大学精品课件：第二章 地基勘探及测试.ppt

1、第二章 地基勘察 与测试 2.1 地基勘察的任务和内容 2.2 地基勘察测试方法 2.3 基槽检验与地基的局部处理 2.4 地基勘察报告书及工程实例 基础工程 退出退出 2.1 地基勘察的任务和内容 工程勘察的重要性 工程勘察分级 工程勘察的内容及要求 工程地质勘察的重要性 工程地质勘察是工程建设中非常重要的一个阶段。工程师对地基土工程地质勘察是工程建设中非常重要的一个阶段。工程师对地基土 层的分布、土的松密、压缩性高低、强度大小、均匀性、地下水埋层的分布、土的松密、压缩性高低、强度大小、均匀性、地下水埋 深等条件进行全面和深入研究，才能做好设计。深等条件进行全面和深入研究，才能做好设计。 工

2、程勘察成果直接关系到工程建设的经济效益、社会效益、环境效工程勘察成果直接关系到工程建设的经济效益、社会效益、环境效 益。一个优良的工程设计方案，必须以准确的工程地质材料为依据。益。一个优良的工程设计方案，必须以准确的工程地质材料为依据。 地基勘察的目的 1、查明地貌和地质条件 2、对场地或建筑地段的稳定性和适宜性做出评价 3、为勘察方案的布置提供依据。 盲目设计施工的后果 东南大学教工住宅板基断裂 该住宅北侧已经正规 勘察、设计并施工建 成6层教工住宅，使 用良好，两楼仅隔二 十余米，设计师判断 这是简易场地，将北 侧的勘察资料借用做 南面新楼资料，事故 发生后，补勘发现一 侧地基中存在软弱淤

3、 泥层 粗心大意危害极大 清华大学供应科 库房墙体开裂 因钻孔深度太浅，地基中部厚层高压缩性泥炭层未发现，导致 墙体大裂缝33条，成为危房 云南民院住宅墙体开裂 地基中存在局部淤泥与泥炭层未发现，严重开裂，多次加固无效， 最后被迫拆除 综合分析确定 1.根据地基损坏造成建筑物破坏后果的严重性将建筑物分为 三个工程安全等级 工程安全等级 建筑场地等级 建筑地基等级 安全等级 破坏后果 工程类型 一级 很严重 重要工程 二级 严重 一般工程 三级 不严重 次要工程 岩土工程勘察的分级 建筑场地等级 因素 一级 二级 三级 建筑抗震 危险地段 不利地段 设防烈度不大于6度， 对建筑抗震有利 不良地质

4、现象 强烈发育 一般发育 不发育 地质环境 强烈破坏 一般破坏 未受破坏 地形地貌 复杂 较复杂 简单 建筑地基等级 等级因素 一级 二级 三级 岩土种类 岩土种类多，性质 变化大，地下水影 响大，需特殊处理 岩土种类较多，性 质变化较大，地下 水有不利影响 岩土种类单一， 性质变化不大， 地下水无影响 特殊岩土 多年冻土、湿陷、 膨胀、盐渍、污染 严重的特殊岩土 除一级岩土之外的 特殊岩土 无特殊岩土 *以上等级划分时，满足其中一项即可确定其等级 工程勘察等级的综合划分 勘察等级 确定勘察等级的条件 工程安全等级 建筑场地等级 建筑地基等级 一级 一级 任意 任意 二级 一级 任意 任意 一

5、级 二级 二级 二级 二级或三级 三级 二级 三级 一级 任意 任意 一级 二级 二级 三级 二级 三级 三级 三级 二级 三级 三级 二级或三级 工程勘察的内容及要求工程勘察的内容及要求 一、工程勘察的四个阶段：一、工程勘察的四个阶段： 可行性勘察阶段可行性勘察阶段 初步勘察阶段初步勘察阶段 详细勘察阶段详细勘察阶段 施工勘察阶段施工勘察阶段 搜集资料、分析资料、现场踏勘，对拟搜集资料、分析资料、现场踏勘，对拟 选场地的稳定性、适宜性做出评价选场地的稳定性、适宜性做出评价 初步查明岩土物理力学性质，对选定工初步查明岩土物理力学性质，对选定工 程场地的稳定性作出岩土工程价程场地的稳定性作出岩土

