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1、單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,*,,*,*,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,單擊此處編輯母版標題樣式,,*,主 編：曹海成,,李 娟,,單元1 工程地質勘察,地基與基礎工程施工,Di Ji Yu Ji Chu Gong Cheng Shi Gong,1,1.1 土的物理性質與工程分類,1,1.2 工程地質勘察,2,單元1 工程地質勘察,目 錄,2,,單元1 工程地質勘察,教學目標,1.掌握土的成因與組成、物理性質、工程分類與鑒別方法；,,,2.能夠根據(jù)巖土的基本性質與地質常識，閱讀建筑場地工程地質勘察報告。,

2、3,,1.1,,土的物理性質與工程分類,單元1 工程地質勘察,4,,自然界中土是巖石經過風化、剝蝕、破碎、搬運、沉積等過程后在不同條件下形成的自然歷史的產物。土的物理性質是指固相、液相、氣相三相的質量與體積之間的相互比例關系及固相、液相兩相相互作用表現(xiàn)出來的性質，前者稱為土的基本物理性質，主要研究土的密實程度和干濕狀況；后者主要研究黏性土的可塑性、脹縮性及透水性等。,,1.1 土的物理性質與工程分類,5,,,,1.土的概念,,地球表面30～80km厚的范圍是地殼。地殼中原來整體堅硬的巖石經風化、剝蝕、破碎、搬運、沉積，形成固體礦物、水和氣體的集合體稱為土。,,土是由固相、液相、氣相三相物質組成

3、；或者說土是由固體相、液體相、氣體相和有機質（腐殖質）相四相物質組成。,1.1 土的物理性質與工程分類,1.1.1 土的成因,6,,2.土的形成和演變,,地殼表面廣泛分布著的土體是完整堅硬的巖石經過風化、剝蝕等外力作用而瓦解的碎塊或礦物顆粒，再經水流、風力或重力作用、冰川作用搬運在適當?shù)臈l件下沉積成各種類型的土體。,,靠近地表的土體經過生物化學及物理化學變化（即成壤作用）形成土壤；未形成土壤的土，繼續(xù)受到風化、剝蝕、侵蝕而再破碎、再搬運、再沉積等地質作用。時代較老的土在上覆沉積物的自重壓力及地下水的作用下，經受成巖作用，逐漸固結成巖，強度增高，成為“母巖”。,1.1 土的物理性質與工程分類,7

4、,,,,1.1.2.1 土的組成,,土是由固體顆粒、液體水和氣體三部分組成（,圖1.1,），換句話說，即土是由固相、液相和氣相三相組成。土中的固體礦物構成骨架，骨架之間貫穿著孔隙，孔隙中充填著水和空氣，三相比例不同，土的狀態(tài)和工程性質也不相同。,,固體+氣體（液體=0）為干土，干黏土較硬，干砂松散；,,固體＋液體＋氣體為濕土，濕的黏土多為可塑狀態(tài)；,,固體＋液體（氣體=0）為飽和土，飽和粉細砂受震動可能產生液化，飽和黏土地基沉降需很長時間才能穩(wěn)定。,1.1.2 土的組成與結構,1.1 土的物理性質與工程分類,8,,圖1.1 土的三相比例,1.1 土的物理性質與工程分類,9,,土的三相比例如,

5、圖1.1,所示，其中：,,,m = m,w,+m,s,,（1.1）,,,V,v,=,V,a,+,V,w,,（1.2）,,,V,=,V,v,+,V,s,（1.3）,,式中,m ----,土的總質量；,,m,w,----土中水的質量；,,,m,s,----土中固體顆粒的質量；,,V,----土的總體積；,,V,a,----土中氣體所占的體積；,,V,w,,----土中水所占的體積；,,V,s,,----土中固體顆粒所占的體積；,,V,v,----土中孔隙所占的體積。,1.1 土的物理性質與工程分類,10,,（1）土的固體顆粒,,顆粒的大小通常以粒徑表示。工程上按粒徑大小分組稱為粒組，即某一級粒徑的

6、變化范圍。,,土中各粒組的相對含量稱為土的粒徑級配。土粒含量的具體含義是指一個粒組中的土粒質量與干土總質量之比，一般用百分比表示。,,實驗室常用的顆粒分析方法有篩分法和密度計法。,1.1 土的物理性質與工程分類,11,,（2）土中水,,組成土的第二種主要成分是土中水。在自然條件下，土中總是含水的。土中水可以是液態(tài)、固態(tài)或氣態(tài)，存在于土中的液態(tài)水又可分為結合水和自由水兩大類。土中細粒越多，即土的分散度越大，水對土的性質的影響也越大。,1.1 土的物理性質與工程分類,12,,（3）土中氣體,,在非飽和土中，土顆粒間的孔隙由液體和氣體充滿。土中氣體一般以下面兩種形式存在于土中：一種是四周被顆粒和水封

