第九章 城市建设中的工程地质
(Geology in city planning and urban
construction)
城市规划工程地质 (Geology in city planning )
工民建工程地质 (Geology in industrial and
civil construction)
高层建筑工程地质 (Geology in high building)
城市规划工程地质工作的基本任务：
为城市规划部门提供切实可靠的地质资料 。
1、城址选择的地质依据城址的地理环境应优越城址应尽量靠近自然资源产地城址应选在地貌单元简单地区城址应首先选择在地震少而基本烈度低的地区
2、城市规划中的工程地质问题
(Major geology problems in city planning)
区域稳定性问题 (Regional stability)
地基稳定性问题 (Foundation stability)
城市供水水源问题 (Water supply)
地质环境的合理利用和保护问题
(Use and protect the geology environment)
3,城市规划工程地质勘察要点
(Main point in prospecting)
总体规划阶段：
以综合性工程地质测绘为主。
着重查明区域稳定性。
详细规划阶段：
以大比例尺测绘和勘探为主。
详细查明建筑场地的地质条件。
工业及民用建筑工程地质
人工地基下卧层持力层天然地基基础 (foundation)
地下连续墙桩基础沉井基础深基础壳体基础箱形基础，大块基础，
片筏基础单独基础，条形基础，
浅基础
1,场地选择及分区的工程地质论证按工程地质复杂程度分为：
简单的场地,中等复杂的场地,复杂的场地按国家标准,岩土工程勘察规范,分为：
一级场地,二级场地,三级场地按国家标准,建筑抗震设计规范,分为：
有利地段,不利地段,危险地段按地形条件划分为：
山区,平原
1)避开强烈振动效应的地段。
2)避开活动性断裂带。
3)避开不稳定的斜坡地段。
4)避免孤立突出的地形。
5)避开地下水位埋深过浅的地段。
6)避开浅埋的岩溶大溶洞。
选择建筑场地时应注意以下几点：
2,工民建的主要工程地质问题基础埋深和结构类型问题
(dept and type of foundation)
地基稳定性问题 (foundation stability)
建筑物的配臵问题 (dispose of building)
基础的施工条件问题
(constructional condition)
地下水的侵蚀性问题
(etchity of ground water)
基础埋深和结构类型问题影响基础埋深的因素：
1,工程因素：建筑物的用途、结构类型、
荷载大小和性质、相邻建筑物的基础埋深。
2,地基土的工程性质：岩性、地层结构、
地下水位。地基土冻胀和融陷的影响。
3,施工条件：施工技术和设备。
理想的持力层 (braring stratum)：
岩性均一，结构致密，强度高，
层厚大而分布均匀，含水量不大，
处在硬塑至可塑的稠度状态，变形量小等非新近沉积的土层。
松散砂砾层：在振动荷载下易发生液化震陷。常用桩基础。
硬塑状粘性土：有较高的承载能力。
可用各种浅基础。
软土：沉降量大。多层建筑常用片筏基础、桩基础或人工处理地基。
单层地基双层地基
上软下硬：一般可用短桩基础或沉井,
或用地基处理方法将软土加固 。
上硬下软：尽可能利用上层硬土作持力层,以减少基础埋深,并验算下卧软弱层 。
多层地基据地层组合形式采取相应基础,同一建筑物可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量 。
尽可能将基础砌臵于潜水位以上。
对埋藏有承压含水层的地基，应控制埋深。
在季节冻土区，基础埋深 >冻结深度 。
地基稳定性问题
1.地基强度 (strength)
2.地基变形 (deformation)
1.地基的强度以 地基承载力 表示。
影响因素有两方面：地基性质，基础特点。
确定方法,理论计算、原位测试、规范表格。
一级建筑物用原位测试结合理论计算。
二级建筑物用理论计算结合原位测试。
三级建筑物用规范查表或根据邻近建筑物经验确定。
2、地基的变形地基变形特征量：
沉降量
沉降差
倾斜
