察（选址勘察）时采用。中比例尺测绘：1：20001：5000，一般在初步勘察时采用。大比例尺测绘：1：5001：2000，适用于详细勘察阶段。当地质条件复杂或建筑物重要时，比例尺可适当放大。第27页/共119页工 程 地 质 测 绘 的 精 度 要 求工 程 地 质 测 绘 的 精 度 要 求测绘的精度要求主要是指图幅的精确度。精确度包括测绘填图时所划分单元的最小尺寸及实际单元的界线在图上标定时的误差大小两个方面。（1）测绘填图时所划分单元的最小尺寸一般为2mm，即大于2mm者均应标示在图上。根据这一要求，各种单元体标示在图上的容许误差为2mm乘上图幅比例尺分母。在实际工作中还应结合工程的要求，对建筑工程具有重要影响的地质单元，即使小于2mm，也应扩大比例标示在图上，并注明其实际数据；对与建筑工程关系不大且相近似的几种单元，可合并标示。第28页/共119页（2）测绘精度目前国内尚无统一规定。水利水电及铁路系统规定，在图上的误差为2mm；岩土工程勘察规范（GB500212001）规定“地质界线和地质观测点的测绘精度，在图上不应低于3mm”。（3）为了达到精度要求，一般在野外测绘填图时，采用比提交成图比例尺大一级的地形图作为填图底图。如进行1：10000比例尺测绘时，常采用1：5000的地形图作为外业填图底图，外业填图完成后再缩成1：10000的成图，提交正式资料。第29页/共119页工 程 地 质 测 绘 的 方 法工 程 地 质 测 绘 的 方 法n像片成图法p利用地面摄影、航空(卫星)摄影等像片，在室内进行判释。n实地测绘法p路线法(穿越法和追索法)p布点法第30页/共119页像片成图法是利用地面摄影或航空（卫星）摄影的像片，在室内根据判释标志，结合所掌握的区域地质资料，把判明的地层岩性、地质构造、地貌、水系和不良地质现象等，调绘在单张像片上，并在像片上选择需要调查的若干地点和线路，然后据此做实地调查，进行核对、修正和补充。将调查的结果转绘在地形图上而成工程地质图。第31页/共119页A穿越法：沿着一些选择的路线，穿越测绘场地，将沿线所测绘或调查的地层、构造、地质现象、水文地质、地质界线和地貌界线等填绘在地形图上。路线可为直线型或折线型。观测路线应选择在露头及覆盖层较薄的地方；观测路线方向大致与岩层走向、构造线方向及地貌单元相垂直。第32页/共119页B追索法：沿地层走向或某一地质构造线，或某些不良地质现象界线进行布点追索，主要目的是查明局部的工程地质问题。追索法通常是在布点法或线路法基础上进行的，它是一种辅助方法。第33页/共119页C布点法：根据地质条件复杂程度和测绘比例尺的要求，预先在地形图上布置一定数量的观测路线和观测点。观测点一般布置在观测路线上，但要考虑观测目的和要求，如为了观察研究不良地质现象、地质界线、地质构造及水文地质等。第34页/共119页遥 感 技 术遥 感 技 术n遥感技术是从人们一般不能站到的高度去“拍照”，故从宏观视野上，也有着人力所不能及的优势。n遥感技术是根据电磁辐射的理论，从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线，对目标进行探测和识别的技术。n广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测等领域。第35页/共119页遥感技术适用于下列地区：1.地形、地质条件复杂的山区，不良地质作用发育、水文地质条件复杂的地区；2.水文网密布、河流变迁频繁的平原地区；3.沙漠、石漠、荒漠地区和干旱、半干早地区；4.目标物解释标志明显的其他地区。第36页/共119页在工程地质测绘中，遥感主要用于：1划分地貌单元，确定地貌类型、形态、特征，以及地形地貌与地质构造的关系；2判定新构造活动情况和区域构造（大型构造断裂、环状构造）的位置和性质，推定断层破碎带、隐伏断层、节理密集带的位置和延伸方向；3划分地层岩性的界线，确定地层的展布、厚度；大致确定岩层的产状要素。第37页/共119页4不良地质作用类型、范围、成因、规模及其动态分析；特殊岩土的类型和分布范围。