工程地质勘察例题

工程地质勘察例题

工程地质的目的是为了查明各类工程场区的地质条件，对场区及其有关的各种地质问题进行综合评价，分析、预测在工程建筑作用下，地质条件可能出现的变化和作用，选择最优场地，并提出解决不良地质问题的工程措施，为保证工程的合理设计、顺利施工及正常使用提供可靠的科学依据。

工程地质研究的主内容有：确定岩土组分、组织结构（微观结构）、物理、化学与力学性质（特别是强度及应变）及其对建筑工程稳定性的影响，进行岩土工程地质分类，提出改良岩土的建筑性能的方法；研究由于人类工程活动的影响而破坏的自然环境的平衡，以及自然发生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地质作用对工程建筑的危害及其预测、评价和防治措施；研究解决各类工程建筑中的地基稳定性，如边坡、路基、坝基、桥墩、硐室，以及黄土的湿陷、岩石的裂隙的破坏等，制定一套科学的勘察程序、方法和手段，直接为各类工程的设计、施工提供地质依据；研究建筑场区地下水运动规律及其对工程建筑的影响，制定必要的利用和防护方案；研究区域工程地质条件的特征，预报人类工程活动对其影响而产生的变化，作出区域稳定性评价，进行工程地质分区和编图。随着大规模工程建设的发展，其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外，一些新的分支学科正在逐渐形成，如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学。

例题2（6-2)：我国北方某单位建一座仓库，东西向长47.28米，南北向宽10.68米，二层，高8.1米。北方距离10米处有一荷塘。布置详勘钻孔数量、间距、深度和类别。

解：根据给定条件，北方要考虑冻土因素，但本场地不是多年冻土（多年冻土地基等级为一级），加上场地附近有荷塘，所以场地地基复杂程度等级为二级，二级场地，工程重要性等级为三级，勘察等级为乙级。

二级地基钻孔间距15~30m，考虑到冻土因素，取较小值，可取约16m，控制孔深度10~20m，考虑到一般仓库重要性等级较低（如果仓库中为危险品，则重要性等级为一级，深度加大），取较小值，10m（但宜比荷塘深度大）；一般孔深度6~10m，取8m （但宜比荷塘深度大）。钻孔双排布置，每长边各4个钻孔。共8个钻孔

按照规范要求，控制孔比例在1/3以上，本例考虑到荷塘因素，取5个，宜均匀布置。技术孔比例1/2~2/3以上，本例中，钻孔数目本身较少，加上规范对取样和原位测试数目有要求（每层土≥6个），所以取6~8个，宜均匀布置。

ZK1，ZK4，ZK2或3，ZK5，ZK8为控制孔。

钻孔及荷塘中取水样进行腐蚀性评价，地下水位按照荷塘常年最高水位确定。

例题3（6-3）：南京某厂拟建五层职工住宅，长37.64m，宽8.94m，砖混结构结构。建筑场地几十年前为一个大坑逐年填平。设计详勘工作量。

解：根据给定条件，地基土有填土，地形地貌复杂或较复杂，地基等级2级，场地等级2或1级，次要工程。基础形式未知，考虑到地基和场地条件，可能采用地基处理或桩基础。勘察工作布置应同时符合天然地基和桩基及填土勘察要求。（填土年代较老，不考虑桩基础设计时的负摩阻力）。

按照天然地基勘察要求，钻孔间距15~30m，一般孔深度6~10m，控制孔深度10~20m；控制孔比例1/3以上。

按照填土勘察要求，钻孔间距应加密，以查清楚暗埋的塘滨沟谷坑的范围和深度，钻孔深度大于填土深度。

按照桩基础勘察要求，摩擦桩钻孔间距20~35m，端承桩钻孔间距12~24m，深度方面，

因填土下部情况未知，只能根据南京尤其是该厂邻近地段勘察经验确定。（有桩端深度、桩径、持力层顶板深度确定。控制孔比例1/3~1/2以上。

如果填土质量较好，也可以采用天然地基。考虑到地基和场地等级较高，和填土勘察要求，钻孔间距取约1.2m，双排布置，每长边布置4个钻孔，共8个钻孔。控制孔6个，深度20m（但应大于坑底深度一定距离）；一般孔深度10m （但应大于坑底深度一定距离）。8个钻孔全部为技术孔。

例题4（6-8）：北京市某高层建筑，东西向长30.1米，南北向宽20.8米，地上18层，基础埋深为6米，框架剪力墙结构。场地原为松树林，东部为河道，河顶宽15米，河底宽3米，深3米，一年前填平。设计详勘工作量（包括勘探，取样和原位测试，室内土工试验项目），破坏后果很严重。

解：

北京市土层厚度大，常见地层为：1）填土，厚1~8米；2）粉质粘土、粘质粉土或粉土互层，厚5~10米；3）砂卵石层；4）粘性土层。潜水水位一般在地下15m左右，承压水埋深大致在地下20m左右。

根据给定条件，该场地为一级场地，地基等级为一级。层数虽然小于30层，但地质条件复杂，破坏后果很严重，勘察等级定为甲级。地基土物理力学性质参数未知，基础宽度近似取建筑物宽度20.8m。