6、工程价 按不同的建筑物提出详细的岩土工程资料按不同的建筑物提出详细的岩土工程资料 和设计所需的岩土技术参数，对地基作出和设计所需的岩土技术参数，对地基作出 工程分析评价，为基础设计、地基处理、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作出方案及论证，不良地质现象的防治等作出方案及论证， 提出建议提出建议。 地基验槽，桩基工程与地基处理的质量和效果地基验槽，桩基工程与地基处理的质量和效果 的检验，在施工阶段发现地质情况与勘察不符的检验，在施工阶段发现地质情况与勘察不符 时要进行施工勘察，补充必要数据时要进行施工勘察，补充必要数据 二、工程勘察的基本要求：二、工程勘察的基本要求：

7、勘探点布置的要求勘探点布置的要求 勘探孔深度的要求勘探孔深度的要求 取样和测试工作量的要求取样和测试工作量的要求 初勘和祥勘的勘探初勘和祥勘的勘探 点间距见表点间距见表2 2- -5 5 初勘：表初勘：表2 2- -6 6 祥勘：祥勘： 初勘：初勘： 祥勘祥勘 2.2 地基勘察测试方法 勘探 内容 坑探坑探探槽、探坑、探井探槽、探坑、探井 钻探钻探 地球物理勘探地球物理勘探电阻率勘探、地震法勘探电阻率勘探、地震法勘探 触探触探静力触探、动力触探、标准贯入试验静力触探、动力触探、标准贯入试验 地基勘察试验 指标的选取 课下自课下自 己学习己学习 2.3 基槽检验与地基的局部处理基槽检验与地基的局

8、部处理 基槽检验基槽检验 五方会谈（甲方、勘察、设计、监理、施工）五方会谈（甲方、勘察、设计、监理、施工） 验槽验槽目的目的、内内 容容、注意事项注意事项 地基局部处理方法以减小地基的不均匀沉降为原则地基局部处理方法以减小地基的不均匀沉降为原则 1.1.人工杂填土、坑穴和淤泥等软弱土层的处理人工杂填土、坑穴和淤泥等软弱土层的处理 坑范围小深度浅，将虚土全部挖出然后用与坑边天然土压缩性接近坑范围小深度浅，将虚土全部挖出然后用与坑边天然土压缩性接近 材料回填材料回填 坑范围大或其它条件限制，将该范围内基槽加宽或加大基础埋深，坑范围大或其它条件限制，将该范围内基槽加宽或加大基础埋深， 做成踏步与两端

9、连接做成踏步与两端连接 在单独基础下，坑深度较浅，按压缩层深度内异常土处理在单独基础下，坑深度较浅，按压缩层深度内异常土处理 2.2.砖井或土井的处理砖井或土井的处理 井内土层已密实，将井的砖圈拆除井内土层已密实，将井的砖圈拆除1m后进行处理，加强上部结构后进行处理，加强上部结构 井内回填土不密实，用大块石将下面软土挤密后再用上述方法处理井内回填土不密实，用大块石将下面软土挤密后再用上述方法处理 3.3.局部硬土的处理局部硬土的处理 挖除，视情况回填；挖除，视情况回填； 采用深基础采用深基础 4.4.橡皮土的处理橡皮土的处理 地基为粘性土，含水量很大趋于饱和，避免直接夯拍，采用晾槽或地基为粘性

