工程地质勘察

工程地质勘察 第九章 工程地质勘察 【教学基本要求】 1. 知道勘察目的 , 勘察分级 , 了解勘察任务 , 知道各勘察阶段的基本要求与内容。 2. 知道工程地质测绘内容 , 测绘比例尺 , 理解工程地质测绘方法。 3. 知道勘探任务 ,了解工程地质钻探概念 , 知道钻探机具 , 理解钻进方法 , 了解 取土器及土样采取 , 知道钻探编录 , 理解电法勘探 , 知道地震勘探。 4. 理解平板载荷试验、静力触探试验、圆锥动力触探试验、贯入试验、了解旁压试验、十字板剪切试验、等的基本原理、技术要求、试验成果及应用等内容。 了解建筑物沉降观测、地下水监视。、斜坡 岩土体变形和滑坡动态观测 , 知道 5. 知道现场监测的目的与任务 , 地下建筑围岩变形及回岩压力观测。 6. 了解工业民用建筑工程地质勘察 , 知道道路、桥梁工程地区勘察。 7.了解工程地质勘察报告的主要内容 ,理解工程地质图的类型及内容 , 理解工程地质勘察报告及附件的阅读。 【学 习 重 点】 1.勘察目的 ,分级 ,任务 ; 可行性勘察、初步勘察和详细勘察阶段基本要求与内容。 2. 工程地质测绘内容 , 测绘比例尺 , 工程地质测绘方法。 3. 勘探与取样:勘探任务 , 工程地质钻探概念 , 钻探机具、钻进方法及适用范围 , 取土器及土样采取 , 工程地质 物探 。 4. 工程地质原位测试:平板载荷试验 , 静力触探试验 , 圆锥动力触探试验 , 标准贯入试验 , 十字板剪切试验 ,岩休锤击回弹试验等各原位测试方法的基本原理、技术要求、试验资料成果及其应用等。 5. 现场监测:建筑物沉降观测 ,地下水监测 ,斜坡岩土体变形和滑坡动态观测 ,地下建筑围岩变形及压力观测。 6. 勘察资料整理:岩土参数的统计、与选取 , 工程地质勘察报告的主要内容 , 工程地质图( 类型、内容 ), 工程地质勘察报告及附件阅读。 7. 工业与民用建筑工程地质勘察 1 【内容提要及学习指导】 9.1 勘察的目的与阶段划分 勘察的目的是为探明作为建筑物或构筑物工程场地、地基的稳定性与适宜性以及岩土材料的性状等问题进行技术论证，解决并处理整个工程建设中涉及的岩土的利用、整治、改造问题，保证工程的正常使用。其主要任务是通过工程地质测绘与调查、勘探、室内试验、现场测试等方法，查明场地的工程地质条件，如场地地形地貌特征、地层条件、地质构造，水文地质条件，不良地质现象，岩土物理力学性质指标的测定等。在此基础上，根据场地的工程地质条件并结合工程的具体特点和要求，进行岩土工程分析评价，为基础工程、整治工程、土方工程提出设计方案。 勘察一般分如下几个阶段:可行性勘察、初步勘察、详细勘察及施工勘察。勘察阶段与设计阶段相适应，根据场地的条件及建筑物构筑物重要性可分别选取，但一般工程中初步勘察和详细勘察是必须具备的。 9.1.1 勘察等级的划分 岩土工程勘察等级，应根据工程安全等级、场地等级和地基等级，综合分析确定。 应符合表9-2的规定: 岩土工程勘察等级划分 表9-2 确定勘察等级的条件 勘察等级 工程安全等级 场地等级 地基等级 一 级 任 意 任 意 一 级 一 级 任 意 二 级 任 意 一 级 二 级 二级或三级 二 级 三 级 二 级 二 级 一 级 任 意 三 级 任 意 一 级 二 级 二 级 二 级 三 级 三 级 三 级 二 级 三 级 三 级 三 级 二级或三级 2 可行性勘察主要是为探明工程场地的稳定性和适宜性。一般选取两个以上的场址资料，对地形地貌、地层结构、岩土性质，作出评价。 初步勘察与初步设计相对应，对场地的稳定性作出岩土工程评价，主要工作内容有: 1.搜集可行性研究阶段岩土工程勘察报告，取得建筑区范围的地形图及有关工程性质、规模的文件。 2.初步查明地层、构造、岩土物理力学性质、地下水埋藏条件及冻结深度。 3.查明场地不良地质现象的成因、分布、对场地稳定性的影响及其发展趋势。 4.对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，应判定场地和地基的地震效应。 详细勘察与施工图设计相对应，按不同建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数，对面地基作出工程分析评价，为基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等作出方案及其论证，给出建议。