7、閉的封閉氣體，另一種是與大氣相通的自由氣體。,,當土的飽和度較低，土中氣體與大氣相通時，土體在外力作用下，氣體很快從孔隙中排出，則土的強度和穩(wěn)定性提高。當土的飽和度較高，土中出現(xiàn)封閉氣體時，土體在外力作用下，體積縮?。煌饬p小，則體積增大。因此，土中封閉氣體增加了土的彈性。同時，土中封閉氣體的存在還能阻塞土中的滲流通道，減小土的滲透性。,1.1 土的物理性質與工程分類,13,,1.1.2.2 土的結構,,土顆粒之間的相互排列和連續(xù)形式稱為土的結構。,,（1）單粒結構,,單粒結構又稱粗顆粒土，如卵石、砂等。,,（2）蜂窩結構,,當土顆粒較細（粒級在0.002～0.02mm）時，會在水中單個下沉，

8、碰到已沉積的土粒時，由于土粒之間的分子吸引力大于顆粒自重，則正常土粒被吸引而不再下沉，形成很大孔隙的蜂窩狀結構。,,（3）絮狀結構,,粒徑小于0.005mm的黏土顆粒在水中長期懸浮并在水中運動時，形成小鏈環(huán)狀的土集粒而下沉。,1.1 土的物理性質與工程分類,14,,,,按土開挖的難易程度可將土分為,松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石,八類。,,松軟土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運機、推土機、挖土機施工；堅土、砂礫堅土和軟石要用鎬、撬棍開挖，或預先松土，部分用爆破的方法施工；次堅石、堅石和特堅硬石一般要用爆破方法施工。,表1.1,為土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法。,1.

9、1.3 土的工程分類,1.1 土的物理性質與工程分類,15,,土的分類,土??的??名??稱,可松性系數(shù),,現(xiàn)場鑒別方法,,,Ks,Ks’,,一類土 (松軟土),砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥),1.08～1.17,1.01～1.03,能用鍬、鋤頭挖掘,二類土 (普通土),亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土,1.14～1.28,1.02～1.05,用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松,三類土 (堅土),軟及中等密實粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實的填筑土,1.24～1.30,1.04～1.07,要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部

10、分用撬棍,四類土(砂礫堅土),重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實的黃土，天然級配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石,1.26～1.32,1.06～1.09,整個用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘,五類土 (軟石),硬石炭紀粘土，中等密實的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結不緊的礫巖，軟的石炭巖,1.30～1.45,1.10～1.20,用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法,六類土 (次堅石),泥巖，砂巖，礫巖，堅實的頁巖，泥灰?guī)r，密實的石灰?guī)r，風化花 崗巖，片麻巖,1.30～1.45,1.10～1.20,用爆破方法開挖,部分用風鎬,七類土 (堅石),大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅實的

11、白云巖、砂巖、礫 巖、片麻巖、石灰?guī)r，風化痕跡的安山巖、玄武巖,1.30～1.45,1.10～1.20,用爆破方法開挖,八類土,,(特堅硬石) ),安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅實的細?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖,1.45～1.50,1.20～1.30,用爆破方法開挖,表1.1 土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法,1.1 土的物理性質與工程分類,16,,,,土的物理性質指標可分為兩類：一類是必須通過試驗測定的，如含水量、密度和土粒相對密度；另一類是可以根據(jù)試驗測定的指標換算的，如孔隙比、孔隙率和飽和度等。,,1.1.4 土的物理性質指標,1.1 土的物理性質與工程分類,17,,1

12、.土的密度（g/cm,3,）,,①天然密度（濕密度）,:天然狀態(tài)下土的密度以下式表示,,,,,②干密度,:土的孔隙中完全沒有水時的密度，是指土單位體積中土粒的重量，即固體顆粒的質量與土的總體積之比值。,,,,,干密度反映了土的孔隙性，因而可用以計算土的孔隙率，它往往通過土的密度及含水率計算得來，但也可以通過實測得到。,1.1 土的物理性質與工程分類,18,,2.含水率（含水量）,,土的含水量定義為土中水的質量與土粒質量之比，以百分數(shù)表示，即,,,,3. 孔隙率,,孔隙率是土的孔隙體積與土體積之比，或單位體積土中孔隙的體積，即,1.1 土的物理性質與工程分類,19,,4.孔隙比,,孔隙比是土的孔

