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工程地質(zhì)勘查,,,1.工程地質(zhì)勘察的目的、任務(wù)及階段劃分工程地質(zhì)勘察是運用工程地質(zhì)理論和各種勘察測試技術(shù)手段和方法，為解決工程建設(shè)中地質(zhì)問題而進行的調(diào)查研究工作。充分利用有利的自然和地質(zhì)條件目的避開或改造不利的地質(zhì)因素保證建筑物的安全和正常使用查明建筑場地的工程地質(zhì)條件，選擇地質(zhì)條件優(yōu)越合適的建筑場地查明場區(qū)不良物理地質(zhì)作用和現(xiàn)象，分析和判明它們對建筑場地穩(wěn)定性的危害程度，為擬定改善和防治不良地質(zhì)條件的措施提供地質(zhì)依據(jù)查明建筑物地基巖土的地層時代、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、土的成因類型及其埋藏分布規(guī)律測定地基巖土的物理力學(xué)性質(zhì)查明地下水類型、水質(zhì)、埋深及分布變化根據(jù)建筑場地的工程地質(zhì)條件，分析研究可能發(fā)生的工程地質(zhì)問題，提出擬建建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型及施工方法的建議對于不利于建筑的巖土層，提出切實可行的處理方法或防治措施,為工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計、施工提供可靠的地質(zhì)依據(jù),,,任務(wù),,,,預(yù)可行性勘察預(yù)可行性研究選址勘察可行性研究初步勘察初步設(shè)計詳細勘察施工圖設(shè)計施工勘察有特殊施工要求的重要建筑物地基目的：從總體上判定擬建場地的工程地質(zhì)條件能否適宜工程建設(shè)項目對比分析幾個候選場址的工程地質(zhì)資料做出擬選場址的穩(wěn)定性和適宜性的工程地質(zhì)評價搜集區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)資料及當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗在收集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、巖石和土的性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地下水等工程地質(zhì)條件對工程地質(zhì)條件復(fù)雜，已有資料不能符合要求，但其它方面條件較好且傾向于選取的場地，應(yīng)根據(jù)具體情況進行工程地質(zhì)測繪及必要的勘探工作不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，對場地穩(wěn)定性有直接或潛在威脅的地段地基土性質(zhì)嚴重不良的地段對建筑抗震不利的地段，如設(shè)計地震烈度為8度或9度且鄰近發(fā)震斷裂帶的場區(qū)洪水或地下水對建筑場地有威脅或有嚴重不良影響的地段地下有未開采的有價值礦藏或不穩(wěn)定的地下采空區(qū)上的地段,,階段劃分,,選址時應(yīng)避開,工作內(nèi)容,工作方法,,,,選址勘查階段要求,,,,,,,,對場地內(nèi)建筑地段的穩(wěn)定性作出評價為確定建筑總平面布置作出工程地質(zhì)論證為主要建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計方案作出工程地質(zhì)論證對不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程方案作出工程地質(zhì)論證本項目可行性研究報告有關(guān)工程性質(zhì)及工程規(guī)模的文件地層、構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)地下水埋藏條件凍結(jié)深度不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因和分布范圍及其對場地穩(wěn)定性的影響程度和發(fā)展趨勢當(dāng)場地條件復(fù)雜時，應(yīng)進行工程地質(zhì)測繪與調(diào)查判定場地和地基的地震效應(yīng)（對抗震設(shè)防烈度為7度或7度以上的建筑場地）進行必要的工程地質(zhì)勘探、測試以及地球物理勘探工作,搜集,初步查明,目的,工作內(nèi)容,初步勘查階段要求,,,,,,,提出設(shè)計所需的工程地質(zhì)條件的各項技術(shù)參數(shù)對建筑地基作出巖土工程評價為基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理和加固具體方案作出論證和結(jié)論為不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程作出論證附有坐標(biāo)及地形的建筑物總平面布置圖各建筑物的地面整平標(biāo)高、建筑物的性質(zhì)和規(guī)模可能采取的基礎(chǔ)形式與尺寸和預(yù)計埋置的深度建筑物的單位荷載和總荷載、結(jié)構(gòu)特點對地基基礎(chǔ)的特殊要求成因、類型、分布范圍、發(fā)展趨勢及危害程度提出評價與整治所需的巖土技術(shù)參數(shù)提出整治方案建議類別、結(jié)構(gòu)、厚度、坡度、工程特性計算和評價地基的穩(wěn)定性和承載力埋藏條件、水位變化幅度與規(guī)律地層的滲透性系數(shù)、對建筑材料的腐蝕性提出地基變形計算參數(shù)預(yù)測建筑物的沉降、差異沉降或整體傾斜劃分場地土類型和場地類別(設(shè)防烈度在6度級以上)分析預(yù)測地震效應(yīng)判定地震液化可能性和評價液化等級基礎(chǔ)施工工程地質(zhì)論證主要手段以勘探、原位測試和室內(nèi)土工試驗為主,目的,取得,查明,不良地質(zhì)現(xiàn)象,詳細勘查階段要求,工作內(nèi)容,巖土層,地下水,沉陷評價,地震評價,,,,,,,,,,,,2.