1、工程地质第 8 章 工 程 地 质 勘 查第8章 工程地质勘查8.1工程地质勘查概述8.3 工程地质勘探8.5现场检测与监测8.7其他特殊工程的工程地质勘查8.2工程地质测绘和调查8.4现场原位测试8.6工程地质勘察报告的编制学 习 目 标了解工程地质勘察的任务与勘察阶段的划分理解工程地质调查与测绘、勘探、原位测试、现场检验与 监测等工程地质勘察方法的原理掌握勘察资料的内业整理、工程地质图及勘察报告的编制要求了解各个勘察阶段的任务和要求，工程地质勘察的基本方法掌握现场原位测试的常用试验方法及适用范围。掌握勘察资料内业整理的一般步骤，能够正确阅读和使用 工程地质勘察报告第8章 工程地质勘查所有土
2、木工程都修建在地壳的表层，工程的稳定性、结构形式、施工方案和造价与其所在场地的工程地质条件密切相关。工程地质勘察是工程建设开始之前首先开展的基础性工作，是运用工程地质理论与各种勘察测试技术手段和方法，为解决工程建设中的地质问题而进行的调查研究工作，其成果资料是工程项目决策、设计与施工等的重要依据。第8章 工程地质勘查8.1 工程地质勘查概述(1)查明区域和建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响(2)分析评价与建筑有关的工程地质问题，为建筑物的设计、施工和运行提供可靠的地质依据。8.1.1工程地质勘察的任务(3)选择地质条件优良的建筑场址，对建筑总平面布置、
3、建筑物的结构、尺寸及施工方法提出合理建议(4)拟定改善和防治不良地质条件的方案及措施，包括提出岩土体加固处理等建议。(5)预测工程施工、运营过程对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施。1可行性研究勘查阶段8.1.2 工程地质勘查的阶段划分可行性研究勘察工作对于大型工程是非常重要的环节，其目的在于从总体上判定拟建场地的工程地质条件是否适宜进行工程建设。一般通过几个待选场址工程地质资料的对比分析对拟选场址的稳定性和适宜性做出工程地质评价。1可行性研究勘查阶段8.1.2 工程地质勘查的阶段划分(1)搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质和建筑经验等资料。(2)在充分收集和分析已有资
4、料的基础上，通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用及地(3)当拟建场地工程地质条件复杂，已有资料不能满足要求时，应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。选择场址阶段应进行下列工作1可行性研究勘查阶段8.1.2 工程地质勘查的阶段划分(1)不良地质现象发育且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁的地段(2)地基土性质严重不良的地段(3)对建筑抗震不利的地段，如设计地震烈度为度或度且附近存在活动断裂带的场区在选址时，宜避开下列地段(4)洪水或地下水对场地有严重不良影响且又难以有效控制的地段(5)地下有未开采的有价值矿藏、文物古迹或未稳定的地下采空区上的地段2初步勘查阶段8.1.2 工程
5、地质勘查的阶段划分(1)搜集拟建工程的有关文件、工程地质和岩土工程资料及工程场地范围的地形图(2)初步查明地层结构、地质构造、岩石和土的性质，地下水埋藏条件、冻结深度，不良地质现象的成因、分布范围及其对场地稳定性的影响程度和发展趋势。当场地条件复杂时，应进行工程地质测绘与调查。(3)对抗震设防烈度为度及度以上的建筑场地，应判定场地和地基的地震效应3详细勘查阶段8.1.2 工程地质勘查的阶段划分(1)取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图，各建筑物的地面整平标高,建筑物的性质和规模，可能采取的基础形式与尺寸和预计埋置的深度，建筑物的单位荷载和总荷载、结构特点和对地基基础的特殊要求。(2)查明不良
6、地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议。(3)查明建筑物范围内各层岩土的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性及承载力(4)对需进行沉降计算的建筑物，提出地基变形计算参数，预测建筑物的沉降、差异沉降或整体倾斜。3详细勘查阶段8.1.2 工程地质勘查的阶段划分(5)对抗震设防烈度大于或等于度的场地，应划分场地土类型和场地类别。对抗震设防烈度大于或等于度的场地，还应分析预测地震效应，判定饱和砂土和粉土的地震液化可能性，并对液化等级做出评价(6)查明地下水的埋藏条件，判定地下水对建筑材料的腐蚀性。当需基坑降水设计时，还应查
