第九章工程地质勘查(修改)-(2)PPT课件.ppt

第九章 工程地质勘察（engineering geological investigation）1.工程地质勘察 工程地质勘察简称工程勘察（也称岩土工程勘察）是土木工程建设的基础工作。工程地质勘察必须符合国家、行业制订的现行有关标准和技术规范的规定。2.工程地质勘察9.1 工程地质勘察的目的、任务、分级与阶段一.工程地质勘察目的、任务 目的，就是按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体病害治理等提供地质资料和必要的技术参数，对有关的工程地质问题作出论证、评价。工程勘察通过对地形、地质及水文等要素的测绘、勘探、测试及综合评定，提供可行性评价与建设所需的基础资料。它是基本建设的首要环节。3.工程地质勘察工程前期：编制可行型研究报告，规划蓝图办理土地使用证城市规划许可证地质勘探单位进行勘探设计单位招标确立设计单位设计单位根据地质勘探报告及甲方的规划蓝图开始设计施工图纸设计图纸审批去消防部门备案去所在地建委备案去当地建筑工程质量监督站备案办理施工许可证施工单位及监理单位的招标确立施工单位及监理单位然后进入施工阶段的工作。4.工程地质勘察施工阶段：施工单位场地的平整再根据规划给出的坐标点及高程进行工程定位测量放线报监理单位验收验收合格后有监理单位报甲方，甲方报规划审批，审批合格后通知施工单位进行下道工序基槽开挖基槽验收（甲方、设计、勘探、施工、质检站、监理六方验收）基槽放线基础垫层基础结构施工基础验收基础回填（地基与基础分部工程验收）主体结构施工主体结构分部验收建筑装饰装修水暖系统、电气系统、通风与空调、消防报警系统安装与调试单位工程竣工验收施工资料移交甲方备案、消防验收投入使用 5.工程地质勘察具体任务归纳如下：(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、研究有关的工程地质问题，作出评价结论。(4)根据场地工程地质条件，对建筑总平面布置及各类工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出相关论证和建议。(5)预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。6.工程地质勘察 二.工程地质勘察分级 工程地质勘察等级划分的主要目的，是为了勘察工作量的布置。工程勘察的等级，是由工程安全等级、场地和地基的复杂程度三项因素决定的。首先应分别对三项因素进行分级，在此基础上进行综合分析，以确定工程勘察的等级划分。7.工程地质勘察工程勘察等级表9-3 工程勘察等级的划分 勘察等级 确定勘察等级的因素 工程安全等级 场地等级 地基等级 甲级 一级 任意 任意 二级 一级 任意 任意 一级 乙级 二级 二级 二级或三级 三级 二级 三级 一级 任意 任意 一级 二级 二级 丙级 二级 三级 三级 三级 二级 三级 三级 二级或三级 注：建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，工程勘察等级可定为乙级。8.工程勘察资质分综合类、专业类和劳务类。综合类包括工程勘察所有专业；专业类是指岩土工程、水文地质勘察、工程测量等专业中的某一项，其中岩土工程专业类可以是岩土工程勘察、设计、测试监测检测、咨询监理中的一项或全部；劳务类足指岩土工程治理、工程钻探、凿井等。9.(五)工程勘察综合类资质只设甲级；工程勘察专业类资质原则上设甲、乙两个级别，确有必要设置丙级勘察资质的地区经建设部批准后方可设置专业类丙级；工程勘察劳务类资质不分级别。工程建设若干违法违纪行为处罚办法规定：建设单位应将工程发包或委托给具有相应资质等级的单位。勘察、设计、施工、监理单位必须在其资质等级许可的范围内从事建筑活动，不得越级或超范围承接工程任务。10.工程地质勘察三、工程地质勘察阶段可行性研究勘察（规划性勘察、选址勘察）初步勘察详细勘察施工勘察11.