第二講

巖土工程勘察本講主要內(nèi)容1、概述

1.1巖土工程體系及其發(fā)展20世紀80年代以前，我國的勘察體制基本上還是建國初期的原蘇聯(lián)模式，即工程地質(zhì)勘察體制。西方工業(yè)發(fā)達國家，二戰(zhàn)以后開始在土木工程中推行巖土工程體制，在工程建設(shè)領(lǐng)域有很高的地位。我國推行巖土工程體制至今已有20余年，目前我國已初步確立了巖土工程體制。其主要標(biāo)志是：我國首部《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-94)于1995年3月1日實施；修訂的第二部《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)2002年1月1日發(fā)布，3月1日實施；2009年5月19日發(fā)布《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)（2009年版），2009年7月1日實施。2002年9月我國開始進行首次注冊土木工程師（巖土）執(zhí)業(yè)資格考試。注冊制度目前已經(jīng)實行。巖土工程體系包括5個方面：勘察、設(shè)計、監(jiān)測檢測、咨詢監(jiān)理和治理。（接上頁）企業(yè)發(fā)展趨勢：鼓勵成立以專業(yè)技術(shù)人員為主的巖土工程咨詢（或顧問）公司和以勞務(wù)為主的鉆探公司、巖土工程治理公司；推行巖土工程總承包（或總分包），承擔(dān)任務(wù)不受地區(qū)限制。巖土工程咨詢（或顧問）公司承擔(dān)的業(yè)務(wù)范圍不受部門、地區(qū)的限制，只要是巖土工程（勘察、設(shè)計、咨詢監(jiān)理以及監(jiān)測檢測）都允許承擔(dān)；但如果是巖土工程測試（或監(jiān)測檢測）公司，則只限于承擔(dān)測試（監(jiān)測檢測）任務(wù)，鉆探公司、巖土工程治理公司不能單獨承接巖土工程有關(guān)任務(wù)，只能同巖土工程咨詢（或顧問）公司簽訂承接合同(分包)。國際通行的市場準入制度：著眼于負責(zé)簽發(fā)工程成果并對工程質(zhì)量負終生責(zé)任的專業(yè)技術(shù)人員的基本素質(zhì)，單位靠符合準入條件的注冊巖土工程師在成果、信譽、質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)服務(wù)上的競爭，由巖土工程師主宰市場。1.2基本概念巖土工程勘察：根據(jù)建設(shè)工程的要求，查明、分析、評價建設(shè)場地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件，編制勘察文件的活動。巖土工程勘探：巖土工程勘察的一種手段，包括鉆探、井探、槽探、坑探、洞探以及物探、觸探等。不良地質(zhì)作用：由地球內(nèi)力或外力產(chǎn)生的對工程可能造成危害的地質(zhì)作用。

巖土工程勘察報告：在原始資料的基礎(chǔ)上進行整理、統(tǒng)計、歸納、分析、評價，提出工程建議，形成系統(tǒng)的為工程建設(shè)服務(wù)的勘察技術(shù)文件。

巖土工程勘察報告是設(shè)計單位進行地基基礎(chǔ)設(shè)計的重要依據(jù)。（接上頁）地質(zhì)災(zāi)害：由不良地質(zhì)作用引發(fā)的，危及人身、財產(chǎn)、工程或環(huán)境安全的事件。建筑場地：是指工程建設(shè)所直接占有并直接使用的有限面積的土地。從工程勘察角度分析，場地的概念不僅代表著所劃定的土地范圍，還應(yīng)涉及建筑物所處的工程地質(zhì)環(huán)境與巖土體的穩(wěn)定問題。對于新建(待建)建筑場地，是勘察工作的對象。原位測試：在巖土體所處的位置，基本保持巖土原來的結(jié)構(gòu)、濕度和應(yīng)力狀態(tài)，對巖土體進行的測試。

