1、l概述概述l地质构造地质构造l地形和地貌地形和地貌l水文地质条件水文地质条件l土中渗流的影响土中渗流的影响l地基勘察的任务和内容地基勘察的任务和内容l地基勘察方法地基勘察方法l地基勘察报告书地基勘察报告书概 述地基勘察地基勘察调查研究和分析评价建筑场地和地基调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件的工程地质条件为设计和施工提供所需的工程地质资料为设计和施工提供所需的工程地质资料目的目的任务任务认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响重要性重要性 施工前不经过地基勘察或勘察不详、分析有误可能会造成严重工程施工前不经过地基勘察或勘察不详
2、、分析有误可能会造成严重工程事故或延误工程进度。具体例子如：意大利比萨斜塔事故或延误工程进度。具体例子如：意大利比萨斜塔、加拿大特朗斯康、加拿大特朗斯康谷仓谷仓、苏州虎丘塔、上海工业展览馆、苏州虎丘塔、上海工业展览馆 等。等。著名的意大利比萨斜塔是由于地基不著名的意大利比萨斜塔是由于地基不均匀沉降而造成倾斜的。该塔高度约均匀沉降而造成倾斜的。该塔高度约55m，始建于始建于1173年，当建至年，当建至24m高时便发现塔高时便发现塔身倾斜而被迫停工，至身倾斜而被迫停工，至1273年续建完工。年续建完工。该塔由于建在不均匀的高压缩性土地基之该塔由于建在不均匀的高压缩性土地基之上，致使北侧下沉上，致使
3、北侧下沉 lm有余，南侧下沉近有余，南侧下沉近3m，沉降差，沉降差1.8m，倾斜，倾斜5.8度。已有度。已有800多多年历史的比萨斜塔近以每年平均下沉年历史的比萨斜塔近以每年平均下沉lmm，倾斜倾斜l.37mm。加拿大特朗斯康谷仓长加拿大特朗斯康谷仓长59.4m。宽。宽23.5m，高，高31.0m，钢筋混凝土片筏基础，厚，钢筋混凝土片筏基础，厚2m，埋置深度埋置深度3.6m，谷仓于，谷仓于1913年秋建成，年秋建成，10月初贮存谷物月初贮存谷物2.7万吨时发现谷仓明显下沉，万吨时发现谷仓明显下沉，谷仓西端下沉谷仓西端下沉8.8m，东端上抬，东端上抬1.5m，最后，整个谷仓倾斜近，最后，整个谷仓
4、倾斜近27度。事后勘察发现：度。事后勘察发现：该建筑物基础下埋藏有厚达该建筑物基础下埋藏有厚达16m的高塑性淤泥质软粘土层。谷仓加载使基础底面上的高塑性淤泥质软粘土层。谷仓加载使基础底面上的平均荷载达到的平均荷载达到330kPa，超过了地基的极限承载力，超过了地基的极限承载力280kPa，因而发生地基强度破坏，因而发生地基强度破坏而整体滑动。而整体滑动。我国建于公元我国建于公元959961年间的著名苏州虎年间的著名苏州虎丘塔。是一座中国式的斜塔。该塔为七级八角丘塔。是一座中国式的斜塔。该塔为七级八角形砖塔。塔底直径形砖塔。塔底直径13.66m，高，高47.5m，全部塔，全部塔重支承在内外重支承
5、在内外12个砖墩上。由于地基为厚度不个砖墩上。由于地基为厚度不等的杂填土和亚粘土夹块石，地基土的不均匀等的杂填土和亚粘土夹块石，地基土的不均匀变形使塔身严重偏斜。自变形使塔身严重偏斜。自1957年初次测定至年初次测定至1978年，塔顶的位移由年，塔顶的位移由1.7m发展到发展到2.32m，塔，塔的重心偏离基础轴线的重心偏离基础轴线0.924m。由于塔身严重向。由于塔身严重向东北向倾斜，各砖墩受力不均，致使底层偏心东北向倾斜，各砖墩受力不均，致使底层偏心受压处的砌体多处出观纵向裂缝。最后采用挖受压处的砌体多处出观纵向裂缝。最后采用挖孔桩方法建造桩排式地下连续墙加固地基，塔孔桩方法建造桩排式地下连
6、续墙加固地基，塔体的不均匀沉降和倾斜才得以控制。体的不均匀沉降和倾斜才得以控制。场地的工程地质条件场地的工程地质条件岩土的类型及其工程性质岩土的类型及其工程性质地质构造地质构造地形地貌地形地貌水文地质条件水文地质条件不良地质现象不良地质现象可利用的天然建筑材料等可利用的天然建筑材料等 不同地区工程地质条件在性质上、主次关系配合上的不同，其勘察不同地区工程地质条件在性质上、主次关系配合上的不同，其勘察任务、勘察手段和评价内容也随之而异。任务、勘察手段和评价内容也随之而异。地 质 构 造地质构造：地质构造：在漫长的地质历史发展过程中，地壳在内、外力地质作用在漫长的地质历史发展过程中，地壳在内、外力