5地下水露头（泉、井）的位置，地下水与地形地貌、地层岩性、地质构造的关系。6工程地质、水文地质条件的初步评价，注行工程地质、水文地质分区。7圈定火山位置和火山喷发中心与构造的关系，等等。第38页/共119页遥感图像解译p根据人们对客观事物所掌握的解译标志和实践经验，通过各种手段和方法对图像进行分析，识别目标物的属性和含义的过程。p利用地质学、工程地质学等知识来识别与工程建设有关的地形地貌、地层岩性、地质构造、不良地质作用、水文地质条件等地质作用和地质现象的过程称为遥感图像的工程地质解译。第39页/共119页直接解译第40页/共119页间接解译（1）树枝状水系：水系的所有支流均以锐角流入主流，并向下游发展。树枝状水系多出现在地面平缓倾斜、地质结构简单、岩层分布比较均匀，一般在页岩、砂岩和花岗岩地区比较常见（图23l）。（2）格状水系：支流与小支流彼此平行而成直角相交。格状水系受垂直交叉的断裂、裂隙所控制，在平面上形成方格状。在板岩、片岩和砂岩地区最常见（图232）。第41页/共119页（3）羽毛状水系：支流短而密，主流、支流长而稀，支流与支流的交汇角较大，近似于直角相交（图233）。（4）平行状水系：主流与支流大致平行，在单斜山一侧最为常见。主要的河流常存在大断裂或破碎带（图234）。第42页/共119页（5）放射状水系：河流围绕隆起区的四周分布，呈放射状由中心向外扩散。一般分布在火山、孤山和弯窿构造地区（图235）。（6）环状水系：其形成条件与放射状水系块本相同，但其主要集水河流环绕隆起区的坡底通过，故在弯窿构造区较为发育（图236）。第43页/共119页(7）向心水系：发育于盆地或局部沉陷地I吸，是放射状水系的变种。水流由四周流向中心（图237）。(8）倒钩状水系：由于构造运动影响，产生河流袭夺现象。水流流向多呈反向，成为倒钩状水系（图238）。第44页/共119页（9）扇状水系：发育在三角洲和洪积扇地区，呈放射状，具有扇状形态（图239）。（10）菱形格状水系：是格状水系的变种。菱形格状水系受两组互相平行的断裂、裂隙所控制，在平面上呈菱形（图2310）。第45页/共119页（11）钳状沟头树枝状水系：在上游沟头多呈钳状，为树枝状水系的变种。在花岗岩或基性侵人岩等块状岩石分布地区最为常见。（图2311）。（12）紊乱水系：在河流下游平原地区，水系纵横交错，河流蜿蜒曲折，并有废弃河道、牛扼湖、支流交织而成的水系（图2312）。第46页/共119页工 程 地 质 测 绘 工 作 的 一 些 注 意 事 项工 程 地 质 测 绘 工 作 的 一 些 注 意 事 项n作好准备工作n每天及时整理n重要地质点的记录尽量详细资料收集研究；物质人员准备；踏勘；编制测绘纲要第47页/共119页 工 程 地 质 勘 探第48页/共119页工 程 地 质 勘 探工 程 地 质 勘 探(e x p l o r a t i on)(e x p l o r a t i on)勘探工作的主要任务是：查明建筑场地地下有关的地质情况。提取岩土样及水样，供室内试验分析之用。利用勘探坑孔进行现场原位试验和布设长期观测点。第49页/共119页物 探物 探(ge o p h ys i c a l e x p l o ra t i on)(ge o p h ys i c a l e x p l o ra t i on)u以专门仪器探测地质体的物理场来进行地层划分，判定地质构造、水文地质条件及各种物理地质现象的勘探方法。u物探分为：电法、磁法、震法、重力法及放射性勘探，但应用最广泛的是电法和震法。第50页/共119页1、电法：对地质体以人工形成电场，通过电测仪测定地质体视电阻率的大小及变化，从而推断地下一定范围地质体的情况。它可以用作划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的厚度、含水层的分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范围和储量。在寻找地下水时广泛应用。