7、明水位变化幅度与规律，提供地层的渗透性系数。(7)提供深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数，论证和评价基坑开挖、降水等对邻近工程及环境的影响。(8)为选择桩的类型、长度，确定单桩承载力，计算群桩的沉降及选择施工方法提供岩土技术参数。8.2 工程地质测绘和调查工程地质测绘和调查是通过搜集资料、调查访问、地质测量、遥感解译等方法来查明场地的工程地质要素，并绘制相应的工程地质图件的一种工程地质勘察方法。对岩石出露的地貌、地质条件复杂的场地应进行工程地质测绘，对地质条件简单的场地，可用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘宜在可行性研究或初步勘察阶段进行。在详细勘察阶段可对某些专门地质问题
8、做补充调查。8.2.1 工程地质测绘和调查的主要内容1工程地质测绘与调查范围对于工业与民用建筑，测绘范围应包括建筑场地及其邻近地段；对于渠道和各种线路，测绘范围应包括线路及轴线两侧一定宽度范围内的地带；对于洞室工程的测绘，不仅应包括洞室本身，还应包括进洞山体及其外围地段。（1）建筑的类型主要考虑动力地质作用可能影响的范围。若建筑物拟建在靠近斜坡的地段，则测绘范围应考虑到邻近斜坡可能产生不良地质现象的影响地带。（2）工程地质条件的复杂程度8.2.1 工程地质测绘和调查的主要内容2工程地质测绘比例尺（1）在可行性研究勘察阶段进行城市规划或工业布局时，可选用150 000110 000的小比例尺；在
9、初步勘察阶段可选用110 00012 000的中比例尺；在详细勘察阶段可选用12 0001200的大比例尺。（2）当工程地质条件复杂时，比例尺可适当放大；对工程有重要影响的地质单元体（如滑坡、断层、软弱夹层、洞穴等），必要时可采用扩大比例尺表示。（3）建筑地基的地质界线和地质观测点的测绘精度在图上的误差不应超过3 mm。8.2.1 工程地质测绘和调查的主要内容3工程地质测绘的主要内容（1）地貌条件。查明地形、地貌特征及其与地层构造、不良地质作用的关系，并划分地貌单元。（2）地层岩性。地层岩性是研究各种地质现象的基础，是评价工程地质的一种基本因素。因此，应调查地层岩土的性质、成因、年代、厚度和分
10、布，对岩层应确定其风化程度，对土层应区分新近沉积土、各种特殊性土。（3）地质构造。主要研究测区内各种构造形迹的产状、分布、形态、规模及结构面的力学性质，分析所属构造体系，明确各类构造岩的工程地质特性。分析其对地貌形态、水文地质条件、岩体风化等方面的影响，还应注意新构造活动的特点及其与地震活动的关系。8.2.1 工程地质测绘和调查的主要内容3工程地质测绘的主要内容（4）水文地质条件。查明地下水的类型、补给来源、排泄条件及径流条件，井、泉的位置，含水层的岩性特征、埋藏深度、水位变化、污染情况及其与地表水体的关系等。（5）不良地质现象。查明岩溶、土洞、滑坡、泥石流、崩塌、冲沟、断裂、地震震害和岸边冲
11、刷等不良地质现象的形成、分布、形态、规模、发育程度及其对工程建设的影响；调查人类工程活动对场地稳定性的影响，包括人工洞穴、地下采空、大挖大填、抽水排水及水库诱发地震等；监测建筑物变形，并搜集临近工程的建筑经验。8.2.2 工程地质测绘方法及测绘精度1工程地质测绘方法像片成图法是利用地面摄影或航空（卫星）摄影的像片，在室内根据判释标志，结合所掌握的区域地质资料把判明的地层岩性、地质构造、地貌、水系和不良地质现象等调绘在单张像片上，并在像片上选择需要调查的若干地点和线路，然后据此做实地调查，进行核对、修正和补充，将调查的结果转绘在地形图上形成工程地质图。（1）像片成图法8.2.2 工程地质测绘方法
12、及测绘精度1工程地质测绘方法当该地区没有航测等像片时，工程地质测绘主要依靠野外工作，即实地测绘法。常用的实地测绘法有以下三种。路线法。路线法是指沿着一定的路线穿越测绘场地，将沿线所观测或调查的地层界线、构造线、地质现象、水文地质现象、岩层产状和地貌界线等填绘在地形图上。路线可为直线形或折线形。观测路线应选择在露头及覆盖层较薄的地方。观测路线的方向大致与岩层走向、构造线方向及地貌单元相垂直，这样就可以用较少的工作量获得较多的工程地质资料。（2）实地测绘法8.2.2 工程地质测绘方法及测绘精度1工程地质测绘方法布点法。布点法是指根据地质条件的复杂程度和测绘比例尺的要求，预先在地形图上布置一定数量的
