岩土工程勘察总结

岩土工程勘察的总结

岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。它是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题。它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。

岩土工程任务：按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证、评价，并提出保护措施的建议。

岩土工程勘察的分级：岩土工程勘察的等级，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。工程的安全等级，是根据由于工程岩土体或结构失稳破坏，导致建筑物破坏而造成生命财产损失、社会影响及修复可能性等后果的严重性来划分的，工程安全等级划分为三级：一级，二级，三级。场地复杂程度是由建筑抗震稳定性、不良地质现象发育情况、地质环境破坏程度和地形地貌条件四个条件衡量的，也划分为三个等级：一级，二级，三级。地基复杂程度也划分为三级：一级地基，二级地基，三级地基。所以岩土工程勘察也划为三级：一级，二级，三级。

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。我国实行四阶段体制：规划阶段、初步设计、技术设计、施工设计与施工。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。

岩土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。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。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。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，是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。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。

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。

工程地质测绘范围的确定原则：1、拟建建筑物的类型、规模、设计阶段。2、区域地质条件的复杂程度和研究程度。可以以下三方面确定测绘范围，即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和研究程度。工程地质测绘范围是随着建筑物设计阶段的提高而缩小的。工程地质测绘的比例尺大小主要取决于设计要求。比例尺选定原则：（1）应和使用部门的要求提供图件的比例尺一致或相当。（2）与勘测设计阶段有关。（3）在同一设计阶段内，比例尺的选择取决于工程地质条件的复杂程度、建筑物类型、规模及重要性。工程地质测绘的精度包含两层意思，即对野外各种地质现象观察描述的详细程度，以及各种地质现象在工程地质图上表示的详细程度和准确程度。

在工程地质测绘过程中，地层岩性是工程地质条件最基本的要素和研究各种地质现象的基础，所以是工程地质测绘最主要的研究内容。地貌是岩性、地质构造、新构造运动的综合反映和近期外动力地质作用的结果。在工程地质测绘中研究水文地质的主要目的，是

为研究与地下水活动有关的岩土工程问题和不良地质现象提供资料。不良地质现象研究的目的，是为了评价建筑场地的稳定性，并预测其对各类岩土工程的不良影响。研究内容包括：各种不良地质现象(岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、冲沟、河流冲刷、岩石风化等)的分布、形态、规模、类型和发育程度，分析它们的形成机制和发展演化趋势，并预测其对工程建设的影响。结合工程建筑的要求，就地寻找适宜的天然建材，并作出质量和储量评价。当前特别重视建材质量的研究，是否具有美学价值。测区内或测区附近人类的某些工程——经济活动，往往影响建筑场地的稳定性。

岩土工程勘探的任务，主要有以下各项：（1）详细研究建筑场地或建筑地段的岩土体和地质构造。（2）研究水文地质条件。（3）研究地貌和不良地质现象。（4）取样及提供野外试验条件。（5）提供检验与监测的条件。由于岩土工程勘探承担上述各项任务，它必然具有如下特点：(1)勘探范围取决于场地评价和工程影响所涉及的空间(2)大多数工程都坐落于第四系土层或基岩风化壳上(3)在勘探过程中必须注意保持岩土的天然结构和天然湿度，尽量减少人为的扰动破坏。(4)要求岩土工程勘探发挥综合效益，对勘探工程的结构、布置和施工顺序也有特殊的要求。岩土工程勘探常用的手段有钻探工程、坑探工程及地球物理勘探三类。但其勘探成果具多解性，使用时往往受到一些条件的局限。考虑到三类勘探手段的特点，布置勘探工作时应综合使用，互为补充。

在岩土工程勘察中，钻探是最常用的一类勘探手段，岩土工程钻探有如下特点：（1）钻探工程的布置不仅要考虑自然地质条件，还需结合工程类型及其结构特点。（2）除了深埋隧道以及为了解专门地质问题而进行的钻探外，经常采用小型、轻便的钻机。（3）钻孔多具综合目的且不能盲目追求进尺。（4）在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面，均有特殊的要求。为了完成勘探工作的任务，岩土工程钻探有以下几项特殊的要求：(1)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)岩心采取率要求较高。(3)钻孔水文地质观测和水文地质试验是岩土工程钻探的重要内容。(4)在钻进过程中，经常需要采取岩土样。钻孔观测与编录是钻进过程的详细文字记载，也是岩土工程钻探最基本的原始资料。钻孔观测与编录的内容包括：1、岩心观察、描述和编录。