详勘线、点的布置比初勘要重，勘察内容应视建筑物的具体情况和工程要求而定。主要工作内容有: 1.取得附有座标及地形的建筑物总平面布置图，各建筑物的地面整平标高，建筑物的性质、规模、结构特点，可能采取的基础型式、尺寸、预计埋置深度，对地基基础设计的特殊要求等。 2.查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议。 3.查明建筑物范围各层岩土的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力。 4.对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的沉降、差异沉降或整体倾斜。 5.对抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应划分场地土类型和场地类别;对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，尚应分析预测地震效应，判定饱和砂土或饱和粉土的地震液化，并应计算液化指数。 6.查明地下水的埋藏条件。当基坑降水设计时尚应查明水位变化幅度与规律，提供地层的渗透性。 7.判定环境水和土对建筑材料和金属的腐蚀性。 8.判定地基土及地下水在建筑物施工和使用期间可能产生的变化及其对工程的影响，提出防治措施及建议。 9.对深基坑开挖尚应提供稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数;论证和评价基坑开挖、降水等对邻近工程的影响。 10.提供桩基设计所需的岩土技术参数，并确定单桩承载力;提出桩的类型、长度和施工方法等建议。 施工勘察主要是与设计施工相结合进行的地基验槽，桩基工程与地基处理的质量和效果的检验，特别在施工阶段发现地质情况与初勘、详勘不符时，要进行施工勘察，补充必要的数据，为施工阶段的地基基础设计变更提出相应的地基资料。 3 勘察的基本手段有:工程地质测绘、勘探与取样、原位测试现场监测等。 9.2 工程地质测绘 工程地质测绘是在地形地质图上填绘出测区的工程地质条件，作为工程地质勘探、取样、试验、监测的主要依据。测绘所用地形图比例尺，在选址阶段选用1:5000~1:50000，和勘察阶段选用1:2000~1:10000详勘阶段选用1:5000~1:2000。地质条件复杂时，比例尺可适当放大，必要时采用扩大比例尺表示。建筑地段的地质界线、地点测绘精度在图上的误差不超过3mm，其他地段不超过5mm。 9.3 勘探与取样 勘探一般包括坑探、钻探和物探等。 坑探就是挖个坑观看土层情况。 钻探是借助于钻机打钻孔获取地下地质资料，按动力来源，可分为人工钻和机动钻;按取土方法的不同，又可分为回转、冲击、回转冲击、振动四种，钻探方法的选择要根据土性及勘察对土样振动程度的要求而定，回转钻适用于粘性土、粉土、砂土，冲击钻较适用于砂土、碎石土、振动钻探一般适用于粘性土、粉土、砂土。 钻孔分鉴别孔和技术孔，鉴别孔用来划分地层，技术孔还要用于取土进行物理力学指标的测试。 在钻孔中取不扰动土样需用取土器。取土器按内部结构可分上提活阀式和反旋活阀式;按壁厚可分厚壁取土器和薄壁取土器。将取土器接在钻杆或加重杆上，取土器放入孔内时不得冲击孔底。尽量采用快速静力连续压入法或采用重锤少击法将取土器送入土中。当取土器盛满土样后，提断或扭断试样底端，然后提出钻具。筒两端多余土削去后，盖上筒盖，贴上标签，随即蜡封。 物探是地球物理勘探的简称，一般包括电法勘探(电探)、地震波速法勘探(地震勘探)等。 9.4 工程地质原位测试 原位测试是在保持土体原有应力状态条件下，在现场进行的各种测试试验。主要包括平板载荷试验、静力触探、动力触探、旁压试验，十字板剪切试验，现场大型直剪试验，对难于取得原状土样的岩土样的岩土层、砂土、碎石土、软土等宜采用原位试验。 9.4.1 平板载荷试验 平板载荷度验主要专用于确定地基土承载力特征值及土的变形模量。试验一般在试坑中进行。 将试坑挖到基础的持力层位置，用1~2cm中粗砂找平，放上承压板，在承压板上施加荷载试验时，总加荷量约为设计荷载的2倍。荷载按预估极限荷载的1/8~1/10分级施加。每级荷载稳定的标准为连续2小时内，每小时的沉降增量不大于0.1mm。试验应做到破坏，破坏的标志是:承压板周围土有明显的侧向挤出，或同一级荷载下，24小时内沉降不 4 稳，呈加速发展的趋势。达到破坏时应停止加荷。 