1.3勘察資質(zhì)和業(yè)務(wù)范圍巖土工程勘察必須由國家頒發(fā)資質(zhì)的單位承擔(dān)。頒發(fā)單位：國家建設(shè)部（現(xiàn)“住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部”）?？辈熨Y質(zhì)綜合類甲級專業(yè)類甲級1.4巖土工程勘察的目的和任務(wù)巖土工程勘察的重要性：

任何工程建筑物都是營造在一定的場地與地基之上，所有工程建設(shè)方式、規(guī)模和類型都受建筑場地的工程地質(zhì)條件所制約。

《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)（2009年版）第1.0.3條強制性規(guī)定：各項工程建設(shè)在設(shè)計和施工之前，必須按基本建設(shè)程序進行巖土工程勘察。

先勘察、后設(shè)計、再施工，是工程建設(shè)必須遵守的程序，是國家一再強調(diào)的十分重要的基本政策。巖土工程勘察的目的和要求：

巖土工程勘察工作的目的和任務(wù)是查明建筑場地穩(wěn)定性和適宜性，查明場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，查明場地地震效應(yīng)，查明場地內(nèi)不良地質(zhì)作用，提供滿足設(shè)計、施工所需的巖土參數(shù)，提出地基基礎(chǔ)、基坑支護、工程降水和地基處理設(shè)計與施工方案的建議。按不同勘察階段和相關(guān)規(guī)范規(guī)程、工程條件提供合格的巖土工程勘察報告。要求正確反映場地和地基的工程地質(zhì)條件，結(jié)合工程設(shè)計、施工條件，進行技術(shù)論證和分析評價，提出解決巖土工程問題的建議，并服務(wù)于工程建設(shè)的全過程，確保工程質(zhì)量，有很強的針對性。其整體功能是：為設(shè)計、施工提供依據(jù)。1.5巖土工程勘察等級1.6巖土工程勘察階段及勘探點布置

巖土工程勘察工作要分階段進行，具體劃分為可行性研究勘察、初步勘察、詳細勘察三個階段，施工勘察不作為一個固定階段。場地條件復(fù)雜或有特殊要求的工程，宜進行施工勘察。場地較小且無特殊要求的工程可合并勘察階段。當(dāng)建筑物平面布置已經(jīng)確定,且場地或其附近已有巖土工程資料時，可根據(jù)實際情況，直接進行詳細勘察?？刹贿M行可行性研究勘察和初步勘察。1.6.1可行性勘察階段的要求可行性研究勘察：應(yīng)對擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性做出評價，并應(yīng)符合下列要求：

1搜集區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)、當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)、巖土工程和建筑經(jīng)驗等資料；

2在充分搜集和分析已有資料的基礎(chǔ)上，通過踏勘了解場地的地層、構(gòu)造、巖性、不良地質(zhì)作用和地下水等工程地質(zhì)條件；

3當(dāng)擬建場地工程地質(zhì)條件復(fù)雜，已有資料不能滿足要求時，應(yīng)根據(jù)具體情況進行工程地質(zhì)測繪和必要的勘探工作；

4當(dāng)有兩個或兩個以上擬選場地時應(yīng)進行比選分析。1.6.2初步勘察階段的要求初步勘察：應(yīng)對場地內(nèi)擬建建筑地段的穩(wěn)定性做出評價，并進行下列主要工作：

1搜集擬建工程的有關(guān)文件、工程地質(zhì)和巖土工程資料以及工程場地范圍的地形圖；

2初步查明地質(zhì)構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、巖土工程特性、地下水埋藏條件；

