第九章工程地质勘察

第九章工程地质勘察学习目标：了解工程地质勘察的方法，掌握工程地质勘察的手段、工作步骤及技术要求。

学习重点：了解勘察阶段的划分，熟悉各种勘察方法的用途、岩土指标的测定方法；能够对场地的稳定性和适宜性作出评价。

学习建议：结合实际工程的勘察进行本章内容的学习。

工程地质勘察即对拟建工程场地进行的调查研究工作。

勘察的目的是探明作为建筑物或构筑物工程场地的工程地质条件，解决并处理整个工程建设中涉及的岩土工程问题，保证工程的正常施工和使用。

勘察一般分可行性勘察、初步勘察、详细勘察及施工勘察四个阶段。

勘察阶段应与设计阶段相适应，工程地质勘察划分为三个等级。

需根据工程安全等级、场地等级和地基等级，综合分析确定。

可参照岩土工程勘察规范或文字教材划分工程地质勘察的等级。

9.1工程地质测绘工程地质测绘即通过一定的方法及手段，将研究区的工程地质条件按一定的比例尺填绘到在地形上的勘察方法。

工程地质测绘的范围应包括：对查明场地的地貌、地层、地质构造等问题有重要意义的邻近地段；为追索对拟建工程有影响的不良地质现象的成因规律、分布范围所必需扩展的地质地貌单元；工程建设可能引发的工程地质问题涉及的地区；地质条件较复杂的地区，可适当扩大范围。

1．工程地质测绘的比例尺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。

2．工程地质测绘方法工程地质测绘可通过野外的踏勘和地质资料的解译进行。

常用的野外工程地质测绘方法有路线穿越法、界线追索法及布点法三种。

路线穿越法垂直岩层走向、构造线及地貌单元不知勘测路线，以查明查沿线地质情况的方法。

界线追索法沿地层走向、重要构造线或不良地质现象边界线进行她看，以查明地质内容的方法。

布点法在地形图上预定布置一定数量能够放映研究区工程地质条件的观测点的方法。

观测点应充分利用天然的或人工的岩石露头。

观测点的定位应根据精度要求和地质条件的复杂程度选用目测法、半仪器法和仪器法。

有特殊意义的地质点（如构造线、地层接触线、不同岩性分界线、软弱夹层、地下水露头、不良地质现象等）宜采用仪器定点。

9.2勘探与取样为查明地表以下岩土层分布情况、工程特性而采用的一种勘察方法。

勘探一般包括坑探、钻探和物探。

根据勘察的目的及土层特点，选取相应的勘探方法。

1．坑探和槽探：为查明浅层岩土体的工程地质特征，在研究区内开挖一定深度的坑、槽，直接观察岩土体的特征的方法。

2．钻探：钻探是为获取地下深处的地质资料而采用的一种勘察方法。

，按动力来源，钻探分为人工钻和机动钻；按取土方法，又可分为回转、冲击、回转冲击、振动四种类型。

钻探方法的选择要根据土性及勘察对土样的要求而定，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。

每一钻孔在开钻前需编制钻孔设计书，对孔位、孔的类型、孔深、预测剖面、孔的结构和地质要求等作出说明。

钻进过程中应认真作好记录并及时编录。

在钻孔中取不扰动土样需用取土器。

按壁厚可分厚壁取土器和薄壁取土器。

取样时，应先清理孔底，除去孔内的岩土碎屑，孔底残留浮土厚度不得大于取土器上端废土段长度。

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。

3．物探物探是地球物理勘探的简称。

岩土类型不同，其所反映出的物理参数不同，通过测试仪器记录的结果便可解译岩土体的分布规律及特征。

地球物理勘探包括电法勘探（电探）、地震波速法勘探（地震勘探）等。

1）电法勘探电法勘探方法很多，其中广泛采用的是电阻率法，该法可用来了解场地内主要地层的分布和变化，地下水位及基岩的埋置深度；探查不良地质现象分布情况。

电阻率法是通过人工形成的电场来测量各岩土体不同的电阻率，进而获得地质资料的见图9-2。

勘探时的设备布置如图，供电极A、B与电池及安培计联接，测定电流（Ⅰ）。

测量电极M、N与电位计联接，测量电位差（ΔV）。

四个电极（铜棒）以中心点O为中心对称地打入地表土层，在地表勘探线上的各个点进行测量，即可得不同岩层的电阻率值。

根据电阻率值，绘制电测剖面曲线或电阻变化图表，进行分析，即得电测结果。

2）地震波速法这种方法是人为在地下一定位置处埋设炸药，经人为引爆，产生震源，弹性波从震源向四周土体扩散，在接收关的检波器将接收到的信号记录下来。

由于炸点与检波器间的距离点已知的，通过接收到信号时间的记录，可计称弹性波率过土的速度。

因土层的传波速度不同，通过分析即得到勘察资料。

这种方法可查明不同土层的厚度，埋置深度，断层破碎带，软弱岩层溶洞等。

9.3 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层如砂土、碎石土、软土等宜采用原位试验。

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。

通过分析试验曲线即可确定岩土体的变形特征及承载力。

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见图9-4、双桥探头见图9-5。

单桥只能测得总贯入阻力，而双桥则能同时测得侧壁阻力Pfc和锥尖阻力Qc。

静力触探测得的指标为：单桥：比贯入阻力双桥：侧壁摩阻力锥尖摩阻力式中A――锥底面积（cm2）；Fs――摩擦筒表面积（cm2）。

典型的静力触探曲线可为Ps-H、fs-H、qc-H（H为深度）。

如图9-6所示曲线。

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。

3）标准贯入试验标准贯入试验属静力触探试验。

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。

将63.5kg重的穿心锤抬高76cm，自由下落。

首先将贯入器打入土层15cm不计击数，然后记录打入土层30cm的锤击数N’。

当触探杆长度大于3m时，锤击数需要进行杆长修正，按下式标贯锤击数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qu。

4）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，使埋在土中的十字板扭转，测出将土剪坏时的最大力矩M。

并通过下式计算十字板原位土的抗剪强度S。

式中H――十字板高度；D――十字板直径。

试验表明，软土层的抗剪强度与深度基本保持直线变化关系。

9.4.3.4 其它原位测试工程中还使用其它一些方法，不再赘述。

9.4 现场检验与监测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：对岩土性状受施工影响而引起变化的监测；对施工和使用中建筑物的监测；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。

现场检验与监测记录应包括下列内容：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；施工工序、施工方法和质量控制的参数；材料质量；施工应符合设计要求，当有不符时应分析原因；设计变更记录、隐蔽工程竣工图件和验收记录；场地情况，邻近结构和设施的观察记录；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。

地基基础的检验与监测及地下水的监测擦间相应的规范。

9.5 勘察资料的整理岩土工程勘察的最终成果是提交勘察报告书和必要的附件。

其主要工作有：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。

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。

它们的绘制方法如下：1）综合工程地质图的绘制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，用规定的的符号及代号填绘在图上，并标明方位、比例尺和绘出图例，即是综合工程地质平面图。

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。

2）工程地质分区图的绘制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，如果场地的工程地质条件复杂且在平面上有显著差异时，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。