试验成果主要是绘制荷载,沉降曲线，即P-S曲线。掌握地基承载力特征值的确定方法。 9.4.2 静力触探 静力触探(CPT)是将圆锥形的金属探头以静力方式按一定的速率均匀压入土中，量测其贯入阻力，借以间接判定土的物理力学性质的试验。其优点是可在现场快速、连续、较精确地直接测得土的贯入阻力指标，了解土层原始状态的物理力学性质。特别是对于不易取样的饱和砂土、高灵敏的软土层，以及土层竖向变化复杂而不能密集取样或测试以查明土层性质变化的情况下，静力触探具有它独特的优点。缺点是不能取土直接观察鉴别，测试深度不大(常小于50m)，对基岩和碎石类土层不适用。 静力触探按探头结构分为单桥探头、双桥探头。 和锥尖阻力Q。静力触探测得的指标为: 单桥只能测得总贯入阻力，而双桥则能同时测得侧壁阻力Pfcc Pp,单桥:比贯入阻力 sA Pf双桥:侧壁摩阻力 f, sFc Qc,q锥尖摩阻力 cA 2式中 A――锥底面积(cm); 2 F――摩擦筒表面积(cm)。 s 静力能探的成果主要应用于划分土层、确定地基承载力，确定土的变形性质及估祘单桩承载力。 9.4.3 圆锥试验和标准贯入试验 9.4.3.1 圆锥试验 圆锥试验和标准贯入试验都属动力触探，即利用一定的落能量，将与探杆连接的金属探头打入土层，一定深度所需的锤击数来判定土的工程性质。动力触探按锤击能量的大小不同可分为轻型、中型、重型、超重型四种。 9.4.3.2 标准贯入试验 标准贯入试验设备主要由标准贯入器、触探杆和穿心锤三部分组成。 操作时，先用钻具钻进到试验土层标高以上约15cm处，63.5kg重心穿心锤从76cm，将贯入器打入土层15cm不计数，然后再打入土层30cm的锤击数即为实例锤击数N’。当触探杆长度大于3m时，锤击数需要进行杆长修正。 标贯锤击数N可用于确定土的承载力，判别砂土的液化及状态，判别粘性土的稠度状态和无侧限抗压强度q。 u 5 9.4.3.3 十字板剪切试验 十字板剪切试验是测定现场原位软粘土抗剪强度的一种方法，特别适用于高灵敏度的粘性土。 通过地面上扭动力设备对钻杆施加扭矩，伏埋在土中的十字板扭转，测出把土剪损坏时的最大力矩M。并通过下式计算十字板原位土的抗剪强度S。 2M, S，D,,2,DH，,,3,, 式中 H――十字板高度; D――十字板直径。 9.5 现场监测 9.5.1 一般规定 现场检验与监测应在施工期内进行。对有特殊要求的工程，应在建筑物的使用期内继续进行。现场检验应根据施工的实际情况，对勘察成果进行补充修正。必要时应进行施工阶段勘察。现场检验尚应对岩土工程施工质量进行控制与检验。 现场监测应主要包括下列内容: 1.对岩土性状受施工影响而引起变化的监测。 2.对施工和使用中建筑物的监测。 3.对环境条件，包括工程地质、水文地质条件及相邻结构、设施等可能发生的变化进行监测，并提出处理措施。 现场检验与监测应包括下列内容: 1.施工揭露的工程地质、水文地质条件的主要特性及在施工过程中的变化。 2.施工工序、施工方法和质量控制的参数。 3.材料质量。 4.施工应符合设计要求，当有不符时应分析原因。 5.设计变更记录、隐蔽工程竣工图件和验收记录。 6.场地情况，邻近结构和设施的观察记录。 7.仪器观测数据及分析整理成果。 应根据检验、监测结果，比较预期性状与观测结果的差别，对原勘察设计成果进行评价。当差别明显时，应修改岩土工程设计或采取相应的处理措施。 6 应根据工程的重要性，场地和地基土条件以及在施工过程中和建成后的状况，提出使用期间的监测要求，并确定监测过程的期限和周期，对特别重要的工程建筑宜在整个有效使用期间进行监测。 9.5.2 地基基础的检验与监测 天然地基的基槽检验应符合下列要求: 1.核对工程位置、平面尺寸、基础埋深和槽底标高。 2.检查槽底土质情况，当遇到局部异常土质和坑穴、古井等情况应结合地质条件提出处理措施。 3.基槽检验后应写出包括岩土描述、槽底土质平面分布图、基槽处理竣工图、现场测试记录的检验报告。 桩基础的检验与监测应符合下列要求: 1.检验与监测的内容 ?核对桩的位置、尺寸、数量、距离、类型、规格、质量、灌注桩扩底直径、形状和垂直度。 ?核查选用的施工机械、置桩能量与场地条件、地基土条件和工程要求等。 ?核查桩基持力层的岩土性质、埋深和起伏变化，检验沉桩可能性。 ?验证与单桩设计承载力相适应的打入桩的最终贯入度、桩尖标高、桩尖进入持力层的深度等施工控制标准。 ?对灌注桩，核查成孔过程的缩径、坍孔现象，持力层情况、孔底沉渣和扰动厚度等。