1、10级工程勘察与测试技术复习题一、简述工程地质勘察的任务？ 工程地质勘察的基本任务就是为工程建筑的规划、设计和施工提供地质资料，运用地质和力学知识回答工程上的地质问题，以便使建筑物与地质环境相适应，从地质方面保证建筑物的稳定安全、经济合理、运行正常、使用方便。而且尽可能避免因工程的兴建而恶化地质环境，引起地质灾害，达到合理利用和保护环境的目的。 据此，可以把工程地质勘察的任务具体归纳为以下几个方面： 1.查明建筑地区的工程地质条件，指出有利和不利条件。阐明工程地质条件的特征及其形成过程和控制因素。 2.分析研究与建筑有关的工程地质问题，作出定性评价和定量评价，为建筑物的设计和施工提供可靠的地质
2、依据。 3.选出工程地质条件优越的建筑场地。地点选得合适就能较为充分地利用有利的工程地质条件，避开不利条件，从而减少处理措施，取得最大的经济效益。 4.配合建筑物的设计与施工，提出关于建筑物类型、结构、规模和施工方法的建议。这一任务应与场地选择结合进行。 5.为拟定改善和防治不良地质条件的措施提供地质依据。 6.预测工程兴建后对地质环境造成的影响，制定保护地质环境的措施。人类工程-经济活动取得了利用地质环境、改造地质环境为人类谋福利的巨大效益。但是，它同时成为新的地质营力，产生了一系列不利于人类生活与生存的地质环境问题。 以上六项任务，实际上是相辅相成，互相联系，密不可分的。此可见工程地质勘察
3、在工程建设中是十分重要的，必须予以重视。 二、什么是原位测试？简述它的主要方法及应用。 1原位测试是指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地层进行测试，以获得所测地层的岩土体物理力学性质指标及划分地层的一种工程勘察技术。 2原位测试的主要方法及应用 根据试验对象，原位测试可以分为土体原位测试和岩体原位测试两大类。 土体原位测试主要包括以下几个方面： 载荷试验：是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基的变形特性，测求地基土的压力与变形特性的原位测试方法。应用：确定地基土基本承载力、提供地基土变形模量、确定极限强度 静力触探试验：是用静压力匀速将标准规格的
4、圆锥形探头压入土层中，同时量测探头阻力，测定土的力学特性的一种原位土工测试方法，它具有勘探和原位测试的双重功能，适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。应用：划分土类、划分土层剖面、确定地基土承载力、确定土的压缩模量和变形模量，还可利用地区经验估算土的强度参数、砂土的密实度、粘性土稠度状态，判定饱和砂土和粉土的地震液化势，根据孔压消散曲线估算土的渗透系数、评定土的应力历史。在桩基勘察中，还可根据桩型估算单桩承载力和沉桩阻力。 旁压试验也称横压试验，是用可侧向膨胀的旁压器，对钻孔孔壁周围土体施加径向压力的原位测试技术方法。适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、极软岩和软岩等应用：
5、，计算土的模量、强度和承载力等。 圆锥动力触探试验和标准贯入试验：动力触探是利用一定的落锤能量，将一定尺寸、一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度判定土层性质的一种原位测试方法。圆锥动力触探应用：可进行力学分层，评定土的均匀性和物理性质、土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，查明土硐、滑动面、软硬土层界面，检测地基处理效果等。如将探头换为标准贯入器，则称标准贯入试验。应用：依据标准贯入击数，可对砂土、粉土、黏性土的物理状态，土的强度，变性参数，地基承载力，单桩承载力，沙土和粉土的液化，成桩的可能性等做出评价。 十字板剪切试验：是在钻孔内直接测定软粘性土的抗剪强度。它所测得的抗剪强度值
