岩土工程勘察与地基土的岩土工程评价.doc

第十三讲岩土工程勘察与地基土的岩土工程评价 一、内容提要 本讲主要讲述勘探分级、各类岩土工程勘察基本要求、勘探、取样、土工参数的统计分析；地基土的岩土工程评价。 二、重点、难点 岩土工程勘察分级、土工参数的统计分析及岩土评价 三、内容讲解 一、岩土工程勘察 在我国长期以来勘察、设计、施工是基本建设工程的三个主要程序和专业分工。勘察工作必须走在设计、施工之前，强调勘察为基本建设工程的全过程服务，勘察为设计和施工服务。在国际上已形成了三四十年的岩土工程体制，则是将工程建设中涉及岩土体的岩土工程问题的勘察、设计、处理和监测密切结合，成为一体化的专业体制岩土工程体制，服务于工程建设的全过程。实践证明，岩土工程体制是可以实施的、是行之有效的，受到建设、设计、施工单位的欢迎，岩土工程专业体制已成为我国勘察行业的改革方向，将日益发展并趋于完善。 【例题1】按照我国的基本建设程序，应坚持的原则为（ ）。 A. 先勘察、后设计、再施工 B. 先设计、后勘察、再施工 C. 边勘察、边设计、边施工 D. 先施工，后勘察、设计 答案A 一岩土工程勘察的基本任务 岩土工程勘察要通过工程地质调查与测绘、勘探与岩土取样、原位测试技术、室内试验、岩土工程监测等工作，完成以下任务 1. 场地稳定性的评价，对若干可能的建筑场地或一建筑场地的不同地段的建筑适宜性进行技术论证。 2. 为岩土工程设计提供场地地层和地下水空间分布的几何参数、岩土体的工程性状的设计参数。 3. 对岩土工程施工过程中可能出现的各种岩土工程问题土方与挖土、降水、沉桩等作出预测，并提出相应的防治措施和合理的施工方法。 4. 为建筑地基做出岩土工程评价，对基础方案、岩土加固与改良方案或其他人工地基设计方案进行论证和提出建议，并监督地基施工质量及其是否符合设计意图。 5. 预测由于场地及邻近地区自然环境的变化对建筑场地可能造成的影响，以及工程本身对场地环境可能产生的变化及其对工程的影响。 6. 为现有工程安全性的评定、拟建工程对现有工程的影响以及事故工程的调查分析提供依据。 7.指导岩土工程在运营、使用期间的长期观测，如建筑物的沉降、变形观测等工作。 【例题2】岩土工程勘察需要通过一系列手段和方法才能完成，下列不属于其中的手段及方法的是（ ）。 A. 勘探与取样 B. 原位测试 C. 室内试验 D. 环境监测 答案D 二岩土工程勘察的分级 岩土工程勘察的分级应根据岩土工程的安全等级、场地的复杂程度和地基的复杂程度划分。 1. 岩土工程安全等级 根据工程破坏后果危及人的生命、造成经济损失、产生的社会影响和修复的可能性的严重性，按表16-7-1分为三个等级。对于房屋建筑物与构筑物，按“建筑地基基础设计规范”分级，属于重要的工业与民用建筑物、20层以上的高层建筑、体型复杂的14层以上高层建筑、对地基变形有特殊要求的建筑物、单桩承受的荷载在4000kN以上的建筑物等其安全等级均划为一级。一般的工业与民用建筑则划为二级，次要的建筑物划为三级。 划为一级的其他岩土工程有有特殊要求的深基开挖及深层支护工程；有强烈地下水运动干扰的大型深基开挖工程；有特殊工艺要求的超精密设备基础、超高压机器基础；大型竖井、巷道、平洞、隧道、地下铁道、地下洞室、地下储库工程等地下工程；深埋管线、涵道、核废料深埋工程；深沉井、沉箱；大型桥梁、架空索道、高填路堤、高坝等。 划为二级的其他岩土工程有公共建筑大型剧场、体育场、医院、学校、大饭店等；设有特殊要求的工业厂房、纪念性或艺术性建筑物等。 表16-7-1 安全等级 破坏后果 工程类型 一级 二级 三级 很严重 严重 不严重 重要工程 一般工程 次要工程 不属于一、二级岩土工程的其他工程则划为三级岩土工程。 【例题3】某学校拟建二层教学楼，该工程的安全等级应定为（ ）。 A. 一级 B. 二级 C. 三级 答案B 2. 场地复杂程度分级 根据场地复杂程度，按下列规定划分为三个场地等级。 