工程地質(zhì)測繪指:通過測繪將工程地質(zhì)條件反映在一定比例尺的地形底圖上的工作最終成果是繪制工程地質(zhì)圖查明地層巖性、巖土分布特征及成因類型、巖性變化特點特別注意研究性質(zhì)軟弱及性質(zhì)特殊的不良巖土體注意查清易于造成滲漏的砂礫層及巖溶化灰?guī)r分布情況注重巖土體物理力學(xué)性質(zhì)的定量研究小比例尺測繪基本上采用地層學(xué)單位大比例尺以巖土工程地質(zhì)性質(zhì)差異劃分填圖單位褶皺的形態(tài)、產(chǎn)狀、分布斷裂的性質(zhì)、規(guī)模、產(chǎn)狀、活動性構(gòu)造巖的性質(zhì)、膠結(jié)程度裂隙的分布延伸、充填、粗糙度第四系地層的厚度、土層組合及空間分布情況地形切割密度及深度，溝谷發(fā)育形態(tài)及方向低山丘陵、階地和平原等的劃分及其特征中小比例尺:地貌單元成因類型及宏觀結(jié)構(gòu)特大比例尺:相關(guān)的微地貌及其細部特征含水層和隔水層巖層透水性地下水類型及埋藏與分布地下水位水質(zhì)水量地下水動態(tài)配合取樣分析、動態(tài)長期觀測、滲流試驗等進行試驗研究調(diào)查研究各種物理地質(zhì)現(xiàn)象(發(fā)育發(fā)展規(guī)律形成條件和機制等)調(diào)查研究天然建筑材料(儲量，質(zhì)量及開采運輸條件),巖土體的研究,填圖單元確定,地質(zhì)構(gòu)造研究,精度要求,地形地貌研究,地下水研究,,,,,,,主要工作內(nèi)容,,范圍應(yīng)包括場地及附近與研究內(nèi)容有關(guān)的地段,范圍和比例尺,范圍,確定因素,建筑類型(工業(yè)與民用建筑渠道和各種線路水工及洞室)建筑物的工藝要求工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度(動力地質(zhì)作用可能影響的范圍),小比例尺1:5000～1:50000，一般在可行性研究勘察使用中比例尺1:2000～1:5000，一般在初步勘察階段時采用大比例尺1:200—1:1000，適用于詳細勘察階段及解決特殊問題時地質(zhì)界線建筑地段，圖上的誤差不應(yīng)超過3mm測繪精度其它地段，不應(yīng)超過5mm,比例尺,,,,,,像片成圖法路線法實地測繪法布點法（常用于大、中比例尺的工程地質(zhì)測繪）追索法（在布點法或線路法基礎(chǔ)上進行）,工程地質(zhì)測繪方法,,,3.工程地質(zhì)勘探,鉆探工程地質(zhì)勘探的主要方式坑探物探,地層的厚度、性質(zhì)及其變化劃分地層并確定其接觸關(guān)系基巖的風(fēng)化程度、劃分風(fēng)化帶巖層的產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育程度及其隨深度的變化褶皺、斷裂、破碎帶以及其它地質(zhì)構(gòu)造的空間分布和變化,巖性地質(zhì)構(gòu)造,含水層、隔水層的分布埋藏、厚度、性質(zhì)及地下水位,河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位置和土層結(jié)構(gòu)巖溶的規(guī)模及發(fā)育程度滑坡及泥石流的分布、范圍、特性等,提取巖土樣及水樣，提供野外試驗條件,水文地質(zhì)條件,地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象,探明,主要任務(wù),,,,,,,3.1工程地質(zhì)物探,是以專用儀器探測地殼表層各種地質(zhì)體的物理場來進行地層劃分，判明地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)及各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的地球物理勘探方法.,成層性裂隙性巖土體的含水性空隙性物質(zhì)成分固結(jié)膠結(jié)程度,地質(zhì)體的不同結(jié)構(gòu)和特性,可由其,導(dǎo)電性磁性彈性密度放射性,等物理性質(zhì)的差異表現(xiàn)出來,電法地震法物探方法磁法重力法放射性勘探,常用物探法,,,,,,,指研究地下地質(zhì)體電阻率差異的地球物理勘探方法，也稱為電阻率法,①測定巖土地質(zhì)體的導(dǎo)電性,區(qū)分地層、構(gòu)造覆蓋層和風(fēng)化層厚度含水層分布和深度古河道主導(dǎo)充水裂隙方向,②專門量板解釋,工作主要流程,巖石成分：火成巖的電阻率最高，變質(zhì)巖次之，沉積巖最低結(jié)構(gòu)：粗顆粒的砂礫石電阻率比細顆粒的細砂、粉砂高構(gòu)造：順定向構(gòu)造方向電阻率低，反之，則高孔隙裂隙：愈發(fā)育，電阻率愈低含水性：飽水的砂礫石電阻率顯著低于干的砂礫石,巖土體導(dǎo)電性影響因素,電法基本原理,變化測點間距測量不同深度地層電阻率,間距不變,變化測量位置測同一地層電阻率水平方向變化,電測深法,方法分類,用不同電極距測量以獲取該點處的地質(zhì)斷面的方法,分為對稱四極測深、三極測深、偶極測深和環(huán)形測深,移動測