6、相当于不排水剪的抗剪强度和残余抗剪强度，或无侧限抗压强度的1/2。 应用：计算地基承载力，单桩极限承载力、确定软土路基临界高度、分析地基稳定性 抽、注水试验：抽水实验是在选定的钻孔中或竖井中，对选定含水层(组)抽取地下水，形成人工降深场，利用涌水量与水位下降的历时变化关系，测定含水层(组)富水程度和水文地质参数的试验。应用：抽水试验适用于查明浅部含水层的渗透性和富水性； 在一定面积的试坑内注水，并保持一定的水头高度，量测单位时间内渗入岩土层的水量，再根据试验结果，计算岩土层透水性指标的水文地质测试方法，注水试验适用于：a、查明岩层的渗透性和裂隙性，b、地下水位以上土层的渗透性，因为抽不出水所以
7、只能用注水试验，c、深部含水层的渗透性。 岩体原位测试主要包括波速试验、岩体的变形试验、现场直剪试验、岩体应力测试。 波速试验采用跨孔法、单孔法和面波法。应用：划分场地土类型、计算场地卓越周期、判别地基土液化的可能性，提供地震反应分析所需的场地土动力参数。 计算设计动力机器基础和计算结构物与地基土共同作用所需的动力参数。判定碎石土的密实度，评价地基土加固处理的效果。利用岩体纵波速度与岩石单轴极限抗压强度对比划分围岩类别，确定岩石风化程度，并初步确定基床系数，围岩稳定程度。 岩体的变形试验：岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。静力法的基本原理是：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加一定的
8、荷载，并测定其变形；然后绘制出压力变形曲线，计算岩体的变形参数。 现场直剪试验：绘制剪切应力与剪切位移曲线、剪应力与垂直位移曲线，确定比例强度、屈服强度、峰值强度、剪胀点和剪胀强度； 绘制法向应力与比例强度、屈服强度、峰值强度、残余强度的曲线，确定相应的强度参数。 岩体应力测试：应力量测方法，均是在平硐壁面或地表露头面上打钻孔或刻槽，引起岩体中应力扰动，然后用各种探头量测于应力扰动而产生的各种物理量变化值的方法。 三、简述引起地基变形的主要原因与危害。 地基的变形是瞬时沉降、固结沉降和蠕变沉降(次固结)所组成。在大多数工程中，蠕变沉降所占的比重很小，只有当土中含有大量有机物的厚层粘土时，其蠕变
9、结果才是不可忽视的。 地基的均匀变形在一定范围内对建筑物不会带来太大的危害，而不均匀变形却往往导致建筑物产生裂缝，严重影响使用，甚至造成破坏，尤其是修建在软弱地基上的建筑物，其沉降量不仅很大而且不均匀，沉降稳定时间很长，容易造成工程事故。有时，地基中相距不远的两点，它们的最终沉降量可能相同或相近，但于两处土体性质不一样，它们间的沉降速度相差悬殊，建筑物在沉降过程中也可以产生不均匀沉降。 四、路基不稳定边坡产生原因与治理原则、方法。 路基边坡包括天然边坡，旁山线路的半填半挖路基边坡以及深路堑的人工边坡等。任何边坡都具有一定坡度和高度，在重力作用下，边坡岩土体均处于一定的应力状态，在河流的冲刷或工
10、程的影响下，随着边坡高度的增长和坡度的加大，其中应力状态也不断增强。当剪应力大于岩土体的强度时，边坡即发生不同形式的变形与做坏。其破坏形式主要表现为滑坡，崩塌和错落。 产生原因：土质边坡的变形主要决定于土的矿物成份，特别是亲水性强的粘土矿物及其含量，在地下水的作用下，粘土的膨胀使土体的强度显著降低，加速边坡的变形。影响土质边坡稳定性的因素，除受地质(成份，结构和成因类型)，水文地质和自然因素外，施工方法是否正确也有很大关系。如违反开挖顺序，或在坡体上存土加载，修建水池及其它建筑物，不合理地开挖便道以及爆破等都能引起滑坡的发生和发展。 岩质边坡的变形主要决定于岩体中各种软弱结构面的性状及其组合关
11、系，它对边坡的变形起着控制作用。在人工边坡形成临空面的条件下，必须具体分析被切割的山体中各种软弱结构面可能起滑动和切割岩体的作用，只有同时具备临空面、滑动面和切割面三个基本条件，岩质边坡的变形才有发生的可能。于开挖路堑而形成人工边坡，改变了天然山坡的稳定条件，加大了山坡的陡度和高度，使山坡的边界条件发生变化。 治理原则：以防为主，及时根治。防的含义包括线路绕避规模较大而难以整治的斜坡地段；消除或改变促使边坡稳定性恶化的主导因素，防止发生危害性较大的破坏。 治理措施：(1)修筑锚杆挡墙，成排设臵抗滑桩，抗滑明洞等支挡性建筑物；(2)对于规模小的滑体或不良的地质体可全部清除，但对规模大的滑坡，则主
