【正文】 第十三講 巖土工程勘察與地基土的巖土工程評價 一、內(nèi)容提要： 本講主要講述勘探分級、各類巖土工程勘察基本要求、勘探、取樣、土工參數(shù)的統(tǒng)計分析；地基土的巖土工程評價。 二、重點、難點： 巖土工程勘察分級、土工參數(shù)的統(tǒng)計分析及巖土評價 三、內(nèi)容講解： 一、巖土工程勘察 在我國長期以來勘察、設(shè)計、施工是基本建設(shè)工程的三個主要程序和專業(yè)分工?？辈旃ぷ鞅仨氉咴谠O(shè)計、施工之前，強調(diào)勘察為基本建設(shè)工程的全過程服務(wù)，勘察為設(shè)計和施工服務(wù)。在國際上已形成了三四十年的巖土工程體制，則是將工程建設(shè)中涉及巖土體的巖土工 程問題的勘察、設(shè)計、處理和監(jiān)測密切結(jié)合，成為一體化的專業(yè)體制 — 巖土工程體制，服務(wù)于工程建設(shè)的全過程。實踐證明，巖土工程體制是可以實施的、是行之有效的，受到建設(shè)、設(shè)計、施工單位的歡迎，巖土工程專業(yè)體制已成為我國勘察行業(yè)的改革方向，將日益發(fā)展并趨于完善。 【例題 1】按照我國的基本建設(shè)程序，應(yīng)堅持的原則為（ ）。 A. 先勘察、后設(shè)計、再施工 B. 先設(shè)計、后勘察、再施工 C. 邊勘察、邊設(shè)計、邊施工 D. 先施工，后勘察、設(shè)計 答案： A (一 )巖土工程勘察的基本任務(wù) 巖土工程勘察要通過工程地質(zhì)調(diào)查與測繪、勘探與巖土取樣、原位測試技術(shù)、室內(nèi)試驗、巖土工程監(jiān)測等工作，完成以下任務(wù)： 1. 場地穩(wěn)定性的評價，對若干可能的建筑場地或一建筑場地的不同地段的建筑適宜性進行技術(shù)論證。 2. 為巖土工程設(shè)計提供場地地層和地下水空間分布的幾何參數(shù)、巖土體的工程性狀的設(shè)計參數(shù)。 3. 對巖土工程施工過程中可能出現(xiàn)的各種巖土工程問題 (土方與挖土、降水、沉樁等 )作出預(yù)測，并提出相應(yīng)的防治措施和合理的施工方法。 4. 為建筑地基做出巖土工程評價，對基礎(chǔ) 方案、巖土加固與改良方案或其他人工地基設(shè)計方案進行論證和提出建議，并監(jiān)督地基施工質(zhì)量及其是否符合設(shè)計意圖。 5. 預(yù)測由于場地及鄰近地區(qū)自然環(huán)境的變化對建筑場地可能造成的影響，以及工程本身對場地環(huán)境可能產(chǎn)生的變化及其對工程的影響。 6. 為現(xiàn)有工程安全性的評定、擬建工程對現(xiàn)有工程的影響以及事故工程的調(diào)查分析提供依據(jù)。 7. 指導巖土工程在運營、使用期間的長期觀測，如建筑物的沉降、變形觀測等工作。 【例題 2】巖土工程勘察需要通過一系列手段和方法才能完成，下列不屬于其中的手 段及方法的是（ ）。 A. 勘探與取樣 B. 原位測試 C. 室內(nèi)試驗 D. 環(huán)境監(jiān)測 答案： D (二 )巖土工程勘察的分級 巖土工程勘察的分級應(yīng)根據(jù)巖土工程的安全等級、場地的復雜程度和地基的復雜程度劃分。 1. 巖土工程安全等級 根據(jù)工程破壞后果 (危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生的社會影響和修復的可能性 )的嚴重性，按表 1671 分為三個等級。對于房屋建筑物與構(gòu)筑物，按 “ 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 ” 分級，屬于重要的工業(yè)與民用建筑物、 20 層以上的高層建筑、體型復雜的 14 層以上高層建筑、對地基變形有特殊要求的建筑物、單樁承受的荷載在 4000kN 以上的建筑物等其安全等級均劃為一級。