第51页/共119页第52页/共119页2、震法：勘探是以人工激发的弹性波，在地壳内的传播规律来探测地质结构的方法，是石油勘探中的一种重要方法。工程地质勘察中应用最多的是高频(200250Hz)地震波浅层折射法。第53页/共119页第54页/共119页坑探坑探(subsurface excavation)(subsurface excavation)用人工或机械掘进的方式来探明地表浅部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、浅井、竖井、平洞等。坑探工程的编录主要是绘制展示图。第55页/共119页第56页/共119页第57页/共119页钻 探钻 探(d r i l l i n g)(d r i l l i n g)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。第58页/共119页钻探方法和设备第59页/共119页工民建勘察常用简易、轻便的SH30钻机回转钻进，对软土用薄壁取土器，对松散的砂卵石层采用冲击钻进或振动钻进；对软弱地层或破碎带采用干钻法、双层岩芯管法。工程地质钻探的常规口径为：开孔168mm，终孔91mm。有些工程还采用大口径或小口径钻进方法。第60页/共119页钻孔观测第61页/共119页编录基本内容有：岩心整理与统计。记录岩心采取率、岩心获得率，由此判断钻探质量和岩石质量好坏；岩心描述；孔内观测，对孔内的裂隙、构造破碎带、岩溶发育程度及水位、含水层位置、漏水量等进行观测；钻孔取样，采取岩石试样和水样的层位、深度和数量，分别编号；岩心及孔位的保存，岩心按顺序编号装箱保存，孔位及孔口标高，应精确填绘在地形图上。第62页/共119页编录注意事项：1野外记录应由经过专业训练的人员承担；记录应真实及时，按钻进回次逐段记录，严禁事后追记；2钻探现场可采用肉眼鉴别和手触方法有条件或勘察工作有明确要求时，可采用微型贯人仪等定量化、标准化的方法，如使用标准精度模块区分砂土类别，用孟塞尔(Munsell）色标比色法表示颜色，用微型贯人仪测定土的状态；用点荷载仪判别岩石风化程度和强度等。第63页/共119页3钻探成果可用钻孔野外柱状图或分层记录表示；岩土芯样可根据工程要求保存一定期限或长期保存，亦可拍摄岩芯、土芯彩照纳入勘察成果资料。4钻孔野外地质编录和描述，主要包括以下几个方面的内容：钻孔施工概况；地层岩性与地质构造；岩体工程技术性质；岩心质量评价；岩心照片等。第64页/共119页岩土野外描述要点:1)粉质粘土：一般描述颜色，状态，湿度，夹含物。土质结构特征（均质程度或夹层，互层夹薄层）。状态：流塑、软塑、可塑、硬塑、坚硬。湿度：稍湿、很湿、饱和、干燥。夹含物：铁锰质斑状黑色结核及浅绿色高岭土成份局部地区夹碎石，砂石颗粒（粒径较小，并夹腐植物）。2)粉土：描述颜色，状态（稠度）湿度，夹含物，土层结构。切面光泽，韧性。摇振反应。状态同粉质粘土不可搓条，湿度同粉质粘土。夹含物：腐蚀物。摇振反应：取少量粉土搓成小球在手掌中摇晃，如有水溢出表示摇振反应较高，无水则低。3)残积土：颜色，状态，夹含物。状态：软塑、可塑、硬塑 夹含物一般为夹铁锰质结核，及少量钙质及砂质物。4)砾石层：颜色可有可无，密度，粒径，砾石的主要矿物，磨园度，级配，硬度。密度N63.520为密实。5)粉砂：颜色，密度，湿度，夹含物。密度0N10松散、10N15稍密、15N30密实。湿度：在地下水位以下为饱和。夹含物质：母片夹腐蚀物质，局部夹碎石。2)粉土：描述颜色，状态（稠度）湿度，夹含物，土层结构。切面光泽，韧性。摇振反应。状态同粉质粘土不可搓条，湿度同粉质粘土。夹含物：腐蚀物。摇振反应：取少量粉土搓成小球在手掌中摇晃，如有水溢出表示摇振反应较高，无水则低。第65页/共119页6)岩石：颜色、采取率、岩石成分、层理特征、（节理），裂隙情况，岩芯完整程度，力学表观程度，钻进漏水或快慢的情况。颜色：次色加主色，三色以上为杂色。岩石成分：长石、石英、云母碎屑等。风化程度：强、中、微、无风化阶段。