7、地质作用下，不断运动演变，所造成的地层形态统称为地质构造。下，不断运动演变，所造成的地层形态统称为地质构造。褶皱构造褶皱构造断裂构造断裂构造地壳水平运动过程地壳水平运动过程1、4砂岩；砂岩；2页岩；页岩；3、5石灰岩石灰岩 地壳中层状岩层在水平运动的作用下，使原始的水平产状的岩层弯曲起来，形成褶地壳中层状岩层在水平运动的作用下，使原始的水平产状的岩层弯曲起来，形成褶皱。褶皱的基本单元，即岩层的一个弯曲称为褶曲，它的基本形式只有两种，即背斜和皱。褶皱的基本单元，即岩层的一个弯曲称为褶曲，它的基本形式只有两种，即背斜和向斜。向斜。褶褶 皱皱 构构 造造背斜与向斜示意图背斜与向斜示意图自然中的褶皱自
8、然中的褶皱断断 裂裂 构构 造造断裂构造断裂构造（岩体受力断裂使原有的连续完整性遭受破坏）（岩体受力断裂使原有的连续完整性遭受破坏）节理节理断层断层（沿断裂面两侧的岩层发生位移（沿断裂面两侧的岩层发生位移或仅有微小错动）或仅有微小错动）（发生了相对位移）（发生了相对位移）自然中的节理自然中的节理自然中的断层自然中的断层 断层类型断层类型地地 形形 和和 地地 貌貌 地形指的是地表形态的外都特征，如高低起伏、地形指的是地表形态的外都特征，如高低起伏、坡度大小和空间分布等。但是，如果研究地形形成的坡度大小和空间分布等。但是，如果研究地形形成的地质原因和年代。及其在漫长的地质历史中不断演化地质原因和
9、年代。及其在漫长的地质历史中不断演化的过程和将来的发展趋势，那么，这种从地质学和地的过程和将来的发展趋势，那么，这种从地质学和地理学观点考察的地表形态就叫做地貌。理学观点考察的地表形态就叫做地貌。地貌地貌山地山地丘陵丘陵平原平原山地：山地是地壳上升运动或岩浆活动等复杂演变过程形成的，它同山地：山地是地壳上升运动或岩浆活动等复杂演变过程形成的，它同时又受到流水及其它外力的剥蚀作用，于是呈现现今山区那种崎岖不时又受到流水及其它外力的剥蚀作用，于是呈现现今山区那种崎岖不平、复杂多变的地貌。平、复杂多变的地貌。丘陵：丘陵是山地经过外力地质作用长期剥蚀切割而成的外貌低矮平丘陵：丘陵是山地经过外力地质作用
10、长期剥蚀切割而成的外貌低矮平缓的起伏地形。缓的起伏地形。平原：平原是高度变化微小，表面平坦或者只有轻微波状起伏的地区。平原：平原是高度变化微小，表面平坦或者只有轻微波状起伏的地区。水水 文文 地地 质质 条条 件件地下水：存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水叫做地下水：存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水叫做地下水。地下水。建筑场地水文地质条件建筑场地水文地质条件地下水的埋藏地下水的埋藏条件条件地下水位及其动地下水位及其动态变化态变化地下水化学地下水化学成分成分地下水的腐地下水的腐蚀性蚀性上层滞水上层滞水承压承压水水潜潜水水各种类型地下水埋藏示意图各种类型地下水埋藏示意图1上层
11、滞水；上层滞水；2潜水；潜水；3承压水承压水水文循环示意图水文循环示意图Impermeable Zone内陆与海岸地下水的区别内陆与海岸地下水的区别土土 中中 渗渗 流流 的的 影影 响响l渗流力渗流力l竖向渗流与流砂现象竖向渗流与流砂现象l渗流对土坡稳定性的影响渗流对土坡稳定性的影响l渗流对档土墙土压力的影响渗流对档土墙土压力的影响地下水在渗流过程中受到土骨架的阻力，相应地，水对土骨架的反作用力，地下水在渗流过程中受到土骨架的阻力，相应地，水对土骨架的反作用力，称为渗流力，它是一种体积力，用称为渗流力，它是一种体积力，用 表示。表示。渗流力渗流力饱和土体中的渗流力计算饱和土体中的渗流力计算(