1符合下列条件之一者为一级场地复杂场地①对建筑抗震危险的地段；②不良地质作用强烈发育；③地质环境已经或可能受到强烈破坏；④地形地貌复杂；⑤有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质条件复杂而需专门研究的场地。 2符合下列条件之一者为二级场地中等复杂场地 ①对建筑抗震不利的地段； ②不良地质作用一般发育； ③地质环境已经或可能受到一般破坏； ④地形地貌较复杂；⑤基础位于地下水位以下的场地。 3符合下列条件者为三级场地简单场地 ①抗震设防烈度等于或小于6度或对建筑抗震有利的地段； ②不良地质作用不发育； ③地质环境基本未受破坏； ④地形地貌简单； ⑤地下水对工程无影响。 注 ①从一级开始，向二级、三级推定，以最先满足的为准； ②对建筑抗震有利、不利和危险地段的划分，应按现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的规定确定。 【例题4】某场地内土洞强烈发育，则该场地的复杂程度应为（ ）。 A. 一级 B. 二级 C. 三级 答案A 3. 地基等级 根据地基的复杂程度，可按下列规定分为三个地基等级。 1符合下列条件之一者为一级地基复杂地基①岩土种类多，很不均匀，性质变化大，需特殊处理；②严重湿陷、膨胀、盐渍、污染的特殊性岩土以及其他情况复杂、需做专门处理的岩土。 2符合下列条件之一者为二级地基中等复杂地基①岩土种类较多，不均匀，性质变化较大；②除本条第①款规定以外的特殊性岩土。 3符合下列条件者为三级地基简单地基①岩土种类单一，均匀，性质变化不大；②无特殊性岩土。 注 ①从一级开始，向二级、三级推定，以最先满足的为准； 【例题5】某场地地基土为膨胀土，该地基等级为（ ）。 A. 一级 B. 二级 C. 三级 答案A 4岩土工程勘察等级 根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级，可按下列条件划分岩土工程勘察等级。 甲级，在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级； 乙级，除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目； 丙级，工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。 注建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程勘察等级可定为乙级。 【例题6】某医院三层住院楼工程，场地为简单场地、地基为简单地基，该工程的岩土工程勘察等级定为（ ）。 A. 甲级 B. 乙级 C. 丙级 D. 丁级 答案B 不同等级的岩土工程勘察，由于复杂程度和难度的不同，勘探测试工作、分析计算评价工作、施工监测控制工作的规模、工作量、工作深度质量相应地有不同的最低要求。等级的划分在勘察进行前就应划分，在以后的设计、施工过程中是可以变更的。 对于丙级岩土工程勘察，由于为小型而且比较简单的结构物，或场地稳定、地基有足够强度而且压缩性低，只需通过经验与定性的岩土工程勘察，就能满足设计施工要求、设计计算采用简单的计算模式。 对于乙级岩土工程勘察，由于为无不规则或反常荷载的常规结构物，往往可以采用标准的常用的基础形式如扩展基础、筏式基础、桩基础等，可使用常规的设计与施工方法，需要定量的岩土工程勘察，由具有适当工程经验资历的工程师参加。岩土工程勘察采用常规的室内试验和原位测试方法，即可获得所需的定量的地基土条件，有时也可能要进行某些特殊的勘测项目。 对于甲级岩土工程勘察，由于结构复杂，荷载很大，要求特殊，或具有反常危险的场地，特别复杂的地基条件，设计计算需采用复杂的计算理论和方法，采用复杂的岩土本构关系，考虑岩土与结构的共同作用，而不是用常规方法所能解决的，故必须由具有较高水平的有较多工程经验的工程师参加。岩土工程勘察除常规的室内外试验外，要进行专门制订的测试项目和方法，以获取非常规的计算参数，为保证工程质量，常采用多种手段进行测试，以便综合分析，并进行原型试验和施工监测，相互检验。 三各类岩土工程勘察基本要求 1. 