第八章 工程地质勘察
本章提要
主要介绍工程地质勘察的目的和任务、
工程地质勘察的基本方法、土木现场原位
测试方法及试验代表性指标的选取和地基
承载力的确定方法。还着重介绍了工程地
质勘察报告的主要内容及编制方法
第八章 岩工程地质勘察
§ 8~ 1 概述
§ 8~ 2 工程地质测绘
§ 8~ 3 工程地质勘探
§ 8~ 4 现场原位测试
§ 8~ 5 现场监测
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的目的和任务
工程地质勘察是运用工程地质理论和各种勘察测试
技术手段和方法,为解决工程建设中地质问题而进
行的调查研究工作。
工程地质勘察的任务,
①查明建筑场地的工程地质条件,选择地质条件优
越合适的建筑场地,
②查明场地内崩塌、滑坡、岩溶等物理地质作用和
现象;
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的目的和任务
工程地质勘察的任务,
③查明地基岩石的地层年代、岩性、地质构造、土的成
因类型及埋藏分布规律。测定地基岩土的物理力学性质;
④查明地下水类型、水质、埋深及分布变化;
⑤根据场地工程地质条件,分析可能发生的工程地质问
题,提出建筑物结构形式、基础类型及施工方法的建议;
⑥对不利于建筑的岩土层,提出处理方法或防治措施。
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的一般要求
建筑工程项目设计分三个阶段:可行性研究、初步
设计和施工图设计
勘察工作相应分为:选址勘察、初步勘察、详细勘

复杂工程还有:预可行性勘察、施工勘察
简单工程可简化
1、选址勘察阶段
几个场地对比,对场址稳定性和适宜性作出工程地
质评价
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的一般要求
1、选址勘察阶段
工作包括,
1)搜集(区域地质、地形地貌、地震、矿产和附
近地区的)工程地质资料及当地的建筑经验;
2)分析已有资料,踏勘,了解场地的地层、构造、
岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地
质条件;
3)对工程地质条件复杂,资料不足,工程地质测
绘及必要的勘探。
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的一般要求
1、选址勘察阶段
选址宜避开工程地质条件恶劣的地区或区段,
1)不良地质现象发育,影响场地稳定性的地段;
2)地基土性质严重不良地段;
3)对抗震不利地段;
4)洪水或地下水严重影响地段;
5)地下采空区的地段。
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的一般要求
2、初步勘察阶段
场址已选定
目的:对场地内建筑地段的稳定性作出评价,为确
定建筑总平面布置,主要建筑物地基基础设计方案
以及不良地质现象的防治工程方案作出工程地质论
证。
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的一般要求
2、初步勘察阶段
主要工作,
1)收集资料
2)初步勘察
3)确定地震效应
收集分析已有资料,还要工程勘探、测试
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的一般要求
3、详细勘察阶段
为施工图设计提供资料-各项参数
确定基础设计、地基处理和加固、不良地质现象防
治工程等方案。
主要工作,
1)研究建筑与结构特点;
2)查明不良地质现象;
3)确定地基稳定性和承载力;
§ 8~ 1 概述
工程地质勘察的一般要求
主要工作,
4)确定地基变形计算参数;
5)分析地震效应;
6)地下水埋藏与腐蚀性。
