地基與基礎(chǔ)工程工程地質(zhì)勘察

單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,主 編：曹海成,李 娟,單元1 工程地質(zhì)勘察,地基與基礎(chǔ)工程施工,Di Ji Yu Ji Chu Gong Cheng Shi Gong,1,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,1,1.2 工程地質(zhì)勘察,2,單元1 工程地質(zhì)勘察,目 錄,2,單元1 工程地質(zhì)勘察,教學(xué)目標(biāo),1.掌握土的成因與組成、物理性質(zhì)、工程分類與鑒別方法；,2.能夠根據(jù)巖土的基本性質(zhì)與地質(zhì)常識，閱讀建筑場地工程地質(zhì)勘察報告。,3,1.1,土的物理性質(zhì)與工程分類,單元1 工程地質(zhì)勘察,4,自然界中土是巖石經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕、破碎、搬運(yùn)、沉積等過程后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物。土的物理性質(zhì)是指固相、液相、氣相三相的質(zhì)量與體積之間的相互比例關(guān)系及固相、液相兩相相互作用表現(xiàn)出來的性質(zhì)，前者稱為土的基本物理性質(zhì)，主要研究土的密實程度和干濕狀況；后者主要研究黏性土的可塑性、脹縮性及透水性等。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,5,1.土的概念,地球表面3080km厚的范圍是地殼。地殼中原來整體堅硬的巖石經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、破碎、搬運(yùn)、沉積，形成固體礦物、水和氣體的集合體稱為土。,土是由固相、液相、氣相三相物質(zhì)組成；或者說土是由固體相、液體相、氣體相和有機(jī)質(zhì)（腐殖質(zhì)）相四相物質(zhì)組成。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,1.1.1 土的成因,6,2.土的形成和演變,地殼表面廣泛分布著的土體是完整堅硬的巖石經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕等外力作用而瓦解的碎塊或礦物顆粒，再經(jīng)水流、風(fēng)力或重力作用、冰川作用搬運(yùn)在適當(dāng)?shù)臈l件下沉積成各種類型的土體。,靠近地表的土體經(jīng)過生物化學(xué)及物理化學(xué)變化（即成壤作用）形成土壤；未形成土壤的土，繼續(xù)受到風(fēng)化、剝蝕、侵蝕而再破碎、再搬運(yùn)、再沉積等地質(zhì)作用。時代較老的土在上覆沉積物的自重壓力及地下水的作用下，經(jīng)受成巖作用，逐漸固結(jié)成巖，強(qiáng)度增高，成為“母巖”。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,7,1.1.2.1 土的組成,土是由固體顆粒、液體水和氣體三部分組成（,圖1.1,），換句話說，即土是由固相、液相和氣相三相組成。土中的固體礦物構(gòu)成骨架，骨架之間貫穿著孔隙，孔隙中充填著水和空氣，三相比例不同，土的狀態(tài)和工程性質(zhì)也不相同。,固體+氣體（液體=0）為干土，干黏土較硬，干砂松散；,固體液體氣體為濕土，濕的黏土多為可塑狀態(tài)；,固體液體（氣體=0）為飽和土，飽和粉細(xì)砂受震動可能產(chǎn)生液化，飽和黏土地基沉降需很長時間才能穩(wěn)定。,1.1.2 土的組成與結(jié)構(gòu),1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,8,圖1.1 土的三相比例,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,9,土的三相比例如,圖1.1,所示，其中：,m=m,w,+m,s,（1.1）,V,v,=,V,a,+,V,w,（1.2）,V,=,V,v,+,V,s,（1.3）,式中,m-,土的總質(zhì)量；,m,w,-土中水的質(zhì)量；,m,s,-土中固體顆粒的質(zhì)量；,V,-土的總體積；,V,a,-土中氣體所占的體積；,V,w,-土中水所占的體積；,V,s,-土中固體顆粒所占的體積；,V,v,-土中孔隙所占的體積。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,10,（1）土的固體顆粒,顆粒的大小通常以粒徑表示。工程上按粒徑大小分組稱為粒組，即某一級粒徑的變化范圍。,土中各粒組的相對含量稱為土的粒徑級配。土粒含量的具體含義是指一個粒組中的土粒質(zhì)量與干土總質(zhì)量之比，一般用百分比表示。,實驗室常用的顆粒分析方法有篩分法和密度計法。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,11,（2）土中水,組成土的第二種主要成分是土中水。在自然條件下，土中總是含水的。土中水可以是液態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)，存在于土中的液態(tài)水又可分為結(jié)合水和自由水兩大類。土中細(xì)粒越多，即土的分散度越大，水對土的性質(zhì)的影響也越大。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,12,（3）土中氣體,在非飽和土中，土顆粒間的孔隙由液體和氣體充滿。土中氣體一般以下面兩種形式存在于土中：一種是四周被顆粒和水封閉的封閉氣體，另一種是與大氣相通的自由氣體。,當(dāng)土的飽和度較低，土中氣體與大氣相通時，土體在外力作用下，氣體很快從孔隙中排出，則土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高。