建筑工程地质勘察的基本要求 房屋建筑与构筑物各个工程地质勘察阶段的基本要求与内容如下 1可行性研究勘察阶段 可行性研究勘察阶段，也是选址阶段，该阶段应对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价。为此，在确定建筑场地时，在工程地质条件方面，宜避开下列地区或地段 1不良地质作用发育且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁的。 2地基土性质严重不良的。 3对建构筑物抗震危险的。 4洪水或地下水对建构筑场地有严重不良影响的。 5地下有未开采的有价值矿藏或未稳定的地下采空区的。 本阶段的工程地质工作要求 1搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验。 2在搜集和分析已有资料的基础上，通过踏勘，了解场地的地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件。 3对工程地质条件复杂，已有资料不能符合要求，但其他条件较好且倾向于选取的场地，应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。 2初步勘察阶段 初步勘察阶段应对场地内建筑地段的稳定性做出岩土工程评价。本阶段的工程地质勘察工作有 1搜集本项目的可行性研究报告、场址地形图、工程性质、规模等文件资料。 2初步查明地层、构造、岩土性质、地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因、分布及其对场地稳定性的影响和发展趋势。当场地条件复杂，尚应进行工程地质测绘与调查。 3对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，应初步判定场地和地基效应。 初步勘察应在搜集分析已有资料的基础上，根据需要进行工程地质测绘或调查以及勘探、测试和物探工作。 3详细勘察与施工勘察阶段 详细勘察应密切结合技术设计或施工图设计，按不同建构筑物或建筑群提出详细工程地质资料和设计所需的岩土技术参数，对建筑地基做出岩土工程分析评价，为基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等具体方案做出论证、结论和建议。详细勘察的具体内容应视建筑物的具体情况和工程要求而定。 施工勘察主要是与设计、施工单位相结合进行的地基验槽，桩基工程与地基处理的质量和效果的检验，施工中的岩土工程监测和必要的补充勘察，解决与施工有关的岩土工程问题，并为施工阶段地基基础设计变更提出相应的地基资料，具体内容视工程要求而定。 【例题7】岩土工程勘察阶段划分中不包括（ ）。 A. 可行性研究勘察 B. 初步勘察 C. 详细勘察 D. 后期勘察 答案D 2. 道路工程勘察基本要求 在可行性研究阶段的工程地质勘察工作是收集资料、现场核对和概略了解地质条件，为此着重介绍初步勘察阶段和详细勘察阶段的工作内容。并示于表16-7-3中。 1初步勘察阶段 本勘察阶段的基本任务主要是对已确定的路线范围内所有路线摆动方案进行勘察对比。确定路线在不同地段的基本走法，并以比选和稳定路线为中心，全面查明路线最优方案沿线的工程地质条件。工程地质测绘是这一阶段中的一项重要手段。勘察范围沿路线两侧各宽150～200m。测绘比例尺是150000～1200000，勘探工作主要用于查明重大而复杂的关键性工程地质问题与不良地质作用的深部情况。 【例题8】按照道路工程勘察要求，在初步勘察阶段，勘察范围沿路线两侧的宽度各为（ ）。 A. 50m B. 80m C. 100m D. 150m 答案D 2详细勘察阶段 是根据已批准的初步设计文件中所确定的修建原则、设计方案、技术要求等资料，对各种类型的工程建筑物桥、隧、站场等位置有针对性地进行详细的工程地质勘察。最终确定道路路线和构造物的布设位置，查明构造物地基的地质构造、工程地质及水文地质条件，准确提供工程和基础设计，施工必需的地质参数。 