13、观测路线和观测点。观测点一般布置在观测路线上，但要考虑观测的目的和要求，如为了观察研究不良地质现象、地质界线、地质构造及水文地质等。布点法是工程地质测绘中的基本方法，常用于大、中比例尺的工程地质图测绘。追索法。追索法是指沿地层走向或某一地质构造线，或某些不良地质现象界线进行布点追索，主要目的是查明局部的工程地质问题。追索法通常是在布点法或线路法基础上进行的，是一种辅助方法。（2）实地测绘法8.2.2 工程地质测绘方法及测绘精度2工程地质测绘的精度观察描述的详细程度是以单位测绘面积上观察点的数量和观察线路的长度表示的，通常不论其比例尺多大，一般以图上每1 c范围内有一个观察点来控制观察点的平均数
14、。观察点的分布一般不是均匀的，应该在工程地质条件复杂的地段多一些，简单的地段少一些，应该布置在最能反映工程地质条件的关键位置上。为了保证工程地质图的详细程度，还要求工程地质条件各因素的单元划分与比例尺相适应。一般规定岩层厚度在图上的最小投影宽度大于2 mm的地质单元，均应按照比例尺反映在图上。厚度或宽度小于2 mm的重要地质单元，如软弱夹层、滑坡、溶洞或崩塌等，则应该采用扩大比例尺表示。地质界线、地质点的测绘精度，在图上的误差不应超过3 mm。8.3 工程地质勘查当地表缺乏足够、良好的露头，不能对地下一定深度内的地质情况做出有充足根据的判断时，就必须进行适当的地质勘探工作。工程地质勘探是探明深
15、部地质情况的一种可靠方法，一般在工程地质测绘的基础上进行，它可以直接或间接深入地下岩土层取得所需要的工程地质资料。勘探的方法主要有地球物理勘探、钻探、井探和槽探等。8.3.1 地球物理勘探地球物理勘探简称物探，是利用专门仪器探测地壳表层各种地质体的物理场，包括电场、磁场、重力场、弹性波应力场等，通过测得的物理场特性和差异来判明地下各种地质现象、获得某些物理性质参数的一种勘探方法。物探按照利用岩土物理性质的不同，可以分为电法勘探、地震勘探、声波探测及磁法勘探等方法。其中，应用最广泛的物探方法是电法勘探和地震勘探，并常在初期的工程地质勘察中使用，配合工程地质测绘，初步查明勘察区的地下地质情况，此外
16、还用于查明古河道、洞穴、地下管线等的具体位置。8.3.1 地球物理勘探1电阻率法勘探（1）电阻率法勘探的基本原理电法勘探的种类很多，其中比较常用的是电阻率法勘探，它是研究地下地质体电阻率差异的一种物探方法。该法通常是通过电测仪测定人工或天然电场中岩土地质体的导电性大小及其变化，再经过与专门量板对比分析，从而区分地层、构造、覆盖层和风化层的厚度、含水层的分布和深度、古河道、主导充水裂隙方向等。8.3.1 地球物理勘探1电阻率法勘探（1）电阻率法勘探的基本原理电阻率是岩土的一个重要电学参数，它表示岩土的导电特性。电阻率在数值上等于电流在材料里均匀分布时该种材料单位立方体所呈现的电阻，单位一般采用欧
17、姆米，记作m。影响岩土电阻率大小的因素很多，主要是岩石成分、结构、构造、空隙、含水性等。如第四纪的松散土层中，干的沙砾石的电阻率高达几百至几千欧姆米，饱水的沙砾石的电阻率只有几十欧姆米，电阻率显著降低。在同样的饱水条件下，粗颗粒的沙砾石电阻率比细颗粒的细砂、粉砂高。潜水位以下的高阻层位反映粗颗粒含水层的存在，作为隔水层的黏土电阻率远比含水层低。正是因为存在电阻率的差异，所以才能采用电阻率法来勘探沙砾石层与黏土层的分布。8.3.1 地球物理勘探1电阻率法勘探（1）电阻率法勘探的基本原理电阻率法勘探的原理如图8-1所示，供电极A、B与电源及安培表连接，测定电流I。测量电极M、N与电位计连接，测量电
18、位差UMN。四个电极（铜棒）以测点O为中心对称地打入地表地层，在地表勘探线上的各个点进行测量，即得到不同岩层的电阻率值。8.3.1 地球物理勘探1电阻率法勘探（1）电阻率法勘探的基本原理岩层的电阻率值可按式（8-1）计算。式中，为地层的电阻率值(m)；UMN为M、N两极的电位差(V)，UMN=UMUN，其中UM、UN分别为在观测点M、N处产生的电位(V)；I为测得的电流值(A);K为装置系数，与供电和测量电极间距有关。对于图8-1所示的对称测深和对称剖面，K可以按照式（8-2）进行计算。8.3.1 地球物理勘探1电阻率法勘探（2）电阻率法勘探的分类电测深法。电测深法是在地表以某一点（常测点）为
19、中心，用不同供电极距测量不同深度岩层的视电阻率值，以获取该点处的地质断面的方法。以图8-1为例，选定中心点O的位置后，逐渐加大A、B的间距和相应加大M、N的间距来测定中心点O下不同深度处的电阻率值。A、B间的距离越大，输送电流的入地深度越深，因而测量深度越大。连续测量后，用得到的资料绘制测深曲线。将测深曲线和理论曲线(量板)进行对比，就能推断出岩土层的深度、厚度或有无地下水存在。8.3.1 地球物理勘探1电阻率法勘探（2）电阻率法勘探的分类电剖面法。电剖面法是测量电极和供电电极的装置不变，而测点沿某一方向移动，用于探测一定深度处岩层视电阻率值的水平变化规律的方法。在图8-1中，将具有固定供电极