點來探測某深度巖層的水平變化規(guī)律的方法,電剖面法,探測陡傾角高阻的帶狀構(gòu)造的方法,中間梯度法,電法勘探,,,,,,,,,,利用爆炸或敲擊方法向巖體內(nèi)激發(fā)地震波地震波以彈性波動方式在巖體內(nèi)傳播根據(jù)不同介質(zhì)彈性波傳播速度的差異來判斷地質(zhì)現(xiàn)象,基本原理,直達波法反射波法折射波法,方法分類,地震勘探,地下基巖面覆蓋層厚度風(fēng)化層地下斷層,可用于了解,,,,,3.2工程地質(zhì)鉆探,指:在地表下用鉆頭鉆進地層的勘探方法,鉆孔的基本要素(直徑≥800mm的稱為大直徑鉆孔),鑒別和劃分地層時終孔直徑不宜小于33mm取原狀土樣時取樣段的孔徑不宜小于108mm對于軟質(zhì)巖不宜小于108mm對于硬質(zhì)巖不宜小于89mm,孔徑要求,取巖石試樣時,水平孔鉆孔按鉆進方向分為斜鉆孔垂直孔,回轉(zhuǎn)式鉆機:使用管狀鉆具，能取柱狀巖芯樣品沖擊式鉆機:形成鉆孔后用抽筒提取巖石碎塊或擾動土樣,鉆機分為,技術(shù)性孔(在其中采取原狀試樣)鑒別孔,鉆孔按用途分為,球閥式取土器活閥式取土器,常用的原狀土樣取土器,需要采用回轉(zhuǎn)鉆進,不得采用沖擊鉆進以泥漿護孔，可以減少擾動取土器與孔壁之間要有一定的空隙,避免擠進過多的廢土取土前的一次鉆進不宜過深,以免下部擬取部位的土層受擾動應(yīng)避免土樣擾動,嚴防振動、日曬、雨淋和凍結(jié),原狀土樣取樣原則,,,,,,,,,指：挖探井、探坑或探槽以取得直觀資料和原狀土樣的常用勘探方法,使用條件：覆蓋土層小于3m時,地質(zhì)構(gòu)造線斷裂破碎帶寬度地層分界線巖脈寬度及其延伸方向采取原狀土試樣,用于了解,深度1—2m且形狀不一,或成矩形的較短的探槽狀的坑,深度都大于3m的斷面形狀為方形、矩形和圓形的井狀坑,探槽,探坑:,探井:,分為,在指定深度處挖一土柱(直徑大于取土筒的直徑)壓人兩端開口的金屬取土筒直到筒完全套人土柱體后切斷土柱體削去筒兩端多余的土體，蓋上筒蓋熔蠟密封貼標(biāo)簽注明土柱的上下方向編號,原狀樣取樣步驟,3.3工程地質(zhì)坑探,,,,,,,4.現(xiàn)場原位測試,概述,指:在巖土層原來所處的位置基本保持的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測定巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo),靜力載荷試驗觸探試驗剪切試驗地基土動力特性試驗,主要方法,測試方法的適用性,,,4.1靜力載荷試驗,概述,分為,平板載荷試驗(PLT)適用于淺部各類地層螺旋板載荷試驗(SPLT)適用于深部或地下水位以下的地層,,,地基土的承載力變形模量不排水抗剪強度基床反力系數(shù)及固結(jié)系數(shù),可用于確定地基土的,加荷與傳壓裝置變形觀測系統(tǒng)承壓板,設(shè)備構(gòu)成,試坑要求,深度:挖到基礎(chǔ)的預(yù)計埋置深度寬度:≥承壓板的寬度或直徑的3倍,剛性圓形板或方形板面積為o．25～o．50m2,承壓板要求,加荷等級不應(yīng)少于8級最大加載量不少于荷載設(shè)計值的兩倍每級加載后按時間間隔10、10、10、15、15分鐘測讀沉降量以后每隔30分鐘測讀一次沉降量當(dāng)連續(xù)兩個小時內(nèi)，每小時的沉降量小于0.1mm時,可加下一級荷載,加載要求,承壓板周圍的土明顯側(cè)向擠出在某一級荷載下24小時內(nèi)沉降速率不能達到穩(wěn)定標(biāo)準相對沉降量≥0.06或沉降量急劇增大,荷載—沉降曲線出現(xiàn)陡降段,終止加載要求,,,,,,,,,確定地基承載力,具體做法,技術(shù)要求,同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于三點基本值的極差不超過平均值的30％取此平均值作為地基承載力標(biāo)準值,確定地基土的變形模量,砂土和粉土μ＝0.33可塑至硬塑粘性土μ＝0.38軟塑至流塑粘性土μ＝0.41淤泥質(zhì)粘性土μ＝0.41,計算公式：,承壓板的直徑(m)方形板時B＝2(A/π)1/2，A為方形板的面積(m2),B,Δp／Δs——p—s曲線直線段的斜率(kPa／m),μ——泊松比,估算地基土不排水抗剪強度,,計算公式：,Pu——快速載荷試驗所得的極限壓力(kPa)σo承壓板周邊外的超載或土的自重應(yīng)力(kPa)Nc——承壓板系數(shù),,估算地基土基床反力系數(shù),靜力載荷試驗資料應(yīng)用,,,,,,,,,粘性土,砂土,,,,,,4.2單樁垂直靜載荷試驗,關(guān)鍵問題之一是確定單樁的承載力,載荷試驗靜力法動力法,關(guān)于樁基設(shè)計,確定承載方法,安全等級為一級的建筑物通過現(xiàn)場靜荷載試驗確定,規(guī)范規(guī)定,灌注樁:應(yīng)在樁身混凝土強度達到設(shè)計強度,荷載系統(tǒng)觀測系統(tǒng),堆載法錨樁法,砂土中人土7天后粘土中不得少于15天,裝置設(shè)備構(gòu)成,試驗方法,試樁時間要求,預(yù)制樁,沉降量每小時內(nèi)小于o.1mm時，可以施加下一級荷載。