12、a)渗流力示意图渗流力示意图 (b)假想水柱隔离体假想水柱隔离体 设想沿地下水流方向取出一个土柱体，其中设想沿地下水流方向取出一个土柱体，其中F为假想土柱体横断面积，两端截为假想土柱体横断面积，两端截面中点面中点A1和和A2的总水头分别为的总水头分别为H1和和H2。DGA1和A2处土柱静水压力分别为：FhF,h2w1w 土柱同体积水柱的重量在渗流方向的分力为：LFcosw土柱中水受到土骨架的总阻力：TLF（其中T为单位体积土对渗透水的阻力）根据渗透方向的静力平衡条件得：0TLFLFcosFh-Fhw2w1w式中：111zHh 222zHh又因为L/)z(zcos21iLHH-GTw21wD )
13、(kN/m 10iT3L/)H(Hi21或式中：竖向渗流与流砂现象竖向渗流与流砂现象以有效应力原理说明土体中竖向渗流力的效应：饱和土中竖向渗流时的孔隙水压力和有效应力 总应力孔隙水压力有效应力图中：水力梯度、渗透深度和渗流力分别为：L/hi ki iGwDL)G(L)i(L)L/h(hLDwww通过上图可得：式中+号及-号分别属于向下和向上渗流的情况wsat其中当B水位持续提高，直至水力梯度增加到使有效应力减少为零的某一数值crii DcrDGG相应地0L)G(L)i(Dcrcrw因此得crwDcriGwcr/i 此时土中有效应力消失，土粒悬浮，砂土因抗剪强度丧失而“液化”，这种现象称为流砂。
14、流砂出现时的水力梯度 称为临界水力梯度或临危梯度，对一般土类，在0.8和1.2之间。cricri基坑流砂现象防治流砂的原则减少或消除基坑内外地下水的水头差增长渗流路径在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡渗流力 当土中渗流的水力梯度小于临界梯度时，虽不致诱当土中渗流的水力梯度小于临界梯度时，虽不致诱发流砂现象，但土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间发流砂现象，但土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去，时间长了，在土层中将形成管的孔隙被渗流挟带而去，时间长了，在土层中将形成管状空洞，使土体强度降低，压缩性增大，称为状空洞，使土体强度降低，压缩性增大，称为“管涌管涌”。渗流对土
15、坡稳定性的影响渗流对土坡稳定性的影响 边坡中的地下水沿着和缓的流线运动，其中处于水-大气界面上、位置最高的流线称为浸润线。对无粘性土坡，在浸润线溢出坡面处取单位体积的一小块土体M，如图所示，块体有效自重 （有效重度），沿浸润线上M点的切线方向作用的渗流力 水力梯度 。WwDiGsindh/dli 单位小块体M在重力和渗流力的共同作用下，其滑动力T和抗滑力T 为4-9节中图4-37(a)和(b)两种情况中相应分量之和，即：)(cossinasin)(cosGWsinTwDtan)(sinsincostan)(sinGWcosTwD考虑浸润线顺坡面溢出的情况，此时 ，则无粘性土坡的稳定安全系数为：
16、tan)(tansinsintancosTTKww 因为 ，与无渗流的情况式（4-70）比较，渗流的影响使无粘性土坡的稳定安全系数降低约1/2，稳定的极限坡角由无渗流时的 减缓为 。w)2tan/1(tan1 对于粘性土坡，要等效得考虑渗流力和浮托力两个因素的作用，问题较复杂，在此从略。渗流对挡土墙土压力的影响渗流对挡土墙土压力的影响 暴雨时，雨水渗入挡土墙填土，流向设有竖向滤水层的墙背，如所填的是中等透水性土（细砂、粉砂等），则渗流会使处于主动、静止或被动三者中任何状态的土压力明显增大。Terzaghi根据库伦理论作出估计暴雨期间挡土墙主动土压力的方法如下：按库伦理论求暴雨时细砂填土对挡土墙
17、的主动土压力 (a)以流网估计滑动面上的孔隙水压力(b)土楔体上的作用力(c)力矢多边形渗流边界条件水平填土顶面是等势线面不透水的填土底面是流线面沿填土与滤水层之间的竖向接触面的孔隙水压力为零 单位时间内的降雨量(cm/s)如接近土的渗透系数 ，就可产生通过填土向着滤水层的连续水流。)s/002cm.0(k 按图解法预选滑动面BC后，为了等效地考虑渗流力和浮托力的影响，土楔ABC上的作用力除了W、R、E以外（其中自重W应以饱和重度计算），还要借助流网定出滑动面BC上的孔隙水压力的合力U。从处于平衡状态的土楔在W、U、Rr、Er四力作用下的力四边形（如图c所示）efjk必须闭合的条件，可以求得土