工程地质勘察一勘察设计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。12.工程地质勘察 二各勘察阶段的任务与目的 1.可行性研究勘察（选址勘察）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工程地质评价，进行技术经济论证和方案比较。不宜选为场址：（1）不良地质发育现象且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁，如：大滑坡、强烈发育岩溶、泥石流等；（2）地震基本烈度较高，可能存在地震断裂带及地震时发生滑坡、山崩、地表断裂的场地；（3）洪水或地下水对建筑场地有严重不良影响；（4）地下有尚未开采的有价值矿藏或未稳定的地下采空区。13.工程地质勘察 2.初步勘察 场址选定批准后进行初步勘察，初步勘察应对建筑地段稳定性的工程地质评价，为确定建筑物总平面布置、主要建筑物地基基础方案、对不良地质现象的防治工程方案进行论证。3.详细勘察 可行性研究勘察和初步勘察后，场地工程地质条件基本查明，详细勘察对地基基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程进行工程地质计算与评价，满足施工图设计的要求。14.工程地质勘察 4.施工勘察 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，解决施工中的工程地质问题。施工勘察包括：施工阶段的勘察和施工后一些必要的勘察工作，检验地基加固效果。15.工程地质勘察 各阶段工程地质工作一般均按下述程序进行：准备工作工程地质调查测绘工程地质勘探测试文件编制。1.准备工作包括研究任务，组织劳力，搜集资料，室内资料及方案研究，筹办机具仪器等。16.工程地质勘察 2.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。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。17.工程地质勘察 一般情况是：工程地质条件愈复杂，研究程度愈差，工程地质测绘范围就愈大。工程地质调查测绘内容：1.地形、地貌 2.地层、岩性 3.地质构造 4.水文地质 5.查明不良地质和特殊地质的性质、范围，及其发生、发展和分布的规律、6.查明土、石成分及其密实程度、含水情况、物理力学性质，划分岩土施工工程分级等。7.查明天然建筑材料的分布范围、储量、工程性质。18.工程地质勘察 3.工程地质勘察 3.1勘探工作的布置 （1）勘探工作布置的一般原则 1.勘探总体布置形式 勘探线 按特定方向沿线布置勘探点（等间距、或不等间距）。用于初勘阶段、线形工程勘察、天然建材初查。勘探网 勘探点选布在相互交叉的勘探线及其交叉点上，形成网状。（方格状、三角状、弧状等）。适用于基础工程场地详勘，天然建材详查阶段。结合建筑物基础轮廓，一般工程建筑物设计要求勘探工作按建筑物基础类型、型式、轮廓布置，并提供剖面及定量指标。例如：桩基：每个单独基础有一个钻孔；筏片、箱基：基础角点、中心点应有钻孔；拱坝：按拱形最大外荷载线布置孔 19.工程地质勘察 2.布置勘探工作时，应遵循以下几条原则：(1)勘探工作应在工程地质测绘基础上进行。(2)无论是勘探的总体布置还是单个勘探点的设计，都要考虑综合利用。既要突出重点，又要照顾全面，点面结合。(3)勘探布置应与勘察阶段相适应。(4)勘探布置应随建筑物的类型和规模而异。(5)勘探布置应考虑地质、地貌、水文地质等条件。(6)在勘探线、网中的各勘探点，应视具体条件选择不同的勘探手段，以便互相配合，取长补短，有机地联系起来。勘探布置主要取决于勘察阶段、建筑物类型和工程地质勘察等级三个重要因素。20.工程地质勘察 （2）.勘探坑、孔布置原则 1.