局部倾斜均应 <规范容许变形值,
对于大型重要的建筑物，必须同时进行地基强度和变形验算。
建筑物的配臵问题首先按工程地质条件把建筑场地划分为若干区，然后根据各建筑物的特点和要求以及各区建筑的适宜性，进行合理配臵。
工程地质条件是建筑物配臵的主要决定因素。
基础的施工条件问题
1,基坑开挖和支护方式
2,降排水方式影响基础施工条件的主要因素：
地基土性质
地下水类型和埋深
建筑周边荷载地下水的侵蚀性问题当地下水中某些化学成份 (如 HCO3－ 1、
SO4－ 2,Cl－ 1、侵蚀性 CO2等 )含量过高时，会对混凝土具有分解性侵蚀性、
结晶性侵蚀性和复合性侵蚀性。
3、工民建工程地质勘察要点可行性勘察阶段,初步查清几个可能作为建筑场地的工程地质条件，以便选址。
初步勘察阶段,查明建筑场地的稳定性，提出地基基础方案。采用测绘与勘探相结合的办法。
详细勘察阶段,以勘探、原位和室内测试为主，
按不同建筑物提出详细的岩土技术参数。
施工勘察阶段,主要解决施工中遇到的地质问题。
工程地质勘察报告 (Geological report)
1) 任务要求及勘察工作概况；
2) 场地位臵、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度；
3) 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；
4) 地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；
5) 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有关地基基础方案的建议。
所附图表：
1,勘探点平面布臵图
2,钻孔柱状图
3,地层综合柱状图
4,工程地质剖面图
5,土工试验成果表
6,其它测试成果图表高层建筑工程地质高层建筑的特点：荷重大，
重心高，基础埋深大，风力和地震力不可忽略。
建筑场地的稳定性问题
(stabilityof construction site)
基础类型选择的工程地质论证
(type of foundation)
深基坑开挖的系列问题
(excavation in deep foundation)
高层建筑的主要工程地质问题建筑场地的稳定性问题影响因素表现在三个方面：
1,地形条件
2,地质构造
3,场地岩土体的性质基础类型选择的工程地质论证高层建筑的基础类型：
土基中,箱型基础 岩基中,锚桩基础桩基础 墩基础复合基础
箱基特点,基底面积大，埋臵深，
抗弯刚度大，整体性好，还可利用基础中空部分作为地下室。
与箱基稳定性有关的问题：
1,地基强度与变形问题
(strength and deformation )
2,基底水的浮力问题 (uplift pressure)
3,外墙土压力问题 (earth pressure)
桩基特点,承载力高,沉降量小,而且不存在基坑边坡稳定性和施工排水等问题 。
高层建筑中,多采用大直径钻孔灌注桩桩基础适用条件,
1,上伏较厚软弱土、膨胀土等特殊性土的地基 ;
2,地下水位较高，采用其它基础型式有困难时；
3,对沉降要求较高的重要建筑物；
4,地震区建筑物；
复合基础既具有箱基可作为地下室的优点,而且也兼容桩基承载力高,变形小的特性 。
基础选型取决于,
1,建筑物的特点和要求 ;
2,建筑场地的地质情况 ;
3,施工技术的可能性 ;
4,经济的合理性,
高层建筑基础类型选择工程地质论证：
一、软土地基基础类型选择首先考虑箱型基础、箱桩基础，对于三层以下地下室的高层建筑，也可考虑用地下连续墙施工。若软土不能满足承载力和沉降要求时，要采取地基处理措施，如强夯固结、挤密砂桩、深层石灰搅拌桩。
1,当场地表层是厚硬土层，房屋的层数不超于 10层（高度不超过 30m）、无地下室要求，故可考虑选择“宽基浅埋”的条形基础。
2,若能满足深开挖（有地下室）要求，且基础底面下仍有足够厚度的粘性土层
(大于 3～ 5m ）时，首先应考虑采用箱形基础。
3,深开挖后上部粘性土所剩厚度不足 3m时，一般采用桩基，或箱（片筏）加桩的复合基础．此时下部砂层作为持力层。
4,场地地震基本烈度 > 7度，浅部又存在液化的土层时，宜采用桩基础，将桩穿透液化土层端承在非液化土层中。
