工程地质之实例分析

第七章岩土工程勘察第五节实例—房屋建筑工程勘察承载力确定变形验算基础论证深基问题勘察要点主要内容房屋建筑工程勘察国际规定：高层建筑-高度50m，层数9层；超高层-高度100m，层数40层。水平荷载2060超高层建筑水平荷载8~2024~60高层建筑竖向荷载与水平荷载3~79~12多层建筑竖向荷载1~23~6低层建筑对建筑结构起控制作用的荷载层数高度(m)分类我国工业与民用建筑划分标准地基—基础面以下某深度范围内，由基础传递荷载引起岩土体中天然应力状态发生较大变化的所有岩土体。基础--建筑物的下部结构。一、基本概念基础埋深—基础底面至地表的距离。基本概念与主要工程地质问题地基持力层—直接与基础底面接触的岩土层。地基下卧层—持力层以下各岩土层。地基强度-地基在建筑荷重作用下抵抗破坏的能力。地基及相关问题地基变形-地基在上部荷载作用下，土体压缩产生变形。变形量过大会危及建筑物的安全。二、主要工程地质问题1、区域稳定性2、场地稳定性3、地基稳定性（核心）4、建筑物配置5、地下水侵蚀性6、地基施工条件1、区域稳定性—主要涉及地震与活断层2、场地稳定性—斜坡稳定性（滑坡、岩溶、泥石流等）。3、地基稳定性—地基强度与变形同时满足要求。二、主要工程地质问题6、地基施工条件—考虑深基边坡支护、降水。4、建筑物配置建筑物的结构、规模、用途不同，对地基要求也不同，需合理配置，确定合适的基础类型。5、地下水侵蚀性测定地下水的化学成分，并评价其对混凝土的各种侵蚀性。考虑：选择较优的持力层合适的基础类型合理的基础埋深工程地质条件是决定因素、建筑物配置依据持力层选择--强度高、变形小；层厚大、均匀、延展性好；地下水位以上、最大冻深以下。b-1,地基中岩土体结构及工程地质性质；b-2,水文地质条件；b-3,季节性冻土深度。a-1,建筑物类型、结构特征、用途；a-2,荷载性质、大小；a-3,相邻建筑物的基础埋深。•a-建筑物特性•b-工程地质条件基础埋深确定--相关地质环境：土层中含石膏；盐湖、盐渍土；其他含盐（岩盐、芒硝）地区及海水入渗地区；强透水层（粗碎屑土）中从泥碳、淤泥及大量有机质土层内渗入的水；使水矿化富集的地形地貌。硫化矿及煤矿水流入区；工业废水渗入区；水中（HCO3-、SO42-、CL-、侵蚀性CO2等）含量过高时对建筑材料有侵蚀性。地下水侵蚀性--施工条件影响因素③基坑开挖情况—深度、方法、速度、坑边荷载情况。①地基土性质—结构特征、种类、稠度状态，②水文地质条件施工条件考虑基坑边坡稳定、坑底隆起、基坑涌水流砂主要工作支护降水建筑物特征：主楼29层（105.60m），地下3层，埋深10.0m；群楼2~4层（11.7m)，地下1层，8度设防。地层条件：填土、粉细砂、卵石层、第三纪泥砾岩；地下水位：9.20m技术关键：顶部强风化粘土岩的力学强度是否满足要求？采用水下深层（10.30m）载荷试验，确定容许承载力值（f0=550kPa)，实际采用fk=180kPa经济效益：桩→箱，工程造价节约107万，工期缩短半年。最终方案：箱基，置于卵石层，埋深提高1m，位于地下水位以上实例：京西宾馆东楼基础方案调整初设方案：桩基，置于中等风化岩层；d,混凝土条形基础e,钢筋混凝土条形基础f,柱下条形基础a,柱下单独基础b,墙下单独基础c,砖砌条形基础g,h联合基础i,板式基础j,壳体基础abcdefghij常用基础结构形式基础埋深确定图示场地条件与基础埋深关系基础埋深与相邻建筑距离基槽开挖引起邻建墙体开裂相邻荷载对地基附加应力的影响基础埋深确定图示冻涨对地基土的危害基础埋深与冻结深度关系基础埋深与地下水位dh0水文地质条件与基础埋深关系三、地基承载力确定修正的承载力特征值—地基承载力特征值—地基容许承载力—地基在同时满足变形和强度两方面要求条件下，单位面积所能承受的最大荷载。由理论公式计算、原位测试、经验值等方法确定的地基承载力值。承载力特征值经基础深度和宽度修正后用于建筑设计的值。