核查钻孔泥浆特性、混凝土的强度等级、坍落度、含砂率和水泥用量、混凝土灌入量、混凝土面高度、拔管速度以及钢筋笼的制作和安装。 ?必要时对置桩过程造成的土体变形、超孔隙水压力、桩身的受力、变形及对相邻工程的影响进行观测。 2.检验与监测的要求 ?当场地划分为不同地质单元时，应在各个不同单元内进行试打和试钻。 ?试打或试钻过程中发现的问题应及时提出解决方案，必要时应作补充勘察，对原设计作相应调整。 ?对大直径灌注桩应逐孔进行终孔验收。 ?必要时应检验桩身完整性和单桩承载力。 3.检验报告应包括试打或试钻记录、施工记录、施工中遇到的问题及处理方法、竣工图纸及专门的试验、监测报告。 地基加固与改良的检验与监测，应符合下列要求: 1.核查地基加固与改良方案的适用性。当需要时应进行补充勘察和试验性施工，并对加固与改良措施进行调整。 2.施工质量控制应按设计要求进行，并应核查材料的质量、施工机械的特性、施工方法、地基加固与改良的效果。 3.应对岩土性状的改变、施工产生的振动、噪声等环境影响进行监测，当需要时应对加固地基的固结变形性状和强度时间效应进行长期监测。 7 深基开挖和支护的检验与监测应符合下列要求: 1.检验挡墙及支撑系统的装置应符合设计要求，并监测支护构件的受力、变形和支护系统整体工作状态。 2.监测基槽内支护系统附近及邻近建筑物地基范围内的地下水位、孔隙水压力的变化以及渗漏、冒水、管涌、冲刷等。 3.监测地面变形、邻近工程的沉降、倾斜、裂缝和水平位移。 建筑物沉降观测应符合下列要求: 1.下列建筑物宜进行沉降观测。 ?一级建筑物。 ?不均匀或软弱地基上的重要二级及以上建筑物。 ?加层、接建或因地基变形、局部失稳而使结构产生裂缝的建筑物。 ?受邻近深基开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物。 ?需要积累建筑经验或进行反分析计算参数的工程。 2.观测次数和间隔时间应根据观测目的、加载情况和沉降速率确定。当沉降速率为每100日小于1mm时可停止经常性的观测。 9.5.3 岩土体性状的监测方法 当进行岩土体性状的检验与监测，遇下列情况之一时应对岩土的物理力学特性进行测试。 1.验证岩土条件对设计和施工方法的适用性。 2.验证回填和堆筑等材料的质量。 3.检验地基加固与改良的施工效果。 岩土体的变形观测应包括下列内容: 1.验证垂直和水平位移。 2.观测深开挖基底回弹、支护系统和被支护土体的变形。 3.观测边坡、地下洞室等岩土体的稳定性。确定岩土体滑坡滑动面的位置。 对滑坡等较大范围的岩土体位移监测应建立平面测量网，测出发生位移区段的范围边界、位移方向、位移量和位移速度。量测结果应及时整理，绘制图表、曲线。当发现位移或沉降异常时，应采取处理措施。 土体内部变形的量测应符合下列要求: 1.钻孔测斜仪的测斜管宜埋设在孔径等于或大小108mm的钻孔中。管底深度应在预计发生倾斜部位的深度以下， 8 砂土不应小于1m;粉土、粘性不应小于3m。 2.钻孔及测斜管的埋设应垂直，使管内沟槽呈直线，并使相对沟槽所成平面垂直或平行于工作面。测斜管和孔壁之间应用砂料填筑密实。 3.测斜管应在测试前5天装设完毕，并在3~5天内重复测量不得小于3次，判明处于稳定状态后方可进行正式测试工作。 4.伸长仪宜测定土体各点间的相对位移，其装设位置和埋设深度应根据工程需要确定。 5.深层标宜用于深开挖基槽回弹或深层土的沉降变形观测。深层标的设计和埋设应根据工程需要确定。当使用挂尺式时，应保持尺的拉力恒定并考虑温度变化的影响。 当监测岩体内部变形或滑动面位置时，应进行岩体内部变形量测，并应符合下列要求: 1.采用钻孔测斜仪量测岩体滑动面的位置时，测点的间距应根据仪器的精度和实际需要确定。沿钻孔深度水平位移明显增大处应为滑动面所在的位置。 2.对于具有理想滑面的岩体，其滑面位置可采用机械式钻孔挠度计或多点式钻孔挠度计测定，并应使挠度计通过潜在滑面，其埋设深度应超过滑面。 3.钻孔伸长计宜用于监测不稳定结构面的位移，可做单点和多点的量测。钻孔的位置和孔深，应按工程地质条件和监测目的确定。 4.岩体滑动面，尚可通过在钻孔中放置弹性杆件或沿柔韧的编织带粘贴薄铜片等方法测定。 岩土体的变形和位移量测应定期进行，观测时间间隔根据需要确定。除记录测读数据外，尚应对测点附近的施工活动、降雨情况、地震动、岩土体的变形和破坏现象进行记录，并应结合环境和地质条件正确解释观测结果。 