3查明場地不良地質(zhì)作用的成因、分布、規(guī)模、發(fā)展趨勢，并對場地的穩(wěn)定性做出評價。

4對抗震設(shè)防烈度等于或大于6度的場地，應(yīng)對場地和地基的地震效應(yīng)做出初步評價；

5季節(jié)性凍土地區(qū)，應(yīng)調(diào)查場地土的標(biāo)準凍結(jié)深度；

6初步判定水和土對建筑材料的腐蝕性；

7高層建筑初步勘察時，應(yīng)對可能采取的地基基礎(chǔ)類型、基坑開挖與支護、工程降水方案進行初步分析評價。初步勘察勘探線、點及孔深布置1.6.3詳細勘察階段的要求詳細勘察：應(yīng)按單體建筑物或建筑群提出詳細的巖土工程資料和設(shè)計、施工所需的巖土參數(shù)；對建筑地基做出巖土工程評價,并對地基類型、基礎(chǔ)形式、地基處理、基坑支護、工程降水和不良地質(zhì)作用的防治等提出建議。主要應(yīng)進行下列工作：

1搜集附有坐標(biāo)和地形的建筑總平面圖，場區(qū)的地面整平標(biāo)高，建筑物的性質(zhì)、規(guī)模、荷載、結(jié)構(gòu)特點、基礎(chǔ)形式、埋置深度、地基允許變形等資料；

2查明不良地質(zhì)作用的類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢和危害程度，提出整治方案的建議；

3查明建筑范圍內(nèi)巖土層的類型、深度、分布、工程特性、分析和評價地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力；

4對需進行沉降計算的建筑物，提供地基變形計算參數(shù)，預(yù)測建筑物的變形特征；

5查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物；

6查明地下水的埋藏條件，提供地下水位及其變化幅度；

7在季節(jié)性凍土地區(qū)，提供場地土的標(biāo)準凍結(jié)深度；

8判定水和土對建筑材料的腐蝕性。詳細勘察勘探線、點及孔深布置

勘探深度自基礎(chǔ)底面算起，應(yīng)符合下列規(guī)定：

1勘探孔深度應(yīng)能控制地基主要受力層，當(dāng)基礎(chǔ)底面寬度不大于5m時,勘探孔的深度對條形基礎(chǔ)不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面寬度的3倍，對單獨柱基不應(yīng)小于1.5倍，且不應(yīng)小于5m；

2對高層建筑和需作變形計算的地基,控制性勘探孔的深度應(yīng)超過地基變形計算深度；高層建筑的一般性勘探孔應(yīng)達到基底下0.5～1.0倍的基礎(chǔ)寬度，并深入穩(wěn)定分布的地層；

3對僅有地下室的建筑或高層建筑的裙房，當(dāng)不能滿足抗浮設(shè)計要求，需設(shè)置抗浮樁或錨桿時，勘探孔深度應(yīng)滿足抗拔承載力評價的要求；

4當(dāng)有大面積地面堆載或軟弱下臥層時，應(yīng)適當(dāng)加深控制性勘探孔的深度；

5在上述規(guī)定深度內(nèi)遇基巖或厚層碎石土等穩(wěn)定地層時，勘探孔深度可適當(dāng)調(diào)整。2巖土工程勘察基本程序巖土工程勘察程序可分為：承接勘察項目籌備勘察工作編寫勘察綱要現(xiàn)場勘察(含測繪、鉆探、取巖土水試樣、原位測試等)室內(nèi)巖土與水試驗整理勘察資料和編寫報告書報告審查、施工驗槽等2.1承接勘察項目

通常由建設(shè)單位即委托方(又稱甲方)會同設(shè)計單位，委托勘察單位即承包方(又稱乙方)進行。簽定合同時，甲方需向乙方提供下列文件和資料，并對其可靠性負責(zé)。工程項目批件:用地批件(附紅線范圍的復(fù)制件)；

巖土工程勘察工程委托書及其技術(shù)要求(包括特殊技術(shù)要求)；勘察場地現(xiàn)狀地形圖(其比例尺須與勘察階段相適應(yīng))；勘察范圍和建筑總平面布置圖各1份；已有的勘察與測量資料。地下隱蔽物分布資料。2.2編寫《勘察綱要》主要內(nèi)容擬建工程概況；擬建場地環(huán)境、工程地質(zhì)條件；勘察任務(wù)及需要解決的技術(shù)問題；執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準及依據(jù)；選用的勘探方法；勘探工作量布置；勘探孔回填；采取的質(zhì)量控制、安全保證和環(huán)境保護措施；擬投入的儀器設(shè)備、人員安排、勘察進度計劃等；服務(wù)承諾。3常用的勘察方法3.1工程地質(zhì)測繪與調(diào)查3.2工程地質(zhì)勘探3.3地球物理勘探3.4采取巖土樣3.5原位測試3.1