3. 桥梁工程勘察基本要求 桥梁是公路建筑工程中的重要组成部分，由正桥、引桥和导流等工程组成。正桥是主体，位于河岸桥台之间。桥墩均位于河中，引桥是连接正桥与路线的建筑物，常位于河漫滩或阶地之上，它可以是高路堤或桥梁；导流建筑物，包括护岸、护坡、导流堤和丁坝等，是保护桥梁等各种建筑物的稳定，不受河流冲刷破坏的附属工程。桥梁结构可分为梁桥、拱桥和钢架桥等，不同类型的桥梁，对地基有不同的要求，所以工程地质条件是选择桥梁结构的主要依据。包括以下两方面的主要工程地质问题。 桥墩台地基稳定性问题桥墩台地基稳定性主要取决墩台地基中岩土体承载力的大小。它对选择桥梁的基础和确定桥梁的结构形式起决定作用。当桥梁为静定结构时，由于各桥孔是独立的。相互之间没有联系，对工程地质条件的适应范围较广，但对超静定结构的桥梁，对各桥墩台之间的不均匀沉降特别敏感；拱桥受力时，在拱脚处产生垂直和向外的水平力，因此对拱脚处地基的地质条件要求较高，地基承载力的确定取决于岩土体的力学性质及水文地质条件。应通过室内试验和原位测试综合判定。 桥墩台的冲刷问题桥墩和桥台的修建，使原来的河槽过水断面减少，局部增大了河水流速，改变了流态。对桥基产生强烈冲刷，威胁桥墩台的安全，因此，桥墩台基础的埋深，除决定于持力层的部位外还应满足 1桥位应尽可能选在河道顺直，水流集中，河床稳定的地段。以保护桥梁在使用期间不受河流强烈冲刷的破坏或由于河流改道而失去作用。 2桥位应选择在岸坡稳定，地基条件良好，无严重不良地质现象的地段，以保证桥梁和引道的稳定、减低工程造价。 3桥位应尽可能避开顺河方向及平行桥梁轴线方向的大断裂带，尤其不可在未胶结的断裂破碎带和具有活动可能的断裂带上建桥。 【例题9】对于桥梁工程而言，工程地质条件所涉及的主要的工程地质问题当中包括（ ）。 A. 桥墩台地基稳定性问题 B. 场地稳定性问题 C. 地基土渗透稳定性问题 D. 不良地质作用发育问题 答案A 其勘察要点为 1初步勘察阶段 在工程可行性研究地质勘察资料的基础上，初步查明场地地基的地质条件，即对桥位处进行工程地质调查或测绘、物探、钻探、原位测试，进一步查明工程地质条件的优劣。特别应查明与桥位方案或桥型方案比选有关的主要工程地质问题。 对一般地区的桥位选择应查明两个方面的内容一是地形、地貌、地物等方面对桥位选择的制约内容，二是工程地质条件对桥位选择的制约。对特殊地质地区的桥位选择，应针对泥石流、岩溶、滑坡、沼泽、黄土等特殊地区的特点认真研究比选，而不要盲目避绕。工程地质测绘比例尺用1500～110000编制，调查范围包括桥轴线纵向的河床和两岸谷坡或阶地约500～1000m，以及横向河流上、下游各200～500m。在此阶段中，应对各桥位方案进行工程地质勘察，并对建桥的适宜性和稳定性有关的工程地质条件作出结论性评价。对工程地质条件复杂的特大桥和中桥，必要时增加技术设计阶段勘察。还应包括环境介质对混凝土腐蚀的评价。 2详细勘察阶段 在初步设计阶段勘察测绘基础上进行补充、修正。查明桥梁墩台地基基础岩体风化和软弱层特征，测试岩土体物理力学性能，提供地基承载力基本值、桩壁极限摩阻力，并结合基础类型做出定量评价。随着二级以上公路的发展，在大江、大河上以及跨海的公路工程逐渐增多，特大桥梁工程需对工程地质勘察工作特别重视。对重要的特大桥，测绘应针对与桥梁墩台、锚固基础、引道、调治构造物等处岩体进行大比例尺工程地质测绘或进行专题研究，所以把塔墩锚锭部位作为勘察重点。并采用综合勘测手段，进行钻探、原位测试静探、标贯、旁压试验、十字板剪切试验、声波测井及抽水、压力试验等。查明地基基础的承载力、极限摩阻力，给设计提供可选择的基础类型和施工方案，并提供出存在的问题及处理措施建议等。 勘察重点是 1查明桥位区地层岩性、地层构造、不良地质现象的分布及工程地质特性。 2探明桥梁墩台和调治构造物地基的覆盖层及基岩风化层的厚度、墩台基础岩体的风化及构造破碎程度、软弱夹层情况和地下水状况。 3测试岩土的物理力学特性，提供地基的基本承载力，桩壁摩阻力，钻孔桩极限摩阻力，做出定量评价。 4对边坡及地基的稳定性、不良地质的危害程度和地下水对地基的影响程度做出评价。 