,逐級等量加載(每級荷載值約為單樁承載力設(shè)計值的1/5～1/8),每級加載后隔5、10、15分鐘各測讀樁沉降量一次,以后每隔15分鐘測讀一次，累計1個小時后隔半個小時測讀一次,加載要求,荷載—沉降曲線上有極限承載力的陡降段,樁頂總沉降量超過40mm樁頂總沉降量達到40mm后,繼續(xù)增加二級或以上荷載仍無陡降段,樁端支承在堅硬巖(土)層上時最大加載量≥設(shè)計荷載的兩倍,終止加載,單樁垂直靜載荷試驗的基本要求,,,,,,,,,,,,確定單樁豎向極限承載力,劃分樁側(cè)摩阻力和樁端阻力,取直線段的起始點作為單樁極限承載力,①在半對數(shù)坐標(biāo)紙上，以荷載Q為橫坐標(biāo)，以樁頂總沉降量s為縱坐標(biāo)繪制出lgQ—s曲線②以極限荷載為始點的直線段向上延長與橫坐標(biāo)相交③交點與坐標(biāo)原點之間的荷載值即為單樁樁側(cè)極限摩阻力④其剩余部分為樁端阻力,具體做法,單樁垂直靜載荷試驗成果的應(yīng)用,,,,4.3靜力觸探試驗,靜力觸探試驗是通過一定的機械裝置，將某種規(guī)格的金屬探頭用靜力壓人土層中，同時用傳感器或直接量測儀表測試土層對觸探頭的貫人阻力，以此來判斷、分析、確定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。靜力觸探試驗適用于粘性土、粉土和砂土，主要用于劃分土層、估算地基土的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)、評定地基土的承載力、估算單樁承載力及判定砂土地基的液化等級等,貫人裝置(包括反力裝置)其基本功能是可控制等速壓貫人傳動系統(tǒng)(主要有液壓和機械兩種系統(tǒng))單橋探頭:測定比貫人阻力ps雙橋探頭:測定錐尖阻力qc和側(cè)壁摩阻力fs電纜和電阻應(yīng)變儀(或電位差計自動記錄儀),量測系統(tǒng),探頭,裝置構(gòu)成,測試注意,在靜力觸探的整個過程中，探頭應(yīng)勻速，垂直地壓人土層中貫入速率一般控制在(1.20.3)m／min靜力觸探探頭傳感器必須事先進行率定應(yīng)檢驗現(xiàn)場的歸零誤差不得超過3％觸探時，深度記錄誤差一般為1％貫人深度大于50m時,應(yīng)量測觸探孔的偏斜度，校正土的分層界線,技術(shù)要求,,,,,,①根據(jù)貫人阻力曲線的形態(tài)特征或數(shù)值變化幅度劃分土層,②評定地基土的強度參數(shù),量測粘性土的不排水抗剪強度,估算砂土的內(nèi)摩擦角,評定砂土密實度的分級界限值,③評定土的變形指標(biāo),④評定地基土的承載力,⑤估算單樁承載力,(JGJ72-80)方法：,鐵道部的方法：,靜力觸探試驗成果應(yīng)用,,,,4.4圓錐動力觸探,圓錐動力觸探是利用錘擊動能，將一定規(guī)格的圓錐探頭打人土中，根據(jù)打人土中的阻抗大小判別土層的變化，對土層進行力學(xué)分層，并確定土層的物理力學(xué)性質(zhì)，對地基土作出工程地質(zhì)評價。通常以打人土中一定距離所需的錘擊數(shù)來表示土的阻抗。,設(shè)備簡單操作方便工效高適應(yīng)性廣具有連續(xù)貫人的特性,特點,對于難以取樣的砂土、粉土和碎石土等，動力圓錐觸探是十分有效的探測手段,分類,貫人能力指標(biāo)——能量指數(shù)nd(能量指數(shù)越大，貫人能力越大),按貫人能力的大小，我國將圓錐動力觸探劃分四類,主要成果,錘擊數(shù),錘基數(shù)隨深度變化曲線,確定砂土和碎石土的密實度,確定地基土的承載力,確定單樁承載力標(biāo)準值(各地有相應(yīng)的單樁承載力標(biāo)準值經(jīng)驗公式),成果應(yīng)用,,,,,,4.5標(biāo)準貫入試驗,標(biāo)準貫人試驗是動力觸探類型之一。它利用規(guī)定重量的穿心錘，從恒定高度上自由落下，將一定規(guī)格的探頭打人土中，根據(jù)打人的難易程度判別土的性質(zhì)。它的最大優(yōu)點是在觸探過程中配合取土樣，以便室內(nèi)試驗分析。,儀器組成,①觸探頭:該探頭為兩個一定規(guī)格的半圓合成的圓筒,稱為標(biāo)準貫人器,②觸探桿:國內(nèi)統(tǒng)一使用直徑42mm的圓形鉆桿，國外有使用直徑50mm或60mm的鉆桿,③穿心錘:標(biāo)準貫人試驗穿心錘質(zhì)量為63.5kg，規(guī)定自由落距為76cm,標(biāo)準貫入試驗錘擊數(shù)N63.5,指:按上述規(guī)定的穿心錘質(zhì)量和落距，將貫人器連續(xù)貫人土中30cm所需的錘擊數(shù),遇到硬土層的換算以及對錘擊數(shù)的修正,評定砂土的密實度確定地基土承載力評定粘性土的狀態(tài)評定砂土抗剪強度指標(biāo)φ評定粘性土的不排水抗剪強度Cu評定土的變形模量E0和壓縮模量Es估算單樁承載力(經(jīng)驗式)地基土的液化判別,成果應(yīng)用,,,,4.6十字板剪切試驗,試驗簡介,是快速測定飽和軟土層抗剪強度的一種簡易而可靠的原位測試方法,相當(dāng)于試驗深度處天然土層的不排水抗剪強度,在理論上它相當(dāng)于三軸不排水抗剪的總強度或無側(cè)限抗壓強度的一半（φ=0）,所測抗剪強度值,特點,試驗簡便,有效的、可靠的原位測試方法,無需采取土樣,避免擾動土基及改變天然應(yīng)力狀態(tài),十字板頭(厚3mm長方形鋼板,呈十字形焊接于軸桿上)測力裝置(鋼環(huán)、百分表等)施力傳力裝置(軸桿、轉(zhuǎn)盤、導(dǎo)輪等),裝置組成,①將十字板頭壓人被測試土層中,②勻速轉(zhuǎn)動手柄從百分表讀得最大應(yīng)變值εy,③繼續(xù)轉(zhuǎn)動手柄，重復(fù)上述過程,⑤分離十字板頭,轉(zhuǎn)動手柄,⑥測得土對軸桿產(chǎn)生的機械阻力及應(yīng)變值εg,④測最小應(yīng)變值ε′y，則代表重塑土的應(yīng)變值,試段測試流程,,,,,,,計算原狀和重塑狀態(tài)軟土的不排水抗剪強度Cu,計算土的靈敏度,成果應(yīng)用,Cu——原狀土不排水抗剪強度；C′u——重塑土的抗剪強度；C——鋼環(huán)校正系數(shù)；R?！