2、钻孔水文地质观测。

3、钻进动态观察和记录。钻探工作结束后，应进行钻孔资料整理。主要成果资料有：(1)钻孔柱状图。(2)钻孔操作及水文地质日志图。(3)岩心素描图及其说明。

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。岩土工程勘探中常用的坑探工程有：探槽、试坑、浅井、竖井(斜井)、平硐和石门(平巷)。坑探工程主要内容包括：(1)坑探工程的目的、类型和编号。(2)坑探工程附近的地形、地质概况。(3)掘进深度及其论证。(4)施工条件。(5)岩土工程要求。观察、描述的内容包括：(1)地层岩性的划分。(2)岩石的风化特征及其随深度的变化，作风化壳分带。(3)岩层产状要素及其变化。

(4)水文地质情况。展视图是坑探工程编录的主要内容，也是坑探工程所需提交的主要成果资料。不同类型坑探工程展视图的编制方法和表示内容有所不同，其比例尺应视坑探工程的规模、形状及地质条件的复杂程度而定。

布置勘探工作总的要求，应是以尽可能少的工作量取得尽可能多的地质资料。为此，作勘探设计时，必须要熟悉勘探区已取得的地质资料，并明确勘探的目的和任务。将每个勘探工程都布置在关键地点，且发挥其综合效益。勘探总体布置形式：（1）勘探线（2）勘探网（3）结合建筑物基础轮廓。总之，勘探工作一定要在工程地质测绘基础上布置。勘探工程的合理施工顺序，既能提高勘探效率，取得满意的成果，又节约勘探工作量。根据实践经验，第一批施工的坑孔应为：对控制场地工程地质条件具关键作用和对选择场地有决定意义的坑孔；建筑物重要部位的坑孔；为其他勘察工作提供条件，而施工周期又比较长的坑孔；在主要勘探线上的坑孔。

取样是岩土工程勘察中必不可少的、经常性的工作。为定量评价岩土工程问题而提供室

内试验的样品，包括岩土样和水样。除了在地面工程地质测绘调查和坑探工程中采取试样外，主要是在钻孔中采取的。土样的质量等级划分：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。取土器是影响土样质量的重要因素，所以勘察部门都注重取土器的设计、制造。对取土器的基本要求是：尽可能使土样不受或少受扰动；能顺利切入土层中，并取上土样；结构简单且使用方便。土样质量的优劣，不仅取决于取土器具，还取决于取样全过程的各项操作是否恰当。

在岩土工程勘察过程中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。野外试验的分类：1、岩土力学性质的野外测定。2、岩体应力测定。3、水文地质试验。4、改善土、石性能的试验。

静力载荷试验加荷装置：压力源、载荷台架或反力架。加荷方式科分为重物加荷和油压千斤顶反力加荷两种方式。沉降观测装置：沉降观测仪表有百分表、沉降传感器或水准仪等。静力触探试验的要点：（1）载荷试验一般在方形试坑中进行；（2）保持测试时地基土的天然湿度与原状结构；（3）注意设备的安装要求；（4）加荷；（5）观测每级荷载下的沉降；（6）尽可能使最终荷载达到地基土的极限承载力；（7）达不到极限荷载时最大压力的控制；（8）荷载观测。静力荷载试验的成果—压力-沉降关系曲线，试验成果的应用：1.确定地基土承载力基本值f0；2、计算地基土变形模量E0。

静力触探试验的特点：静力触探试验分为机械式和电测式两种。静力触探试验仪器设备：1、触探主机和反力装置；2、测量与记录显示装置；3、探头；4、探杆。静力触探试验要点：(1)率定探头，求出地层阻力和仪表读数之间的关系，以得到探头率定系数；(2)现场测试前应先平整场地，放平压入主机，下好地锚；(3)将电缆线穿入探杆，接通电路，调整好仪器；