地貌单元及其衔接地段，勘探线应垂直地貌单元界限，每个地貌单元应有控制坑孔，二个地貌单元之间过渡地带应有钻孔。2.断层，在上盘布置坑、孔，在地表垂直断层走向布置坑、孔，坑、孔深度应穿过断层面。3.滑坡，沿滑坡纵横轴线布置坑、孔，查明滑动带数量、部位、滑体厚度。坑、孔深度应穿过滑带到稳定基岩。4.河谷，垂直河流布置勘探线，钻孔应穿过覆盖层并深入基岩5m以上，应防止误把漂石当作基岩。5.查明陡倾地质界面，一般使用斜孔或斜井，以相邻两孔深度所揭露的地层相互衔接为原则，防止漏层。21.工程地质勘察 (3)勘探坑、孔间距的确定确定原则：1.勘察阶段。初期间距大，中后期逐渐加密；2.工程地质条件的复杂程度。简单地段少布，间距放宽，复杂地段、要害部位间距加密；3.参照有关规范。(4)勘探坑、孔深度的确定 确定勘探坑孔深度的含义：一是确定坑、孔深度的依据；二是施工时终止坑、孔的标志。22.工程地质勘察 3.2 简易勘探 1.挖探：是最简易的勘探方法，常用的有剥土、槽探和坑探。(1)剥土：人工清除地表不厚的覆盖土层直到岩层表面。一般表层土厚不超过0.25m。(2)槽探：在地表挖掘宽0.61.0m，深不超过2m，即可到达岩层面的长槽。(3)坑探：垂直向下掘进的土坑，常称试坑。试坑平面形状可为直径0.81.0m的圆形，或为1.51.0m的矩形；深度一般不超过23m。坑壁若能加以简单支撑，则可深达810m。挖探成本低、工具简单、进度快、能取得直观资料和原状土样。缺点是劳动强度大，勘探深度浅。因此，挖探适用于小桥涵基础、隧道进出口及大中桥两侧桥台基础的勘探；也可用于了解覆盖层厚度和性质，追索构造等.探井深度不宜超过地下水水位23.探井取样24.探井取样25.工程地质勘察 2.轻便勘探，使用轻便工具如洛阳铲、锥具及小螺纹钻等进行勘探。(1)洛阳铲勘探：借助洛阳铲的重力及人力，将铲头冲入土中，完成直径较小而深度较大的圆形孔。可以取出扰动土样。(2)锥探：一般用锥具向下冲入土中，凭感觉来探明疏松覆盖层厚度。探深可达10余米。用它查明沼泽、软土厚度，黄土陷穴等最有效。(3)小螺纹钻勘探：小螺纹钻由人力加压回转钻进，能取出扰动土样，适用于黏性土及砂类土层，一般探深在6m以内。轻便勘探的优点是工具轻便、简单，容易操作，进尺快，成本低，劳动强度不大。缺点是不能取得原状土样，在密实或坚硬的地层中，一般不能使用。因此，轻便勘探适用于较疏松的地层。26.洛阳铲 锥具 27.工程地质勘察 3.3 钻探 工程地质勘察中，钻探是指在地表下用钻头钻进地层的勘探方法。钻探是最常用的一类勘探手段。与坑探、物探相比较，钻探有其突出的优点。（1）可以在各种环境下进行，一般不受地形、地质条件的限制；（2）能直 接观察岩心和取样，勘探精度较高；（3）能提供作原位测试和监测工作，最大限度地发挥综合效益；（4）勘探深度大，效率较高。28.工程地质勘察钻进方法有以下四种1.1.冲击钻进：采用底部圆环状的钻头。钻进时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，使岩土达到破碎之目的而加深钻孔。2.2.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。在土质地层中钻进，有时为有效地、完整地揭露标准地层。3.3.综合式钻进：是一种冲击回转综合式的钻进方法。它综合了前两种钻进方法在地层钻进中的优点。其工作原理是：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，破碎粒度比回转剪切粒度增大。同时由于冲击力的作用使硬质合金刻入岩石深度增加，回转中将岩石剪切掉提高了钻进的效率。3.3.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。这种钻进方法主要适用于粉土、砂土、较小粒径的碎石层以及粘性不大的粘性土层。29.勘察钻机30.勘察钻机31.勘察钻机32.