10、土，含水量很大趋于饱和，避免直接夯拍，采用晾槽或 惨白灰的方法降低土的含水量惨白灰的方法降低土的含水量 地基土如果已经发生颤动，利用碎石或卵石将泥挤紧；或将泥挖除地基土如果已经发生颤动，利用碎石或卵石将泥挤紧；或将泥挖除 重新回填重新回填 5.5.管道的处理管道的处理 管道位于槽底以上，采取防止漏水的措施管道位于槽底以上，采取防止漏水的措施 管道位于槽底以下，拆迁管道或将基础局部降低管道位于槽底以下，拆迁管道或将基础局部降低 2.4 地基勘察报告书及工程实例地基勘察报告书及工程实例 一、勘察报告书的内容：一、勘察报告书的内容： 工程地质报告书在内容结构上分为：工程地质报告书在内容结构上分为：

11、1.绪论绪论说明勘察工作的任务、采用的方法及取得的成果说明勘察工作的任务、采用的方法及取得的成果 2.通论通论阐明勘察场地工程地质条件，区域自然地理和地质背景阐明勘察场地工程地质条件，区域自然地理和地质背景 3.专论专论主要论证工程建筑所涉及到的有关工程地质问题，评价工主要论证工程建筑所涉及到的有关工程地质问题，评价工 程的适宜性，并提出防治不良地质作用措施的建议程的适宜性，并提出防治不良地质作用措施的建议 4.结论结论在专论的基础上，对各种具体问题给予简要的结论性意见在专论的基础上，对各种具体问题给予简要的结论性意见 1.文字部分：文字部分： 2.图表部分：图表部分： 1.勘探点平面位置图勘

12、探点平面位置图 2.钻孔柱状图钻孔柱状图 3.工程地质剖面图工程地质剖面图 4.土工试验图表土工试验图表 5.现场原位测试图件现场原位测试图件 二、二、场地及地基的评价场地及地基的评价 本 章 结 束 坑探( (trial pits) 优点：使用工具简单，技术要求不高，应用广泛，揭露 面积较大，可直接观察地质现象，采取原状结构试样， 可作现场大型原位试验 缺点：可达深度较浅且成本较高；一般34m, 地下水以 下危险 坑探的编录工作：除了做详细的描述记录之外，还要绘制展视图 展视图种类： 四壁辐射展开法（适用于探坑、探槽） 四壁平行展开法（适用于探井） 地层 年代 层厚（m） 标高 （m） 四壁

13、方位 岩性描述 北 东 南 西 Q 1.72.7 砂砾岩 D 1.72.3 石灰岩 D 1.92.0 石英砂岩 四壁平行展开法绘制的探井展视图 150 148 146 144 钻探(Exploration Drilling) 回转式钻机回转式钻机 借助于钻机机械和工具在岩层 中钻孔的一种勘察方法。钻孔 分为鉴别孔和技术孔；控制孔 与一般孔。 可以直接探明地层岩性、地 质构造、地下水埋深、含水层 类型和厚度、滑坡滑动面的位 置以及岩溶发育情况等 还可以取出岩芯作为试样或 在钻孔中进行抽压水试验、声 波测试、触探或长期监测等 钻探 钻探方法和设备 钻探工具根据动力来源分为人力和机械两种，前者仅用土

14、层、浅孔， 后者则岩土层均用，效率高、孔深大 常用人力钻探工具：洛阳铲、锥探、麻花钻、小螺纹钻等 洛阳铲： 钻孔直径小深度较大的圆形孔；取出扰动土样；冲进深度一般可 达10m，黄土中可达30m；弧形铲头适用于黄土及黏性土层，圆 形铲头可安装缺十字或活叶，可钻进并取出砂土，掌形铲头可将 孔内较大碎石、卵石击碎 锥探： 用锥具向下冲入土中，凭感觉来探明疏松覆盖层厚度；探深可达 10m，用于查明沼泽和软土厚度、黄土陷穴 麻花钻或小螺纹钻： 每节长1m的钢管钻杆和管子钳，首端为麻花形钻头；螺旋取出扰 动土样，孔径小；适用于粘性土及砂类土；探深6m以内 机械钻探的工具是各式钻机 按照钻进方法：冲击钻进、