显然会采用摩擦桩基础或摩擦端承桩基础。勘察方案布设应该同时满足天然地基、桩基础、填土和软土要求。主要以天然地基和桩基础勘察要求为主。

1按照岩土工程勘察规范GB50021-2001布孔：即教材内容

按照岩土工程勘察规范详细勘察阶段中要求：一级地基钻孔间距取10~15m。甲级单栋高层建筑钻孔数不少于5个，控制孔>1/3且不少于2个。控制孔深度大于地基变形计算深度1~2m。一般孔达到基底以下0.5~1.0b深度，且深入稳定地层。

对高层建筑场地勘察，不宜按照初步勘察阶段钻孔深度要求来设计钻孔。如不知道地基土物理力学性质指标的大小，可按经验变形计算深度数据设计钻孔深度。本例基础宽度b=20.8m，一般孔取基底以下1b深度，控制孔按照一般土取1.5b深度。

因此，本例按照岩土工程勘察规范设计时，一般孔深度为：6+1×20.8+2≈29m；控制孔深度：6+1.5×20.8+2≈40m。

（注：2指钻孔深度要超过要求深度1~2m，取2m）

按照一般高层建筑荷载（每层取均布荷载15kPa），土的重度取20kN/m3，

本例因有河流，地下水位可认为接近地表。基底附加压力Po=15×18-10×6=210kPa

L/b=30.1/20.8≈1.4

基底以下10.4m，即地表以下16.4m，Pcz=164kPa，Pz=[(0.2401+0.2229)/2]×210=48.62kPa Pz/Pcz=0.3

基底以下16.64m(0.8b)，即地表以下22.64m，Pcz=226.4kPa，Pz=0.1999×210=42kPa Pz/Pcz=0.19≈0.2(中低压缩性土）

变形计算深度近似可取0.8b=16.64m。

一般孔深度为6+16.64≈23m；控制孔深度为＞6+16.64+2=25m。

从计算分析可知，按照经验地基变形计算深度偏于安全，可以采用。

控制孔5个，四个角点和中心点ZK1,3,9,7。技术孔6个以上，ZK1,2,3,7,8,9，（5）

例题5：某高层建筑长72米，宽20米，地上30层，地下3层，基础埋深15米，基底竖向荷载510kPa，基础类型待定，破坏后果很严重。拟建建筑物场地位于冲积扇中部，30米以下有厚层卵石层，但其下仍为Vs<500m/s的粘性土、粉土、砂土、卵石的交互层，基岩埋深大于80米，地震设防烈度8度。假设电梯位于中点。设计详细勘察阶段勘察方案。

解：根据给定条件，按照高层建筑岩土工程勘察规范，勘察等级为甲级。

1钻孔间距：按照高层建筑天然地基勘察要求：钻孔间距取15~35m中的较小值，暗埋的塘滨沟谷坑或不良地质作用地段适当加密。中心或电梯部位应布置钻孔。甲级单栋高层建筑钻孔数不少于5个，控制孔>1/3且不少于2个。控制孔深度大于地基变形计算深度1~2m。控制孔5个（4个角点和中点）

2 钻孔深度：按照该规范（J366-2004)第4.1.4条确定。

经验系数αg和αc根据土层特征按照粘性土确定。取粘性土一栏中的大值。αg=0.9，αc=1.5，β=1.1（甲级）

①一般孔：dg=d+ αg×β×b =15+0.9×1.1×20≈35m

②控制孔：dc=d+αc×β×b =6+1.5×1.1×20≈53m

控制孔深度要超过地基变形计算深度，一般孔要超过主要受力层深度dg，一般情况下超过1~2m，因此本例控制孔深度取55米，一般孔深度取37米。

3取样：

1）技术孔数量：≥总钻孔数的2/3，且甲级单栋高层建筑不少于4个。为满足均匀布置要求，本例取7个，5个控制孔全是技术孔，另外，两长边中间各选1个（ZK2/ZK6或ZK3/ZK7）。

2）取样间距：深度15~35米（基底下1倍基础宽度的深度范围），取样间距1~2米，其余地段可适当放宽。

3）室内土工试验：除了一般项目外，15米以上加做不固结不排水三轴剪切试验（验算地基稳定性）和固结不排水三轴剪切试验（计算土压力），提供抗剪强度指标。；15~35米加做高压固结试验，提供Pc,Cc,Cs等指标。

4原位测试：根据土质和要求选用标贯试验，静力触探试验，旁压试验，重型圆锥动力触探试验，选3个以上控制孔中做波速测试。

5其他：分层测量地下水位并取水样进行腐蚀性分析评价。

如果确定使用桩基础，可按照桩基工程要求进行勘察方案布设，前提是对地区地质情况比较熟悉，大致知道各地区的桩端持力层（包括基岩）和软弱下卧层特征，另外桩的承载力或桩长有大致了解。（可参见勘察任务书）勘察方案布设可按照桩基规范或高层建筑岩土工程勘察规范中的桩基工程条款进行。