c十字板頭有關(guān)的系數(shù)；εy——原狀土剪切破壞時，百分表最大穩(wěn)定讀數(shù)；ε′y——重塑土剪切破壞時，百分表最小穩(wěn)定讀數(shù)；εg——軸桿與土摩擦作用的百分表穩(wěn)定讀數(shù)St——土的靈敏度,,,4.7現(xiàn)場大型直剪試驗,能更真實地反映出巖土體的非均質(zhì)性及軟弱面等對抗剪強度的影響,測各類巖土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面抗剪強度,測巖土體與混凝土接觸面抗剪強度,適用于,巖土體剪斷沿剪切面的抗剪試驗(即摩擦試驗),巖土體現(xiàn)場抗剪斷試驗,大型直剪試驗分為,現(xiàn)場大型直剪試驗分為,土體現(xiàn)場大型直剪試驗,巖體現(xiàn)場大型直剪試驗,特點,分類,適用于測試各類土以巖土接觸面或滑面的抗剪強度,剪力環(huán)(內(nèi)徑35.69cm，高14cm，面積1000cm2),可調(diào)反力座手輪推桿及測力計(應(yīng)力環(huán)),水平推力部分,地錨、橫梁手輪、測力計同步式垂直滑道及傳力蓋,垂直加壓部分,試驗要求,儀器組成,試驗成果,計算出各級垂直荷載下的垂直應(yīng)力和剪應(yīng)力,繪制出垂直應(yīng)力(σ)與剪應(yīng)力(τr)的關(guān)系曲線,按庫侖公式可確定出土體的c和φ平值,大剪儀法,,,,,,,,,,,能使被試驗土體的剪切面沿土內(nèi)軟弱面發(fā)展對粘聚力較小的碎石土試驗效果較好該法受試坑條件限制較小,特點,裝有壓力表或測力計的臥式千斤頂千斤頂頭部的前枕木(尺寸一般為8cm32cm，厚約5cm)千斤頂?shù)鬃幍恼砟?尺寸可稍大一些)鋼板(尺寸同枕木，厚度以加力后不變形為限),裝置構(gòu)成,①在試坑預(yù)定深度處將試驗土體加工成三面垂直臨空的半島狀，尺寸為H大于5倍最大土粒粒徑，H／B＝1/3～1/4,L＝(0.8～1.0)B(H、B、L分別為試體的高度，寬度和長度)。試體兩側(cè)各挖約20cm寬的小槽，槽中放置塑料布，其上用挖出的土回填并稍加夯實；②千斤頂?shù)闹c對準矩形試體面的H／3與B／2處；③水平推力以每15～20min內(nèi)水平位移約4mm緩慢速度施加，當(dāng)壓力表讀數(shù)開始下降時試體被剪壞，此時的壓力表值即為最大推力Pmax；④測定Pmin值時，其測定標(biāo)準為下列之一：(a)千斤頂加壓到Pmax值后即停止加壓，油壓表讀數(shù)后退所保持的穩(wěn)定數(shù)值；(b)試體剛開始出現(xiàn)裂縫時的壓力表讀數(shù)；(c)當(dāng)千斤頂加壓到Pmax后，松開油閥，然后關(guān)上油閥重新加壓，以其峰值作為Pmin值；⑤確定滑動面位置，并量測滑面上各點的距離和高度，繪制滑面剖面圖。當(dāng)滑面位置難確定時，可將剪壞后的試體反復(fù)加壓、減壓，以使剪壞與未剪壞的土體界線明顯。⑥通常本試驗點不應(yīng)少于3處；⑦對于實測的滑弧剖面按條分法計算C、φ值。,試驗要求,水平推擠法,,,,,4.8試驗指標(biāo)的選取,試驗數(shù)據(jù)特性,數(shù)據(jù)是指試驗或者觀測時記錄的原始資料及其整理后的量值,測定的數(shù)據(jù)對于真值來說存在誤差（僅為近似值）,誤差分類,過失誤差：觀測人由于過失而出現(xiàn)的誤差,是使結(jié)果向一個方向偏離,儀器存在缺陷,試驗環(huán)境變化,試驗測讀方法不當(dāng),系統(tǒng)誤差，,由,造成,特點,偶然誤差（服從統(tǒng)計規(guī)律）,工程地質(zhì)實驗數(shù)據(jù)特征,離散的，需要進行分析和歸納整理,數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析是基于偶然誤差的統(tǒng)計規(guī)律,數(shù)據(jù)統(tǒng)計,目的就是通過某項數(shù)據(jù)測定值xi，求其近似值的最佳值,主要研究,數(shù)據(jù)分散性是否合理,一組測定值的離散程度,如何取用代表性的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的分布特征,計算,算術(shù)平均值和中值（地基土均勻，每層土樣不少與10個）數(shù)據(jù)離散特征參數(shù)（均方差和變異系數(shù)）算術(shù)平均值可靠性（保證率和可靠概率）,,,,,,,,,,應(yīng)按最小二乘法統(tǒng)計進行,C、φ平均值的確定,C、φ標(biāo)準值的確定,C、φ標(biāo)準差的確定,C、φ變異系數(shù)的確定,土的抗剪強度確定,Φm——內(nèi)摩擦角的平均值；Cm——內(nèi)聚力的平均值；n——垂直壓力級數(shù)；pi——第i級垂直壓力；——第i級垂直壓力下的r的平均值。,,5.現(xiàn)場監(jiān)測,現(xiàn)場監(jiān)測就是對在施工過程中及完工后由于工程施工和使用引起巖土性狀、周圍環(huán)境條件(包括工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件)及相鄰結(jié)構(gòu)、設(shè)施等因素發(fā)生的變化進行各種觀測工作，監(jiān)視其變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，從而了解施工對各因素的影響程度，以便及時在設(shè)計、施工和維護上采取相應(yīng)的防治措施。