工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的內(nèi)容1查明地形、地貌特征及其與地層、構(gòu)造、不良地質(zhì)作用的關(guān)系，劃分地貌單元。2巖土的年代、成因、性質(zhì)、厚度和分布；對巖層應(yīng)鑒定其風(fēng)化程度，對土層應(yīng)區(qū)分新近沉積土、各種特殊性土；3查明巖體結(jié)構(gòu)類型、各類結(jié)構(gòu)面(尤其是軟弱結(jié)構(gòu)面)的產(chǎn)狀和性質(zhì)，巖、土接觸面和軟弱夾層的特性等，新構(gòu)造活動的形跡及其與地震活動的關(guān)系；4查明地下水的類型、補給來源、排泄條件，井泉位置，含水層的巖性特征、埋藏深度、水位變化、污染情況及其與地表水體的關(guān)系；5搜集氣象、水文、植被、土的標(biāo)準凍結(jié)深度等資料；調(diào)查最高洪水位及其發(fā)生時間、淹沒范圍；6查明巖溶、土洞、滑坡、崩塌、泥石流、沖溝、地面沉降、斷裂、地震震害、地裂縫、岸邊沖刷等不良地質(zhì)作用的形成、分布、形態(tài)、規(guī)模、發(fā)育程度及其對工程建設(shè)的影響；7調(diào)查人類活動對場地穩(wěn)定性的影響，包括人工洞穴、地下采空、大挖大填、抽水排水和水庫誘發(fā)地震等；8建筑物的變形和工程經(jīng)驗。

（接上頁）

工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的的成果資料：實際材料圖、綜合工程地質(zhì)圖、工程地質(zhì)分區(qū)圖、綜合地質(zhì)柱狀圖、工程地質(zhì)剖面圖以及各種素描圖、照片和文字說明等。3.2

工程地質(zhì)勘探(1)勘探的主要目的揭露并劃分地層、量測界線，采取巖土樣，鑒定和描述巖土特性、成分和產(chǎn)狀；了解地質(zhì)構(gòu)造，不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布、界限、形態(tài)等；自鉆孔中選取巖土試樣，供實驗室分析，以確定巖土的物理力學(xué)性質(zhì)；揭露并測量地下水埋藏深度，采取水樣供實驗室分析，了解其物理化學(xué)性質(zhì)及地下水類型；利用鉆孔進行孔內(nèi)原位測試(如標(biāo)準貫入試驗、重力觸探試驗、剪切波速測試等)。（2）工程地質(zhì)鉆探