5对地质复杂的桥基或特大的塔墩、锚锭基础应采用综合勘探。 4. 隧道工程勘察基本要求 公路隧道有山岭隧道与河底隧道之分，山岭隧道又可分为越岭隧道与山坡隧道两种，越岭隧道是穿越分水岭或山岭垭口的隧道，这种隧道可能有较大的深度和长度，山坡隧道是为避让山坡上的悬崖峭壁以及雪崩、山崩、滑坡等不良地质现象而修建的隧道，这种隧道长短不一。 对重点隧道或工程地质和水文地质条件复杂的隧道，应进行区域性的工程地质调查、测绘。当地下水对隧道影响较大时，应进行地下水动态观测，并计算隧道涌水量。 下面介绍隧道勘察中的一些主要工程地质问题。 1隧道位置选择的一般原则 1选择地质构造简单、地层单一、，岩性完整、无软弱夹层、工程地质条件较好的地段，在倾斜岩层中，以隧道轴线垂直岩层走向为宜。 2选择在山体稳定、山形较完整、山体无冲沟、山洼等次地形切割不大、岩层基本稳定的地段通过。 3选择地下水影响小、无有害气体、无矿产资源和不含放射性元素的地层通过。 隧道通过工程地质及水文地质条件极复杂地段，一般伴随有特殊不良地质问题发生，而这些问题的发生有一个漫长变化的过程，在一般勘察阶段的短短几个月中是难以对这些问题有深入的了解，所以对其变化规律的认识和预测它的发展，需要安排超前工程地质和水文地质工作。 4对低等级公路隧道选址，原则上应尽量避让各种不良地质现象地段；但对于高等级公路，往往受路线等级的限制，不可避免地经过各种不良地质现象地段。在不良地质现象区选择隧道位置总的原则是 ①尽量避让，以免对隧道造成毁灭性、破坏性影响。 ②尽量选择在影响范围小，影响距离短，影响时间短的地段。 ③通过各方面因素综合发现考虑，把不良地质的影响减少到最低限度。 2洞口位置选择 洞口位置选择应分清主次，综合考虑，全面衡量。在保证隧道稳定性、安全性、没有隐患的前提下再考虑造价、工期等因素。一般应根据周围的地质环境、地表径流、人工构造物、地表和地下水体对隧道的影响等因素综合考虑。有以下几点 1确保洞口、洞身的稳定，不留地质危害。 2便于施工场地布置，便于运输和弃渣处理，少占或不占可耕地。 3洞口外接线工程数量少、里程短、工程造价低等。 4对于水下隧道，主要应考虑地表水对洞口倒灌的影响。 3隧道围岩的稳定性 隧道围岩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。山岩压力是评定隧道围岩稳定性的主要内容。也是隧道衬砌设计的主要依据。 围岩分类是初步设计阶段勘察工程地质评价的主要内容。围岩分类采用多因素、多指标、定性、定量相结合的原理，以使围岩分类定性准确，且具有定量指标。铁道部的围岩分类方案，是以围岩结构完整状态及其稳定性为基本因素，并考虑了围岩岩石的强度、风化程度、围岩组合特征及地下水作用等因素。 【例题10】在初步设计阶段，隧道工程勘察地质评价的主要内容是（ ）。 A. 围岩分类 B. 围岩的强度 C. 围岩的风化程度 D. 地下水作用因素 答案A 其勘察要点为 1初步勘察阶段 主要是通过对地表露头的勘察或采用简单的揭露手段来查明隧道区地形、地貌、岩性、构造等以及他们之间的关系和变化规律，从而推断不完全显露或隐埋深部的地质情况。通过测绘主要弄清对隧道有控制性的地质问题如地层、岩性、构造，进而对隧道工程地质与水文地质条件做出定性的评价。 对不良地质现象地区隧道应充分利用现有的地质资料和航片、卫片等遥感信息资料，通过大量的野外露头调查或人工简易揭露等手段来发现、揭露不良地质现象的存在，找出它们之间的关系以及变化规律。 根据对各种勘察资料进行的综合分析、论证，按比选结果推荐隧道最佳方案。 2详细勘察阶段 详勘内容主要有三个方面一是核对初勘地质资料，二是勘探查明初勘未查明的地质问题，三是对初勘提出的重大地质问题做深入细致的调查。具体做法是 1地质调查与测绘的范围、测点物探网的点线范围和布设，物探方法的运用和钻探孔、坑、槽探数量与位置等，应与初勘时未能查明的地质条件相适应，但对隧道有影响的大构造和复杂地质地段、勘察追踪范围可适当放大； 2重点调查隧道通过的严重不良地质、特殊地质地段，以确定隧道准确位置的工程地质条件。 