,地基沉降和位移觀測地基中應(yīng)力觀測,常見監(jiān)測,,①一級建筑物；②不均勻或軟弱地基上的重要二級及以上建筑物；③加層、接建或因地基變形、局部失穩(wěn)而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的建筑物；④受鄰近深基坑開挖施工影響或受場地地下水等環(huán)境因素變化影響的建筑物；⑤需要積累建筑經(jīng)驗或要求通過反分析求參數(shù)的工程,宜進行沉降觀測的建筑物,建筑物沉降觀測時應(yīng)注意,①基準基點宜布置在基巖上，或設(shè)置在壓縮性較低的土層上②水準基點的位置宜靠近觀測對象，但必須在建筑物所產(chǎn)生壓力影響范圍以外。在一個觀測區(qū)內(nèi)，水準基點不應(yīng)少于3個③觀測點的布置應(yīng)全面反映建筑物的變形并結(jié)合地質(zhì)情況確定。數(shù)量不宜少于6個④水準測量宜采用精密水平儀和銦鋼尺。對于一個觀測對象宜固定測量工作，固定人員，觀測前儀器必須嚴格校驗。測量精度宜采用Ⅱ級水準測量，視線長度宜為20～30m，視線高度不宜低于0．3m。水準測量應(yīng)采用閉合法⑤觀測時應(yīng)隨時記錄氣象資料,建筑物的沉降觀測,,,,評價地基土承載力評價水庫滲漏和浸沒預(yù)測道路翻漿論證建筑物地基穩(wěn)定性研究水庫地震,地下水動態(tài)觀測,水位孔隙水壓力水化學(xué)成分水溫,用于,①當(dāng)?shù)叵滤纳涤绊憥r土的穩(wěn)定時；②當(dāng)?shù)叵滤仙龑?gòu)筑物產(chǎn)生浮托力或?qū)Φ叵率液偷叵聵?gòu)筑物的防潮、防水產(chǎn)生較大影響時；③當(dāng)施工排水對工程有較大影響時；④當(dāng)施工或環(huán)境條件改變造成的孔隙水壓力、地下水壓的變化對巖土工程有較大影響時。,應(yīng)進行地下水觀測的情況,①動態(tài)監(jiān)測不應(yīng)少于一個水文年，并宜每三天監(jiān)測一次；雨天宜每天監(jiān)測一次。②當(dāng)孔隙水壓力在施工期間發(fā)生變化影響建筑物的性能時，應(yīng)在施工結(jié)束或孔隙水壓力降到安全值后方可停止監(jiān)測。③對受地下水浮托力影響的工程，孔隙水壓力的監(jiān)測應(yīng)進行至浮托力清除時為止。,監(jiān)測技術(shù)要求,地下水的監(jiān)測,,,,,,,6.工程地質(zhì)勘察報告,工程地質(zhì)勘察實際材料圖,地質(zhì)點鉆孔點勘探坑洞試驗點長期觀測點,反映該工程場地勘察的實際工作,工程地質(zhì)編錄圖,鉆孔柱狀圖基坑編錄圖平洞展示圖其它地質(zhì)勘探和測繪點的編錄,工程地質(zhì)分析圖,基巖埋深等深線巖性變化圖等,突出反映一種或兩種工程地質(zhì)因素,專門工程地質(zhì)圖,為勘察某一專門工程地質(zhì)問題而編制的圖件,綜合性工程地質(zhì)圖,也稱為工程地質(zhì)圖,把有關(guān)的地質(zhì)條件和勘探試驗成果綜合地反映在圖上,綜合性工程地質(zhì)分區(qū)圖,按建筑的適宜性和具體工程地質(zhì)條件的相似性進行分區(qū),工程地質(zhì)圖的類型,,,,,,,,,,工程地質(zhì)圖的內(nèi)容,①地形地貌包括地勢和主要地貌單元②巖土類型及其工程性質(zhì)③地質(zhì)構(gòu)造④水文地質(zhì)條件(地下水位其變化幅度,地下水的化學(xué)成分及侵蝕性)⑤物理地質(zhì)現(xiàn)象(一般用符號在其主要發(fā)育地段籠統(tǒng)表示),工程地質(zhì)圖編制方法,①地質(zhì)圖或第四紀地質(zhì)圖；②地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象圖；③水文地質(zhì)圖；④各種工程地質(zhì)剖面圖、鉆孔柱狀圖；⑤各種原位測試及室內(nèi)試驗成果圖表等,所需相關(guān)圖件,地質(zhì)界線編制,由高級區(qū)向低級區(qū)的線條由粗變細,肯定者用實線，不肯定者用虛線,工程地質(zhì)分區(qū)的區(qū)級之間可用線的粗細相區(qū)別,可用各種花紋、線條、符號、代號來區(qū)分各種巖性等地質(zhì)現(xiàn)象,可以用顏色表示工程地質(zhì)分區(qū)或巖性,,,,,地基承載力是地基單位面積上所能承受荷載的能力,地基的破壞形式地基土體的物理力學(xué)指標(biāo)基礎(chǔ)的形狀及埋置深度荷載的方向及大,地基承載力的確定,影響地基承載力的主要因素,地基承載力基本值（fo）地基承載力標(biāo)準值（fk）地基承載力設(shè)計值（f）,地基承載力三個代表值,③三級建筑物，可根據(jù)鄰近建筑物的經(jīng)驗確定,載荷試驗理論公式計算其它原位試驗方法,①一級建筑物，采用,綜合確定,②二級建筑物，可按,土的物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準貫人試驗必要時結(jié)合強度理論公式計算,確定,確定原則,確定方法,按照規(guī)范表格確定地基承載力,按靜載荷試驗確定地基承栽力,根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)計算確定地基承載力,按當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗確定地基承載力,,,,,,,,,,工程地質(zhì)勘察報告編寫內(nèi)容,①勘察點平面布置圖②工程地質(zhì)柱狀圖③工程地質(zhì)剖面圖④原位測試成果表⑤室內(nèi)試驗成果表等,①任務(wù)要求及勘察工程概況,②擬建工程概況,③勘察方法和勘察工作布置,場地工程地質(zhì)評價,場地地形、地貌,地層、地質(zhì)構(gòu)造,巖土性質(zhì),地下水,不良地質(zhì)現(xiàn)象,④,⑤場地穩(wěn)定性與適宜性的評價,⑥巖土參數(shù)的分析與選用,⑦提出,地基基礎(chǔ)方案的建議,可能發(fā)生的巖土工程問題的預(yù)測及監(jiān)控預(yù)防措施的建議,勘察成果表及所附圖件,⑧,,,,,,,,,fv——由土的抗剪強度指標(biāo)確定的地基承載力設(shè)計值(kPa)Mb、Md、Mc——承載力系數(shù)，由φk查表確定b——基礎(chǔ)底面寬度(m)，b>6m時，按6m計；對于砂土b<3m時，按3m計Ck——基底下1倍基寬深度范圍內(nèi)土層的粘聚力標(biāo)準值(kPa)φk——基底下1倍基寬深度范圍內(nèi)土層的內(nèi)摩擦角標(biāo)準值(),①此公式僅適用于荷載偏心距e≤0.033b的情況，這是因為該公式確定承載力相應(yīng)的理論模式是基底壓力呈均勻分布。