當(dāng)土的飽和度較高，土中出現(xiàn)封閉氣體時，土體在外力作用下，體積縮小；外力減小，則體積增大。因此，土中封閉氣體增加了土的彈性。同時，土中封閉氣體的存在還能阻塞土中的滲流通道，減小土的滲透性。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,13,1.1.2.2 土的結(jié)構(gòu),土顆粒之間的相互排列和連續(xù)形式稱為土的結(jié)構(gòu)。,（1）單粒結(jié)構(gòu),單粒結(jié)構(gòu)又稱粗顆粒土，如卵石、砂等。,（2）蜂窩結(jié)構(gòu),當(dāng)土顆粒較細(xì)（粒級在0.0020.02mm）時，會在水中單個下沉，碰到已沉積的土粒時，由于土粒之間的分子吸引力大于顆粒自重，則正常土粒被吸引而不再下沉，形成很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。,（3）絮狀結(jié)構(gòu),粒徑小于0.005mm的黏土顆粒在水中長期懸浮并在水中運(yùn)動時，形成小鏈環(huán)狀的土集粒而下沉。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,14,按土開挖的難易程度可將土分為,松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石,八類。,松軟土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)、挖土機(jī)施工；堅土、砂礫堅土和軟石要用鎬、撬棍開挖，或預(yù)先松土，部分用爆破的方法施工；次堅石、堅石和特堅硬石一般要用爆破方法施工。,表1.1,為土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法。,1.1.3 土的工程分類,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,15,土的分類,土的名稱,可松性系數(shù),現(xiàn)場鑒別方法,Ks,Ks,一類土(松軟土),砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥),1.081.17,1.011.03,能用鍬、鋤頭挖掘,二類土(普通土),亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土,1.141.28,1.021.05,用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松,三類土(堅土),軟及中等密實粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實的填筑土,1.241.30,1.041.07,要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍,四類土(砂礫堅土),重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實的黃土，天然級配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石,1.261.32,1.061.09,整個用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘,五類土(軟石),硬石炭紀(jì)粘土，中等密實的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的礫巖，軟的石炭巖,1.301.45,1.101.20,用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法,六類土(次堅石),泥巖，砂巖，礫巖，堅實的頁巖，泥灰?guī)r，密實的石灰?guī)r，風(fēng)化花 崗巖，片麻巖,1.301.45,1.101.20,用爆破方法開挖,部分用風(fēng)鎬,七類土(堅石),大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅實的白云巖、砂巖、礫 巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖,1.301.45,1.101.20,用爆破方法開挖,八類土,(特堅硬石),安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅實的細(xì)?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖,1.451.50,1.201.30,用爆破方法開挖,表1.1 土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,16,土的物理性質(zhì)指標(biāo)可分為兩類：一類是必須通過試驗測定的，如含水量、密度和土粒相對密度；另一類是可以根據(jù)試驗測定的指標(biāo)換算的，如孔隙比、孔隙率和飽和度等。,1.1.4 土的物理性質(zhì)指標(biāo),1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,17,1.土的密度（g/cm,3,）,天然密度（濕密度）,:天然狀態(tài)下土的密度以下式表示,干密度,:土的孔隙中完全沒有水時的密度，是指土單位體積中土粒的重量，即固體顆粒的質(zhì)量與土的總體積之比值。,干密度反映了土的孔隙性，因而可用以計算土的孔隙率，它往往通過土的密度及含水率計算得來，但也可以通過實測得到。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,18,2.含水率（含水量）,土的含水量定義為土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，即,3.