15、回转钻进、振动钻进、冲洗钻进 冲击钻进： 利用钻具的自重，反复自由下落的冲击力，使钻头冲击孔底以破 碎岩石而逐渐钻进；适用于砾、卵石层及基岩；不能取得完整岩 芯，能保持较大的钻孔口径 回转钻进： 利用钻机回转，是钻头的切刀或加研磨材料削磨岩石而不断钻进； 适用于软硬不同的地层；能取得原状土或完整岩芯 振动钻进： 利用机械动力产生的振动力，使土的抗剪强度降低，借振动器和 钻具的自重，切削孔底土层不断钻进；不能得原状土或完整岩芯 冲洗钻进： 通过高压射水破坏孔底土层从而实现钻进，适用于砂层、粉土层、 不太坚硬粘土层，不能得原状土或完整岩芯 岩土取样 在取样的工程中，力求排除各种可能的扰动因素，使试

16、样的扰动程 度降至尽可能小的程度，其中取土器是影响取土质量的重要因素 目前外钻孔取土器样式：对开筒式、圆筒推出式，重大工程尽量选 用活塞薄壁取土器（软土），三重管取土器（坚硬土） 级别 扰动程度 试验内容 不扰动 土的定名、含水量、密度、强度试验、固结试验 轻微扰动 土的定名、含水量、密度 显著扰动 土的定名、含水量 完全扰动 土的定名 土试样质量等级划分 不同等级土试样的取样工具和方法见岩土工程勘察规范 （GB500212001） 钻孔观测、编录和资料整理 1.岩芯观察、描述和编录 2.钻孔水文地质观测 3.钻进动态观察和记录 4.编制钻孔柱状图，比例一般为1:1001:500 静力触探试验

17、(DPT) 静力触探试验的主要技术要求 电缆 传感器 传感器 传感器 单桥探头 双桥探头 单桥探头 只能测定一个触探指标比贯入阻力ps A P ps 双桥探头 同时测出锥尖阻力qc和侧摩阻力fa A Q q c c F P f f a 孔压静 探探头 可测贯入时孔隙水压力 静力触探试验的目的和使用条件 适用范围 粘性土、粉土、砂土 试验目的 1.根据贯入阻力曲线的形态特征或数值变化幅度划分土层 2.估算地基土层的物理力学参数 3.评定地基土的承载力 4.选择桩基持力层、估算单桩极限承载力、判定沉桩可能性 5.判定场地地震液化势 静力触探试验成果的应用 主要成果 1.比贯入阻力深度(ps-h)关

18、系曲线 2.锥尖阻力深度(qc-h)关系曲线 3.侧壁摩阻力深度(fs-h)关系曲线 4.摩阻比深度(Rf-h)关系曲线 100 c s f q f R qc-h曲线 fs-h曲线 Rf-h曲线 ps-h曲线 成果应用 1.划分土层界线 上下层贯入阻力相差不大时，取超前深度和滞后深度的中心， 或中点偏向小阻力土层510cm处作为分层界线 上下层贯入阻力相差一倍以上时，当由软层进入硬层或由硬层 进入软层时，取软层最后一个贯入阻力小值偏向硬层10cm为分界 上下层贯入阻力无变化时，结合fs或Rf的变化确定分界 2.评定地基土的强度参数 粘性土的强度（表2-9） 砂土的强度（表2-10） 3.评定土

19、的变形参数 粘性土的压缩模量或变形模量（表2-11） 砂土的压缩模量（表2-12）和变形模量（表2-13） 4.评定地基土的承载力 部分地区的一般土类地基承载力特征值的经验关系（表2-14） 5.预估单桩承载力 高层建筑岩土工程勘察规程（公式2-4） 圆锥动力触探(DPT) 动力触探的类型和规格 轻型动力触 探10kg 重型动力触 探63.5kg 超重型动力触 探120kg 触探杆 锤垫 穿心锤 尖锤头 圆锥动力触探 动力触探试验的适用范围和目的 适用范围 强风化、全风化的硬质岩、各种软质岩、各类土 目 的 1.定性评价：评定场地土层的均匀性；查明土洞、滑动面和软硬土 层界面；确定软弱土层或坚