13、隙體積與土粒體積之比，以小數(shù)表示，即,,,,,常見的物理性質指標及相互關系換算公式如表1.2所示（見教材第12頁）。,1.1 土的物理性質與工程分類,20,,1.2,,工程地質勘察,1.2 工程地質勘察,21,,,,工程地質勘察是為查明影響工程建筑物的地質因素而進行的地質調查研究工作。所需勘察的地質因素包括地質結構或地質構造；地貌、水文地質條件、土和巖石的物理力學性質，自然（物理）地質現(xiàn)象和天然建筑材料等，這些通常又稱為工程地質條件。查明工程地質條件后，需根據(jù)設計建筑物的結構和運行特點，預測工程建筑物與地質環(huán)境相互作用（即工程地質作用）的方式、特點和規(guī)模，并做出正確的評價，為確定保證建筑物穩(wěn)定

14、與正常使用的防護措施提供依據(jù)。,1.2.1 工程地質勘察概述,1.2 工程地質勘察,22,,1.2.1.1 編制地質勘察報告的程序,,（1）外業(yè)和實驗資料的匯集、檢查和統(tǒng)計。,,（2）對照原位測試和土工試驗資料，校正現(xiàn)場地質編錄。,,（3）編繪鉆孔工程地質綜合柱狀圖。,,（4）劃分巖土地質層，編制分層統(tǒng)計表，進行數(shù)理統(tǒng)計。,,（5）編繪工程地質剖面圖和其他專門圖件。,,（6）編寫文字報告。,1.2 工程地質勘察,23,,1.2.1.2 工程地質勘察報告的主要內容,,工程地質勘察報告應敘述工程項目、地點、類型、規(guī)模、荷載、擬采用的基礎形式；工程勘察的發(fā)包單位、承包單位；勘察任務和技術要求；勘察

15、場地的位置、形狀、大??；鉆孔的布置和布置原則，孔位和孔口標高的測量方法以及引測點；施工機具、儀器設備和釬探取樣及原位測試方法；勘察的起止時間；完成的工作量和質量評述；勘察工作所依據(jù)的主要規(guī)范、規(guī)程；其他需要說明的問題。報告應附勘探點(鉆孔)平面位置圖、勘探點測量成果表和勘察工作量表。若勘察工作量少，可只附圖而省去表。,1.2 工程地質勘察,24,,（1）地質地貌概況,,地質地貌決定了一個建筑工地的場地條件和地基巖土條件，應從地質結構、地貌、不良地質現(xiàn)象三個方面加以論述。,,①地質結構主要闡述的內容是:地層(巖石)、巖性、厚度；構造形跡，勘察場地所在的地質構造部位；巖層中節(jié)理、裂隙發(fā)育情況和風化

16、、破碎程度。由于勘察場地大多地處平原，應劃分第四系的成因類型，論述其分布埋藏條件、土層性質和厚度變化。,,②地貌包括勘察場地的地貌部位、主要形態(tài)、次一級地貌單元劃分。如果場地小且地貌簡單，應著重論述地形的平整程度、相對高差。,,③闡述勘察場地及其周圍有無滑坡、崩塌、塌陷、潛蝕、沖溝、地裂縫等不良地質現(xiàn)象。,1.2 工程地質勘察,25,,（2）地基巖土分層及其物理力學性質,,這一部分是巖土工程勘察報告應著重論述的問題，是進行工程地質評價的基礎。下面介紹分層的原則和分層敘述的內容。,,土層按地質時代、成因類型、巖性、狀態(tài)和物理力學性質劃分；巖層按巖性、風化程度、物理力學性質劃分。厚度小、局部分布的

17、可作夾層處理，厚度小而反復出現(xiàn)的可作一層處理。對每一層巖土，要敘述如下的內容:分布、埋藏條件、巖性和狀態(tài)、取樣和實驗數(shù)據(jù)、原位測試情況和承載力。,1.2 工程地質勘察,26,,（3）地下水簡述,,地下水是決定場地工程地質條件的重要因素。報告中必須論及:地下水類型，含水層分布狀況、埋深、巖性、厚度，靜止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度；含水層間和含水層與附近地表水體的水力聯(lián)系；地下水的補給和排泄條件，水位季節(jié)變化，含水層滲透系數(shù)，以及地下水對混凝土的侵蝕性等。對于小場地或水文地質條件簡單的勘察場地，論述的內容可以簡化。有的內容，如水位季節(jié)變化，并非在較短的工程勘察期間能夠查明，可通過調查