20、距和测量极距的AMNB装置，沿规定的测绘线方向移动，每变换一个测点，测量一次电阻率，从而得到某深度处岩土层电阻率值在平面上的分布情况。当需要了解岩土层的不均匀程度时，应在平面上测量若干剖面。8.3.1 地球物理勘探1电阻率法勘探（2）电阻率法勘探的分类中间梯度法。中间梯度法是指将供电电极A、B的间距固定不变，电极M、N在其中部约1/3的地段沿AB线或平行于AB线测量，这样的电场被认为是均匀的。若测量范围内有高低电阻不均匀地质体，则电阻率将反映出极大或极小值。中间梯度法一般用来探测陡倾角高阻的带状构造，测线应垂直带状构造布置。8.3.1 地球物理勘探2地震勘探法地震勘探法也是广泛用于工程地质勘探
21、的一种方法。它是利用地质介质的波动性来探测地质现象的一种物探方法。其基本原理是利用爆炸或敲击的方法向岩体内激发地震波，地震波以弹性波动方式在岩体内传播。根据不同介质弹性波传播速度的差异来判断地质现象。按弹性波的传播方式，地震勘探可分为直达波法、反射波法和折射波法。8.3.1 地球物理勘探2地震勘探法直达波是由地下爆炸或敲击直接传播到地面接收点的波，直达波法就是利用地震仪器记录直达波传播到地面各接收点的时间和距离，然后推算地基土的动力参数的一种勘探方法。反射波或折射波则是由地面产生、激发的弹性波在不同地层的分界面发生反射或折射而返回到地面的波，反射波法或折射波法就是利用反射波或折射波传播到地面各
22、接收点的时间，并研究波的振动特性，确定引起反射或折射的地层界面的埋深、产状、岩性等的一种勘探方法，如图8-2所示。8.3.1 地球物理勘探2地震勘探法8.3.1 地球物理勘探3声波探测声波探测属于弹性波勘探的一种方法。它与地震勘探的区别主要是：地震勘探用的是低频弹性波，频率范围从几赫兹到几百赫兹，主要是利用反射波和折射波勘探大范围的地下较深处的地质情况；声波探测用的是高频振动，常用频率为几千赫兹到20 kHz，主要是利用直达波的传播特点了解较小范围岩体的结构特征，研究节理、裂隙发育情况，评价隧道围岩稳定性等，以便解决岩体工程地质力学等方面的一些问题。根据岩体弹性纵波速度pm和岩石弹性纵波速度p
23、r，得到的岩体完整性系数Kv是判定岩体质量和围岩分级的重要指标。因此，对于重要工程应尽量开展地震勘探和声波探测。8.3.1 地球物理勘探4磁法勘探磁法勘探是以测定岩石磁性差异为基础的方法，用这种方法可以确定岩浆岩体的分布范围、接触带位置，还可以寻找岩脉、断层等。8.3.2 工程地质钻探1工程地质钻探的目的（1）通过钻探所采取的岩芯标本、钻进速度及回水情况，可了解不同深度处的岩石性质、地层构造、裂隙构造、断层破碎带及风化破碎情况。（2）可对于在钻孔中所取的保持原状结构的试样进行岩石的物理力学性质试验（3）在钻孔中可以观察地下水的水位及其动态变化，还可以在孔中进行所需的水文地质试验。（4）随着科技
24、的发展，可以在钻孔中进行孔壁摄影与钻孔摄像，以帮助勘察工作者直接观察地层情况。在钻孔中还可以采用电测井、磁测井等地球物理勘探工作，由该处岩层的电磁学性质推断出它的物理力学性质。（5）每个钻孔最后得到一个钻孔柱状图，它可以反映出钻孔点各深度处的岩石性质、岩层界线、风化程度界线、基岩面高程、断层等构造线高度、软弱结构面的产状等。8.3.2 工程地质钻探2钻进方法钻探过程包含三个基本程序，即破碎岩土、采取岩土芯或排除破碎岩土、保全孔壁。根据破碎岩土的方法不同，钻探可以分为回转钻进、冲击钻进、振动钻进和冲洗钻进四种方法。8.3.2 工程地质钻探2钻进方法回转钻进是指通过钻杆将旋转力矩传递至孔底钻头，同
25、时施加一定的轴向力实现钻进，如图8-3（a）所示。回转钻进根据钻头的主要类型和功能可以分为螺旋钻进、环状钻进和无岩芯钻进。（1）回转钻进8.3.2 工程地质钻探2钻进方法冲击钻进是使用钢绳等工具将钻具提升到一定高度，利用钻具自重产生的冲击动能破碎岩土，如图8-3（b）所示。破碎后的岩屑等被循环液冲出地面或由带活门的提筒提出地面。（2）冲击钻进8.3.2 工程地质钻探2钻进方法振动钻进是将振动器产生的振动通过钻杆及钻头传递到钻头周围的土中，使土的抗剪强度急剧减小，同时钻头依靠钻具的重力及振动器重力切削土层进行钻进。（3）振动钻进冲洗钻进是通过高压射水破坏孔底土层从而实现钻进，土层破碎后被水流冲出