RQD：所有采取岩芯大于10cm岩芯之和与总进尺商的百分比。现场可进行填写有效长度LO，然后再计算：100%-90%好，90%-75%￥较好，75%-50%较差，50%-25%差，小于25%很差。岩石采取率：所有采取岩芯长度和与总进尺商的百分比。岩层的采取率一般不低于80%、破碎岩层一般不低于65%。7)岩芯完整程度的描述：长柱状L40cm岩体完整、短长柱状20L40、短柱状10L20较破碎饼状扁柱状3L10cm破碎、碎裂状砂状L3cm 很破碎。岩石的力学表观特征：（锤击，手捏，手折）锤击声脆（硅质岩，钙质砂岩）较难击碎。锤击声不清脆（砂质泥岩，泥灰岩）较易击碎浸水后指可划痕。锤击声哑，有凹痕（泥岩，页岩）易击碎手可折断。锤击声哑：有较深的凹痕（半成岩或全风化岩），手可捏碎,浸水后捏成团。8)碎石土应描述颗粒级配,颗粒形状,颗粒排列,母岩成分,风化程度,填充物的性质和填充程度.密实度等。9）砂土应描述 颜色,矿物组成,颗粒级配,颗粒级配,粘粒含量.湿度,密度等。10）粘性土应描述颜色,状态,包含物,光泽反应,摇振反应,干强度,韧性,土层结构等6)岩石：颜色、采取率、岩石成分、层理特征、（节理），裂隙情况，岩芯完整程度，力学表观程度，钻进漏水或快慢的情况。颜色：次色加主色，三色以上为杂色。岩石成分：长石、石英、云母碎屑等。风化程度：强、中、微、无风化阶段。RQD：所有采取岩芯大于10cm岩芯之和与总进尺商的百分比。现场可进行填写有效长度LO，然后再计算：100%-90%好，90%-75%较好，75%-50%较差，50%-25%差，小于25%很差。岩石采取率：所有采取岩芯长度和与总进尺商的百分比。岩层的采取率一般不低于80%、破碎岩层一般不低于65%。第66页/共119页第67页/共119页工程地质勘探布置的一般原则工程地质勘探布置的一般原则在地质测绘和物探的基础上布置勘探工作勘探工程的布置与勘察阶段相适应勘探布置因建筑物类型和规模而异勘探布置应考虑地质条件变化大的部位多种勘探方法相互配合第68页/共119页勘探孔深度确定勘探孔深度确定应根据建筑类型、勘察阶段、地质条件复杂程度综合考虑布孔深度。深厚覆盖层，一般需穿过覆盖层到基岩，为防止将孤石误为基岩，要深入基岩1015m。勘探断层必须打穿断层到下盘完整基岩1015m，以防止断层分叉和夹心，并考虑影响带的透水性。勘探滑坡必须深入滑床以下1015m，以防止多级滑动面被漏掉。产状很陡的岩层或断层处宜布斜孔，为查明有无顺河构造须有斜孔封闭河床剖面，控制其位置和规模。第69页/共119页工民建的孔深应达到地基压缩层之下（23倍基底宽度）或可能的桩基深度之下。第70页/共119页 工 程 地 质 试 验第71页/共119页工程地质试验是获得工程地质设计和施工参数，定量评价工程地质条件和工程地质问题的手段，是工程地质勘察的组成部分。分为室内试验和现场原位测试两大部分。室内试验：岩、土体样品的物理性质、水理性质和力学性质参数的测定。现场原位测试（野外试验）：在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动地层的情况下对地层进行测试，以划分地层及获得相应地层的物理力学性质指标。是详细勘察阶段一种重要的勘察方法。第72页/共119页优点是对岩体扰动小，尽可能地保持了岩体的天然结构和环境状态，使测出的岩体力学参数直观、准确其缺点是试验设备笨重、操作复杂、工期长、费用高。另外，原位测试的试件与工程岩体相比，其尺寸还是小得多，所测参数也只能代表一定范围内的岩体力学性质。现场原位测试的优缺点第73页/共119页岩 体 原 位 测 试 的 一 般 程 序 (1)试验方案制订和试验大纲编写这是岩体原位试验工作中最重要的一环。其基本原则是尽量使试验条件符合工程岩体的实际情况。因此，应在充分了解岩体工程地质特征及工程设计要求的基础上，根据国家有关规范、规程和标准要求制订试验方案和编写试验大纲。试验大纲应对岩体力学试验项目、组数、试验点布置、试件数量、尺寸、制备要求及试验内容、要求、步骤和资料整理方法作出具体规定，以作为整个试验工作中贯彻执行的技术规程。