一般的工業(yè)與民用建筑則劃為二級，次要的建筑物劃為三級。 劃為一級的其他巖土工程有：有特殊要求的深基開挖及深層支護工程；有強烈地下水運動干擾的大型深基開挖工程；有特殊工藝要求的超精密設(shè)備基礎(chǔ)、超高壓機器基礎(chǔ)；大型豎井、巷道、平洞、隧道、地下鐵道、地下洞室、地下儲庫工程等地下工程；深埋管線、涵道、核廢料深埋工程；深沉井、沉箱；大型橋梁、架空索道、高填路堤、高壩等。 劃為二級的其他巖 土工程有：公共建筑 (大型劇場、體育場、醫(yī)院、學校、大飯店等 )；設(shè)有特殊要求的工業(yè)廠房、紀念性或藝術(shù)性建筑物等。 表 1671 不屬于一、二級巖土工程的其他工程則劃為三級巖土工程。 【例題 3】某學校擬建二層教學樓，該工程的安全等級應(yīng)定為（ ）。 A. 一級 B. 二級 C. 三級 答案： B 安全等級 破壞后果 工程類型 一級 二級 三級 很嚴重 嚴重 不嚴重 重要工程 一般工程 次要工程 2. 場地復雜程度分級 根據(jù)場地復雜程度，按下列規(guī)定劃分為三個場 地等級。 (1)符合下列條件之一者為一級場地 (復雜場地 )： ① 對建筑抗震危險的地段； ②不良地質(zhì)作用強烈發(fā)育； ③ 地質(zhì)環(huán)境已經(jīng)或可能受到強烈破壞； ④ 地形地貌復雜； ⑤ 有影響工程的多層地下水、巖溶裂隙水或其他水文地質(zhì)條件復雜而需專門研究的場地。 (2)符合下列條件之一者為二級場地 (中等復雜場地 )： ① 對建筑抗震不利的地段； ② 不良地質(zhì)作用一般發(fā)育； ③ 地質(zhì)環(huán)境已經(jīng)或可能受到一般破壞； ④ 地形地貌較復雜； ⑤ 基礎(chǔ)位于地下水位以下的場地。 (3)符合下列條件者為三級場地 (簡單場地 )： ① 抗震設(shè) 防烈度等于或小于 6 度或?qū)ㄖ拐鹩欣牡囟危? ② 不良地質(zhì)作用不發(fā)育； ③ 地質(zhì)環(huán)境基本未受破壞； ④ 地形地貌簡單； ⑤ 地下水對工程無影響。 注： ① 從一級開始，向二級、三級推定，以最先滿足的為準； ② 對建筑抗震有利、不利和危險地段的劃分，應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011)的規(guī)定確定。 【例題 4】某場地內(nèi)土洞強烈發(fā)育，則該場地的復雜程度應(yīng)為（ ）。 A. 一級 B. 二級 C. 三級 答案： A 3. 地基等級 根據(jù)地基的復雜程度， 可按下列規(guī)定分為三個地基等級。 (1)符合下列條件之一者為一級地基 (復雜地基 )： ① 巖土種類多，很不均勻，性質(zhì)變化大，需特殊處理； ② 嚴重濕陷、膨脹、鹽漬、污染的特殊性巖土以及其他情況復雜、需做專門處理的巖土。 (2)符合下列條件之一者為二級地基 (中等復雜地基 )： ① 巖土種類較多，不均勻，性質(zhì)變化較大； ② 除本條第 ① 款規(guī)定以外的特殊性巖土。 (3)符合下列條件者為三級地基 (簡單地基 )： ① 巖土種類單一，均勻，性質(zhì)變化不大； ② 無特殊性巖土。 注： ① 從一級開始，向二級、三級推定，以最先滿 足的為準； 【例題 5】某場地地基土為膨脹土，該地基等級為（ ）。 A. 一級 B. 二級 C. 三級 答案： A 4 巖土工程勘察等級 根據(jù)工程重要性等級、場地復雜程度等級和地基復雜程度等級，可按下列條件劃分巖土 工程勘察等級。 甲級，在工程重要性、場地復雜程度和地基復雜程度等級中，有一項或多項為一級； 乙級，除勘察等級為甲級和丙級以外的勘察項目； 丙級，工程重要性、場地復雜程度和地基復雜程度等級均為三級。 