岩土体应力量测可用于量测基础底面与地基土的接触压力或挡土结构土压力，监视建筑物的使用安全，并可用于量测岩体的原位应力状态。 土压力的量测，可采用液压式、气压式、钢弦式或电阻应变式压力盒进行，压力计应符合下列要求: 1.应有足够的强度和耐久性，加压、减压线性应良好、对适应温度及环境条件的变化应稳定。有效直径与极中心变形之比不宜小于2000。 2.压力计应经标定，有条件时宜采用水标、砂标等方法进行比较。 3.埋设压力计应避免对土体的扰动，回填土的性状应与周围土体一致。 9.5.4 地下水的监测 下列情况应进行地下水监测: 9 1.当地下水位的升降影响岩土的稳定时。 2.当地下水上升对构筑物产生浮托力或对地下室和地下构筑物的防潮、防水产生较大影响时。 3.当施工排水对工程有较大影响时。 4.当施工或环境条件改变造成的孔隙水压力、地下水压的变化对岩土工程有较大影响时。 地下水的监测应包括下列内容: 1.地下水的升降、变化幅度及其与地表水、大气降水的关系等的动态监测。 2.对开挖深基、掘进洞室、隧道、评价斜坡、边岸的稳定和加固软土地基等进行孔隙水压力，地下水压力的监测。 3.工程降水对区域地下水的影响。 4.潜蚀作用、管涌现象和基坑突涌对工程的影响。 5.当工程可能受到腐蚀时，对地下水应进行水质监测。 监测工作的布置，应根据岩土体的性状和工程类型确定，并应符合下列要求: 1.在平原及地质条件简单地区，可按网格布置。观测线应平行和垂直地下水流向，其间距不宜大于400m。 2.在狭窄地区，当无地表水体时，观测点可按三角形布置;当有地表水体时，观测线应垂直地表水体的岸边线布置。 3.水位变化大的地段，上层滞水或裂隙水聚集地带，应布置观测孔。 4.滑坡、岸边地段应在滑动带和坝基、坝肩或坝的上下潜布置监测孔;基坑开挖可垂直基坑长边布置观测线。 5.工程降水监测孔的深度应达到基础施工最大降水深度以下1m。 监测方法应满足下列要求: 1.地下水的动态监测可采用水井、地下水天然露头或钻孔，探井进行。 2.孔隙水压力、地下水压力的监测可采用测压计或钻孔测压仪。 3.用化学分析法定期监测水质时，其采样次数，全年不宜少于4次，并应进行水质化学全分析。 监测时间应满足下列要求: 1.动态监测不应少于一个水文年，并宜每三天监测一次;雨天宜每天监测一次。 2.当孔隙水压力在施工期间发生变化影响建筑物的性能时，应在施工结束或孔隙水压力降到安全值后方可停止监 测。对受地下水浮托力影响的工程，孔隙水压力的监测应进行至浮托力消除时为止。 监测成果应及时整理，并根据需要提出地下水位和降水量的动态变化曲线图、地下水压动态变化曲线图、不同时期 的水位深度图、等水位线图、不同时期的有害化学成分的等值线图等资料，并分析地下水的危害因素，提出防治措施。 9.6 勘察资料的整理 10 岩土工程勘察的最终成果是提出勘察报告书和必要的附件。其内容包括:图件的编制，岩土物理力学性质指标的整理，反演分析，岩土工程分析评价及编写报告书等。 9.6.1 工程地质图的编制 图件编制是利用已搜集的和现场勘察的资料，经整理分析后，绘制成工程地质图。工程地质图是建筑工程用的地质图，有平面和剖面两种。常用的图有综合工程地质图、工程地质分区图、工程地质剖面图、钻孔柱状图及探坑或探井展视图等。 综合工程地质图在建筑工程中较常用。图上应表示出地貌单元、地层分布、地质构造、不良地质现象以及场地的其他建筑条件。必要时应附岩土的物理力学性质等资料。绘制时，先将野外测绘的岩层露头、地质界线等按要求的比例尺绘在地形图上，注明岩层类型及产状要素，根据露头彼此间的关系绘出地层界线和构造线;再将勘察所得的各种地质资料如不良地质现象、水文地质条件等，用规定的的符号绘在图上，并标明方位、比例尺和绘出图例。此外，在同一图纸上绘勘探线剖面图及综合柱状图，这样，即是完整的综合工程地质图。 工程地质分区图是对建筑场地进行工程地质条件分区的图件，以综合工程地质图为基础绘制的。绘制时，可根据场地的稳定性、适宜性及地层的工程地质条件，并综合地形地貌、地质构造、不良地质现象、岩土性质及地下水等因素进行工程地质区(段)的划分。 3.工程地质剖面图的绘制直接用钻孔、探井等勘探资料绘制。绘图时，先绘水平坐标，定出钻孔或探井间的距离，再绘纵坐标，定各钻孔或探井的地面标高，各标高点连线表示地面。再在钻孔(或探井)线上用符号及一定比例尺按岩层由上而下的次序表明其厚度和岩性，将同地质时代的同种岩层连线后，绘上岩层符号、图例如比例尺，即是工程地质剖面图。绘图比例尺常采用1:100~1:500。 4.