在巖土工程勘察中，通過鉆探提取巖芯和采集巖土樣以鑒別和劃分地層，測定巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)，在鉆孔內(nèi)進行原位測試。(3)井探、槽探、洞探在建筑場地地質(zhì)條件比較復(fù)雜情況下，如砂卵石土層，當(dāng)較難用鉆探方法鉆進或不易采取原狀土樣時,可采用井探、槽探進行勘探。在壩址、地下工程、大型邊坡等勘察中，當(dāng)需詳細調(diào)查深部巖層性質(zhì)及其構(gòu)造特征時，可采用豎井或平洞。井探的深度不宜超過地下水位。豎井和平洞的深度、長度、斷面按工程要求確定。對井探、槽探、洞探除文字描述記錄外，尚應(yīng)以剖面圖、展開圖等反映井、槽、洞壁及底部的巖性、地層分界、構(gòu)造特征、取樣及原位試驗位置,并輔以代表性部位的彩色照片。鉆探、巖芯槽探洞探3.3地球物理勘探巖土工程勘察中可在下列方面采用地球物理勘探：作為鉆探的先行手段，了解隱蔽的地質(zhì)界線、界面或異常點。作為鉆探的輔助手段，在鉆孔之間增加地球物理勘探點，為鉆探成果的內(nèi)插、外推提供依據(jù)。作為原位測試手段，測定巖土體的波速、動彈性模量、特征周期等參數(shù)。物探資料的解釋地球物理勘探成果判釋時應(yīng)考慮多解性，區(qū)分有用信息與干擾信號。需要時應(yīng)采用多種方法探測，進行綜合判釋，并應(yīng)有已知物探參數(shù)或一定數(shù)量的鉆孔驗證。可以形成獨立的工程物探報告。3.4采取巖土樣采取巖土樣的目的：是為了在室內(nèi)進行巖土樣試驗，以分析巖土的物理、力學(xué)性質(zhì)。采取巖土樣要求：減少擾動，保持天然狀態(tài)。巖土樣包裝：土樣使用土樣盒包裝，用塑料膠帶封口，再進行蠟封；巖石樣直接使用塑料膠帶封裝，再蠟封。

巖土樣運輸：使用木箱或鐵箱，先放置木屑、泡沫或其它松軟物，再裝入巖土樣，以減少在運輸過程中的振動，防止土樣破壞和擾動。(1)土樣的采取

依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)及《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》(JGJ／T87-2012）進行。影響取樣質(zhì)量的因素很多，但主要決定于三個環(huán)節(jié)：即鉆進方法、取樣方法和取土器結(jié)構(gòu)。目前較為普遍采用的快速靜力連續(xù)壓入法、重管回轉(zhuǎn)取土器法和重錘少擊法，是將比一般土樣筒稍長的活塞取土器快速、均勻地壓入、鉆入土中；或借助機械力量通過錘擊法，將取土器打入土中。這種方法對土試樣的擾動程度最小。（2）巖樣的采取

巖石試樣可利用鉆探巖芯制作或在探井、探槽、豎井、平洞中刻取。采取的毛樣尺寸應(yīng)滿足試塊加工的要求，在特殊情況下，試樣形狀、尺寸和方向由巖體力學(xué)試驗設(shè)計確定。

試樣尺寸：硬巖為5㎝×5㎝×5㎝，較硬巖為7㎝×7㎝×7㎝，軟巖為10㎝×10㎝×10㎝。3.5原位測試原位測試：在巖土體所處的位置，基本保持巖土原來的結(jié)構(gòu)、濕度和應(yīng)力狀態(tài)，對巖土體進行的測試。

它與鉆探取樣室內(nèi)試驗相比，有以下優(yōu)點：對無法采取不擾動土樣或難以采取不擾動土樣的土層（如砂土、粉土、流動淤泥等），運用原位測試技術(shù)能對其工程性能作出判斷；原位測試的土體體積遠比室內(nèi)試樣大，因此測試的性能更接近工程實際；測試比較簡便快捷。依據(jù)地區(qū)經(jīng)驗，可以迅速的確定土的各種工程性質(zhì)；有些原位測試可以得到土性質(zhì)變化的連續(xù)剖面，直觀地了解土層在深度上的變化。常用的原位測試技術(shù)載荷試驗靜力觸探試驗動力觸探試驗（標(biāo)準貫入試驗、圓錐動力觸探試驗）剪切波速測試（工程物探的一種）旁壓試驗十字板剪力試驗抽水試驗......3.5.1載荷試驗平板載荷試驗螺旋板荷載試驗單樁靜載荷試驗載荷試驗成果：(載荷試驗報告)（一）繪制p——s曲線（二）確定地基承載力特征值：1、取比例界限值Po；2、當(dāng)Pu／Po＜2時，取Po的1/2值；3、上述兩方法不能確定時，取s/b=0.01～0.015對應(yīng)荷載，但≤1/2×Pmax。4、試驗點≥3點，當(dāng)極差（最大值－最小值）＜平均值×30%時，取平均值