②公式中的承載力系數(shù)Mb、Md、Mc是以界限塑性荷載P1/4理論公式中的相應(yīng)系數(shù)為基礎(chǔ)確定的?？紤]到內(nèi)摩擦角大時理論值Mb偏小的實際情況，對一部分系數(shù)按經(jīng)驗結(jié)果作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。③按理論公式計算確定地基承載力時，只保證地基強度有足夠的安全度，未能保證滿足變形要求，故還應(yīng)進行地基變形驗算,注意,,,確定地基承載力基本值(fo),（通過土的室內(nèi)物理力學(xué)指標(biāo)試驗值確定土的承載力）,,確定地基承載力標(biāo)準值(fk),,,ψf—回歸修正系數(shù),n——樣本數(shù)，一般要求n≥6δ—變異系數(shù)，反映土性指標(biāo)的離散程度，由樣本的平均值和標(biāo)準差計算可得,確定地基承載力設(shè)計值（f）,,f——地基承載力設(shè)計值(kN)fk——地基承載力標(biāo)準值(kN)ηb、ηd--基礎(chǔ)寬度和埋深的承載力修正系數(shù)γ--基底持力層土的重度(kN／m3)，地下水位以下取浮重度γo——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度(kN／m3)b--基礎(chǔ)底面寬度(m)，當(dāng)基礎(chǔ)底面寬度小于3m時取3m，大于6m時取6m計算一般自室外地面算起在填方整平區(qū)，可自填土面標(biāo)高算起填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時，應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起采用箱形基礎(chǔ)或片筏基礎(chǔ)時，自室外地面標(biāo)高算起在其它情況下，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起當(dāng)計算所得的地基承載力設(shè)計值f≤1.1fk時，取f＝1.1fk,對于地下室,d--基礎(chǔ)埋置深度(m),,,,,,,,,Φk—φ的標(biāo)準值Ck—C的標(biāo)準值Ψφ—Φ的統(tǒng)計修正系數(shù)Ψc—C的統(tǒng)計修正系數(shù)N—試驗組數(shù),或,Sφ—φ的標(biāo)準差Sc—C的標(biāo)準差Sτ—抗剪強度τ的剩余標(biāo)準差,δφ、δc—φ、C的變異系數(shù),,或,—偏離真值的均方差，稱為算術(shù)平均值的誤差,β—保正率和可靠概率，從工程設(shè)計的要求提出,—保證界限或可靠界限,—可靠界限系數(shù),上式就是從有限個實測值中獲取某保證率β的前提下的可靠值界限,,σ——均方差xi——第i次試驗測定數(shù)據(jù)——試驗測定數(shù)據(jù)的平均值n——參加統(tǒng)計的數(shù)據(jù)個數(shù)，稱為樣本數(shù)δ—變異系數(shù),,,,Pmax——最大推力(kN)；Pmin——最小推力(kN)；gi——第i條塊土自重(kN)；G——滑體的總自重(kN)；αi——第i條塊滑面與水平面夾角()；li—第i條塊滑弧長度(m)。,,,①測力計應(yīng)事先標(biāo)定，試驗土層應(yīng)進行工程地質(zhì)描述，并測定天然重度及含水量②試件先仔細削成與剪切面垂直的35.7cm的土柱，然后將剪切環(huán)套上徐徐下壓至距預(yù)定剪切面3～5mm處③削平試件上端，安置傳壓板與傳力蓋，傳壓板四周與剪切環(huán)之間應(yīng)有空隙④垂直壓力一般依次為50、100、150、200及250kPa五級，通過垂直測力計測微表讀數(shù)確定⑤作快剪時，當(dāng)一試件的垂直壓力達到預(yù)定的壓力后，應(yīng)立即通過水平推力手輪施加水平推力，水平推力手輪以1r／min勻速轉(zhuǎn)動。水平測力計測微表的指針停止或后退，或水平變形達到試件直徑的1／15時，認為試件已剪壞，試驗可結(jié)束。通常試件數(shù)不應(yīng)少于3件,大剪儀法試驗要求,,,液化判別標(biāo)準,N值＜臨界值Ncr時，為液化土N值＞臨界值Ncr時，不液化土,N——飽和砂土或粉土實測標(biāo)準貫人錘擊數(shù)(未經(jīng)桿長修正)ds——飽和土標(biāo)準貫人點深度(m)dw——地下水位深度(m)ρc——飽和土的粘粒含量百分率，當(dāng)ρc(％)<3時，取ρc＝3N。——飽和土液化判別的基準貫人錘擊數(shù)，可按下表采用Ncr——飽和土液化臨界標(biāo)準貫人錘擊數(shù),,,Pb——樁尖以上、以下4D(D為樁徑或樁邊長)范圍N平均值換算的極限樁端承載力(kPa)，見表1pfc、pfs——樁身范圍內(nèi)粘性土、砂土的N值換算成樁側(cè)極限摩阻力(kPa)，見表1Lc、Ls——粘性土層和砂土層的樁段長度(m)C1——經(jīng)驗系數(shù)(kN)，見表2C2——孔底虛土折減系數(shù)(kN／m)，取18.1x——孔底虛土厚度，預(yù)制樁x＝0；當(dāng)虛土厚度大于0.5m時，取x＝o.5m，但端承力pb＝0。