第74页/共119页岩 体 原 位 测 试 的 一 般 程 序 (2)试验包括试验准备、试验及原始资料检查、校核等项工作。这是原位岩体力学试验最繁重和重要的工作。整个试验应遵循试验大纲中规定的内容、要求和步骤逐项实施并取得最基本的原始数据和资料。(3)试验资料整理与综合分析试验所取得的各种原始数据，需经数理统计、回归分析等方法进行处理，并且综合各方面数据(如经验数据、室内试验数据、经验估算数据及反算数据等)提出岩体力学计算参数的建议值，提交试验报告。第75页/共119页野外试验分为三类：1.岩土力学性质试验2.水文地质试验3.地基处理试验第76页/共119页岩土力学性质试验第77页/共119页土 体 力 学 性 质 试 验土 体 力 学 性 质 试 验u载荷试验（loading test）u静力触探试验（cone penetration test,CPT）u动力触探试验（dynamic penetration test,DPT）u标准贯入试验（standard penetration test,SPT）u十字板剪试验（vane shear test,VST）u旁压试验（pressure-meter test,PMT）第78页/共119页载荷试验载荷试验(L o a d i n g t e s t)(L o a d i n g t e s t)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。第79页/共119页现场载荷试验第80页/共119页千斤顶荷载板荷载板第81页/共119页第82页/共119页静 力 触 探 试 验静 力 触 探 试 验(c o n e p e n e t r a t i o n (c o n e p e n e t r a t i o n t e s t)t e s t)通过一定的机械装置，将一定规格的金属探头用静通过一定的机械装置，将一定规格的金属探头用静力压入土中，量测土层对探头的贯入阻力，分析确力压入土中，量测土层对探头的贯入阻力，分析确定地基土的物理力学性质。定地基土的物理力学性质。适用于适用于地层变化较复杂，土层为软土、淤泥等难以地层变化较复杂，土层为软土、淤泥等难以取样的情况。取样的情况。第83页/共119页静 力 触 探 试 验静 力 触 探 试 验(c o n e p e n e t r a t i o n (c o n e p e n e t r a t i o n t e s t)t e s t)按探头仪器分为：按探头仪器分为：v单桥探头：可测总贯入阻力单桥探头：可测总贯入阻力P Ps s；v双桥探头：可测锥尖阻力双桥探头：可测锥尖阻力q qc c和和侧壁摩阻力侧壁摩阻力f fs sv孔压探头：可测孔隙水压力孔压探头：可测孔隙水压力第84页/共119页静力触探成果的应用：1、划分土层2、估算土的物理力学指标3、确定浅基础的承载力4、预估单桩承载力5、判定饱和砂土和粉土的液化势第85页/共119页静力触探具有测试连续、快速、效率高、功能多的特点，兼勘探与测试双重作用。适用于粘性土、粉土、砂土，但对碎石类土难以贯入。第86页/共119页第87页/共119页动力触探试验动力触探试验(dynamic(dynamic sounding)sounding)圆锥动力触探试验（DPT）标准贯入试验（SPT）其共同点是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。第88页/共119页 通过一定的锤击功能，通过一定的锤击功能，将一定规格的实心圆将一定规格的实心圆锥探头打入土中，由锥探头打入土中，由打入阻力判断土层的打入阻力判断土层的物理力学性质。适用物理力学性质。适用于强风化、全风化的于强风化、全风化的硬质岩石、各种软岩硬质岩石、各种软岩等。等。一般分为轻型、重型一般分为轻型、重型和超重型三种。和超重型三种。