3实地复核、修改、补充初勘地质资料，对初勘遗漏、隐蔽的工程地质问题，应适当加大调绘范围和工作量。 5. 港口工程勘察基本要求 海港有水域和陆域两大部分。水域是供船舶航行、运转和停泊装卸之用，它的工程有防波堤、防潮砂堤、灯塔等建筑。陆域部分是指水面相毗连、与港务工作直接有关的港区，要有码头、船坞、船台、仓库、道路、车间、办公楼等建筑。由于海港工程建筑物种类繁多，对于工程地质勘察来说，陆域中的工程有与水相连的工程如码头、护岸工程等以水域中的防波堤等皆称为海港水工建筑物，它的工程地质勘察有特殊要求。而离开水面影响的工程是属非水工建筑物，它的工程地质勘察与一般的建筑工程勘察相同。 1一般规定 1对于大、中型水上工程的工程地质勘察，一般应按与设计阶段相适应的三个阶段，即选址勘察，初步勘察和详细勘察进行。根据工程的重要性、规模、场地条件的复杂性，勘察阶段可适当调整、兼并或细分。 2对于工程地质条件熟悉地区的工程或中小型工程、位置已经确定的单项建筑物，以及老厂扩建，改造工程，可简化勘察阶段，进行一次性的勘察。 2选址勘察 海港选址是港口建设的第一步。选址勘察主要通过资料收集，现场踏勘，工程地质调查及少量的勘探工作，了解候选港址的地形、地貌、地层、构造、地震、潜在灾害地质现象以及水文、气象等场地条件，并据此对候选场地的稳定性和建港的适宜性做出评价。对影响港址取舍的不稳定问题，应有明确的结论。 3初步勘察 初步勘察是在港址选定以后，为确定港区总平面布置，主要港口建筑物的结构形式，基础类型和施工方法提供工程地质资料而实施的。通过工程地质测绘、勘探和室内试验，划分地貌单元的界限，判断其成因类型，初步查明土层性质、分布规律、形成时代、成因类型、风化程度、埋藏条件及露头产状、地下水类型、水位变化和补给条件，以及与工程建设有关的地质构造，潜在灾害地质因素的分布范围、发育程度和可能的成因。然后根据上述勘察成果，分析场地各区段工程地质条件，判断潜在灾害地质因素对工程建设的影响，并推荐适宜的地段和基础持力层。 在初步勘察阶段，必须进行工程地质测绘、测绘的范围视具体情况而定，比例尺一般采用12000～15000。勘探工作应在充分考虑港址特点，建筑物类型，已有工程地质资料的基础上来布置。 4详细勘察 详细勘察的主要目的是为建筑物的地基基础设施和施工及防治潜在灾害地质因素影响的措施提供工程地质资料。详细勘察要求查明各个建筑物地基影响范围内岩土的分布、埋藏情况及其物理力学性质、地下水类型、水文地质条件及对施工和运行中建筑物的影响，建筑物附近潜在灾害地质因素的影响范围及其危害程度，并取得对其防治及建筑物稳定性评价等所需的试验数据。在详细勘察中，要根据工程类型、建筑物的特点、基础类型、荷载情况、岩土性质并结合所需查明问题的特点，在工程类型分区的基础上，分别按不同工程结构和基础形式确定勘察线点的布置、数量和深度。 四勘探 工程地质勘探是在工程地质测绘的基础上，为了进一步查明地表以下工程地质问题，取得深部地质资料而进行的，勘探的方法主要有坑、槽探、钻探、地球物理勘探等方法，在选用时应符合勘察目的及岩土的特性。 【例题11】勘探的方法很多，下列不属于其中的方法是（ ）。 A. 探坑 B. 钻探 C. 物探 D. 标准贯入试验 答案D 1. 坑、槽探 坑、槽探就是用人工或机械方式进行挖掘坑、槽，以便直接观察岩土层的天然状态以及各地层之间接触关系等地质结构，并能取出接近实际的原状结构土样，它的缺点是可达的深度较浅，且易受自然地质条件的限制。 在工程地质勘探中，常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等几种类型，见表16-7-4。 