柱状图的绘制 (1)综合柱状图的绘制 综合柱状图是将勘探的地层绘成综合的柱状，用来表示勘察地区地层的剖面。绘制时，按各地层的新老次序由上而下的绘成柱状，然后注明岩土性质、厚度及地质时代等，即是综合柱状图。比例尺可采用1:50~1:200。 (2)钻孔柱状图的绘制 钻孔柱状图是用钻孔的勘探资料绘制的。给制法与综合柱状图同。图上应注明钻孔编号，岩土名称、特点、厚度及埋藏深度，地下水位和取样深度等。 9.6.2 岩土物理力学性质指标的整理 在勘察中，必须对所得的大量岩土物理力学性质指标数据加以整理，才能取得有代表性的数值，用于岩土工程的设计计算。 11 9.6.2.1 指标基本值的计算 计算指标的算术平均值fm n fi,,1if, (9-6) mn 式中 f——岩土某项指标数据; i n——统计单元内数据的个数。 当统计指标数据较多时，可将指标的变化范围适当分成间隔的整数区段(一般分为7~10区段)，再计算平均值。设分为j区段，各区段的平均值为f、f……f，相应区段的数据个数(频数)为n、n……n，则平均值的计算式为 m1m2mj12j jnf，nf，？？，nf11122mmimif,,nf (9-7) mimi,n，n，，nn？？12j,1i 算术平均值f值虽具有代表性，但并不能反映指标的离散程度。指标的离散特征用标准差(均方差)σ表示: mf 2，nn，,,12,,,,,,f,f (9-8) fii,,,,n1,,,,1,1ii,,，， 标准差σ愈大，表明数据愈分散，测定的精度愈差;反之亦然。 f (9-9) 式中 σ――标准差; f 为了比较不同组的试验数据的离散程度，需要采用变异系数δ。 ,f, (9-10) ,fm 根据变异系数的大小，可将指标的变异性划分为不同的等级(表9-8)。在土工测试中，通常变异系数的范围为0.10~0.25，对于大于0.30的数据需要特别慎重对待。 指标的变异性分级 表9-8 变异系数 δ<0.1 0.1?δ<0.2 0.2?δ?0.3 0.3<δ?0.4 δ>0..4 变 异 性 很低 低 中等 高 很高 对于主要的岩土指标，需分析其在深度方向和水平方向的变异规律。这样，有助于正确掌握岩土指标的变异特性，按变异特性划分力学层或分区统计指标，或者在岩土力学计算中引入指标变异规律的函数，以估计复杂变化条件下岩土 12 的反映。 岩土指标在深度方向上的变异，可划分为相关型与非相关型两类。相关型参数随深度呈有规律的变化(正相关、负相关)，可按式9-11、9-12确定变异系数: ,r (9-11) ,,fm 2,,,1,r (9-12) rf 式中 σ为剩余标准差;r为相关系数。非相关型参数按式9-10确定变异系数。按变异系数，岩土指标随深度的变异特r 征可划分为均一型(δ<0.3)和剧变型(δ?0.3)。 9.6.2.2 岩土指标的标准值和设计值计算 岩土指标的标准值f是岩土指标的可靠性估值，按以下公式计算: k f,f,, (9-13) kms ,,1.7044.678,,,,1,，, (9-14) s,,2nn,, 式中 f――岩土指标的平均值; m γ――统计修正系数; s n――参加统计数据的个数; δ――变异系数。 岩土指标的设计值f是岩土工程极限状态设计时，满足极限状态方程最不利组合的代表值，其值按式9-15确定: d f,,f (9-15) dk 式中 γ为岩土指标的分项系数，根据岩土工程类型的不同按有关设计规定取值。 9.6.3 勘察报告书的编写 岩土工程勘察的成果用报告书并附有必要的图表来表示。报告书的编写应做到资料准确、重点突出，论据充分，结论明确。对报告依据的所有原始资料，均应进行整理、分析、鉴定，认为无误后才能利用。岩土的各项性质指标数据应进行统计、分析，提出标准值和设计值。报告的内容应根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等具体情况确定。对于地质条件简单，勘察工作量小，设计、施工上无特殊要求的三级岩土工程，报告可采用图表式并附以简要的文字分析说明。对于场地岩土工程条件复杂，工程规模大的一级岩土工程，报告的内容包括:前言、.场地条件、.勘察方法和工作量布置、.岩土工程分析评价、.结论 13 报告应附有必要的图表附件，主要有:(1)勘探点平面布置图;(2)钻孔柱状图是;(3)工程地质剖 面图;(4)原位测试成果表;(5)室内试验成果表;(6)岩土利用、整治、改造方案有关图表;(7)岩土工程计算简图和计算成果表;(8)必要时，尚应附有以下图表:综合工程地质图或工程地质分区图，综合柱状图，地下水等水位线图，某种特殊岩土的分布图，地质素描及照片等。 