12、要采用上部刷方、下部填方(所谓“削头补足”的办法)来减缓坡度、增加斜坡的稳定性，或者改变边坡结构，降低坡高；(3)修筑天沟，侧沟，盲沟，支撑渗沟及堵塞滑坡裂缝等，防止地表水和地下水渗入滑体内，避免岩土因受湿而抗滑力进一步降低；(4)有时在边坡表面上，局部或全部片用灰浆或沥青进行抹面，喷射水泥砂浆，修筑浆砌片石或混凝土护坡，采用骨架支撑式护坡及种植草皮等，以防止大气降水对边坡面的冲刷和岩石风化；(5)有些情况下可采用掺砂翻夯，硅化法，焙烧法等土质改良方法，提高土体的力学强度，使边坡达到稳定。 五、简述静力触探方法及应用。 六、简述地球物理勘探的基本原理和主要方法。 基本原理： 地球物理勘探简称物
13、探，它是用专门的仪器来探测各种地质体物理场的分布情况，对其数据以及绘制的曲线进行分析解释，从而划分地区，判定地质构造、水文地质条件及各种不良地质现象的种勘探方法。于地质体具有不同的物理性质(导电性、弹性、磁性、密度、放射性等)和不同的物理状态查明测绘的内容，如地貌、地层岩性、地质构造、不良地质现象、第四纪地质地、建筑砂石料、人类工程活动、对已有建筑物的调查、地表水及地下水等。 2工程地质勘探 包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等 工程物探，其目的是利用专门仪器，测定各类岩、土体或地质体的密度、导电性、弹性、磁性、放射性等物理性质的差别，通过分析解释判断地面下的工程地质条件。它是在测绘工作的基
14、础上探测地下工程地质条件的一种间接勘探方法。于物探需要间接解释，所以只有地质体之间的物理状态或某种物理性质有显著差异，才能取得良好效果。 钻探和坑探。采用钻探机械钻进或矿山掘进法，直接揭露建筑物布臵范围和影响深度内的工程地质条件，为工程设计提供准确的工程地质剖面的勘察方法。其任务是：查明建筑物影响范围内的地质构造，了解岩层的完整性或破坏情况，为建筑物探寻良好的持力层和查明对建筑物稳定性有不利影响的岩体结构或结构面;揭露地下水并观测其动态;采取试验用的岩土试样；为现场测试或长期观测提供钻孔或坑道。 钻探和坑探的工作成本高，故应在工程地质测绘和物探工作的基础上，根据不同工程地质勘探阶段需要查明的问
15、题，合理设计洞、坑、孔的数量、位臵、深度、方向和结构，以尽可能少的工作量取得尽可能多的地质资料，并保证必要的精度。 3实验室试验及现场原位测试 获得工程地质设计和施工参数，定量评价工程地质条件和工程地质问题的手段，是工程地质勘察的组成部分。室内试验包括：岩、土体样品的物理性质、水理性质和力学性质参数的测定。现场原位测试包括：触探试验、承压板载荷试验、原位直剪试验以及地应力量测等。 4工程地质长期观测 用专门的观测仪器对建筑区工程地质条件各要素或对工程建筑活动有重要影响的自然(物理)地质作用和某些重要的工程地质作用随时间的发展变化，进行长时期的重复测量的工作。长期观测取得的资料经整理分析，可直接
16、用于工程地质评价，检验工程地质预测的准确性，对不良地质作用及时采取防治措施，确保工程安全。 5勘察资料的内业整理. 内业整理包括:岩土物理力学性质指标的整理和数理统计;工程地质计算,工程地质图件 的编绘和工程地质勘察报告的编写。 九、简述特殊土的类型及勘察方法。 软土一般是指天然含水量大，有机质含量多，压缩性高，孔隙比大，渗透性差，承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。如淤泥、淤泥质土、泥炭以及其他高压缩性饱和粘性土。软土地区的工程地质勘探应在调查测绘的基础上，采用综合勘探测试手段，并积极采用原位测试和原状土采样新技术。一般宜采用简易勘探、挖探、钻探等勘探及静力触探、十字板剪切试验、螺旋板荷
17、载试验、旁压试验等原位测试，以及取样进行室内试验等。 一般沿线路当软土地段小于50m 时，应有一个勘探断面；当软土地段长50-300m 时，应有2-3个勘探断面，并以此类推。 黄土指质地均一，颗粒组成以粉粒为主，富含碳酸钙，多孔性且孔隙比较大，无层理、具柱状节理，垂直节理发育，直立性强，具有湿陷性的特殊土。勘察工作：1、查明地层时代、成因、湿陷性土层的厚度，湿陷性随深度变化，场地湿陷类型和湿陷等级的分布，地下水位变化幅度和其它工程地质条件。结合工程要求，对场地和地基作出评价和处理措施建议。2、取原状土试样。探井中取样竖向间距一般为1m，土样直径不应小于10cm；取土勘探点中，应有一定数量的探井