20、硬土层的分布；检验评估地基土加固与 改良的效果 2.定量评价：确定砂土的孔隙比、相对密实度、粉土和粘性土的状 态、土的强度和变形参数，评价天然地基土承载力或单桩承载力 动力触探试验成果的应用 1.确定砂土、碎石土的密实度 2.确定地基土的承载力和变形变量 3.确定单桩承载力标准值Rk 标准贯入试验(SPT) 标准贯入试验设备规格 穿心锤 贯入器头 触探杆 锤垫 出水孔 贯入器身 贯入器靴 1.贯入阻力用贯入器贯入土层中30cm 的锤击数N63.5表示 2.国内统一使用直径42mm的钻杆，国 外也有使用直径50mm、60mm的钻杆 落距 锤的质量(kg) 63.50.5 落距(cm) 762 贯

21、入器 长度(mm) 500 外径(mm) 511 内径(mm) 351 管靴 长度(mm) 761 刃口角度(o) 1820 刃口单刃厚(mm) 2.5 钻杆 直径(mm) 42 相对弯度 1/1000 标准贯入试验 标准贯入试验的适用范围和目的 适用范围 砂土、粉土、一般粘性土，最适用于N250击的土 目 的 1.采取扰动土样，鉴别和描述土类，按颗粒分析结果定名 2.根据标贯击数N，利用地区经验，为砂土的密实度和粉土、粘性 土的状态，土的强度参数，变形模量、地基承载力等作出评价 3.估算单桩极限承载力和判定沉桩的可能性 4.判定饱和粉砂、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级 标准贯入试验成果的

22、应用 1.确定地基土的承载力（表2-17、18） 2.评定砂土的密实度和相对密度（表2-19） 3.判定饱和砂土的地震液化问题 用标贯锤击数N可以判断浅层饱和粉砂及砂质粉土的地震液 化可能性和液化等级 c wscr ddNN 3 )( 1 . 09 . 0 0 临界标贯 锤击数 1.岩土的电阻率不同的岩土有不同的电阻率 火成岩的电阻率最大，变质岩次之，沉积岩最低 岩土类别 电阻率（.m） 岩浆岩 变质岩 沉 积 岩 粘土 软页岩 硬页岩 砂 砂岩 多孔灰岩 致密灰岩 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 100 地球物理勘探(Geophysical Explorati

23、on) 电阻率勘探 2.电探方法 电剖面法 电测深法 电剖面法通过分析对比，了解地下勘探深 度以上沿侧线水平方向上岩土的电性变化 电测深法可以求得岩土层的电阻率及其随 深度的变化，从而得到判释地下地质的依据 A B M N 验槽：工程地质勘察的最后一个环节 验槽前准备会议 目的： 1.检验有限的钻孔与施工基槽开挖的实际情况是否 一致，勘察报告的结论与建议是否正确。 2.基槽开挖中发现的新问题和勘察报告遗留的问题， 需要当场研究解决。 验槽现场查看 勘探 点平 面布 置图 钻 孔 柱 状 图 工程地质剖面图 物理力学试验表 主要 指标 天 然 含 水 量 天然 重度 孔 隙 比 液 限 塑 限 塑 性 指 数 液 性 指 数 压 缩 模 量 变 形 模 量 抗剪强度指 标标准值 (固结快剪) 地基 承载 力特 征值 内聚 力 内摩 擦角 ck k (%) (kN/ m3) （%） (Mpa) (kpa) (度) (kpa) 冲填 土 12 17.9 0.79 17.5 130 淤泥 75.0 15.2 2.09 47.3 26.0 21.3 2.55 2.18 6 6 39.5 粉质 粘土 20.8 19.1 0.71 29.4 18.2 11.2 0.23 11.4 28 24 289 静 力 触 探 单 孔 曲 线 柱 状 图