18、压力Er。地地 基基 勘勘 察察 的的 任任 务务 和和 内内 容容地基勘察与岩土工程等级的关系地基勘察与岩土工程等级的关系地基勘察任务和内容的确定以及地基勘察任务和内容的确定以及勘察详细程度与工作方法选择勘察详细程度与工作方法选择建筑场地工程地质条件建筑场地工程地质条件地基岩土性质地基岩土性质建筑物的类型与重要性建筑物的类型与重要性岩土工程等级岩土工程等级场地条件场地条件地基土质条件地基土质条件工程条件工程条件防震设防烈度防震设防烈度不良地质作用不良地质作用地貌特征等地貌特征等极软弱土极软弱土特殊性土等特殊性土等建筑物的安全等级建筑物的安全等级建筑物的重要性建筑物的重要性建筑类型等建筑类型等
19、根据不同岩土工程等级确定各个勘察阶段中的工作内容、方法以及详细程度。根据不同岩土工程等级确定各个勘察阶段中的工作内容、方法以及详细程度。勘察工作勘察工作根据工业与民用建筑设计阶段根据工业与民用建筑设计阶段选址勘察（可行性研究勘察）选址勘察（可行性研究勘察）初步勘察初步勘察详细勘察详细勘察对于地质条件复杂或有特殊施工对于地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进要求的重大建筑物地基，尚应进行施工勘察行施工勘察选址勘察（可行性研究勘察）选址勘察（可行性研究勘察）对拟选场地的稳定性和适宜性对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价和方案比较作出工程地质评价和方案比较目的目的避开工程地质条件
20、恶劣的地区或地段避开工程地质条件恶劣的地区或地段搜集、分析区域地质、地形地貌、地震、矿产搜集、分析区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区工程地质资料及当地建筑经验和附近地区工程地质资料及当地建筑经验了解场地的地层岩性、地质构造、岩石和土的了解场地的地层岩性、地质构造、岩石和土的性质、地下水情况及不良地质现象等性质、地下水情况及不良地质现象等初步勘察初步勘察查明建筑场地不良地质现象的成因、分布范围、危害程度及其发展趋势查明建筑场地不良地质现象的成因、分布范围、危害程度及其发展趋势以使场地内主要建筑物的布置避开不良地质现象发育地段，确定建筑总平面位置以使场地内主要建筑物的布置避开不良地质现象发育
21、地段，确定建筑总平面位置初步查明地层及其构造、岩石和土的物理力学性质、地下水埋藏条件等初步查明地层及其构造、岩石和土的物理力学性质、地下水埋藏条件等为主要建筑物的地基基础方案以及对不良地质现象的防治方案提供工程地质资料为主要建筑物的地基基础方案以及对不良地质现象的防治方案提供工程地质资料详细勘察详细勘察任务任务手段手段查明建筑物范围内的地层结构、岩土的物理力学性质，对查明建筑物范围内的地层结构、岩土的物理力学性质，对地基的稳定性及承载能力作出评价。地基的稳定性及承载能力作出评价。为进行施工图设计和施工提供可靠的依据或设计计算参数为进行施工图设计和施工提供可靠的依据或设计计算参数勘探、原位测试和
22、市内土工试验为主勘探、原位测试和市内土工试验为主可补充适当可补充适当 物探和工程地质测绘和调查工作物探和工程地质测绘和调查工作地地 基基 勘勘 察察 方方 法法地基勘察方法地基勘察方法工程地质测绘与调查工程地质测绘与调查勘探工作勘探工作测试工作及指标整理测试工作及指标整理工程地质测绘与调查工程地质测绘与调查目的目的评价场地工程地质条件及合理确定勘察工作提供依据评价场地工程地质条件及合理确定勘察工作提供依据手段手段对场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、地下对场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水与地表水、不良地质现象进行调查研究与必要水与地表水、不良地质现象进行调查研究与必要的测绘工作的测绘
