岩土工程勘察-第九章-房屋建筑与构筑物的勘察与评价

岩土工程勘察房屋建筑与构筑物的勘察与评价对于建（构）筑物的岩土工程评价，经常遇到的问题有：①区域地壳稳定性问题区域地壳稳定性是在可行性研究勘察阶段进行选址时必须考虑的问题。一般地说，区域地壳稳定性是指工程建设地区，在地球内外动力的综合作用下，现今地壳其表层的相对稳定程度，以及这种稳定程度与工程建筑之间的相互作用和影响。在可行性研究勘察阶段，是对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，在初步勘察阶段，则是对场地内拟建建筑地段的稳定性作出评价。②地基稳定性地基的稳定性直接影响到建筑物的安全和正常使用，是勘察评价的一个重要方面。在详细勘察阶段，要在查明建筑物范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性的基础上，分析和评价地基的稳定性。地基的稳定性涉及承载力和变形两个方面，承载力要求在上部荷载作用下，地基土不发生剪切破坏和丧失稳定，变形要求地基变形值不超过地基变形允许值。③设计与施工方案的建议比如：基础类型的选择，基坑开挖围护类型，需不需要降低地下水位，以使地下水位位于基坑开挖面以下。开挖、地下水位降低产生的附加应力，产生的沉降，对周围的建筑物、道路、地下管线会产生不良影响。要不要进行地基处理，采用什么方法处理。④不良地质作用防治的建议地壳上部的岩土层在各种各样的内外动力地质作用下，如地壳运动、地震、流水作用以及人类活动等，形成了不同的地质现象，对工程的安全和使用功能会产生不良影响。比如滑坡、泥石流的发生引起的后果往往是灾难性的。因此要查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议。9.1区域地壳稳定性区域地壳稳定性研究的目的是评价地震、现代火山、断层位错和地壳运动等形成的山崩、滑坡等灾害对工程建筑安全的影响程度，从而选择相对稳定的地区作为工程建设的基地和场址。地震烈度高、活动断裂发育、高应力地带以及由断裂活动引起的滑坡、山崩、地裂缝区等均是不利于工程建设的地区。①研究的内容和方法区域地壳稳定性是由内力造成的地质灾害对工程建筑影响程度综合反映，研究内容可分为两个方面：岩石圈的结构及其动力条件；内力的灾害地质现象及其对建筑安全的影响。因此区域地壳稳定性研究就是要研究地壳的演化过程、现代动力条件，分析它们产生的地质现象与工程建筑的相互关系，在较大的区域内，分析和研究不同地区、地段的地壳现代活动程度，选择稳定性良好的地区作为规划建设地段。区域地壳稳定性研究内容和方法②控制区域地壳稳定性的因素地壳演化的动力主要来自重力均衡和热对流。重力均衡就是在具有流动性的地幔物质和地壳中的某一等深面上，其上部物质造成的静压力处处相等。两点计算出的静压力不相等，则需要进行重力调整补偿。这种补偿是通过上地幔物质上升、地面剥蚀，或上地幔物质下降、地面堆积来实现的。在压强差大的地区由于重力均衡补偿，成为地壳活动带、地震带，在压强差小的地区地壳活动性小，相对稳定Joey于1923年提出：地幔放射物产生的热引起地幔的全部熔融，使地壳产生对流热脉冲，高的对流传导热导致地幔迅速冷却和再固结。地热和热对流是地壳构造运动的重要动力源。控制地壳现代活动性的因素③稳定性分级和评价地壳稳定性分级就是将一个区域划分成不同稳定程度的区供工程设计部门利用，以便于选择条件好的地区和制定合理的建设、规划方案。地壳稳定性分级与地震指标表在缺乏历史地震的地区或地震周期很长时，利用综合指标判定区域地壳稳定性更有实用价值。地壳稳定性的综合指标表④地震及液化评价我国是个多地震的国家之一，处于世界两大地震带之间（东临环太平洋地震带，南北接欧亚地震带），地震相当强烈，烈度在Ⅶ度以上的地震区约占全国总面积的一半以上。地震可直接导致建筑物和地基破坏，同时诱导滑坡、山崩等不良地质现象的发生，危害人类及工程的安全。因此地震是区域地壳稳定性评价和分级中最重要的因素。地震震级与地震烈度地震震级M是表示地震本身大小的尺度，是以地震过程中释放出来的能量E总和来衡量的。震级与震源释放能量之间存在如下关系式：lg11.81.5EM地震烈度：是指地面各类建筑物遭受地震破坏的程度。抗震设防烈度按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度。