18、，在III、IV级自重湿陷性黄土场地，探井数量不得少于1/3。3、为评价地层均匀性和土的力学性质,可采用静力触探,标准贯入试验和旁压试验等原位测试方法.当需进一步确定湿陷起始压力或地基承载力时,应进行载荷试验.4、勘察点的间距设臵要合理，在简单场地，初步勘察时点的间距为250-150m，详细勘察时点的间距为100-50m; 在中等场地，初步勘察时点的间距为150-100m，详细勘察时点的间距为50-30m; 在复杂场地，初步勘察时点的间距为100-30m，详细勘察时点的间距为膨胀土是指土中粘粒成分主要亲水性矿物组成,同时具有显著的吸水膨胀,失水收缩两种变形特性的粘性土. 1,勘探取土试样,测定
19、天然含水量.4,对重要的和有特殊要求的工程场地,宜进行现场浸水载荷试验,剪切试验或旁压试验,以确定土的胀缩性能和承载力.5,膨胀土的室内土工试验应进行膨胀和收缩试验以测定自膨胀率,50kPa压力下和一定压力下的膨胀率,膨胀力和收缩系数.6,对建在膨胀土地区的建筑物,应分别计算膨胀变形量,收缩变形量和胀缩变形量,并根据计算结果对膨胀土地基划分胀缩等级. 十、简述路桥的勘察。 路桥工程地质勘察可以分为草测，初测，定测三个阶段。 1、草测阶段工程地质勘察要点 工程地质勘察的基本任务是充分利用已收集的地质资料，进行工程地质测绘工作，其测绘面积为沿各可能方案线路两侧5km的狭长范围内进行，比例尺一般为l
20、：50000一l：100000。重点研究跨越大分水岭处，长隧道，跨越大河和大规模不良地质现象等各关键性地段的工程地质条件，并提供有关地震，天然建筑材料和供水水源等战略性地质资料.最终从工程地质观点选出几个较好的比较方案线，为编写设计意见书提供地质资料 2初测阶段工程地质勘察要点 本勘察阶段的基本任务主要是对已确定线路范围内所有线路方案进行勘察对比，确定线路在不同地段的基本走法，并以线路为中心，全面查明线路最优方案中沿线工程地质情况，对线路方案起控制作用的重大而复杂工点或地段，进行较详细的工程地质勘察，提供编制初步设计所需的全部工程地质资料 3、定测阶段工程地质勘察要点 定测阶段工程地质勘察的主
21、要任务是查明与各类建筑物有关的工程地质条件及存在的主要工程地质问题。从而提供建筑物定型设计所需的工程地质资料及有关数据和参数。此外，对线路局部改善地段，亦需要查明其工程地质条件和提供相应的工程地质资料。 4、施工阶段的工程地质勘察要点 施工地质工作的具体任务是：及时查明地质问题发生原因，发展趋势，以及对工程建筑的危害程度，提出处理意见；搜集因施工困难或其它特殊原因而改变设计方案或增加建筑物所需要的工程地质资料，根据施工实际开挖情况，核对定测阶段地质资料的准确性，修改补充原有设计图件的工程地质内容；为各类工程编制竣工图件提供所需要的地质资料；对存在疑难问题的病害工点做好工程地质预测，或布臵长期观
22、测等。 十一、简述动力触探方法及应用。 十二、简述地下水对建筑基础的侵蚀作用。 侵蚀类型混凝土是工业及民用建筑常用的建筑材料，当混凝土基础埋臵在地下水位以下时，必须考虑地下水对混凝土的侵蚀性问题。 通常地下水水质多数不具有侵蚀性，只有当地下水中某些化学成分(如HCO3-，O42-，l-，pH侵蚀性CO2及弱盐基硫酸阳离子等)含量过高时，才对混凝土具有分解性侵蚀性，结晶性侵蚀性，或分解、结晶复合性侵蚀性。 侵蚀性环境地质条件： 1土层中含有石膏(纤维状、透镜状、碎屑状、层状及结核状石膏)； 2盐湖、盐田、盐渍化土和其它含盐(如岩盐，芒硝，光卤石，水氯镁石等)地区以及海水和海水渗入地区； 3硫化矿