26、地面。该方法适用于砂层、粉土层和不太坚硬的黏性土层，是一种简单快捷、成本低廉的钻探方法。（4）冲洗钻进8.3.2 工程地质钻探2钻进方法钻孔的直径、深度、方向等根据工程要求、地质条件和钻探方法综合确定。为了鉴别和划分地层，钻孔直径不宜小于33 mm；为了采取原状土样，取样段的孔径不宜小于108 mm；为了采取岩石试样，取样段的孔径对于软质岩不宜小于108 mm，对于硬质岩不宜小于89 mm。做孔内试验时，试验段的孔径应按试验要求确定。钻孔深度由数米至上百米不等，一般工业与民用建筑工程地质钻探深度在数十米以内。钻孔的方向一般为垂直的，也有打成倾斜的。在地下工程中有打成水平的，甚至直立向上的钻孔。
27、钻孔的基本要素如图8-4所示。8.3.2 工程地质钻探2钻进方法(1)钻进深度、岩土分层深度的测量误差范围应为0.05 m。(2)非连续取芯钻进的回次进尺，对螺旋钻探应在1 m以内，对岩芯钻探应在2 m以内。(3)对鉴别地层天然湿度的钻孔，在地下水位以上应进行干钻。当必须加入或使用循环液时，应采用双层岩芯管钻进。8.3.2 工程地质钻探2钻进方法(4)岩芯钻探的岩芯采取率，对完整和较完整的岩体不应低于80，对较破碎和破碎岩石不应低于65。定向钻进的钻孔应分段进行孔斜测量，倾角和方位的测量精度应分别为0.1和3.0，对需重点查明的部位（滑动带、软弱夹层等）应采用双层岩芯管连续取芯。当需确定岩石质
28、量指标RQD时，应采用75 mm口径（N型）双层岩芯管，且宜采用金刚石钻头。RQD表示岩芯中长度为100 mm以上的分段长度总和与该回次钻进深度之比，用百分数表示。国际岩石力学学会建议，量测时应以岩芯中心线为准。RQD值是对岩体进行工程评价广泛应用的指标。显然，只有在钻进操作统一标准的条件下测出的RQD值才具有可比性，才是有意义的。图8-5为工程中所采取的岩芯试样与土样。8.3.2 工程地质钻探2钻进方法8.3.2 工程地质钻探3岩土式样的选取岩土的工程特性与其所处的天然状态有关，要使土工试验得到的土性指标比较可靠，在取样过程中，应该保留天然结构的原状试样。若试样的天然结构遭到破坏，则称为扰动
29、样。对于岩芯试样，由于其具有坚硬性，它的天然结构难于破坏，而土样则相对容易受到扰动，并且由于采样时取土器的切入、采样过程中土体应力状态的改变等原因，使得土样受到不同程度的扰动。因此，在实际工程地质钻探中不可能取得完全不受扰动的原状土样。为此，在取土样过程中，应该力求使试样的扰动程度降至尽可能小的程度。按照取样的方法和试验目的，岩土工程勘察规范（2009年版）（GB 500212001）将土样的扰动程度分成四个等级，各级试样可进行的试验项目见表8-1。8.3.2 工程地质钻探3岩土式样的选取8.3.2 工程地质钻探3岩土式样的选取在取原状土样时，为了保证土样少受扰动，主要应考虑以下几点原则。（1
30、）选择合理的钻进方法，在结构性敏感土层和较疏松砂层中需要采用回转钻进，而不得采用冲击钻进，并以泥浆护孔，减少扰动。（2）合理选择取土器和取样方法，一般宜采用标准薄壁取土器，也可以用束节式取土器取代薄壁取土器。（3）取土钻孔的孔径要适当，取土器与孔壁之间要有一定的空隙，避免取土器切削孔壁，挤进过多的废土。（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被扰动。（5）在土样封存、运输和开土样做试验时，都应避免扰动，严防振动、日晒、雨淋和冻结。8.3.2 工程地质钻探4钻探的编录工作（1）每个钻孔都应准备一个钻探记录本，记录该钻孔的编号、位置、孔口高程，该孔勘探的主要内容，预计钻进深度、钻
31、进时间，采用的钻探设备、钻杆及钻头直径等。（2）必须详细、全面、及时地分段采取和观察描述岩芯，一般钻进50 m左右即应采取该段岩芯。每段岩芯所有块数，不论大小、长短，均应按照顺序放置于特制的岩芯箱中，每段附一岩芯牌，牌上注明该段的深度、取样时间。地质勘探人员应及时对各段岩芯进行观察描述，内容为岩石中的矿物及颗粒成分、结构和构造、初步定名、坚硬及风化程度、岩芯块数及大小、层理以及结构面的产状、裂隙条数及倾角等。8.3.2 工程地质钻探4钻探的编录工作（3）对钻进动态的观察和记录，如进尺速度的变化及变化位置、孔壁塌块位置，各段冲洗液的消耗情况。（4）记录进行力学试验取样、做水文地质试验、钻孔摄影及
32、地球物理勘探的位置等。（5）钻孔完成后即可将上述取得的各种资料进行分析，整理得出一张较全面的钻孔柱状图。8.3.3 井探、槽探1井探、槽探的特点井探与槽探是查明地下地质情况最直观有效的勘探方法。当钻探难以查明地下地层岩性、地质构造时，可采用井探、槽探进行勘探。探井、探槽主要适用于土层中，可用机械或人力开挖，开挖深度受地下水位的影响。在交通不便的丘陵、山区或场地狭窄处，大型勘探机械难以就位，采用人力开挖方便灵活，可以获得翔实准确的地质资料，编录直观，勘探成本低。8.3.3 井探、槽探1井探、槽探的特点探井深度受地下水位影响，以510 m较多，通常小于20 m。其横断面可以为圆形，也可以为矩形，圆