23、工作步骤步骤搜集研究已有地质资料，进行现场踏勘搜集研究已有地质资料，进行现场踏勘（可行性研究阶段）（可行性研究阶段）若地质条件较复杂，继续进行工程地质测绘若地质条件较复杂，继续进行工程地质测绘（初勘阶段）（初勘阶段）在初勘测绘基础上，对某些专门地质问题作必要的补充在初勘测绘基础上，对某些专门地质问题作必要的补充勘探工作勘探工作坑探坑探钻探钻探触探触探旁压旁压地球物理勘探（物探）地球物理勘探（物探）静力触静力触探探动力触探动力触探坑探坑探坑探示意图坑探示意图(a)探井探井 (b)在探井中取原状土样在探井中取原状土样 (c)原状土样原状土样坑探是在建筑场地挖深井（槽）以取得直观资料和原状土样。坑探
24、是在建筑场地挖深井（槽）以取得直观资料和原状土样。钻探钻探 钻探是用钻机在地钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和层中钻孔，以鉴别和划分地层，并可沿孔划分地层，并可沿孔深取样，用以测定岩深取样，用以测定岩石和土层的物理力学石和土层的物理力学性质。原状土样利用性质。原状土样利用取土器取得。取土器取得。碎石土的密实度碎石土的密实度规范法探测：原位重型圆锥动力触探规范法探测：原位重型圆锥动力触探的锤击数的锤击数N N63.563.5进行评定进行评定1.1.动力触探锤击数表示法动力触探锤击数表示法5 510102020N N63.563.5松散松散稍密稍密中密中密密实密实规范法探测：标准贯入试验规范法探测
25、：标准贯入试验锤击数锤击数N N判断法判断法天然砂土天然砂土的密实度可按原位标准贯入实验的锤击的密实度可按原位标准贯入实验的锤击数数N N进行评定进行评定。101015153030N N松散松散稍密稍密中密中密密实密实静力触探静力触探 静力触探试验（静力触探试验（CPT）借静压力将触探头压入土层，利用电测技术）借静压力将触探头压入土层，利用电测技术测得贯入阻力来判定土的力学性质。测得贯入阻力来判定土的力学性质。动力触探动力触探 动力触探一般是将动力触探一般是将一定质量的穿心锤，一定质量的穿心锤，以一定的高度（落距）以一定的高度（落距）自由下落，将探头贯自由下落，将探头贯入土中，然后记录贯入土中
26、，然后记录贯入一定深度所需的锤入一定深度所需的锤击次数，并以此判断击次数，并以此判断土的性质。土的性质。旁（横）压试验旁（横）压试验旁压仪示意图旁压仪示意图 旁压试验适用于原旁压试验适用于原位测定粘性土、粉土、位测定粘性土、粉土、砂土、软质岩石和风砂土、软质岩石和风化岩石的承载力、旁化岩石的承载力、旁压模量和土的应力应压模量和土的应力应变关系。变关系。测试工作及指标整理测试工作及指标整理测试工作内容测试工作内容土性指标的统计整理土性指标的统计整理土工试验土工试验原位测试原位测试（岩（土）自身的不均匀性，取样、仪器等原因，土性指标值较离散）（岩（土）自身的不均匀性，取样、仪器等原因，土性指标值较
27、离散）地 基 勘 察 报 告 书报告书内容报告书内容任务要求及勘察工作概况；任务要求及勘察工作概况；场地的地层分布、岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承载力场地的地层分布、岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承载力和其它设计计算指标；和其它设计计算指标；场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度；场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度；对建筑场地及地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜对建筑场地及地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜性作出结论，指出存在的问题和提出建议；性作出结论，指出存在的问题和提出建议；地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；报告包括图表报告包括图表勘探点平面布置图勘探点平面布置图土工试验成果总表土工试验成果总表综合地质柱状图综合地质柱状图工程地质剖面图工程地质剖面图钻孔柱状图钻孔柱状图勘察报告实例勘察报告实例