23、及煤矿水流入区； 4强透水层(粗碎屑土)中从含有泥炭，淤泥及含有大量有机质土层内渗入的水；5、工业废水(酸性、含有大最硫酸盐、镁盐及铵盐)渗入地区；6、使水矿化富集的地形地貌条件。 1结晶类腐蚀 如果地下水中SO4 离子的含量超过规定值，那么 SO4离子将与混凝土中的Ca(OH)2。起反应，生成二水石膏结晶体CaSO42H2O，这种石膏再与水化铝酸钙CaOA12O36H2O发生化学反应，生成水化硫铝酸钙，这是一种铝和钙的复合硫酸盐于水泥杆菌结合了许多的结晶水，因而其体积比化合前增大很多，约为原体积的，于是在混凝土中产生很大的内应力，使混凝土的结构遭受破坏。 水泥中CaOA12O36H2O含量少
24、，抗结晶腐蚀强，因此，要想提高水泥的抗结晶腐蚀，主要是控制水泥的矿物成分。 2分解类腐蚀 地下水中含有CO2，CO2与混凝土中的Ca2作用，生成碳酸钙沉淀。于CaCO3不溶于水，它可填充混凝土的孔隙，在混凝土周围形成一层保护膜，能防止Ca2的分解。但是，当地下水中CO2的含量超过一定数值，而 离子的含量过低，则超量的CO2再与CaCO3反应，生成重碳酸钙Ca，并溶于水。 这种反应是可逆的：当CO2含量增加时，平衡被破坏，反应向右进行，固体CaCO3继续分解；当CO2含量变少时，反应向左移动，固体CaCO3沉淀析出。如果CO2和 的浓度平衡时，反应就停止。所以，当地下水中CO2的含量超过平衡时所
25、需的数量时，混凝土中的CaCO3就被溶解而受腐蚀，这就是分解类腐蚀。我们将超过平衡浓度的CO2叫侵蚀性CO2。地下水中侵蚀性CO2愈多，对混凝土的腐蚀愈强。地下水流量、流速都很大时，CO2易补充，平衡难建立，因而腐蚀加快。另一方面， 离子含量愈高，对混凝土腐蚀性愈弱。 如果地下水的酸度过大，即pH值小于某一数值，那么混凝土中的Ca2也要分解，特别是当反应生成物为易溶于水的氯化物时，对混凝土的分解腐蚀很强烈。 3结晶分解复合类腐蚀 当地下水中SO4 、Cl-和Mg2离子的含量超过一定数量时，与混凝土中的Ca2发生反应，例如：MgSO4+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaSO4 MgCl2+Ca(
26、OH)2Mg(OH)2+CaCl2 Ca2与镁盐作用的生成物中，除Mg2不易溶解外，CaC12则易溶于水，并随之流失；硬石膏CaSO4一方面与混凝土中的水化铝酸钙反应生成水泥杆菌：另一方面，硬石膏遇水后生成二水石膏，二水石膏在结晶时，体积膨胀，破坏混凝土的结构。 综上所述，地下水对混凝土建筑物的腐蚀是一项复杂的物理化学过程，在一定的工程地质与水文地质条件下，对建筑材料的耐久性影响很大。 十三、简述旁压试验的原理及适用对象。 原理：旁压试验是将圆柱形旁压器竖直放入土中，通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并旁压膜将压力传给周围的土体，使土体产生变形直至破坏，通过量测施加的压力和土变形之间的
27、关系，即可得到地基土在水平方向的应力应变关系。 适用对象：粘性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、极软岩和软岩等 十四、简述高层建筑对地基勘察的基本要求。 1地基承载力：于高层建筑荷载大，对地基承载力要求高，因此需要选择地基承载力较高的土层作为基础持力层，同时对地基承载力的评价精度也有较高的要求。在地基承载力不能满足时，需要进行地基加固或采用桩基。 2变形和倾斜：高层建筑可能产生的地基变形较大，因此需要提供地基土的变形性质指标以 作地基变形验算。同时，于建筑物重心高，容易产生横向整体倾斜，因而必须查清地基土在纵横两个方向的不均匀性。 3深基坑开挖：于高层建筑的基础埋深较大，箱形基础的高度一般取建筑物高度的1/8-1/12，不宜小于箱形基础长度的1/18，随之带来了深基坑开挖边坡稳定性等一系列岩土工程问题，还有基坑卸荷回弹对地基强度和变形的影响。如果地下水位较高，则还有人工降低地下水位以及地下室防水等问题。 4环境影响：高层建筑往往位于城市中建筑物密集的街道两侧成建筑群中心，因此需要考虑对环境的影响问题，包括施工过程中的基坑开挖、人工降低地下水位、打桩振动和噪音以及建筑物建成后的地基沉降对相邻建筑物的影响等。 5抗震设计：在地震烈度大于7度的地区，高层建筑的抗震设计需要提供场地、地基的地震效应，确定场地和场地土的类别，判定砂土液化的可能性以及确定地基土的卓越周期等。