注：建筑在巖質(zhì)地基上的一級工 程，當場地復雜程度等級和地基復雜程度等級均為三級時，巖土工程勘察等級可定為乙級。 【例題 6】某醫(yī)院三層住院樓工程，場地為簡單場地、地基為簡單地基，該工程的巖土工程勘察等級定為（ ）。 A. 甲級 B. 乙級 C. 丙級 D. 丁級 答案： B 不同等級的巖土工程勘察，由于復雜程度和難度的不同，勘探測試工作、分析計算評價工作、施工監(jiān)測控制工作的規(guī)模、工作量、工作深度質(zhì)量相應(yīng)地有不同的最低要求。等級的劃分在勘察進行前就應(yīng)劃分，在以后的設(shè)計、施工過程中是可以變更的。 對于丙級巖土工程勘察，由于為小型而且比較簡單的結(jié)構(gòu)物，或場地穩(wěn)定、地基有足夠強度而且壓縮性低，只需通過經(jīng)驗與定性的巖土工程勘察，就能滿足設(shè)計施工要求、設(shè)計計算采用簡單的計算模式。 對于乙級巖土工程勘察，由于為無不規(guī)則或反常荷載的常規(guī)結(jié)構(gòu)物，往往可以采用標準的常用的基礎(chǔ)形式 (如擴展基礎(chǔ)、筏式基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等 )，可使用常規(guī)的設(shè)計與施工方法，需要定量的巖土工程勘察，由具有適當工程經(jīng)驗資歷的工程師參加。巖土工程勘察采用常規(guī)的室內(nèi)試驗和原位測試方法，即可獲得所需的定量的地基土條件，有時也可能要進行某些特 殊的勘測項目。 對于甲級巖土工程勘察，由于結(jié)構(gòu)復雜，荷載很大，要求特殊，或具有反常危險的場地，特別復雜的地基條件，設(shè)計計算需采用復雜的計算理論和方法，采用復雜的巖土本構(gòu)關(guān)系，考慮巖土與結(jié)構(gòu)的共同作用，而不是用常規(guī)方法所能解決的，故必須由具有較高水平的有較多工程經(jīng)驗的工程師參加。巖土工程勘察除常規(guī)的室內(nèi)外試驗外，要進行專門制訂的測試項目和方法，以獲取非常規(guī)的計算參數(shù)，為保證工程質(zhì)量，常采用多種手段進行測試，以便綜合分析，并進行原型試驗和施工監(jiān)測，相互檢驗。 (三 )各類巖土工程勘察基本要求： 1. 建筑工程地質(zhì)勘察的基本要求： 房屋建筑與構(gòu)筑物各個工程地質(zhì)勘察階段的基本要求與內(nèi)容如下： (1)可行性研究勘察階段 可行性研究勘察階段，也是選址階段，該階段應(yīng)對擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性做出評價。為此，在確定建筑場地時，在工程地質(zhì)條件方面，宜避開下列地區(qū)或地段： 1)不良地質(zhì)作用發(fā)育且對場地穩(wěn)定性有直接危害或潛在威脅的。 2)地基土性質(zhì)嚴重不良的。 3)對建 (構(gòu) )筑物抗震危險的。 4)洪水或地下水對建 (構(gòu) )筑場地有嚴重不良影響的。 5)地下有未開采的有價值礦藏或未穩(wěn)定的地下采空區(qū)的。 本階段的工程地質(zhì)工作要求： 1)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?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗。 2)在搜集和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。 3)對工程地質(zhì)條件復雜，已有資料不能符合要求，但其他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。 (2)初步勘察階段 初步勘察階段應(yīng)對場地內(nèi) 建筑地段的穩(wěn)定性做出巖土工程評價。