18、訪問和搜集區(qū)域水文資料獲得。,1.2 工程地質勘察,27,,（4）場地穩(wěn)定性,,① 場地所處的地質構造部位有無活動斷層通過，附近有無發(fā)震斷層。,,② 地震基本烈度，地震動峰值加速度。,,③ 場地所在地貌部位的地形平緩程度，是否臨江、臨河、臨湖、臨海，或是臨近陡崖深谷。,,④ 場地及其附近有無不良地質現(xiàn)象，其發(fā)展趨勢如何。,,⑤ 地層產狀，節(jié)理裂隙產狀，地基土中有無軟弱層或可液化砂土。,,⑥ 地下水對基礎有無不良影響。,1.2 工程地質勘察,28,,（5）其他專門要求,,對于設計部門提出的一些專門問題，報告應予以論述，如飽和砂土的震動液化、基坑排水量計算、動力機器基礎地基剛度的測定、樁基承載力計

19、算、軟弱地基處理、不良地質現(xiàn)象的防治等。,1.2 工程地質勘察,29,,（6）結論與建議,,① 對場地條件和地基巖土條件的評價。,,② 結合建筑物的類型及荷載要求，論述各層地基巖土作為基礎持力層的可能性和適宜性。,,③ 選擇持力層，建議基礎形式和埋深。若采用樁基礎，應建議樁型、樁徑、樁長、樁周土摩擦力和樁端土承載力標準值。,,④ 地下水對基礎施工的影響和防護措施。,,⑤ 基礎施工中應注意的有關問題。,,⑥ 建筑是否作抗震設防。,,⑦ 其他需要專門說明的問題。,1.2 工程地質勘察,30,,,,1.2.2.1 工程概況,,××市垃圾綜合處理場是政府立項的重點環(huán)保項目。場區(qū)利用丘陵區(qū)的自然溝谷進行

20、建設。溝的全長1250m，平均寬度154m，平均深度25m，容量220×104m,3,，總占地面積349畝。,,該工程是2009年進行的勘察，目的是滿足環(huán)境評價和初步設計的要求，2010年動工興建，2011年建成投入使用。,1.2.2 某垃圾場工程地質勘察實例,1.2 工程地質勘察,,31,,1.2.2.2 主要工作方法,,該工程勘察時依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2009）等相關技術標準，以及××市環(huán)境保護局、環(huán)衛(wèi)處提出的技術要求，制定了此次勘察的主要工作方法：,,（1）搜集資料,,（2）地質、工程地質調查與測繪,,（3）物探工作,,（4）探井（坑）與取樣,,（5）水文地質調查

21、,,（6）對場地內地下水和地表水及溝內地下水徑流方向的下游取水樣進行化學分析,1.2 工程地質勘察,32,,1.2.2.3 工程地質條件,,1.地形地貌與地層巖性,,2.地質構造與斷裂活動,,3.物理地質作用,,4.地震活動,,5.場區(qū)巖土的物理力學性質,1.2 工程地質勘察,33,,1.2.2.4 水文及水文地質條件,,1.水文,,2.水文地質,,,1.2.2.5 場地適宜性評價,,（1）有利條件,,（2）不利條件,1.2 工程地質勘察,34,,1.2.2.6 場地適宜性評價,,（1）地表水的導排。,,（2）地下水導排。,,（3）根據(jù)場區(qū)工程地質條件和水文地質條件，為防止垃圾滲濾液向地下水滲漏與擴散，報告建議了隔離與疏導兩種方法。,,（4）地下水監(jiān)測。,1.2 工程地質勘察,35,,知識拓展,工程勘察專業(yè),1.工程地質勘察,,2.工程測量,,3.水文地質勘察,,4.工程水文,,5.工程地球物理勘探,單元1 工程地質勘察,36,,武漢理工大學出版社發(fā)行部,,,地 址：武漢市武昌珞獅路,122,號,,郵 編：,430070,,電 話：,027-87394412 87383695,,傳 真：,Thank You!,地基與基礎工程施工,Di Ji Yu Ji Chu Gong Cheng Shi Gong,37,