7)提供深基坑开挖的边坡稳定性计算和支护设计
的参数;
8)提供桩基础设计参数。
详细勘察主要手段:勘探、原位测试和室内土工
试验。
§ 8~ 2 工程地质测绘
工程地质测绘的主要内容
绘制工程地质图 —— 主要在选址勘察、初步勘察阶段
测绘包括工程地质条件全部要素,各要素研究内容包
括,
1)岩土体的研究
查明地层岩性、岩土分布特征及成因类型、岩性变化
特点等
2)地质构造的研究
地质构造决定区域稳定性,包括断裂构造、褶皱等
§ 8~ 2 工程地质测绘
工程地质测绘的主要内容
各要素研究内容包括,
3)地形地貌研究
影响场地选择、建筑布局
4)水文地质条件研究
地表水和地下水的类型和分布等
5)调查研究各种物理地质现象
6)天然建筑材料的研究
§ 8~ 2 工程地质测绘
工程地质测绘的范围和比例尺
范围包括场地及附近相关地段,应考虑因素,
1)建筑类型 房屋工程、管线和线路工程、地下工程
2)建筑物的工艺要求 厂房、水坝
3)工程地质条件复杂程度
§ 8~ 2 工程地质测绘
工程地质测绘的范围和比例尺
工程地质图的比例尺分三种,
小比例尺 1,5000~ 1,50000 可行性研究时
中比例尺 1,2000~ 1,5000 初步勘察时
大比例尺 1,200~ 1,100 详细勘察等
绘图精度:误差 <3mm
§ 8~ 2 工程地质测绘
工程地质测绘方法要点
两种测绘方法:像片成图法和实地测绘法
像片测绘法:地面摄像或航空(卫星)摄影的图片,
室内分析为主、实地调查为辅
实地测绘法,
1)路线法:沿选定路线,实地测绘、调查
2)布点法:布置观测路线和观测点
3)追索法:沿地层走向、地质构造线或不良地质界线
布点追索
§ 8~ 3 工程地质勘探
工程地质勘探的任务
在工程地质测绘的基础上进行,直接深入地下岩土层,
探明深部地质情况。
方式包括:工程地质钻探、坑探、物探
主要任务,
1)探明建筑物场地的岩性及地质构造;
2)探明水文地质条件;
3)探明地貌及物理地质现象;
4)提供岩土样及水样,提供野外试验条件
§ 8~ 3 工程地质勘探
工程地质物探
地球物理勘探方法-专用仪器
1、电法勘探
电阻率法-通过各种岩土电阻率(导电性)不同,来
研究地层、构造、土层厚度、含水层分布等
A,B供电,M,N点测电位差、电流值,
则可计算出地层电阻率,
各类岩土电阻率见
图示
表 8.1
§ 8~ 3 工程地质勘探
工程地质物探
2、地震勘探法
用爆炸或敲击产生地震法,地震波以弹
性波在岩土体内传播,不同介质弹性波速不
同,以此判断地质(现象)构造。地质勘探
法可了解基岩面、覆盖层厚度、断层等
§ 8~ 3 工程地质勘探
工程地质钻探
钻机钻探孔、采取岩土样或现场力学试验
钻孔的直径、深度、方向等,按工程要求、地质条件
钻探方法考虑,
鉴别孔:终孔 ≮ 33mm
取土样孔:取土段孔径 ≮ 108mm
取岩土试样孔 软质岩 ≮ 108mm 硬质岩 ≮ 89mm
图示
§ 8~ 3 工程地质勘探
工程地质钻探
钻探方法二种:回转式、冲击式
钻机见
钻孔分技术性孔和鉴别孔
取原状土,取土器-球阀式、活阀式
保证土样少受扰动,几点原则,
1)在结构性敏感土层和较松疏砂层中需采用回转钻进
2)以泥浆护孔,可以减少扰动
3)取土器与孔壁之间要有一定空隙,避免刮土挤进废土
4)取土前的一次钻进不宜过深,以免下部拟取土样土层受扰动
表 8.3
图示
§ 8~ 3 工程地质勘探
工程地质坑探
场地挖探槽、探坑和探井,可直接观察和取原状土样,
并不使用专用机具
探槽:成长条形 深度 <3m
可了解地质构造线、断裂带宽度
地层分界线并取原状土样
探坑:深度不大且形状不一,矩形探槽,深度 1~ 2m
探井:深度 >3m,断面方形、矩形、圆形
坑探中取原状土
图示一
图示二
§ 8~ 4 现场原位测试
现场原位测试:在岩土原来所处的位置,基本保持天