5,上部粘性土层很厚，地下水位埋深浅，粘性土层中又夹有薄层细、粉砂，开挖深基坑降水困难、边坡又不易稳定的条件下，宜采用桩基础或地下连续墙。
6,上部粘性土层厚薄不均匀，在建筑物范围内厚度相差大，存在较大的地基不均匀沉降时，以选桩基础、复合基础为宜。
7,若上部为砂层，下部为中、低压缩性的粘性土层，且均可作为持力层时，则箱基础、桩基础及其复合基础均可选择。
8,对于粘性土和砂层互层，各层厚度又不一致的场地，究竟选择哪种基础类型，
主要决定于持力层的位臵，若持力层埋深大，以选桩基础为宜。
9,如果一般土的厚度不大，基岩埋深较浅时，应选择桩基础或墩基础，由基岩来承担上部结构的荷载。
二、一般土地基的基础类型选择三、湿陷性黄土地基的基础类型选择宜采用桩基，选择其它基础时应有防水措施。
四、膨胀土地基的基础类型选择采用箱基，也可采用桩基础。
五、岩石地基的基础类型选择通常采用锚桩基础或墩基础。
深基坑开挖的系列问题
1,基坑排水
2,基坑边坡的稳定及支护
3,基础施工对周围环境的影响地下水对建筑工程的影响
1,影响基础埋深的选择
2,影响施工排水
3,软化地基
4,地下室防水
5,空心结构物浮起
6,对基础具侵蚀性渗透变形 (seepage deformation)
管涌,单个土颗粒发生独立移动的现象。
多发生在不均匀的砂砾土中。
流土,一定体积的土粒同时发生移动的现象。
多发生在均质砂土层和粉土层中。
基坑突涌 隔水层的安全厚度：
0HH W
0HH
w
据得若不满足上述厚度，
需降水，使基坑中心承压水位降深满足：
HSH W ）（ 0
则：
HHS
W?
0
1.基坑排水方法明沟排水
(drainage ditch)
适用于浅基坑强透水的潜水含水层。
轻型井点降水
(well-point dewatering )
适用于粉砂、
细砂和粉土潜水含水层。
深井排水
(drainage well)
适用于深基坑承压含水层。
基坑止水 (water stop)方法：
基坑失稳的形式：
1,边坡整体失稳。
2,坑周或坑底土体产生流动变形。
3,基坑突涌和流砂变形。
4,支挡结构的破坏。
2.基坑边坡支护支护系统由挡土结构和支撑结构组成。
(Geology in city planning and urban
construction)
城市规划工程地质 (Geology in city planning )
工民建工程地质 (Geology in industrial and
civil construction)
高层建筑工程地质 (Geology in high building)
城市规划工程地质工作的基本任务：
为城市规划部门提供切实可靠的地质资料 。
1、城址选择的地质依据城址的地理环境应优越城址应尽量靠近自然资源产地城址应选在地貌单元简单地区城址应首先选择在地震少而基本烈度低的地区
2、城市规划中的工程地质问题
(Major geology problems in city planning)
区域稳定性问题 (Regional stability)
地基稳定性问题 (Foundation stability)
城市供水水源问题 (Water supply)
地质环境的合理利用和保护问题
(Use and protect the geology environment)
3,城市规划工程地质勘察要点
(Main point in prospecting)
总体规划阶段：
以综合性工程地质测绘为主。
着重查明区域稳定性。
详细规划阶段：
以大比例尺测绘和勘探为主。
详细查明建筑场地的地质条件。
工业及民用建筑工程地质
人工地基下卧层持力层天然地基基础 (foundation)
地下连续墙桩基础沉井基础深基础壳体基础箱形基础，大块基础，
片筏基础单独基础，条形基础，
浅基础
1,场地选择及分区的工程地质论证按工程地质复杂程度分为：
简单的场地,中等复杂的场地,复杂的场地按国家标准,岩土工程勘察规范,分为：
一级场地,二级场地,三级场地按国家标准,建筑抗震设计规范,分为：
有利地段,不利地段,危险地段按地形条件划分为：
山区,平原
1)避开强烈振动效应的地段。
2)避开活动性断裂带。
3)避开不稳定的斜坡地段。
4)避免孤立突出的地形。
5)避开地下水位埋深过浅的地段。
6)避开浅埋的岩溶大溶洞。