33、形井壁应力状态比较有利于井壁稳定，而矩形井壁则相对有利于人力挖掘。为了减少开挖方量，探井的断面尺寸不宜过大，能容一人下井工作即可。一般圆形探井的直径为0.81.2 m，矩形探井的断面尺寸为0.8 m1.2 m。当施工场地许可，需要放坡或分级开挖时，探井断面尺寸可增大，如图8-6所示。探槽的开挖断面为长条形，宽度为0.51.2 m，深度为35 m。在场地允许和勘探需要的情况下，也可进行分级开挖。8.3.3 井探、槽探1井探、槽探的特点8.3.3 井探、槽探1井探、槽探的特点在探井、探槽中采取原状土样可按下列步骤进行,如图8-7所示。首先在井底或井壁的指定深度处挖一土柱,土柱的直径必须大于取土筒的
34、直径，将土柱顶面削平，套上两端开口的金属筒并削去筒外多余的土,一面削土一面将筒压入,直到筒完全套入土柱体后切断土柱体。然后削去筒两端多余的土体，盖上筒盖，再用熔蜡密封后贴上标签并注明土柱的上下方向、编号等，即完成取样工作。8.3.3 井探、槽探2井探、槽探的编录工作（1）现场观察、描述测量探井、探槽的断面形态尺寸和掘进深度。详尽观察和描述四壁与底部的地层岩性，地层接触关系、产状、结构与构造特征、裂隙及充填情况，基岩风化情况，并绘出四壁与底部的地质素描图。观察和记录开挖期间及开挖后井壁、槽壁、洞壁岩土体变形动态，如膨胀、裂隙、风化、剥落及塌落等现象，并记录开挖速度和方法。观察和记录地下水动态，如
35、涌水量、涌水点、涌水动态与地表水的关系等。8.3.3 井探、槽探2井探、槽探的编录工作（2）绘制展示图展示图是井探、槽探编录的主要成果资料。绘制展示图就是沿探井或探槽的壁、底把地层岩性、地质构造展示在一定比例尺的地质断面图上。井探、槽探展示图的绘制方法和表示内容各有不同，所用比例尺一般为1100125。探槽展示图分为以坡度展开法绘制的和以平行展开法绘制的两种，其中，平行展开法绘制使用广泛，更适用于坡度直立的探槽，如图8-8（a）所示。探井展示图也分为两种，一种是四壁辐射展开法，另一种是四壁平行展开法。其中，四壁平行展开法使用较多，避免了四壁辐射展开法因探井较深而存在的不足，如图8-8（b）所示
36、。8.3.3 井探、槽探2井探、槽探的编录工作8.3.3 井探、槽探2井探、槽探的编录工作8.4 现场原位测试现场原位测试是在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动地层的情况下对岩土体进行测试，以获得所测岩土体的物理力学性质指标及划分地层的一种勘察方法。和室内试验相比，原位测试具有以下优点：可在拟建工程场地进行测试，不需取样，因而可以测定难以取得、不扰动样的土（如淤泥、饱和砂土、粉土等）的有关力学性质；涉及的岩土体范围远远大于室内的岩土试样，因而相对更具有代表性；很多原位测试方法可以连续进行，因而可得到完整的地层剖面及其物理力学性质；一般具有速度快、经济的优点，能大大缩短工程地质勘察的周期。但
37、是原位测试也存在着许多不足之处，如难于控制边界条件，许多原位测试技术所得参数和岩土工程性质指标之间的关系是建立在大量统计的经验关系之上的，成果的影响因素复杂，使得对测定值的准确判断造成一定的困难等。因此，岩土的原位测试和室内试验应该相互补充、相辅相成。8.4.1 静力荷载试验载荷试验就是在一定面积的承压板上向地基逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基的变形特性，从而评定地基的承载力、计算地基的变形模量并预测实际基础的沉降量。静力载荷试验一般包括平板载荷试验和螺旋板载荷试验。平板载荷试验适用于埋深等于或大于3 m 和地下水位以上的地基土，螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地层。载荷试验所
38、反映的是承压板以下1.5 2.0倍承压板直径或边长范围内地基土强度、变形的综合性状。1荷载试验的装置及基本技术要求8.4.1 静力荷载试验静力载荷试验的主要设备有承压板、加荷与传压装置、沉降观测装置三部分，如图8-9所示。承压板一般为刚性圆形板或方形板，其面积为0.250.50。对于软土，可采用尺寸较大的承压板。加荷与传压装置包括压力源、载荷台架或反力架。沉降观测装置包括百分表、沉降传感器和水准仪等。试验时将试坑挖到基础的预计埋置深度，整平坑底，放置承压板，在承压板上施加荷载来进行试验。试坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍，注意保持试验土层的原状结构和天然温度。1荷载试验的装置及基本技术要求