(4)边贯入，边测记，贯入速率控制在1~2cm/s。孔压触探还可进行超孔隙水压力消散试验，以求得土层固结系数等。静力触探测试成果整理：(1)对原始数据进行检查与校正。(2)按公式分别计算比贯入阻力ps、锥尖阻力qc，侧壁摩擦力fs，摩阻比FR及孔隙水压力U。(3)分别绘制qc、fs、ps、FR、U随着深度(纵坐标)的变化曲线。静力触探成果应用很广，主要可归纳为以下几方面：划分土层；求取各土层工程性质指标；确定桩基参数。

动力触探试验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的锤击数(或以能量表示)来判定土的性质，并对土进行粗略的力学分层的一种原位测试方法。动力触探试验方法可以归为两大类，即圆锥动力触探试验和标准贯入试验。

十字板剪切试验是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，在土层中形成圆柱形破坏面，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度。特点：（1）不用取样；（2）野外测试设备轻便，容易操作；（3）测试速度较快，效率高，成果整理简单。

野外十字板剪切试验的仪器为十字板剪切仪，目前国内有三种：开口钢环式、轻便式和电测式。测试要点包括十字板头扭力传感器的率定和正式测试两部分。试验成果的应用：1．估算地基允许承载力；2．预估极限端阻力和极限侧摩阻力；3．其他。现场波速试验的基本原理，是利用弹性波在介质中传播速度与介质的动弹性模量、动剪切模量、动泊松比及密度等的理论关系，从测定波的传播速度入手，求取土的动弹性参数。

岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。静力法又可分为承压板法、狭缝法、钻孔变形法及水压法等。动力法分为声波法和地震法。承压板法又分为刚性承压板法和揉性承压板法，我国多采用刚性承压板法。狭缝法又称刻槽法，一般是在巷道或试验平硐底板或侧壁岩面上进行。钻孔变形法是利用钻孔膨胀计或压力计，对孔壁施加径向水压力，测记各级压力下的钻孔径向变形(U)。

岩体的强度参数是工程岩体破坏机理分析及稳定性计算不可缺少的参数，目前主要依据现场岩体力学试验求得。原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴抗压试验等。岩体原位直剪试是岩体力学试验中常用的方法，它又可分为岩体本身、岩体沿结构面及岩体

与混凝土接触面剪切三种。原位岩体三轴试验一般是在平硐中进行的，即在平硐中加工试件，并施加三向压力，然后根据莫尔理论求岩体的抗压强度及E0、μ等参数。

岩体应力是工程岩体稳定性分析及工程设计的重要参数。常用的应力量测方法主要有：应力解除法、应力恢复法和水压致裂法等。应力解除法据测量方法不同可分为表面应力解除法、孔底应力解除法和孔壁应力解除法三种。应力恢复法一般在平硐壁面(也可在地表露头面)上进行。通过量测应力恢复后的应力和应变值，利用弹性力学公式即可求解出测点岩体中的应力状态。应力恢复法可分为钢弦应变计法、电阻片法和光弹应变计法。

现场检验与监测是岩土工程中的一个重要环节，它与勘察、设计、施工一起，构成了岩土工程的完整体系。现场检验应包含两方面内容：第一，验证核查岩土工程勘察成果与评价建议；第二，对岩土工程施工质量的控制与检验。现场监测工作主要包含三方面内容：第一，施工和各类荷载作用下岩土反应性状的监测；第二，对施工或运营中结构物的监测；第三，对环境条件的监测。

天然地基的基槽检验的现场检验适用于天然土层为地基持力层的浅基础，主要作基坑开挖后的验槽工作。监测的内容有：基坑底部回弹观测、建筑物基础沉降及各土层的分层沉降观测、地下水控制措施的效果及影响的监测、基坑支护系统工作状态的监测等。桩基主要功能是将荷载传递至地下较深处的密实土层或岩层上，以满足承载力和变形的要求。桩基工程按施工方法，可分为预制桩和灌注桩两种。桩基工程检测应包括桩基强度、变形和几何受力条件等三个方面，尤以前者为主。实行严格的检验与监测，以保证安全、顺利地施工。检验与监测工作内容有以下几方面：(1)对支护结构施工安设工作的现场监理。(2)监测土体变形与支护结构的位移。(3)对地下水控制设施的装设及运营情况进行监测。(4)对邻近的建筑物和重要设施进行监测。