第89页/共119页第90页/共119页标准贯入试验：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。第91页/共119页标准贯入试验成果的应用标准贯入试验成果的应用1划分土的类别或土层剖面；2判断砂土的密实度及地震液化问题；3判断粘性土的稠度状态及C、值；4评定土的变形模量E0和压缩模量ES；5确定地基承载力；第92页/共119页十 字 板 剪 切 试 验（十 字 板 剪 切 试 验（V S TV S T）在钻孔中直接测定试验深度处饱和软粘土的抗剪强度。其值相当于内摩擦角u0时的粘聚力，即不排水抗剪强度。这就解决了饱和软粘土易受扰动，不易取原状土进行室内试验的问题。第93页/共119页岩 体 强 度 试 验第94页/共119页岩 体 原 位 直 剪 试 验岩体原位直剪试验又可分为岩体本身、岩体沿结构面及岩体与混凝土接触面剪切三种。每种试验又可细分为抗剪断试验、摩擦试验及抗切试验。p抗剪断试验是试件在一定的法向应力作用下沿某一剪切面剪切破坏的试验，所求得的强度为试体沿该剪切面的抗剪断强度；p摩擦试验是试件剪断后沿剪切面继续剪切的试验，所求得的强度为试件沿该剪切面的残余剪切强度；p抗切试验是法向应力为零时试件沿某一剪切面破坏的试验。第95页/共119页第96页/共119页第97页/共119页(a)施加剪切荷载时有一力矩e1存在，使剪切面的剪应力及法向应力分布不均匀。(b)使法向荷载产生的偏心力矩e2与剪切荷载产生的力矩平衡，改善了剪切面上的应力分布；但法向荷载的偏心力矩较难控制。(c)剪切面上的应力分布均匀；但试体加工有一定难度。(d)法向荷载与斜向荷载均通过剪切面的中心，一般为15左右；但在试验过程中为保持剪切面上的法向应力不变，需同步降低由于斜向荷载增加的那一部分法向荷载。(e)适用于剪切面上法向应力较大的情况。方案(f)适用于剪切面上应力较小的情况。第98页/共119页试件制备在选定的试验部位，切割出方柱形试件，要求如下：同一组试件的地质条件应基本相同且尽可能不受开挖的扰动；每组试件宜不少于5块；每块试件面积不小于2500cm2，最小边长不小于50cm，高度为最小边长的1/2，试件之间的距离应大于最小边长的1.5倍。试件各面需凿平整；对裂隙岩体、软弱岩体或结构面试件应设置钢筋混凝土保护罩，罩底预留0.52cm的剪切缝。对斜推法试件，在施加剪应力的一面应用混凝土浇注成斜面，也可在试件受剪力面放置一块夹角约15的楔形钢垫板。第99页/共119页地质描述内容与要求如下：试验及开挖、试件制备的方法及其情况。岩石类型、结构构造及主要矿物成分。岩体结构面类型、产状、宽度、延伸性、密度及充填物性质等。试验段岩体风化程度及地下水情况。应提交的图件为试验地段工程地质图及试体展示图、照片等。第100页/共119页 现 场 检 验 与 监 测第101页/共119页现 场 检 验 与 监 测现 场 检 验 与 监 测(o b s e r v a t i o n)(o b s e r v a t i o n)现场检验与监测工作一般是在勘察和施工期进行的。但对有特殊要求的工程，则应在使用、运营期间内继续进行。所谓“特殊要求”指的是：有特殊意义的重大建筑物；一旦损坏造成生命、财产巨大损失或重大社会影响的工程；对建筑物和地基变形有特殊限制的工程；使用了新的设计、施工或地基处理方案，尚缺乏必要经验的工程。第102页/共119页检验工作应包含两方面内容：验证核查勘察成果与评价建议，即施工时通过基坑开挖等手段揭露岩土体，所获得的工程地质和水文地质资料较之勘察阶段更为确切，可以用来补充和修正勘察成果。如果实际情况与勘察成果出入较大时，还应进行施工阶段的补充勘察。施工质量的控制与检验，即施工监理与质量控制。例如，天然地基基槽的尺寸、槽底标高的检验，局部异常的处理措施；桩基础施工中的一系列质量监控；地基处理施工质量的控制与检验；深基坑支护系统施工质量的监控等。第103页/共119页监测工作主要包含三方面内容：施工和各类荷载作用下岩土反应性状的监测。例如，土压力观测、岩土体中的应力量测、岩土体变形和位移监测、孔隙水压力观测等。