1、概念2、原位测试：原位测试方法确定承载力是常用方法之一。最大特点-可靠。首选-载荷试验。规范要求：一级建筑必须做载荷试验其他原位测试方法（动探、静探、旁压、十字板剪切）需要与载荷试验对比，建立经验公式，再用于确定地基承载力。由载荷试验、其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，还需按实际的深度、宽度进行修正后，方可作为地基承载力值。fa_修正后地基承载力特征值(kPa);fak_地基承载力特征值(kPa)。ηb、ηd：承载力修正系数b3m,取3m，6m,取6m；计算所得fa1.1fak；取fa=1.1fak。当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，按下式计算：3、地基承载力深度、宽度修正：5.03dbffmdbaka四、地基沉降计算1、地基变形-地基在上部荷载作用下，土体压缩产生变形。变形量过大会危及建筑物的安全。沉降量变形特征值：沉降差倾斜局部倾斜局部倾斜-砌体承重结构沿纵墙6~10m之内基础两点沉降差与距离之比θ′=tg-1(S1-S2)/ｌ。倾斜-单独基础倾斜方向两端点沉降差与其距离之比θ=tg-1(S1-S2)/b沉降差-相邻单独基础沉降量之差△S=S1-S2；沉降量-基础中心点的沉降量值S；变形特征值：要求：允许变形，不得超限高层建筑与高耸结构-沉降量、倾斜砌体承重结构-沉降量、局部倾斜框架结构-沉降量、沉降差不同建筑物变形控制平均附加应力系数计算沉降量（规范法)S’为分层总和法计算的地基沉降量；Ψs：经验系数；n为地基变形计算深度范围内所划分的土层数；p0为对应于荷载标准值时的基础底面处的附加应力(kPa)；Esi为基础底面下第i层土的压缩模量(MPa)；zi,zi-1为基础底面至第i层土和第i-1层土底面的距离(m)；αi、αi-1为基础底面计算点至第i层土和第i-1层土底面范围内平均的附加应力系数。3、沉降量计算方法-分层总和法。变形特征值中，沉降量是基本值。一般建筑沉降计算：1110iiiinisisszzEpSS受压层底面深度zn即沉降计算深度。其下有软弱下卧层，还需继续向下验算。4、确定沉降计算深度zn：niinSS1''025.0满足→b(m)b≤22b≤44b≤88bΔz(m)0.30.60.81.0确定Δz值→配合设计分阶段，满足建筑要求，考虑施工条件。五、房屋建筑工程勘察要点变形：沉降量--变形控制--下卧层验算强度：承载力-持力层选择-基础类型与埋深确定核心-地基稳定性扩展-桩基：桩型--桩承载力--沉降分析-施工条件深基：基坑稳定--施工条件--方案设计（支护、降水）结合建筑物、关注持力层特点-场地(烈度≧6度)与地基→地震效应评价再：提出建议（基础、施工、治灾）多个提供--设计、施工的各项参数三个查明--场地、岩土、地下水设计方案要求-安全可靠、技术可行、经济合理1、勘察的主要内容：→确定承载力→检验变形对象-场地工程地质条件各方面要素。方法-收集资料、踏勘、测绘、必要的勘探等。特点-范围大、角度宏观、程度浅。重点-评价场地稳定性、适宜性、方案比选。1）可研阶段：一般分可研、初勘、详勘三阶段；2、阶段划分及各阶段任务要求：简单合并，重要则加施工阶段。◈不稳定斜坡◈岩溶作用◈人类活动◈强震场地效应-液化、震陷、斜坡坍滑、采塌；查明场地条件◈大断裂的位置、规模、活动性、力学性质、与场地和地基的关系等；选场时需避开的地段不良地质现象发育、对建筑物有危害或威胁；地下有未开采的矿藏或采空区。洪水或地下水有威胁；对建筑抗震危险的；地基性质差；确定建筑物平面布置、主要建筑地基类型、不良地质现象防治方案。2）初勘阶段：取得前期勘察报告、场地地形图、工程性质和规模等资料→工作重点--准备工作--c.对抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应判定场地和地基的地震效应。