选择建筑场地时应注意以下几点：
2,工民建的主要工程地质问题基础埋深和结构类型问题
(dept and type of foundation)
地基稳定性问题 (foundation stability)
建筑物的配臵问题 (dispose of building)
基础的施工条件问题
(constructional condition)
地下水的侵蚀性问题
(etchity of ground water)
基础埋深和结构类型问题影响基础埋深的因素：
1,工程因素：建筑物的用途、结构类型、
荷载大小和性质、相邻建筑物的基础埋深。
2,地基土的工程性质：岩性、地层结构、
地下水位。地基土冻胀和融陷的影响。
3,施工条件：施工技术和设备。
理想的持力层 (braring stratum)：
岩性均一，结构致密，强度高，
层厚大而分布均匀，含水量不大，
处在硬塑至可塑的稠度状态，变形量小等非新近沉积的土层。
松散砂砾层：在振动荷载下易发生液化震陷。常用桩基础。
硬塑状粘性土：有较高的承载能力。
可用各种浅基础。
软土：沉降量大。多层建筑常用片筏基础、桩基础或人工处理地基。
单层地基双层地基
上软下硬：一般可用短桩基础或沉井,
或用地基处理方法将软土加固 。
上硬下软：尽可能利用上层硬土作持力层,以减少基础埋深,并验算下卧软弱层 。
多层地基据地层组合形式采取相应基础,同一建筑物可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量 。
尽可能将基础砌臵于潜水位以上。
对埋藏有承压含水层的地基，应控制埋深。
在季节冻土区，基础埋深 >冻结深度 。
地基稳定性问题
1.地基强度 (strength)
2.地基变形 (deformation)
1.地基的强度以 地基承载力 表示。
影响因素有两方面：地基性质，基础特点。
确定方法,理论计算、原位测试、规范表格。
一级建筑物用原位测试结合理论计算。
二级建筑物用理论计算结合原位测试。
三级建筑物用规范查表或根据邻近建筑物经验确定。
2、地基的变形地基变形特征量：
沉降量
沉降差
倾斜
局部倾斜均应 <规范容许变形值,
对于大型重要的建筑物，必须同时进行地基强度和变形验算。
建筑物的配臵问题首先按工程地质条件把建筑场地划分为若干区，然后根据各建筑物的特点和要求以及各区建筑的适宜性，进行合理配臵。
工程地质条件是建筑物配臵的主要决定因素。
基础的施工条件问题
1,基坑开挖和支护方式
2,降排水方式影响基础施工条件的主要因素：
地基土性质
地下水类型和埋深
建筑周边荷载地下水的侵蚀性问题当地下水中某些化学成份 (如 HCO3－ 1、
SO4－ 2,Cl－ 1、侵蚀性 CO2等 )含量过高时，会对混凝土具有分解性侵蚀性、
结晶性侵蚀性和复合性侵蚀性。
3、工民建工程地质勘察要点可行性勘察阶段,初步查清几个可能作为建筑场地的工程地质条件，以便选址。
初步勘察阶段,查明建筑场地的稳定性，提出地基基础方案。采用测绘与勘探相结合的办法。
详细勘察阶段,以勘探、原位和室内测试为主，
按不同建筑物提出详细的岩土技术参数。
施工勘察阶段,主要解决施工中遇到的地质问题。
工程地质勘察报告 (Geological report)
1) 任务要求及勘察工作概况；
2) 场地位臵、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度；
3) 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；
4) 地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；
5) 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有关地基基础方案的建议。
所附图表：
1,勘探点平面布臵图
2,钻孔柱状图
3,地层综合柱状图
4,工程地质剖面图
5,土工试验成果表
6,其它测试成果图表高层建筑工程地质高层建筑的特点：荷重大，
重心高，基础埋深大，风力和地震力不可忽略。
建筑场地的稳定性问题
(stabilityof construction site)
基础类型选择的工程地质论证
(type of foundation)