39、8.4.1 静力荷载试验一般采用分级维持荷载沉降相对稳定法（常规慢速法）作为加荷方式，加荷等级不应少于8级，最大加载量不少于荷载设计值的2倍。每级加载后按时间间隔10 min、10 min、10 min、15 min、15 min测读沉降量，以后每隔30 min测读一次沉降量。当连续2 h内，每小时的沉降量小于0.1 mm时，则认为已趋于稳定，可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，即可终止加载。1荷载试验的装置及基本技术要求8.4.1 静力荷载试验1荷载试验的装置及基本技术要求8.4.1 静力荷载试验(1)承压板周围的土明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展。(2)本级荷载的沉降
40、量大于上一级荷载沉降量的5倍，荷载沉降曲线(P-s曲线)出现陡降段。(3)在某一级荷载下，24 h内的沉降速率不能达到相对稳定标准。(4)总沉降量s与承压板直径或宽度b之比超过0.06，即s/b 0.06。根据试验结果绘制荷载沉降曲线，即P-s曲线，由此来判断土的承载力和变形指标等。2试验资料的应用8.4.1 静力荷载试验（1）确定地基承载力根据静力载荷试验成果绘制出的Ps曲线，参见图7-3(d)，按照下述方法确定地基承载力。当P-s曲线上有明显的比例界限压力Pcr时，取该比例界限所对应的荷载值。当极限荷载Pu能够确定，且该值小于对应的比例界限荷载Pcr的2倍时，取极限荷载值的1/22试验资料
41、的应用8.4.1 静力荷载试验（1）确定地基承载力不能按上述两点确定时，如图8-10所示，如承压板面积为0.250.5，对于低压缩性土和砂土，可取s/b=0.010.015所对应的荷载F0；对于中高压缩性土，可取s/b=0.02所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的1/2。做静力载荷试验时，同一土层参加统计的试验点不应少于3点。当试验实测值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值作为该土层地基承载力特征值。2试验资料的应用8.4.1 静力荷载试验（2）确定地基土的变形模量土的变形模量E0一般根据载荷试验结果求得，即根据P-s曲线中的直线段或接近于直线段的试验数据，按照式(8-3)求得。式中，
42、P/s为P-s曲线直线段的斜率；为地基土的泊松比，砂土和粉土=0.33，可塑至硬塑黏性土=0.38，软塑至流塑黏性土和淤泥质黏性土=0.41；b为承压板直径(m)，当为方形板时可取换算直径。当P-s曲线直线段不明显时，可将按照前述方法确定的地基承载力与相应的沉降量代入式(8-3)计算土的变形模量E0。但此时应与其他原位测试资料比较，综合考虑确定E0值。2试验资料的应用8.4.1 静力荷载试验（3）估算软黏土地基的不排水抗剪强度对于饱和的软黏土层，可按式(8-4)用快速法载荷试验(不排水条件)确定的极限承载力Pu估算土的不排水抗剪强度Cu。（8-4）式中，Pu为快速载荷试验所得的极限荷载(kPa
43、);为承压板周边外的超载或土的自重应力(N/);Nc为承压板系数，对于圆形或方形承压板，Nc=6.15,当承压板埋深大于等于4倍承压板直径或边长时，Nc=9.4,当承压板埋深小于4倍承压板直径或边长时，Nc值由线性内插法确定。2试验资料的应用8.4.1 静力荷载试验（4）估算地基土的基床反力系数根据P-s曲线，按照经验公式估算载荷试验基床反力系数Kv1(Kv1=P/s)即P-s曲线直线段的斜率。进而按照式(8-5)或式(8-6)来计算基准基床反力系数Kv。黏性土：Kv =3.28bKv1 (8-5)砂性土：(8-6)再根据式(8-7)或式(8-8)确定地基土的基床反力系数Ks黏性土：(8-7)
44、砂性土：(8-8)式中，b为载荷板的宽度或直径(m)；BF为基础的宽度(m)。2试验资料的应用8.4.1 静力荷载试验（4）估算地基土的基床反力系数在应用静力载荷试验资料确定地基土的承载力和变形模量、估算软土地基的不排水抗剪强度和地基土的基床反力系数时，必须注意以下两个问题。静力载荷试验的加载面积比较小，加载后受影响的深度不会超过2倍承压板边长或直径，而且加载时间比较短，因此不能通过静力载荷试验提供建筑物的长期沉降资料。沿海软黏土地区的地表往往有一层“硬壳层”，当用小尺寸的承压板时，其受压范围主要在地表硬壳层内，其下软弱土层尚未受到较大附加应力的影响。而对于实际建筑物的大尺寸基础，下部软弱土层