除综合性的岩土工程勘察报告外，根据任务要求可提出单项报告，主要有:(1)岩土工程测试报告(如横压试验报告);(2)岩土工程检验报告(如施工验槽报告)或监测报告(如沉降观测报告);(3)岩土工程事故调查与分析报告(如工程偏斜原因及纠正措施报告);(4)岩土利用、整治或改造方案(如深开挖的降水与支挡设计);(5)专门岩土工程问题的技术咨询报告(如场地地震反应分析、场地土液化评价)等。 9.7 工业与民用建筑的工程地质勘察 9.7.1 工业与民用建筑的特征 工业建筑主要是厂房和车间，其特征是跨度大，一般跨度为9~12m，大者可达30m;外墙高，基础荷载大，主要结构承受的荷载较大，基础埋得较深。而民用建筑跨度不大，结构简单，基底压力不大，基础埋深较浅。高层建筑的特点是重心高，荷载大，结构不但承受竖向荷载，还承受很大的水平荷载，基础一般埋得较深。 在工业与民用建筑中，基础的埋深主要由建筑物的类型、用途、结构特征、相邻建筑物基础埋置深度，建筑物荷载大小、地基土质、水文地质条件及季节性冻深等来确定。 9.7.2 工业与民用建筑勘察要点 选址勘察主要通过踏勘、搜集资料及当地的建筑经验，初步查明场地的地层、构造、不良地质现象及水文地质条件等。 选址时应避开以下地区:不良地质现象发育地区，地基土性不良地区建筑物抗震不利的地段等。 初步勘察主要为初步设计提供工程地质资料，勘察要点是:进行工程地质测绘，研究地形地貌特征，划分地貌单元及分析其形成过程，不良地质现象的成因，分布范围，发展趋势;查明土层的成因类型，工程性质，一些特殊土的埋藏及分布范围;了解水文地质条件，分析它对地下结构物的影响。对有抗震设防的场地，应制定场地的地震效应。 初步勘察应在搜集分析已有资料的基础上，根据需要进行工程地质测绘或调查以及勘探、测试和物探工作。 勘探点、线、网的布置应符合下列要求: 1.勘探线应垂直地貌单元边界线、地质构造线及地层界线。 2.宜按勘探线布置勘探点，并在每个地貌单元及其交接部位布置勘探点，在微地貌和地层变化较大的地段，勘探点应予以加密。 14 3.在地形平坦地区，可按方格网布置勘探点。 在初勘阶段，钻孔之间间距及勘察线的间距应满足表9-10的要求。其中控制性勘探孔(技术孔)占总勘探孔总数的1/5~1/3。 初步勘察阶段勘探间距与孔深 表9-10 间距(m) 孔深(m) 岩土工程勘察等级 线距 点距 一般性勘探孔 控制性勘探孔 一级 ?15 ?30 50~100 30~50 二级 75~150 40~100 8~15 15~30 三级 ?8 ?15 150~300 75~200 详细勘察应针对具体的建筑物提出详细的岩土工程资料和设计所需的土性物理、力学指标，对场地进行分析评价，并对基础设计、地基处理、不良地基现象防治、基坑支护等给出具体的实施方案，并作出论证和建议。 详细勘察阶段的要点是:查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，查明土层分布、类别、结构，给出各土层物理力学计算参数、承载力特征值，计算和评价地基的稳定性，对需要进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，对采用桩基础的多层、高层建筑物，提供各层土桩侧摩阻力、桩端阻力标准值，给出桩端持力层的位置，预估单桩承载力;对有抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应划分场地土类型，大于或等于7度的场地，要进行砂土震动液化的判别;查明地下水埋置条件，对建筑材料侵蚀性判别，对地基建筑物在施工和使用过程中可能发生的问题，提出防治措施。 详细勘察的勘探点布置应按岩土工程勘察等级确定，并应符合下列规定: 1.对安全等级为一级、二级建筑物，宜按主要柱列线或建筑物的周边线布置勘探点;对三级建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置勘探点。 2.对重大设备基础应单独布置勘探点;对重大的动力机器基础，勘探点不宜少于3个。 3.在复杂地质条件或特殊岩土地区宜布置适量的探井。 4.高耸构筑物应专门布置必要数量的勘探点。 详细勘察的勘探点间距可按表9-11确定。 