然结构、天然含水量及天然应力状态下,测定岩土的
工程力学性质指标
主要方法:静力荷载试验、触探试验、剪切试验等
选择具体方法按建筑类型、岩土条件、设计要求、地
区经验、测试方法的适用性(按 )
表 8.5
§ 8~ 4 现场原位测试
静力载荷试验
静力载荷试验可确定地基土的承载力、变形模量、不
排水抗剪强度、基床反力系数及固结系数等
1、静力载荷试验装置和基本技术要求
主要设备三部分:加载与传压装置、变形观测系统及
承压板 图示
§ 8~ 4 现场原位测试
单桩垂直静载荷试验
结果图
§ 8~ 4 现场原位测试
静力触探试验
静力触探试验是通过一定的机械装置,将某种规格的
金属探头用静力压入土层中,同时用传感器或直接量
测仪表测试土层对触探头的贯入阻力,以此来判断、
分析、确定地基土的物理力学性质。
适用:粘性土、粉土、砂土
作用:划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、
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 现场原位测试
静力触探试验
1、静力触探试验的技术要求
静力触探仪的组成,
1)贯入装置-控制等速贯入
2)传动系统-液压和机械两种
3)量测系统-探头、电缆、电阻应变仪(或电位差自
动记录仪)
探头分单桥探头和双桥探头 见 图 8.16
§ 8~ 4 现场原位测试
静力触探试验
1)单桥探头
一个触探指标-比贯入阻力 ps
ps=P/A P-总贯入阻力 A-探头锥尖底面积
2)双桥探头
两个触探指标-锥尖阻力 qc、侧壁摩阻力 fs
qc=Qc/A
fs =Pf/F
静力触探过程中,探头应匀速、垂直地压入土层中
( 1.2± 0.3) m/min
图 8.16
§ 8~ 4 现场原位测试
静力触探试验
2、静力触探试验成果的应用
1)划分地层
按静力触探曲线,ps- h曲线,qc- h曲线,fs- h曲线、
Rf- h曲线划分地层
参照钻孔(钻探)
地层分界线
①曲线非突变、逐渐
提前、滞后
图示一
图 8.18
图示二
§ 8~ 4 现场原位测试
静力触探试验
2、静力触探试验成果的应用
1)划分地层
②深度不大时,静力触探划分地层界线与实际地层接
近;
深度 >40M,划分地层界线比实际深
原因:深度记录误差,细长探杆挠曲
§ 8~ 4 现场原位测试
静力触探试验
2、静力触探试验成果的应用
2)评定地基土的强度参数
粘性土的不排水抗剪强度 Cu 表 8-7
砂土的内摩擦角 表 8-8
砂土的密实度 表 8-9
3)评定土的变形指标
粘性土的压缩模量 Es、变形模量 Eo与 ps的关系式表 8-10
砂土的 Es,Eo与 ps,qc关系式 表 8-11表 8-12
§ 8~ 4 现场原位测试
静力触探试验
2、静力触探试验成果的应用
4)评定地基土的承载力
承载力基本值 fo与 ps关系式 表 8-13
5)估算单桩承载力
相当小直径桩的现场载荷试验,相应公式
§ 8~ 4 现场原位测试
圆锥动力触探
—— 利用锤击动能,将一定规格的圆锥探头打入土中,
根据阻抗大小判别土层的变化,可对土层力学分层、
土层的物理力学性质、地基土工程评价
锤击数
优点:设备简单、操作方便、工效高,适应性广,且
连续贯入
圆锥动力触探分:轻型、中型、重型、超重型
1、确定砂土和碎石土的密实度
2、确定地基土的承载力
3、确定单桩承载力标准值
图示一
表一
表二
表三
§ 8~ 4 现场原位测试
标准贯入试验
1、设备及技术要求
动力触探
设备三部分,
①触探头-标准贯入器
②触探杆
③穿心锤:重 63.5kg、落距 76cm
贯入 30cm的锤击数 N63.5
硬土层可换算 N63.5=n30/s
锤击数修正(杆长修正) N= αN63.5
图示一
表一
NCu )5.6~6(?
§ 8~ 4 现场原位测试
153.0 ?? N?