孔隙率,孔隙率是土的孔隙體積與土體積之比，或單位體積土中孔隙的體積，即,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,19,4.孔隙比,孔隙比是土的孔隙體積與土粒體積之比，以小數(shù)表示，即,常見的物理性質(zhì)指標(biāo)及相互關(guān)系換算公式如表1.2所示（見教材第12頁）。,1.1 土的物理性質(zhì)與工程分類,20,1.2,工程地質(zhì)勘察,1.2 工程地質(zhì)勘察,21,工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造；地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，自然（物理）地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等，這些通常又稱為工程地質(zhì)條件。查明工程地質(zhì)條件后，需根據(jù)設(shè)計建筑物的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，預(yù)測工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用（即工程地質(zhì)作用）的方式、特點(diǎn)和規(guī)模，并做出正確的評價，為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。,1.2.1 工程地質(zhì)勘察概述,1.2 工程地質(zhì)勘察,22,1.2.1.1 編制地質(zhì)勘察報告的程序,（1）外業(yè)和實驗資料的匯集、檢查和統(tǒng)計。,（2）對照原位測試和土工試驗資料，校正現(xiàn)場地質(zhì)編錄。,（3）編繪鉆孔工程地質(zhì)綜合柱狀圖。,（4）劃分巖土地質(zhì)層，編制分層統(tǒng)計表，進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計。,（5）編繪工程地質(zhì)剖面圖和其他專門圖件。,（6）編寫文字報告。,1.2 工程地質(zhì)勘察,23,1.2.1.2 工程地質(zhì)勘察報告的主要內(nèi)容,工程地質(zhì)勘察報告應(yīng)敘述工程項目、地點(diǎn)、類型、規(guī)模、荷載、擬采用的基礎(chǔ)形式；工程勘察的發(fā)包單位、承包單位；勘察任務(wù)和技術(shù)要求；勘察場地的位置、形狀、大??；鉆孔的布置和布置原則，孔位和孔口標(biāo)高的測量方法以及引測點(diǎn)；施工機(jī)具、儀器設(shè)備和釬探取樣及原位測試方法；勘察的起止時間；完成的工作量和質(zhì)量評述；勘察工作所依據(jù)的主要規(guī)范、規(guī)程；其他需要說明的問題。報告應(yīng)附勘探點(diǎn)(鉆孔)平面位置圖、勘探點(diǎn)測量成果表和勘察工作量表。若勘察工作量少，可只附圖而省去表。,1.2 工程地質(zhì)勘察,24,（1）地質(zhì)地貌概況,地質(zhì)地貌決定了一個建筑工地的場地條件和地基巖土條件，應(yīng)從地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地貌、不良地質(zhì)現(xiàn)象三個方面加以論述。,地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要闡述的內(nèi)容是:地層(巖石)、巖性、厚度；構(gòu)造形跡，勘察場地所在的地質(zhì)構(gòu)造部位；巖層中節(jié)理、裂隙發(fā)育情況和風(fēng)化、破碎程度。由于勘察場地大多地處平原，應(yīng)劃分第四系的成因類型，論述其分布埋藏條件、土層性質(zhì)和厚度變化。,地貌包括勘察場地的地貌部位、主要形態(tài)、次一級地貌單元劃分。如果場地小且地貌簡單，應(yīng)著重論述地形的平整程度、相對高差。,闡述勘察場地及其周圍有無滑坡、崩塌、塌陷、潛蝕、沖溝、地裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象。,1.2 工程地質(zhì)勘察,25,（2）地基巖土分層及其物理力學(xué)性質(zhì),這一部分是巖土工程勘察報告應(yīng)著重論述的問題，是進(jìn)行工程地質(zhì)評價的基礎(chǔ)。下面介紹分層的原則和分層敘述的內(nèi)容。,土層按地質(zhì)時代、成因類型、巖性、狀態(tài)和物理力學(xué)性質(zhì)劃分；巖層按巖性、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性質(zhì)劃分。厚度小、局部分布的可作夾層處理，厚度小而反復(fù)出現(xiàn)的可作一層處理。對每一層巖土，要敘述如下的內(nèi)容:分布、埋藏條件、巖性和狀態(tài)、取樣和實驗數(shù)據(jù)、原位測試情況和承載力。,1.2 工程地質(zhì)勘察,26,（3）地下水簡述,地下水是決定場地工程地質(zhì)條件的重要因素。報告中必須論及:地下水類型，含水層分布狀況、埋深、巖性、厚度，靜止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度；含水層間和含水層與附近地表水體的水力聯(lián)系；地下水的補(bǔ)給和排泄條件，水位季節(jié)變化，含水層滲透系數(shù)，以及地下水對混凝土的侵蝕性等。對于小場地或水文地質(zhì)條件簡單的勘察場地，論述的內(nèi)容可以簡化。有的內(nèi)容，如水位季節(jié)變化，并非在較短的工程勘察期間能夠查明，可通過調(diào)查訪問和搜集區(qū)域水文資料獲得。,1.2 工程地質(zhì)勘察,27,（4）場地穩(wěn)定性,場地所處的地質(zhì)構(gòu)造部位有無活動斷層通過，附近有無發(fā)震斷層。,地震基本烈度，地震動峰值加速度。,場地所在地貌部位的地形平緩程度，是否臨江、臨河、臨湖、臨海，或是臨近