地下水对工程岩土体的强度和变形以及对建筑物稳定性的影响，都是极为重要的。因此在深基坑施工过程中要加强地下水的监测。孔隙水压力对岩土体变形和稳定性有很大的影响，因此在饱和土层中进行地基处理和基础施工过程中以及研究滑坡稳定性等问题时，孔隙水压力的监测很有必要。地下水压力(水位)和水质监测工作的布置，应根据岩土体的性状和工程类型确定。一般顺地下水流向布置观测线。

勘察成果整理是在搜集已有资料后，在工程地质测绘、勘探、测试、检验与监测所得各项原始资料和数据的基础上进行的，其主要工作内容是：岩土参数的分析与选定、岩土工程分析评价、反分析和勘察报告的编写。岩土参数可分为两类：一类是评价指标，另一类是计算指标。工程上对这两类岩土参数的基本要求是可靠性和适用性。

岩土工程分析评价的内容主要包括：(1)场地的稳定性和适宜性。(2)为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分布的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数。(3)预测拟建工程施工和运营过程中可能出现的岩土工程问题，并提出相应的防治对策和措施以及合理的施工方法。(4)提出地基与基础、边坡工程、地下洞室等各项岩土工程方案设计的建议。(5)预测拟建工程对现有工程的影响、工程建设产生的环境变化，以及环境变化对工程的影响。

反分析是通过工程实体试验或施工监测岩土体实际表现性状所取得的数据，反求某些岩土工程技术参数，并以此为依据验证设计计算、查验工程效果以及分析事故的技术原因。反分析是岩土工程勘察、设计的一个重要特点。反分析应以岩土工程实体或足尺试验为分析对象。只要方法得当，反分析可以求得更加符合实际的岩土工程技术参数。反分析可分为非破坏性反分析和破坏性反分析两种情况。

勘察报告是岩土工程勘察的总结性文件，一般由文字报告和所附图表组成，此项工作是在岩土工程勘察过程中所形成的各种原始资料编录的基础上进行的。岩土工程勘察报告的内容，应根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等情况确定。报告的内容：(1) 委托单位、场地位置、工作简况，勘察的目的、要求和任务，以往的勘察工作及已有资料情况。

(2) 勘察方法及勘察工作量布置；(3) 场地工程地质条件分析；(4) 岩土参数的分析与选用；(5) 工程施工和运营期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控、预防措施的建议。(6) 根据地质和岩土条件、工程结构特点及场地环境情况，提出各种方案和建议，并进行技术经济论证；(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。报告由正文、附图、附件三部分组成。报告应附的图表主要包括：(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。除综合性岩土工程勘察报告外，也可根据任务要求提交单项报告，主要有：(1)岩土工程测试报告。(2)岩土工程检验或监测报告。(3)岩土工程事故调查与分析报告。(4)岩土利用、整治或改造方案报告。(5)专门岩土工程问题的技术咨询报告。最后需要指出的是，勘察报告的内容可根据岩土工程勘察等级酌情简化或加强。

斜坡场地岩土工程勘察目的：查明斜坡场地的工程地质条件，提出斜坡稳定性计算参数。分析斜坡的稳定性，预测因工程活动引起的斜坡稳定性的变化。确定人工边坡的最优开挖坡形和坡角。提出潜在不稳定斜坡的整治与加固措施和监测方案。斜坡岩土工程勘察是否需要分阶段进行视工程的实际情况而定。勘察需按以下阶段进行：初步勘察、详细勘察、施工勘察。勘察技术方法：工程地质测绘、勘探与取样、测试工作、监测工作。滑坡岩土工程勘察目的：查明滑坡的现状、查明引起滑动的主要原因、获得合理的计算参数、综合测绘调查、工程地质比拟、勘探及室内外测试结果，对滑坡当前和工程使用期内的稳定性作出合理评价、提出整治滑坡的工程措施或整治方案、提出是否要进行监测和监测方案。勘察技术方法：工程地质测绘、勘探、测试、监测。工程地质测绘与调查的范围应包括滑坡区及其邻近稳定地段。勘探工作的主要任务是查明滑坡体的地质结构、滑动面的位置、展布形状、数目和滑带岩土性质，查明地下水情况，采取岩土试样进行试验等。测试除采样进行室内试验外，还需作滑带土的原位测试。规模较大以及对工程有重要影响的滑坡，应进行监测。