工程地质勘察 1 1钻探要求 工程地质钻探有以下几项特殊的要求：(1)土层是工程地质钻探的主要对象，应可靠地鉴定土层名称，准确判定分层深度，正确鉴别土层天然的结构、密度和湿度状态。(2)岩芯采取率要求较高。(3)钻孔水文地质观测和水文地质试验是工程地质钻探的重要内容。(4)在钻进过程中，为了研究岩土的工程性质，经常需要采取岩土样。33.工程地质勘察 2.钻孔观测与编录 钻孔观测与编录是钻进过程的详细文字记载，也是工程地质钻探最基本的原始资料。钻孔观测与编录的内容包括：岩芯观察、描述和编录:不同类型岩土的岩性描述内容为：(1)碎石土：颗粒级配；粗颗粒形状、母岩成分、风化程度，是否起骨架作用；充填物的成分、性质、充填程度；密实度；层理特征。(2)砂类土：颜色，颗粒级配，颗粒形状和矿物成分，湿度，密实度，层理特征。(3)粉土和粘性土：颜色，稠度状态，包含物，致密程度，层理特征。(4)岩石：颜色，矿物成分，结构和构造，风化程度、风化表现形式及划分风化带，坚硬程度，节理、裂隙发育情况，裂隙面特征及充填胶结情况，裂隙倾角、间距，进行裂隙统计。必要时作岩芯素描。34.工程地质勘察 钻探需要大量设备和经费，较多的人力，劳动强度较大，工期较长，往往成为野外工程地质工作控制工期的因素。因此，根据钻探技术的要求，选择合适的钻机类型，采用合理的钻进方法，安全操作，提高岩芯采取率，保证钻探质量，为工程设计提供可靠的依据。表9-6 常用钻机不同孔径可钻深度参考值 钻头直径(mm)钻机类型 1721501301109175XJ100XY一100154080100XY30030100200250300XY6004010030045060035.36.DPP-100-3B汽车钻机37.38.工程地质勘察 3.4 地球物理勘探 地球物理勘探，简称物探，是以观测地质体的天然物理场或人工物理场的空间或时间分布状态，来研究地层物理性质和地质构造的方法。优点是效率高、成本低、装备轻便、能从较大范围勘察地质构造和测定地层各种物理参数等。合理有效地使用物探可以提高地质工作质量、加快勘探进度、节省勘探费用。电法勘探、地震勘探、磁法勘探、声波探测、触探、测井 39.工程地质勘察 4.测试及长期观测 4.1取样、试验及化验工作 取样、试验及化验是工程地质勘察中的重要工作之一，通过对所取土、石、水样进行各种试验及化验，取得各种必须的数据，用以验证、补充测绘和勘探工作的结论，并使这些结论定量化，作为设计、施工的依据。土、石、水样的采取、运送和试验、化验应当严格按有关规定进行 40.工程地质勘察1.取样：土、石试样可分原状的和扰动的两种。原状土、石试样要求比较严格，取回的试样要能恢复其在地层中的原来位置，保持原有的产状、结构、构造、成分及天然含水量等各种性质。因此，原状土、石样在现场取出后要注明各种标志，并迅速密封起来，运输、保存时要注意不能太热、太冷和受振动。41.42.工程地质勘察按照取样方法和试验目的，岩土工程勘察规范对土试样的扰动程度分成如下的质量等级：级一不扰动，可进行试验项目有：土类定名、含水量、密度、强度参数、变形参数、固结压密参数;级一轻微扰动，可进行试验项目有：土类定名、含水量、密度;级一显著扰动，可进行试验项目有：土类定名、含水量;级一完全扰动，可进行试验项目有：土类定名。薄壁取土器一级；中厚壁或厚壁取土器 一级；标准贯入器、螺纹钻头或岩芯钻头采得的钻性土、粉土、砂土和软岩的试样 一级 43.工程地质勘察2.土工试验：是根据不同工程的要求，对原状土及扰动土样进行试验，求得土的各种物理-力学性质指标，如比重、容重、含水量、液塑限、抗剪强度等。土的直剪试验土的压缩试验44.LP-100型数显液塑限联合测定仪45.工程地质勘察3.原位测试：包括静力触探、动力触探、十字板剪切、大面积剪切、荷载试验等。载荷试验是加荷于地基，测定地基变形和强度的一种现场模拟试验，可以求得地基土石的变形模量及承载力，以及荷载作用下土石体沉降时间变化曲线.土的现场大面积剪切试验是通过现场水平剪切或水平挤出试验取得地基土的粘聚力及内摩擦角指标的方法。