对施工或运营中结构物的监测。对于像核电站等特别重大的结构物，则在整个运营期间都要进行监测。对环境条件的监测。包括对工程地质和水文地质条件中某些要素的监测，尤其是对工程构成威胁的不良地质现象，在勘察期间就应布置监测(如滑坡、崩塌、泥石流、土洞等)；除此之外，还有对相邻结构物及工程设施在施工过程中可能发生的变化、施工振动、噪声和污染等的监测。第104页/共119页地基基础的监测：p天然地基的验槽与监测p桩基工程的监测p地基加固和处理的监测p深基坑支护结构的监测 p建筑沉降的监测 第105页/共119页工程地质勘察工程地质勘察的施工程序的施工程序调查收集资料 测绘 物探 坑探和钻探室内外试验 长期观测第106页/共119页 工 程 地 质 勘 察 的 资 料 整 理第107页/共119页勘察报告的基本内容勘察报告的基本内容（1）委托单位、场地位置、工作简况、勘察的目的、要求和任务；（2）勘察方法及各项勘察工作的数量布置及依据；（3）场地工程地质条件分析，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质和不良地质现象等内容，对场地稳定性和适宜性作出评价；第108页/共119页（4）岩土参数的分析与选用，包括各项岩土性质指标的测试成果及其可靠性和适宜性，评价其变异性，提出其标准值；（5）工程施工和运营期间可能发生的工程地质问题的预测及监控、预防措施的建议；第109页/共119页（6）根据地质和岩土条件、工程结构特点及场地环境情况，提出地基基础方案、不良地质现象整治方案、开挖和边坡加固方案等岩土利用、整治和改造方案的建议；（7）对建筑结构设计和监测工作的建议，工程施工和使用期间应注意的问题，下一步岩土工程勘察工作的建议等。第110页/共119页报告应附图表报告应附图表（1）场地工程地质图（附勘察工程布置）。（2）工程地质柱状图、剖面图或立体投影图。（3）室内试验和原位测试成果图表。（4）岩土利用、整治、改造方案的有关图表。（5）岩土工程计算简图及计算成果图表。第111页/共119页工程地质图是综合反映地区工程地质条件并给予综合评价的图面资料。将对现场观测所取得的成果，按其比例尺，把工程地质条件各要素的空间分布和变化规律准确而有晰地表现在图面上，给人以深刻而具体的印象，常常比工程地质报告书的叙述更为确切而直观。第112页/共119页工程地质图的类型工程地质图的类型 按图的内容可分为：分析图：图中只反映地质条件的某一要素或岩土的某一指标变化规律等。综合图：把制图区的工程地质条件综合反映在图上，并对全区提出工程地质条件总评价。第113页/共119页分区图：按照工程地质条件相似程度，把制图范围内划分成为若干个区。综合分区图：图上既综合表现工程地质条件的有关资料，又有分区，并对各区的建筑适宜性作出评价。第114页/共119页按图的用途分为：通用工程地质图：是为各类建筑服务的，而不是专为某一种建筑服务的。为此这种图上对与各类建筑有关的工程地质条件均应有所反映，只进行一般性评价。专用工程地质图：是为某一类建筑服务的，具有专门的性质。又按比例尺大小分为三种：（1）小比例尺专用工程地质图（2）中比例尺专用工程地质图（3）大比例尺专用工程地质图第115页/共119页工程地质图表示的内容工程地质图表示的内容（1）地形地貌：图上应划分地形形态的等级和地貌单元；（2）岩土类型、性质、厚度变化；（3）地质结构：主要是基岩产状、褶皱及断层等，应在图上用专门符号加以表示。第116页/共119页（4）水文地质条件：地下水位，井泉位置，隔水层和透水层的分布，岩土含水性及富水性，地下水的化学成分及侵蚀性等。可以用符号或者等值线表示。（5）不良地质现象：把各种物理地质现象，如滑坡、岩溶、岩堆、泥石流、地震烈度及其分区、风化壳厚度等表示出来。第117页/共119页单项报告单项报告（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。第118页/共119页2023/3/16感谢您的观看。第119页/共119页