45、对建筑物的沉降起着主要影响。因此，静力载荷试验资料的应用是有条件的，要充分估计试验影响范围的局限性，注意分析试验成果与实际建筑物地基之间可能存在的差异。8.4.2 静力触探试验静力触探试验是指通过一定的机械装置，用静力将某种规格的金属探头以一定速率压入土中，同时用压力传感器测试土层对探头的贯入阻力，以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。静力触探具有测试连续、快速高效、兼有勘探与测试双重作用的优点，而且测试数据精度高、再现性好，特别是对于不易钻探取样的饱和砂土、高灵敏度软土以及土层竖向变化复杂而不能密集取样测试以查明土层性质变化的情况，静力触探具有独特的优势。它的缺点是对于碎石类土和密实砂
46、土难以贯入，也不能直接观测土层。静力触探试验适用于软土、一般黏性土、粉土和砂土，主要用于划分土层，估算地基土的物理力学参数，评定地基土的承载力，估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。8.4.2 静力触探试验1试验的仪器设备和技术要求贯入系统包括加压装置和反力装置，其作用是将探头匀速、垂直地压入土层中（1）贯入系统量测系统用来测量和记录探头所受的阻力（2）量测系统阻力传感器一般位于静力触探探头内。常用的静力触探探头分为单桥探头和双桥探头，其结构如图8-11所示。（3）阻力传感器8.4.2 静力触探试验8.4.2 静力触探试验1试验的仪器设备和技术要求在静力触探的整个过程中，探头应匀速、垂直地
47、压入土层中，贯入速率一般应控制在（1.20.3）m/min。静力触探探头传感器连同仪器、电缆必须事先进行标定，室内标定传感器的非线性误差、重复性误差、温度误差、归零误差范围应小于1%。在现场试验时，现场的归零误差不得超过3%。触探时，深度记录误差不应大于触探深度的1%。当贯入深度大于30 m，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应测量触探孔的偏斜度，校正土的分层界线。8.4.2 静力触探试验2试验成果及应用（1）单桥探头试验成果单桥探头将锥头和摩擦筒连接在一起，因而只能测出一个参数，即比贯入阻力Ps。（8-9）式中，P为总贯入阻力(N)；A为探头锥尖底面积()。通过试验可得到比贯入阻力与深度的关系
48、曲线，即Ps -h曲线，如图8-12所示。8.4.2 静力触探试验2试验成果及应用（2）双桥探头试验成果双桥探头将锥头和摩擦筒分开，可以同时测定锥尖阻力和侧壁摩阻力两个参数。锥尖阻力qc和侧壁摩阻力fs分别定义如下。（8-10）（8-11）式中，Qc、pf分别为锥尖总阻力和侧壁总摩阻力(N)；A、Af分别为锥尖底面积和摩擦筒表面积()。根据测得的锥尖阻力和侧壁摩阻力，可以按照式(8-12)计算摩阻比Rf。（8-12）8.4.2 静力触探试验2试验成果及应用（2）双桥探头试验成果通过试验可得到锥尖阻力与深度的关系(qc-h)曲线、侧壁摩阻力与深度的关系(fc-h)曲线及摩阻比与深度的关系(Rf-
49、h)曲线，如图8-13所示。8.4.2 静力触探试验2试验成果及应用（3）成果应用静力触探试验成果的应用主要有以下几个方面，即划分土层，判别土的塑性状态或密实度，确定地基土的承载力，确定土的变形模量，确定土的抗剪强度参数，估算单桩承载力。8.4.2 静力触探试验2试验成果及应用（3）成果应用在划分土层的界线时，应注意以下两个问题。在探头贯入不同工程性质的土层界线时，ps或qc及fs值的变化一般是显著的，但并不是突变的，而是在一段距离内逐渐变化的。如图8-14中的ps-h曲线ABC段所示，探头由软土层向硬土层贯入时测得的ps值有提前和滞后现象，即当探头离硬土层面一定距离时，ps开始逐渐增大，并且
50、当探头贯入硬土层一定深度才达到其最大值。同理，当探头通过硬土层而贯入软土层时的情形也是如此，只不过ps值由最大值逐渐变小。因此，软土层与硬土层的分界线应为B点和E点。8.4.2 静力触探试验2试验成果及应用（3）成果应用在工程实践中发现，当触探深度不大时，静力触探所划分的土层界线与实际分界线相差不多。但当触探深度超过30 m，而且下部有硬土层存在时，静力触探定出的分层深度往往比钻探所定的分层深度大。产生这种误差的原因是在触探中深度记录误差过大和细长的探杆发生挠曲，探杆弯曲后沿弯曲方向继续贯入，使触探深度大于实际深度。只要通过严格认真的操作，并在探头内附设测斜装置，是能够将误差控制在规定的范围内
