工程地质学6

第6章工程地质勘察•6.1工程地质勘察的目的、任务和基本方法•土木工程工程地质勘察的目的，在于查明与正确评价工程所涉及的区域内的工程地质条件，为工程的设计、施工提供所需的工程地质资料。其任务是运用工程地质学的理论和方法，正确处理工程建筑与自然环境之间的关系，充分利用有利的工程地质条件，避免或改造不利的工程地质条件，以保证工程建筑的稳定、安全、经济和正常使用。其主要任务如下：•（1）调查工程建设区域的地形地貌•（2）查明工程建设区域的地层条件•（3）调查工程建设区域的地质构造•（4）查明工程建设区域的水文及水文地质条件•（5）确定工程建设区域有无不良地质现象•（6）测定地基土的物理力学性质指标•工程地质勘察工作的基本方法大致有：①工程地质调查与测绘（engineeringgeologicmapping）；②工程地质勘探（engineeringgeologicalprospecting）；③工程地质室内试验；④工程地质原位试验（engineeringgeologicalin-situtest）；⑤工程地质现场观测（engineeringgeologicalfieldobservation）；⑥工程地质勘察资料的室内整理等。在这些方法中，工程地质调查与测绘是最根本、最主要的工程地质勘察方法，是运用其他诸方法的前提和基础。高质量的调查测绘对指导勘察和其他工作具有一定的作用，可大大节省工作量。当然，完全掌握一个地区的工程地质情况，单靠调查测绘还是不够的，还必须有勘探以及各种试验工作的配合才能做到。上述各种方法，将随后分节作重点介绍。•6.2工业与民用建筑的主要工程地质问题•6.2.1区域稳定性•6.2.2地基稳定性•6.2.3地基施工条件与使用条件•6.2.4边坡稳定性问题•6.2.5工程地质勘察要点•6.3公路工程的主要工程地质问题•6.3.1路线勘察中的主要工程地质问题•（1）关于路堑边坡变形稳定问题•（2）关于路基基底变形稳定问题•（3）针对上述工程地质问题分析，在工程地质勘察中必须•①正确确定路堑边坡值；②掌握好路堤基底的地质结构、构造及下伏基岩面的倾斜状态；③选择好路堤填料和确定取土位置；④摸清路基水文地质条件，提出排水措施。•6.3.2隧道工程的主要工程地质问题•一些规模较大的长隧道，常是稳定线路和影响工程的控制性工程。它深埋于地下，故遇到的工程地质问题很多，最主要的有：①隧道围岩的稳定性；②隧道涌水、地温及有害气体；③隧道进出口的稳定问题。•（1）隧道围岩的稳定性•隧道围岩（adjoiningrock）系指隧道周围一定范围内，对隧道稳定性能产生影响的岩体。•（2）隧道涌水、地温及有害气体•（3）隧道进出口的稳定•（4）隧道工程地质勘察要点•6.3.3桥梁工程的主要工程地质问题•（1）桥梁工程中着重讨论桥位与桥基方面的主要工程地质问题•（2）桥梁工程地质勘测要点•6.4工程地质调查与测绘•调查与测绘是工程地质勘测的主要方法。通过观察和访问，对工程地质条件进行综合性的地面研究，将查明的地质现象和获得的资料，填绘到有关的图表与记录本中，这种工作统称为调查测绘。它是工程地质勘察工作中最早进行的和最为根本的一项工作。•6.4.1工程地质调查•野外观察的方法及内容：•1）根据地形图，在测区范围内按固定路线进行踏勘，一般采用“S”型，曲折迂回而不重复的路线，穿越地形、地貌、地层、构造、不良地质现象等有代表性的地段，初步掌握地质条件的复杂程度；•2）为了了解全区的岩层情况，在踏勘时应选择露头良好、岩层完整有代表性的地段作出野外地质剖面；•3）寻找地形控制点位置。•在访问群众中，可调查搜集洪水及其淹没情况、地震、滑坡等不良地质的发生情况等，需要时应到现场边看边问。•6.4.2工程地质测绘•（1）工程地质测绘的目的和要求•1）测绘范围•2）测绘比例尺•3）观察点、线的布置•（2）测绘方法•1）相片成图法•2）实地测绘法•6.4.3工程地质调查测绘内容•（1）地形、地貌•（2）地层岩性•1）在沉积岩地区•2）在岩浆岩地区•3）在变质岩地区•（3）地质构造•（4）不良地质现象•（5）第四纪地质•（6）地表水及地下水•（7）建筑砂石料•6.4.4资料整理•（1）检查外业资料•（2）编制图表•6.5工程地质勘探•通过工程地质调查测绘，仅能初步了解测区工程地质条件的概况。有些问题，特别是地下深部的地质情况，只能做些推断和预测。至于是否正确，尚有待进行勘探工作予以验证和充实。工程地质勘探工作是取得第一手地下实际资料的重要手段，可采取岩土样品。其方法有①挖探；②简易钻探；③钻探；④地球物理勘探；⑤触探[详见6.6.2之（1）]。