勘探点间距 表9-11 岩土工程勘察等级 间距(m) 15 一级 15~35 二级 25~45 三级 40~65 详细勘察勘探孔的深度自基础底面算起，其值应符合下列规定: 1.对按承载力计算的地基，勘探孔深度应能控制地基主要受力层。当基础底面宽度b不大于5m时，勘探孔深度对条形基础应为基础底面宽度的3倍;对单独柱基应为1.5倍，但不应小于5m。 2.大型设备基础勘探孔深度不宜小于基础底面宽度2~3倍。 3.对需要进行变形验算的地基，控制性勘探孔的深度应超过地基沉降计算深度，并考虑相邻基础的影响。 4.当有大面积地面堆载或软弱下卧层时，应适当加深勘探孔的深度。 详细勘察取样的测试应符合下列要求: 1.取土试样和进行原位测试的孔(井)数量，应按地基土的均匀性和设计要求确定，并宜取勘探孔总数的1/2~2/3，对安全等级为一级的建筑物每幢不得少于3个。 2.取土试样和原位测试点的竖向间距，在地基主要受力层内宜为1~2m，对每个场地或每幢安全等级为一级的建筑物，每一主要土层的原状土试样不应少于6件;同一土层的孔内原位测试数据不应少于6组。 3.在地基主要持力层内，对厚度大于50cm的夹层或透镜体应采取土试样或进行孔内原位测试。 4.当土质不均或结构松散难以采取试验土样时，可采用原位测试。 9.8 道路与桥梁工程地质勘察 道路与桥梁是表层建筑物，它们往往要穿越许多地质条件复杂的地区和不同的地貌单元，工程地质条件一般很复杂，勘察工作通常包括以下几个方面的内容: 路线工程主要要查明各路线方案的主要工程地质条件，选择地质条件良好的路线方案;在复杂地段，确定路线的合理布设，对路线方案与路线布设起控制作用的地段要进行重点调查并得出结论。 路基与路面工程地质勘察，应对选定的中线两侧一定范围的地带进行详细的工程地质勘察，为设计提供工程地质和水文地质资料。 桥梁工程地质勘察主要是针对桥位的选择，应进行多方案对比，选择地质条件比较好的桥位，然后对其进行详细的工程地质勘察。 对于其它的道路工程，如隧道工程，筑路工程，特殊土地段的勘察，要根据使用要求，土性特点，材料特征进行勘察，并提出处理措施。 16 道路工程勘察分为三阶段。可行性研究勘察阶段主要是研究建设基础上所在地的自然特征，充分收集已有地质资料，广泛进行调查研究，配合规划设计，进行必要的工程地质勘察，解决大的线路方案的选择问题。初步勘察阶段应查明与选择路线方案和确定路线走向有关的工程地质条件，查明与地基稳定和边坡稳定及设计有关的地质条件，包括岩石性质、产状、风化破碎程度与厚度，土的类别、密实程度、含水状态，地下水与地表水的活动情况等。确定土的承载力、强度指标，地基沉降和稳定性。详细勘察阶段应查明工程地质问题发生的原因、发展趋势，以及对工程建筑的危害程度，提出处理意见。 查明沿线的地质构造、岩土类别、土的物理性质、基岩风化情况、地下水埋深、变化规律和地表水活动情况，确定路基基底的稳定性，边坡结构形式及坡度;对已确定存在沉降和滑移问题的高填路堤的初拟处理方案，应查明其有关地层层位、层厚、岩土类别、分布范围和水文地质条件，对有关地层进行测试，掌握设计所无原则的各种物理力学指标数据，特别是固结和抗剪指标;对已确定存在不稳定问题的斜坡路堤的各种初拟处理方案，应查明有关的地层岩性、地质构造、水文地质条件，对有关地层可能滑动的岩土界面进行测试并掌握其各种物理力学指标，重点是抗剪、抗滑指标，以满足设计的需要。 桥梁是道路建筑工程中的重要组成部分。当道路跨越河流、山谷时，为了道路的畅通，需修建桥梁。桥梁的主要工程地质问题集中于桥墩台，通过勘察，要保证墩台地基稳定性、桥台的偏心受压及桥墩台地基的冲刷问题等。 桥墩台的基底面积不大，但却常座落在强度不一，软硬不均的地基土上。桥梁结构一般为大跨度超静定结构，对不均匀沉降十分敏感，很小的不均匀沉降，都会在桥梁结构内部产生较大的附加应力。因此，应采用多种方法综合确定地基承载的特征值。 桥梁工程勘察一般分可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察三阶段。可行性研究勘察着重于对控制路线方案的大桥桥北进行勘察，查明其地形、地物、岩性、岩坡的稳定性等。初步勘察着重于桥位选择的勘察。应对各桥位方案进行工程地质勘察，并对建桥适宜性和稳定性有关的工程地质条件作出结论性评价。详细勘察阶段重点是查明桥位区地层岩性、地质构造、不良地质现象的分布及工程地质特征，查明桥梁墩台地基土的物理力学性质，提供承载力、桩基设计参数，地基的稳定性，不良地质的危害程度和地下水对地基的影响等。 17