深基坑开挖的系列问题
(excavation in deep foundation)
高层建筑的主要工程地质问题建筑场地的稳定性问题影响因素表现在三个方面：
1,地形条件
2,地质构造
3,场地岩土体的性质基础类型选择的工程地质论证高层建筑的基础类型：
土基中,箱型基础 岩基中,锚桩基础桩基础 墩基础复合基础
箱基特点,基底面积大，埋臵深，
抗弯刚度大，整体性好，还可利用基础中空部分作为地下室。
与箱基稳定性有关的问题：
1,地基强度与变形问题
(strength and deformation )
2,基底水的浮力问题 (uplift pressure)
3,外墙土压力问题 (earth pressure)
桩基特点,承载力高,沉降量小,而且不存在基坑边坡稳定性和施工排水等问题 。
高层建筑中,多采用大直径钻孔灌注桩桩基础适用条件,
1,上伏较厚软弱土、膨胀土等特殊性土的地基 ;
2,地下水位较高，采用其它基础型式有困难时；
3,对沉降要求较高的重要建筑物；
4,地震区建筑物；
复合基础既具有箱基可作为地下室的优点,而且也兼容桩基承载力高,变形小的特性 。
基础选型取决于,
1,建筑物的特点和要求 ;
2,建筑场地的地质情况 ;
3,施工技术的可能性 ;
4,经济的合理性,
高层建筑基础类型选择工程地质论证：
一、软土地基基础类型选择首先考虑箱型基础、箱桩基础，对于三层以下地下室的高层建筑，也可考虑用地下连续墙施工。若软土不能满足承载力和沉降要求时，要采取地基处理措施，如强夯固结、挤密砂桩、深层石灰搅拌桩。
1,当场地表层是厚硬土层，房屋的层数不超于 10层（高度不超过 30m）、无地下室要求，故可考虑选择“宽基浅埋”的条形基础。
2,若能满足深开挖（有地下室）要求，且基础底面下仍有足够厚度的粘性土层
(大于 3～ 5m ）时，首先应考虑采用箱形基础。
3,深开挖后上部粘性土所剩厚度不足 3m时，一般采用桩基，或箱（片筏）加桩的复合基础．此时下部砂层作为持力层。
4,场地地震基本烈度 > 7度，浅部又存在液化的土层时，宜采用桩基础，将桩穿透液化土层端承在非液化土层中。
5,上部粘性土层很厚，地下水位埋深浅，粘性土层中又夹有薄层细、粉砂，开挖深基坑降水困难、边坡又不易稳定的条件下，宜采用桩基础或地下连续墙。
6,上部粘性土层厚薄不均匀，在建筑物范围内厚度相差大，存在较大的地基不均匀沉降时，以选桩基础、复合基础为宜。
7,若上部为砂层，下部为中、低压缩性的粘性土层，且均可作为持力层时，则箱基础、桩基础及其复合基础均可选择。
8,对于粘性土和砂层互层，各层厚度又不一致的场地，究竟选择哪种基础类型，
主要决定于持力层的位臵，若持力层埋深大，以选桩基础为宜。
9,如果一般土的厚度不大，基岩埋深较浅时，应选择桩基础或墩基础，由基岩来承担上部结构的荷载。
二、一般土地基的基础类型选择三、湿陷性黄土地基的基础类型选择宜采用桩基，选择其它基础时应有防水措施。
四、膨胀土地基的基础类型选择采用箱基，也可采用桩基础。
五、岩石地基的基础类型选择通常采用锚桩基础或墩基础。
深基坑开挖的系列问题
1,基坑排水
2,基坑边坡的稳定及支护
3,基础施工对周围环境的影响地下水对建筑工程的影响
1,影响基础埋深的选择
2,影响施工排水
3,软化地基
4,地下室防水
5,空心结构物浮起
6,对基础具侵蚀性渗透变形 (seepage deformation)
管涌,单个土颗粒发生独立移动的现象。
多发生在不均匀的砂砾土中。
流土,一定体积的土粒同时发生移动的现象。
多发生在均质砂土层和粉土层中。
基坑突涌 隔水层的安全厚度：
0HH W
0HH
w
据得若不满足上述厚度，
需降水，使基坑中心承压水位降深满足：
HSH W ）（ 0
则：
HHS
W?
0
1.基坑排水方法明沟排水
(drainage ditch)
适用于浅基坑强透水的潜水含水层。
轻型井点降水
(well-point dewatering )
适用于粉砂、
细砂和粉土潜水含水层。
深井排水
(drainage well)
适用于深基坑承压含水层。
基坑止水 (water stop)方法：
基坑失稳的形式：
1,边坡整体失稳。
2,坑周或坑底土体产生流动变形。
3,基坑突涌和流砂变形。
4,支挡结构的破坏。
2.基坑边坡支护支护系统由挡土结构和支撑结构组成。