工程地质勘探中坑、槽、洞的类型 表16-7-4 类型 特 点 用 途 试坑 深数十厘米的小坑，形状不定 局部剥除地表覆土，揭露基岩 浅井 从地表向下垂直，断面呈圆形或方形，深5～15m 确定覆盖层及风化层的岩性及厚度，取原状样，载荷试验，渗水试验 探槽 在地表垂直岩层或构造线挖掘成深度不大的小于3～5m长条形槽子 迫索构造线、断层、探查残积坡积层，风化岩石的厚度和岩性 竖井 形状与浅井同，但深度可超过20m以上，一般在平缓山坡、漫滩、阶地等岩层较平缓的地方，有时需支护 了解覆盖层厚度及性质，构造线、岩石破碎情况、岩溶、滑坡等，岩层倾角较缓时效果较好 平洞 在地面有出口的水平坑道，深度较大，适用较陡的基岩岩坡 调查斜坡地质构造，对查明地层岩性、软弱夹层、破碎带、风化岩层时，效果较好，还可取样或作原位试验 2. 钻探 1工程地质钻探的概念 工程地质钻探是获取地表下准确的地质资料的重要方法，而且通过钻探的钻孔采取原状岩土样和做现场力学试验也是工程地质钻探的任务之一。 钻探是指在地表下用钻头钻进地层的勘探方法。在地层内钻成直径较小并具有相当深度的圆筒形孔眼的孔称为钻孔。通常将直径达500mm以上的钻孔称为钻井。钻孔的要素如图16-7-1所示。钻孔上面口径较大，越往下越小，呈阶梯状。钻孔的上口称孔口；底部称孔底；四周侧部称孔壁。钻孔断面的直径称孔径；由大孔径改为小孔径称换径。从孔口到孔底的距离称为孔深。 2钻探过程和钻进方法 钻探过程中有三个基本程序 1破碎岩土在工程地质钻探中广泛采用人力和机械方法，使小部分岩土脱离整体而成为粉末、岩土块或岩土芯的现象，这叫做破碎岩土。岩土之所以被破碎是借助冲击力、剪切力、研磨和压力来实现的。 2采取岩土用冲洗液或压缩空气将孔底破碎的碎屑冲到孔外，或者用钻具抽筒、勺形钻头、螺旋钻头、取土器、岩心管等靠人力或机械将孔底的碎屑或样心取出于地面。 3保全孔壁为了顺利地进行钻探工作，必须保护好孔壁，不使其坍塌。一般采用套管或泥浆来护壁。 工程地质钻探可根据岩土破碎的方式，钻进方法有以下三种 1冲击钻进。此法采用底部圆环状的钻头。钻进时将钻具提升到一定高度，利用钻具自重，迅猛放落，钻具在下落时产生冲击动能，冲击孔底岩土层，使岩土达到破碎之目的而加深钻孔。 2回转钻进。此法采用底部嵌焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进。钻进中施加钻压，使钻头在回转中切入岩土层，达到加深钻孔的目的。在土质地层中钻进，有时为有效地、完整地揭露标准地层，还可以采用勺形钻钻头或提土钻钻头进行钻进。 3综合式钻进。此法是一种冲击回转综合式的钻进方法。它综合了前两种钻进方法在地层钻进中的优点，以达到提高钻进效率的目的。其工作原理是在钻进过程中，钻头克取岩石时，施加一定的动力，对岩石产生冲击作用，使岩石的破碎速度加快，破碎粒度比回转剪切粒度增大。同时由于冲击力的作用使硬质合金刻人岩石深度增加，在回转中将岩石剪切掉。这样就大大地提高了钻进的效率。 4振动钻进。此法采用机械动力所产生的振动力，通过连接杆和钻具传到圆筒形钻头周围土中。由于振动器高速振动的结果，圆筒钻头依靠钻具和振动器的重量使得土层更容易被切削而钻进，且钻进速度较快。这种钻进方法主要适用于粉土、砂土、较小粒径的碎石层以及粘性不大的粘性土层。 【例题12】在钻探中采用的螺旋钻进方法属于（ ）。 A. 冲击钻进 B. 回转钻进 C. 振动钻进 D. 综合钻进 答案B 【例题13】按照规范要求，在地下水位以上的土层中钻进采用的方法为（ ）。 A. 干作业螺旋钻进 B. 泥浆护壁回转钻进 C. 冲击钻进 D. 综合钻进 答案A 上述各种钻进方法的适用范围列于表16-7-5中。 钻进方法的适用范围表16-7-5 钻进方法 钻进地层 勘察要求 粘性土 粉土 砂土 碎石土 岩石 直观鉴别，采取不扰动试样 直观鉴别，采取扰动试样 不要求直观鉴别，不采取试样 回 转 螺纹钻探 O Δ Δ O O O 无岩芯钻探 O O O Δ O － － O 岩芯钻探 O O O Δ O O O O 冲 击 冲击钻探 Δ O O Δ － － O 锤击钻探 Δ Δ Δ Δ Δ O O 振动钻探 O O O Δ Δ O O 注O代表适用；Δ代表部分情况适用；代表不适用。 3钻孔地质柱状图 钻孔地质柱状图是表示该钻孔所穿过的地层而综合成图表表示。图中表示有地质年代、土层埋藏深度、土层厚度、土层底部的绝对标高、岩土的描述、柱状图、地面绝对标高、地下水水位和测量日期、岩土样选取位置等。