地震基本烈度地震基本烈度是指未来50年内在一般场地条件下可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值。地震众值烈度地震基本烈度是指未来50年内在一般场地条件下可能遭遇的超越概率为63%的地震烈度值。为了评价地震的影响程度，需要有一个评定地震烈度的标准，这个标准是根据宏观现象（人的感觉、器物反映、建筑物及地表破坏等）和地震加速度等定量指标来判定出来的，称为地震烈度表，我国采用的是12级的烈度表。大多数房屋震害程度I无感II室内个别静止中的人感觉III室内多数静止中的人感觉门、窗轻微作响悬挂物微动IV室内多数人感觉，室外少数人感觉，少数人梦中惊醒门、窗作响悬挂物明显摆动，器皿作响室内普通感觉室外多数人感觉多数人梦中惊醒VI惊慌失措，仓惶逃出损坏一个别砖瓦掉落、墙体微细裂缝0—0.1河岸和松软土上出现裂缝。饱和砂层出现喷砂冒水。地面上有的砖烟囱轻度裂缝、掉头63（45—89）6（5–9）31(22–44)3（2–4）V门窗、屋顶、屋架颤动作响、灰土掉落、抹灰出现微细裂缝不稳定器物翻倒烈度人的感觉一般房屋参考物理指标平均震害指数其他现象加速度(水平向)厘米/秒²速度(水平向)厘米/秒VII大多数人仓惶逃出轻度破坏—局部破坏、开裂，但不妨碍使用0.11–0.30河岸出现塌方。饱和砂层常见喷砂冒水。松软土上地裂缝较多。大多数砖烟囱中等破坏125(90–177)13(10–18)摇晃颠簸行走困难坐立不稳行动的人可能摔跤骑自行车的人会摔倒。处不稳状态的人会摔出几尺远。有抛起感倒塌—大部倒塌，不堪修复0.71–0.90山崩和地震断裂出现。基岩上的拱桥破坏。大多数砖烟囱从根部破坏或倒毁1000(708–1414)100(72–141)毁灭0.91–1.00地震断裂延续很长。山崩常见。基岩上拱桥毁坏地面剧烈变化，山河改观500(354–707)50(36–71）严重破坏—墙体龟裂，局部倒塌，复修困0.51–0.70干硬土上有许多地方出现裂缝。基岩上可中等破坏—结构受损，需要修理0.31–0.50干硬土上亦有裂缝。大多数砖烟囱严重破250(178–353)25(19–35）地震效应地震效应包括有地震力效应、地震破裂效应、地震液化效应和地震引发的地质灾害效应。1.地震力效应地震力是由地震波直接产生的惯性力，可使建筑物发生变形和破坏，地震力是由于地震波在传播过程中使质点做简谐振动引起的，所以它的大小决定于这种简谐振动引起的加速度。地震时，地震加速度包括水平方向和垂直方向，因而地震力也是有方向性的，据资料统计，一般垂直加速度为水平加速度的1/3~1/2。岩土工程勘察2.地震破裂效应在震源处以地震波的形式传播于周围的地层上，引起相邻岩石的振动，这种振动具有很大的能量，它以力的形式作用于岩石上，当这些作用力超过岩石的强度时，岩石就会发生突然破裂和位移，形成断层和地裂缝，引起建筑物变形和破坏。3.地震激发地质灾害的效应强烈的地震作用能激发斜坡上岩土体松动、失稳，发生滑坡和崩塌等不良地质现象，如果遇上大雨，在地震诱导下往往会发生泥石流、滑坡。4.地震液化效应液化会引起土体和建筑物产生严重的破坏，其破坏形式主要有四种：一是涌砂，涌出的砂掩盖农田，压死农作物，使沃土盐碱化，同时河床、渠底和井筒淤塞；二是滑塌，土层产生大规模的滑移，导致建于其上的建筑物破坏和地面裂缝；三是沉陷，指地面下沉，同时在沉陷区边缘产生大量边缘裂缝；四是浮起，砂土液化使某些构筑在地下的轻型结构物如同罐体类结构浮出地面。砂土、粉土的液化4.3.3饱和的砂土或粉土（不含黄土），当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响：l地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时，7、8度时可判为不液化。2粉土的黏粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10，13和16时，可判为不液化土。注：用于液化判别的黏粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定，采用其他方法时应按有关规定换算。3浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：4.3.1饱和砂土和饱和粉土（不含黄土）的液化判别和地基处理，6度时，一般情况下可不进行判别和处理，但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理，7～9度时，乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别和处理。3浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：du＞do＋db－2dw＞do＋db－3du＋dw＞1.5do＋2db－4.5式中：dw——地下水位深度(m)，宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；du——上覆盖非液化土层厚度(m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除；db——基础埋置深度(m)，不超过2m时应采用2m；d0——液化土特征深度(m)，可按表4.3.3采用。饱和土类别7度8度9度粉土678砂土789表4.3.3液化土特征深度(m)注：当区域的地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：Ncr=Noβ[ln(0.6ds+1.5)-0.ldw]cρ/3…………(4.3.4)式中：Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值；No——液化判别标准贯入锤击数基准值，可按表4.3.4采用；ds——饱和土标准贯入点深度(m)；dw——地下水位(m)；ρc——黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3；β——调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05。表4.3.4液化判别标准贯入锤击数基准值No设计基本地震加速度(g)0.100.150.200.300.40液化判别标准贯人锤击数基准值7101216194.3.5对存在液化砂土层、粉土层的地基，应探明各液化土层的深度和厚度，按下式计算每个钻孔的液化指数，并按表4.3.5综合划分地基的液化等级：IlE＝n1i[1-Ni/Ncri]diWi…………(4.3.5)式中：IlE——液化指数；n——在判别深度范围内每一个钻孔标准贯人试验点的总数；Ni、Ncri——分别为i点标准贯人锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时应取临界值；当只需要判别15m范围以内的液化时，15m以下的实测值可按临界值采用；di——i点所代表的土层厚度(m)，可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯人试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度；Wi——i土层单位土层厚度的层位影响权函数值（单位为m-1）。当该层中点深度不大于5m时应采用10，等于20m时应采用零值，5～20m时应按线性内插法取值。取值。表4.3.5液化等级与液化指数的对应关系液化等级轻微中等严重液化指数IlE0＜IlE≤66＜IlE≤18IlE＞184.3.6当液4.3.6当液化砂土层、粉土层较平坦且均匀时，宜按表4.3.6选用地基抗液化措施；尚可计人上部结构重力荷载对液化危害的影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层。建筑抗震设防类别地基的液化等级轻微中等严重乙类部分消除液化沉陷，或对基础和上部结构处理全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理全部消除液化沉陷丙类基础和上部结构处理，亦可不采取措施基础和上部结构处理，或更高要求的措施全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理丁类可不采取措施可不采取措施基础和上部结构处理，或其他经济的措施表4.3.6抗液化措施注：甲类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究，但不宜低于乙类的相应要求。场地分类选择建筑场地时，应按表4.1.1划分对建筑抗震有利、一般、不利和危险的地段。表4.1.1有利、一般、不利和危险地段的划分地段类别地质、地形、地貌有利地段稳定基岩，坚硬土，开阔、