,表1,表2,,評定砂土抗剪強度指標(biāo)φ,佩克的經(jīng)驗公式,日本建筑基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范采用大崎的經(jīng)驗公式,評定粘性土的不排水抗剪強度Cu,太沙基和佩克的經(jīng)驗公式,日本道路橋梁設(shè)計規(guī)范,N——標(biāo)準貫人試驗錘擊數(shù),,,,,以上為《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,,n———實際試驗錘擊數(shù)ΔS——與n次試驗錘擊數(shù)相對應(yīng)的貫人量(cm),N——按觸探桿長度修正后的標(biāo)準貫入試驗錘擊數(shù)；N63.5——實際貫人30cm所需錘擊數(shù)；α—觸探桿長度校正系數(shù),,式中nd——能量指數(shù)(J／cm2)；M——錘的質(zhì)量(kg)；H——錘的落距(m)；A——探頭截面積(cm2),,Qu——單樁極限承載力(kN)αb、βf——分別為樁端阻力、樁側(cè)摩阻力的綜合修正系數(shù)，按下表選用——樁底以上、以下4倍D(D為樁徑或樁邊長)的平均值(kPa)。如樁底以上4倍D的qc平均值大于樁底以下4倍D的qc平均值，則如取樁底以下4倍D的qc平均值其余符號同(JGJ72-80)方法,,Rk——預(yù)制樁單樁承載力標(biāo)準值(kN)α—樁端阻力修正系數(shù)，對于粘性土＝2/3，對于飽和砂土＝1/2——樁端上、下靜力觸探錐尖阻力平均值(kPa)，取樁尖平面以上4倍樁徑d范圍內(nèi)按厚度加權(quán)的平均值，然后再和樁尖平面以下1倍樁徑d范圍的qc。值進行算術(shù)平均Ap——樁端橫截面面積(m2)Up——樁身截面周長(m)fsi——第i層土的靜力觸探側(cè)壁摩阻力(kPa)li——第i層土的厚度(m)βi——第i層土樁身側(cè)壁摩阻力修正系數(shù)，粘性土＝10.043fsi-0.55砂土＝5.045fsi-0.45k——安全系數(shù)，應(yīng)根據(jù)工程的性質(zhì)、使用要求、荷載特性、上部結(jié)構(gòu)對變形的敏感程度、地基土的均勻程度、樁的人土深度和實際沉樁施工質(zhì)量等因素確定，一般取是＝2,,,,,,劃分土層界線時應(yīng)注意,①探頭貫人不同性質(zhì)的土層界線時,ps或qc值的提前和滯后現(xiàn)象,如圖所示,土層分界線實際應(yīng)分別是B、E點,②產(chǎn)生深度誤差,觸探中深度記錄誤差過大,細長的探桿發(fā)生撓曲,產(chǎn)生原因,控制措施,嚴格認真的操作,在探頭內(nèi)附設(shè)測斜裝置,①上下層貫人阻力相差不大時，取超前深度和滯后深度的中心，或中心偏向小阻力土層5～10cm處作為分層界線；②上下層貫人阻力相差一倍以上時，取軟土層最后一個(或第一個)貫入阻力小值偏向硬土層10cm處作為分層界線；③上下層貫人阻力無甚變化時，可結(jié)合fs或Rf(摩阻比=fs／qc)的變化確定分層界線。,劃分原則,,,,,,,Ps—比貫入阻力，探頭錐尖底面積A與總貫人阻力P之比,qc、Pf——分別為錐尖總阻力和側(cè)壁摩阻力；A、F——分別為錐底截面積和摩擦筒表面積,,,根據(jù)單樁垂直靜載荷試驗成果繪制出荷載—沉降關(guān)系曲線，按下面方法確定單樁豎向極限承載力：①當(dāng)Q—s曲線段明顯時，取相應(yīng)于陡降段起點的荷載值作為單樁豎向極限承載力(圖中a)；②對于直徑或樁寬在550mm以下的預(yù)制樁，當(dāng)在某級荷載Q作用下，其沉降量與相應(yīng)的荷載增量的比值Δsi/ΔQi≥0.1mm／kN時，取前一級荷載Qi-1為極限承載力(圖中b)；③當(dāng)樁頂總沉降量達到40mm，繼續(xù)增加兩級或以上荷載仍無陡降段時，在Q—s曲線上取s＝40mm相對應(yīng)的荷載作為單樁豎向極限承載力(圖中c)；④對樁基沉降有特殊要求者，應(yīng)根據(jù)具體情況選取單樁豎向極限承載力。對于每個單項工程，試樁數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的1％，且最少不應(yīng)少于3根。根據(jù)參加統(tǒng)計的試樁，當(dāng)滿足其極差不超過平均值的30％時，可取其平均值作為單樁豎向極限承載力。將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2，即可得到單樁豎向承載力標(biāo)準值，即Rk＝Ru/2式中Ru——單樁豎向極限承載力(kN)；Rk——單樁豎向承載力標(biāo)準值(kN)；2——安全系數(shù)。,,,①當(dāng)荷載—沉降曲線上有明顯的比例界限時，取該拐點所對應(yīng)的荷載值作為地基承載力基本值②當(dāng)極限荷載能夠確定，且該值小于對應(yīng)的比例界限荷載1.5倍時，取極限荷載值的一半作為地基承載力基本值③不能按上述兩點確定時，如承壓板面積為0.25～0.50m2，對于低壓縮性土和砂土，可取相對沉降量＝0.01～0.015所對應(yīng)的荷載值作為地基承載力基本值；對于中高壓縮性土，可取相對沉降量＝0.02所對應(yīng)的荷載值作為地基承載力基本值,相對沉降量=s/ps沉降量p承壓板寬度或直徑,,,,試驗影響范圍的局限性注意試驗資料應(yīng)用的有條件性,,,,,,,,,,