柱状图的比例尺一般为1100～1500。 【例题14】在钻孔地质柱状图中的比例尺一般为（ ）。 A.150～1100 B.1100～1200 C.1100～1500 D.1500～11000 答案C 五取样 1. 原状土样的概念 工程地质钻探的主要任务之一是在岩土层中采取岩芯或原状土试样。在采取试样过程中应该保持试样的天然结构，如果试样的天然结构已受到破坏，则此试样已受到扰动，这种试样称为“扰动样”。由于土工试验所得出的土性指标要保证可靠，因此工程地质勘察中所取的试样必须是保留天然结构的原状试样。但是在实际工程地质勘察的钻探过程中，要取得完全不扰动的原状土试样是不可能的。造成土样扰动有三个原因一是外界条件引起的土试样的扰动。二是采样过程造成的土体中应力条件发生了变化，引起土样内的质点间的相对位置的位移和组织结构的变化，甚至出现质点间的原有粘聚力的破坏。三是采取土试样时，不论采用何种取土器，它都有一定的壁厚，长度和面积，当切入土层时，会使土试样产生一定的压缩变形。壁愈厚所排开的土体愈多，其变形量愈大，这就造成土试样更大的扰动。从上述可见，所谓原状土试样实际上都不可避免地遭到了不同程度的扰动。 【例题15】在钻探过程中采取土试样时，造成土试样扰动的原因不包括（ ）。 A. 外界条件引起的土试样的扰动 B. 采样过程造成的土体中应力条件发生了变化，引起土样内的质点间的相对位置的位移和组织结构的变化，甚至出现质点间的原有粘聚力的破坏 C. 取土器对土样的影响 D. 室内试验时人为的对土样的扰动 答案D 按照取样方法和试验目的，岩土工程勘察规范对土试样的扰动程度分成如下的质量等级 I级不扰动，可进行试验项目有土类定名、含水量、密度、强度参数、变形参数、固结压密参数。 II级轻微扰动，可进行试验项目有土类定名、含水量、密度。 III级显著扰动，可进行试验项目有土类定名、含水量。 IV级完全扰动，可进行试验项目有土类定名。 在钻孔取样时，采用薄壁取土器所采得的土试样定为III级；对于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土试样定为IIIII级；对于采用标准贯入器、螺纹钻头或岩芯钻头所采得的粘性土、粉土、砂土和软岩的试样皆定为IIIIV级。 从上可见，为取得I级质量的土试样，普遍采用薄壁取土器来采取，以满足土工试验全部的物理力学参数的正确获得。 【例题16】对于IV级土试样，可进行的试验项目有（ ）。 A. 土样定名 B. 含水量 C. 密度 D. 变形参数 答案A 【例题17】对于以泥浆护壁采用岩芯钻头所采得的砂土试样，土工试验时所得指标哪一项与实际情况相符（ ）。 A. 含水量 B. 岩性 C. 密度 D. 固结参数 答案B 2. 减少土试样扰动的注意事项 为保证土样少受扰动，采取土试样的前后及过程中应注意如下事项 合理的钻进方法是保证取得不扰动土样的第一个前提。也就是说，钻进方法的选用首先应着眼于确保孔底拟取土样不被扰动。这一点几乎对任何种土类都适用，而对结构敏感或不稳定的土层尤为重要。从国内外的经验看，主要有以下几点要求 1在结构性敏感土层和较疏松砂层中需采用回转钻进，而不得采用冲击钻进； 2以泥浆护孔，可以减少扰动。并注意在孔中保持足够的静水压力，防止因孔内水位过低而导致孔底软粘性土或砂层产生松动或涌起； 3取土钻孔的孔径要适当，取土器与孔壁之间要有一定的间距，避免下放取土器时切削孔壁，挤进过多的废土。尤其在软土钻孔中，时有缩径现象，则更需加大取土器与孔壁的间隙。钻孔应保持孔壁垂直，以避免取土器切刮孔壁； 4取土前的一次钻进不宜过深，以免下部拟取土样部位的土层受扰动。并且在正式取土前，把已受一定程度扰动的孔底土柱清理掉，避免废土过多，取土器顶部挤压土样； 5取土深度和进土深度等尺寸，在取土前都应丈量准确。 取土过程中，如提升取土器、拆卸取土器等每个操作工序，均应细致稳妥，以免造成扰动。 取出的土应及时用蜡密封，并注明上下，贴上标签，做好记录； 另外即除了钻探过程的问题以外，在土样封存、运输和开土做试验时，都应注意避免扰动。严防振动、日晒、雨淋和