•6.5.1挖探•挖探是一种最常用的方法，一般有坑探、槽探及平硐探。•（1）坑探•（2）槽探•（3）平硐探图6.5.1坑探示意图（a）探坑；（b）在探坑中取原状土样；（c）原状土样•6.5.2简易钻探•（1）小型麻花钻探•（2）洛阳铲勘探•6.5.3钻探•（1）冲击钻•（2）回转钻•（3）冲击—回转钻•（4）振动钻图6.5.2小麻花钻钻进示意图图6.5.3SH—30型钻机钻进示意图1—钢丝绳；2—汽油机；3—卷扬机；4—车轮；5—变速箱及纵把；6—四腿支架；7—钻杆；8—钻杆夹；9—拨棍；10—转盘；11—钻孔；12—螺旋钻头；13—抽筒；14—劈土钻；15—劈石钻•6.5.4地球物理勘探•地球物理勘探简称物探。凡是以各种土、石物理性质的差别为基础，采取专门的仪器，观测天然或人工的物理场变化，来判断地下地质情况的方法，统称为物探。•（1）声波探测•（2）电法勘探•①电阻率法•②充电法•（3）地震勘探•6.6工程地质试验及现场观测•6.6.1室内试验•室内试验是对调查测绘、勘探及其他过程中所采取的样品进行试验•（1）岩土工程性质试验•（2）如需要判定场地地下水对混凝土的侵蚀性时，一般可测定下列项目•（3）工程地质问题的专门试验•6.6.2原位试验•原位试验（insitutesting）是在野外岩土的原处并在自然条件下进行的•（1）触探•1）静力触探（staticsounding）图6.6.1机械式静力触探仪1—触探头；2—地锚；3—支座；4—导向器；5—支架；6—传动齿筒；7—传动齿轮；8—电缆；9—皮带轮；10—电动机；11—电阻应变仪图6.6.2触探头工作原理示意图1—贯入力；2—空心柱；3—侧壁摩阻力；4—电阻片；5—顶柱；6—锥尖阻力；7—探头套图6.6.3静力触探ps—Z曲线和钻孔柱状图•2）动力触探•a.标准贯入试验图6.6.4标准贯入试验设备1—穿心锤;2—锤垫;3—钻杆;4—贯入器头;5—出水孔;6—由两半圆形管并合而成的贯入器身;7—贯入器靴图6.6.5轻便动力触探设备1—穿心锤；2—锤垫；3—触探杆；4—尖锥头•b.轻便动力触探试验•（2）静力载荷试验•1）试验设备•a.反力系统•b.加荷与稳压系统•2）地基土静力载荷试验基本技术要求图6.6.6反力装置示意图（a）堆载式;（b）撑臂式;（c）平洞式;（d）伞形锚杆式;（e）桁架锚杆式图6.6.7反力装置示意图（a）洞室式;（b）锚杆式;（c）深井式•3）地基土静力载荷试验资料的整理图6.6.8地基载荷试验p-s曲线Ⅰ—压实阶段;Ⅱ—塑性变形阶段;Ⅲ—破坏阶段图6.6.9承压板与实际基础尺寸的差异对评价建筑物沉降的影响•（3）单桩竖向抗压静载荷试验•1）单桩竖向抗压静载荷试验的基本要求图6.6.10单桩垂直静载荷试验装置（a）堆载法；（b）锚桩法•2）单桩竖向抗压静载试验资料整理•6.7工程地质勘察资料的室内整理•（1）前言•（2）通论•（3）专论•（4）结论•工程地质勘察报告除上述文字部分外一般应附有下列主要图表：•1）综合工程地质图或勘察点平面布置图•2）工程地质柱状图•3）工程地质剖面图图6.7.1钻孔平面布置图图6.7.2工程地质柱状图•（4）岩土试验成果总表•6.8工程地质勘察报告实例•6.8.1工程概述•（1）拟建工程概况•（2）勘察目的、要求和任务•1）查明场内地形、地貌、地质构造和不良地质现象对场地稳定性作出评价；•2）探明场地内岩土的类别、厚度、分布规律、物理力学指标及工程地质性能。对地基的承载力作出评价，为设计提供选用地基持力层的合理建议；•3）探明场地内有无土洞、溶洞及其发育的形态及规模，评价其对地基稳定的影响；•4）探明场地内地下水赋存条件、水量、水位变化及其对地基的影响；•5）对基础方案提出合理建议；•6）提出不良工程地质问题和处理原则及措施。•（3）勘察方法及工作手段•①工程测量•②钻探•6.8.2场地岩土工程地质条件•（1）地形地貌•（2）地层与地质构造•（3）岩土体构成及其工程地质特征•1）岩土体构成及分布规律由上至下分述如下•①杂填土•②硬塑红粘土•③可塑红粘土•④软塑红粘土•⑤强风化白云岩•⑥中风化白云岩•2）岩土体工程地质特征•杂填土•红粘土•强风化白云岩•中风化白云岩•（4）地下水与岩溶•地下水•岩溶•6.8.3主要岩土参数及地基承载力特征值•（1）主要岩土参数•（2）地基承载力特征值图6.8.1钻孔平面布置图•6.8.4结论与建议•（1）场地建筑适宜性的评价与结论•（2）场地及地基稳定性的评价与结论•（3）基础结构形式与地基处理的建议•（4）关于施工验槽图6.8.2柱状图