本階段的工程地質(zhì)勘察工作有： 1)搜集本項目的可行性研究報告、場址地形圖、工程性質(zhì)、規(guī)模等文件資料。 2)初步查明地層、構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地下水埋藏條件、凍結(jié)深度、不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布及其對場地穩(wěn)定性的影響和發(fā)展趨勢。當場地條件復雜，尚應(yīng)進行工程地質(zhì)測繪與調(diào)查。 3)對抗震設(shè)防烈度大于或等于 7 度的場地，應(yīng)初步判定場地和地基效應(yīng)。 初步勘察應(yīng)在搜集分析已有資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要進行工程地質(zhì)測繪或調(diào)查以及勘探、測試和物探工作。 (3)詳細勘察與施工勘察階段 詳細勘察應(yīng)密切結(jié)合技術(shù)設(shè)計或施工圖設(shè)計，按不同建 (構(gòu) )筑物或建筑群提出詳細工程地質(zhì)資料和設(shè)計所需的巖土技術(shù)參數(shù)，對建筑地基做出巖土工程分析評價，為基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治等具體方案做出論證、結(jié)論和建議。詳細勘察的具體內(nèi)容應(yīng)視建筑物的具體情況和工程要求而定。 施工勘察主要是與設(shè)計、施工單位相結(jié)合進行的地基驗槽，樁基工程與地基處理的質(zhì)量和效果的檢驗，施工中的巖土工程監(jiān)測和必要的補充勘察，解決與施工有關(guān)的巖土工程問題，并為施工階段地基基礎(chǔ)設(shè)計變更提出相應(yīng)的地基資料 ，具體內(nèi)容視工程要求而定。 【例題 7】巖土工程勘察階段劃分中不包括（ ）。 A. 可行性研究勘察 B. 初步勘察 C. 詳細勘察 D. 后期勘察 答案： D 2. 道路工程勘察基本要求 在可行性研究階段的工程地質(zhì)勘察工作是收集資料、現(xiàn)場核對和概略了解地質(zhì)條件，為此著重介紹初步勘察階段和詳細勘察階段的工作內(nèi)容。并示于表 1673 中。 (1)初步勘察階段 本勘察階段的基本任務(wù)主要是對已確定的路線范圍內(nèi)所有路線擺動方案進行勘察對比。確定路線在不同地段的基本走法，并以比選和穩(wěn)定路線為中心，全面查明路線最優(yōu)方案沿線的工程地質(zhì)條件。工程地質(zhì)測繪是這 一階段中的一項重要手段。勘察范圍沿路線兩側(cè)各寬 150～ 200m。測繪比例尺是 1： 50000～ 1： 202100，勘探工作主要用于查明重大而復雜的關(guān)鍵性工程地質(zhì)問題與不良地質(zhì)作用的深部情況。 【例題 8】按照道路工程勘察要求，在初步勘察階段，勘察范圍沿路線兩側(cè)的寬度各為（ ）。 A. 50m B. 80m C. 100m D. 150m 答案： D (2)詳細勘察階段 是根據(jù)已批準的初步設(shè)計文件中所確定的修建原則、設(shè)計方案、技術(shù)要求等資料，對各種類型的工程建筑物 (橋、 隧、站場等 )位置有針對性地進行詳細的工程地質(zhì)勘察。最終確定道路路線和構(gòu)造物的布設(shè)位置，查明構(gòu)造物地基的地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，準確提供工程和基礎(chǔ)設(shè)計，施工必需的地質(zhì)參數(shù)。 3. 橋梁工程勘察基本要求 橋梁是公路建筑工程中的