标准贯入试验
2、标准贯入试验成果的应用
1)评定砂土的密实度
2)确定地基土承载力
3)评定粘性土的状态
4)评定砂土抗剪强度指标
5)评定粘性土的不排水抗剪强度
6)评定土的变形模量 Eo、压缩模量 Es
7)估算单桩承载力
8)地基土的液化判别
表一
表二
表三
表四
§ 8~ 5现场检测
现场检测的目的和任务
施工的建筑物、周围的建筑物
现场检测 —— 对在施工过程中及完工后由于工程施工
和使用引起岩土性状、周围环境条件及相邻结构、设
施等因素发生的变化进行观测工作,监视其变化规律
和发展趋势,从而了解施工对各因素的影响程度,以
便及时在设计、施工和维护上采取相应的防治措施。
现场检测内容 图示
§ 8~ 5现场检测
建筑物的沉降观测
,岩土工程勘察规范, 规定,需沉降观测的建筑物,
①一级建筑物;
②不均匀或软弱地基上的重要二级以上建筑物;
③加层、接建或因地基变形、局部失稳而使结构产生
裂缝的建筑物;
④受相邻深基坑开挖施工影响或受地下水等环境因素
变化影响的建筑物;
⑤需积累建筑经验的工程。
§ 8~ 5现场检测
建筑物的沉降观测
建筑物沉降观测时应注意要点,
①水准基点要稳定;
②观测点的布置应全面反映建筑物的变形,不
宜少于 6个;
③水准测量宜采用精密水平仪和钢尺。
§ 8~ 5现场检测
建筑物的沉降观测
观测次数和时间要求,
施工期间:民用建筑一层一次;工业建筑,按
不同荷载阶段,不少于 4次。
竣工后:第一年,一季度一次;第二年,半年
一次;第三年 …… 每年一次直到沉降稳定。
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质勘察报告,
工程地质勘察的正式成果,对工程地质资料统计、
归纳和分析,包括:图件、表格、分析和评价,提供
地基土的物理力学指标,供建筑、设计、施工单位使
用。
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质图的编绘
1、工程地质图的类型
①工程地质勘察实际材料图
反映工程场地勘察的实际工作,包括地质点、钻孔点、
勘探坑洞、试验点及长期观测点等;
②工程地质编录图
包括钻孔柱状图、基坑编录图等地质勘探和测绘点的
编录。
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质图的编绘
1、工程地质图的类型
③工程地质分析图
反映一种或两种工程地质因素或岩土某一性质指标的
变化情况,如基岩埋藏等深线图。
④专门工程地质图。
⑤综合性工程地质图和分区图。
图示
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质图的编绘
2、工程地质图的内容和编制原理
内容包括,
①地形地貌 包括地势和主要地貌单元
②岩土类型及其工程性质 包括地层年代、地基土成因
类型、变化、分布规律及物理力学指标
③地质构造
④水文地质条件
⑤物理地质现象 如岩溶、滑坡等
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质图的编绘
3、工程地质图的编制方法
基本图件
①地质图或第四纪地质图;
②地貌及物理地质现象图;
③水文地质图;
④各种工程地质剖面图、钻孔柱状图;
⑤各种原位测试及室内试验成果图表等。
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
地基承载力的确定
1、按照规范表格确定地基承载力;
2、按静载荷试验确定地基承载力;
3、根据土的抗剪强度指标计算确定地基土承载
力(理论公式)
4、按当地经验确定
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质勘察报告的编写
根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等具
体情况综合确定,包括内容,
①任务要求及勘察工程概况;
②拟建工程概况;
③勘察方法和勘察工作布置;
④场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质、地
下水、不良地质现象的描述与评价;
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质勘察报告的编写
包括内容,
⑤场地稳定性与适宜性评价;
⑥岩土参数的分析与选用;
⑦提出地基基础方案的建议,工程施工和使用
期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控,
预防措施的建议;
⑧勘察成果表及所附图件。
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质勘察报告的编写
所附图表有,
①勘察点平面布置图;
②工程地质柱状图;
③工程地质剖面图;
④原位测试成果表;
⑤室内试验成果表等。
§ 8~ 6工程地质勘察报告的主要内容
工程地质勘察报告的编写
常用图表编制方法及要求,
①勘探点平面布置图
②钻孔柱状图
③工程地质剖面图;
反映某一勘探线上地层沿竖向和水平向的分布情况
④综合地层柱状图
简明扼要表示地层层序及性质
⑤土木试验成果汇总表
室内、外试验成果
图示一
图示二
图示三
图示四