b.查明场地不良地质现象的类型、规模、成因、分布、对场地稳定性的影响及发展趋势；任务、要求--a.初步查明地层、构造、岩土物理力学性质、地下水埋藏条件、最大冻深；2）初勘阶段：a.勘探点线布置-基岩-提前终孔。深度参表，可酌情加减，软土-加深；交界处、变化较大部位加密点距，一般成网格；方法工作量-应垂直于地貌单元边界线、地质构造线及地层界限；2）初勘阶段：c.水文地质工作-b.取样及测试-方法及工作量--在平面上均匀分布，数量为总数的1/4~1/2，竖向间距按地层特点确定，每层有样控制，且不少于6个。调查类型、补排条件；实测水位，取水样测试，必要时作长期观测。2）初勘阶段：准备--取得建筑总平面图，可能采取的基础形式、尺寸、预计埋深，对基础设计的特殊要求重点-3）详勘阶段：提供详细的岩土工程资料及设计所需参数；评价建筑物地基的岩土工程性质；提出地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水及不良地质作用防治的建议；c.提供地基变形计算参数，预测建筑物变形特征；任务与要求b.查明建筑物范围内各层岩土的类型、分布、工程性质，分析评价地基稳定性、均匀性和承载力值；a.查明不良地质现象的类型、成因、分布范围、发展趋势及危害并提出整治方案；3）详勘阶段：任务与要求（续）-e.查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度；d.查明埋藏的河道、沟滨、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；f.提供场地土的标准冻结深度；g.判定水和土对建筑物的腐蚀性；3、详勘阶段：同一建筑范围内的主要受力层或有影响的下卧层起伏较大时，应加密勘探点，查明其变化；a.勘探点距方法及工作量-勘探点宜按建筑物周边或角点布置，或按建筑群范围布置；单栋高建点距应满足评价地基均匀性要求，且应不少于4个；建筑群可适当减少，但每栋建筑物至少有1个控制性勘探点。3、详勘阶段：b.勘探孔深方法及工作量--孔深应控制地基主要受力层，当b≦5m，条基：孔深不小于基宽3倍，柱基：不小于基宽1.5倍,且不应小于5m；当有大面积堆载或软弱下卧层时，应适当加深控制性孔深度；对高层建筑和需作变形计算的地基，控制性孔应超过地基变形计算深度，一般性孔应达到基底以下0.5~1.0倍基宽，并深入稳定地层；3、详勘阶段：主要受力层范围内，厚度大于0.5m的夹层应取样或进行原位测试。场地中每一主要土层不少于6个原状土样，原位测试不少于6组。c.取样、测试取样、原位测试数据地层结构、地基均匀性及设计要求，甲级建筑每栋不少于3个。土层不均匀时，应增加取土和原位测试数量。方法及工作量--3、详勘阶段：阶段可研初勘详勘重点选场建筑配置地基强度程度了解初步查明查明-确定方法测绘、物探钻、物、室内钻、坑、原、室内布置依据复杂程度、建筑特性建筑物等级随阶段深入，勘察范围大变小；点距稀变密；工作方法简到繁；土样数量少到多；研究程度浅至深◈勘探工作布置勘察工作程序设计标书、投标、竞标收集资料、现场踏勘、完成勘察工程设计（勘察纲要）确定勘察工作量、做勘探孔平面布置图、钻探设计书、室内实验(现场测试）任务书开展外业工作：钻探（取土样）、水文地质试验、取水样、静探、动探、声波测试及其他原位测试钻探编录、钻孔柱状图、测试曲线及纪录、水文地质编录进行内业工作：室内实验及其他测试成果整理、绘制地层剖面图、工程地质平面图数理统计计算，确定地基参数完成勘察报告归纳：勘察工作布置依据根据工程重要性、勘察等级、勘察阶段确定技术要求以规范为准；勘察成果必须满足设计、施工等方面的需求具体实施及时分析所得资料，适当调整、及时补充勘察工作思考题1、房屋建筑勘察各阶段的主要任务、方法的选择？2、勘探孔间距和深度、取样位置如何确定，各阶段同否？