触探法可以确定土中不同深度的潮湿程度、密实程度、变形模量及承载力等。十字板剪切试验是利用插入软黏土中旋转的十字板，测出土的抵抗力矩，换算其抗剪强度。可用于测定饱和软黏土的不排水剪切总强度。46.工程地质勘察4水质化验及抽水试验：是为了确定水的质量和数量而进行的试验。确定水的种类、性质，以判定水的侵蚀性，对施工用水和生活用水作出评价，并联系不良地质现象说明水在其形成、发展过程中所起的作用。47.工程地质勘察5 5 勘察成果整理 图件绘制必须清晰整洁；文字说明要求言简意赅，结论明确，并附有必要的照片和插图。全线各类勘探、测试资料，应进行分析整理，装订成册。报告内容：1 1、勘察目的、任务要求和依据的技术标准；2 2、拟建工程概况；3 3、勘察方法和勘察工作布置；4 4、场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性；5 5、各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载 力的建议值；6 6、地下水埋藏情况、类型水位及其变化；7 7、土和水对建筑材料的腐蚀性；8 8、可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工程危害的评价9 9、场地稳定性和适宜性评价。48.工程地质勘察 工程地质勘察报告主要包括三部分：工程地质说明书，各种工程地质平面图及断面图，各种勘探、调查访问、试验、化验、观测等原始资料。5.1工程地质说明书 勘察报告是工程地质勘察的总结性文件，一般由文字报告（工程地质说明书）和所附图表组成。49.工程地质勘察5.2工程地质图件 1 1、勘探点平面布置图；2 2、工程地质柱状图；3 3、工程地质剖面图；4 4、原位测试成果图表；5 5、室内试验成果图表；6 6、岩土利用、整治、改造方案的有关图表；7 7、工程地质计算简图及计算成果图表；8 8、当需要时附加图表。50.工程地质勘察勘察报告的阅读与使用 需要引起工程技术人员注意的几点：1 1、场地稳定性评价 2 2、持力层的选择 3 3、考虑环境效应51.52.勘察符号表示53.勘察符号表示54.55.56.工程地质勘察标贯试验 标准贯入试验的简称。标贯试验是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。这种方法通过测量规定重量的重锤自某一特定高度自由锤击地基，贯入深度达某一值时的锤击数，以评价该处地基土的性质及承载力。通常重锤质量取63.5kG，落距取76cm。操作过程 钻具钻至试验土层标高以上约15厘米处，以避下层土受扰动。贯入时，穿心锤落距为76厘米，使其自由下落，将贯入器直打入土层中15厘米。以后每打入土层30厘米的锤击数，即为实测锤击数。提出贯入器，取出贯入器中的土样进行鉴别描述。当钻杆长度大于3米时，锤击数应按下式进行钻杆长度修正：N63.5=aN，式中N63.5为标准贯入试验锤击数，a为触探杆长度校正系数，如触探杆长分别为3、6、9、12、15、18、21米时，则a相应分别为1、0.92、0.86、0.81、0.77、0.73、0.70。57.58.59.标贯试验60.标惯器中的土61.工程地质勘察测定根据标准贯入试验锤击数测定各类砂的地基承载力（公斤/平方厘米），一般为：当击数大于30时，密实的砾砂、粗砂、中砂（孔隙比均小于0.60）为4公斤/平方厘米；当击数小于或等于30而大于15时，中密的砾砂、粗砂、中砂（孔隙比均大于0.60而小于0.75）为3公斤/平方厘米，细砂、粉砂（孔隙比均大于0.70而小于0.85）为1.52公斤/平方厘米；当击数小于或等于15而大于或等于10时，稍密的砾砂、粗砂、中砂（孔隙比均大于0.75而小于0.85）为2，细砂、粉砂（孔隙比均大于0.85而小于0.95）为11.5。62.勘察钻机63.勘察钻机64.65.66.67.取土器68.取土器69.70.取土器71.72.