工程地質勘察手冊
工程地質是一門研究人類工程活動與地質環境之間相互作用、相互制約的關係,以便合理利用開發和保護地質環境的科學。下面是小編精心為你們整理的的相關內容,希望你們會喜歡!
1.工程地質條件: 地形地貌條件、岩土型別及其工程地質性質、地質結構、水文地質條件、物理地質現象、以及天然建築材料
2.工程地質問題: 指工程建築與地質環境相互作用而引起的、對建築本身的施工和正常執行或對周圍環境可能產生影響的地質問題。工程地質問題包括區域地殼穩定性問題和岩土體穩定性問題等。
3.工程地質勘察的目的:主要是查明工程地質條件,分析存在的地質問題,對建築地區作出工程地質評價。 基本任務是為工程建築的規劃、設計和施工提供地質資料,解決有關的地質問題,使建築物與地質環境相適應,既保證建築物的穩定安全、經濟合理、執行正常、使用方便;又儘可能 避免因工程的興建而惡化地質環境,引起地質災害,達到合理利用和保護地質環境的目的。工程地質勘察具體任務如下:
***1***查明建築地區的工程地質條件,
***2***分析存在的工程地質問題,
***3***選擇地質條件較為優越的建築場地
***4***配合建築物的設計與施工,提出關於建築物型別、結構、規模和施工方法的建議
***5***為擬定改善和防治不良地質條件的措施提供地質依據
***6***預測工程興建後對地質環境造成的影響,制定保護地質環境的措施
4.工程地質勘察方法:***1***工程地質測繪;***2***工程地質勘探;***3***原位測試與室內試驗;***4***工程地質長期觀測;***5***.勘察資料的室內整理與計算
5.工程地質勘察階段的劃分:
***1***規劃階段的工程地質勘察:瞭解能否修建和在哪兒修建,修建工程的技術可能性和經濟合理性。
任務:查明區域工程地質條件,對區域穩定性問題進行論證,對控制性工程地段和可能的建築區作出定性的工程地質評價,提出幾個比較方案。方法:①蒐集已有的地質及其它相關資料。②進行路線踏勘和中、小比例尺工程地質測繪,對主要的工程地質問題進行初步分析。在地質條件上論證該建設的技術可行性和經濟合理性
***2***可行性研究勘察:選定建築物的具體地址;初步擬定建築群的佈置方式及單個建築物的型式、規模等。
目的:對擬選廠址的穩定性及適宜性作出評價。方法:收集已有資料,進行場地踏勘,必要時進行工程地質測繪和少量勘探工作。
***3***初步設計勘察:確定建築物的具體位置、結構型式、規模,以及各相關建築物的佈置方式等;還要考慮施工及經費預算。
目的:對場地內建築地段的穩定性作出評價,為確定建築物總平面佈置、主要建築物地基基礎方案及對不良地質現象防治方案進行論證。方法:勘探點一般按勘探線佈置,勘探線應垂直地貌單元邊界線、地質構造線及地層界線。在地形地貌簡單場地,勘探點可按網格佈置。
***4***施工圖設計階段勘察***詳細勘察***:為施工有關的問題提供地質論證;勘探工作仍需進行。目的:按建築物或建築群提出詳細的工程地質資料和設計所需的岩土技術引數,對建築地基作出岩土工程分析評價,為基礎設計、地基處理、不良地質現象的防治等具體方案作出論證、結論和建議。方法:根據不同建築物的具體情況和工程要求而定,一般有大量的勘探、
室內外試驗。
***5***施工勘察***不作為一個固定的勘察階段***:解決施工中出現的新的工程地質問題,核對已取得的資料和論證的準確性,從中取得經驗;進行施工開挖中的編錄工作和施工預報;以及地基或基槽開挖的地質驗收工作等。目的:主要解決與施工有關的岩土工程問題。方法:地基驗槽、地基檢驗、工程監測。
6.確定勘察等級:《規範》規定:岩土工程勘察的等級,是由工程安全等級、場地複雜程度和地基複雜程度三項因素決定的。
***1***工程安全等級、地基基礎設計等級***2***場地複雜程度***3***地基複雜程度
7.工程地質測繪:對勘察場地的工程地質條件進行現場觀察量測和描述並將有關地質要素以圖例符號表示在地形圖的勘察工作方法。 方法:資料收集、現場調查、觀察、量測、描繪、遙感解譯等。 任務:運用地質、工程地質理論對與工程建設有關的各種地質現象,進行詳細觀察和描述,以查明擬定工作區內工程地質條件的空間分佈和各要素之間的內在聯絡,並按照精度要求將它們如實的反映在一定比例尺的地形地圖上。
8.工程地質測繪的型別:工程地質測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪。 綜合性工程地質測繪是對工作區內工程地質條件的各要素全面並進行綜合評價,為編制綜合工程地質圖提供資料。專門性工程地質測繪是為某一特定建築物服務的,或者是對工程地質條件的某一要素進行專門研究以掌握其編號規律,為編制專用工程地質圖或工程地質分析圖提供依據,無論那種工程地質測繪都是為建築物的規劃,設計和施工服務的,都有特定的研究專案。 調查:指在收集已有資料基礎上,通過現場踏勘,以目測為主不含比例尺的方式,提出地質認識。 調繪:在調查基礎上,對重點地表地質現象進行已儀器為主的測量,提出相應的圖件和報告。 工程地質測繪的作用***地表的地質現象***:在基岩裸露山區,能較全面地闡明該區的工程地質條件,得到岩土工程地質性質的形成和空間變化的初步概念,判明物理地質現象和工程地質現象的空間分佈、形成條件和發育規律。
在第四系覆蓋的平原區,工程地質測繪也仍然有著不可忽視的作用,只不過工作重點應放在研究地貌和鬆軟土上。由於工程地質測繪能夠在較短時間內查明地區的工程地質條件而費資不大,在區域性預測和對比評價中能夠發揮重大作用,在其它工作配合下能夠順利地解決工作區的選擇和建築物的原理配置問題,所以在規劃設計階段,它往往是工程地質勘察的主要手段。
9.工程地質測繪的研究內容:工程地質條件的諸要素;還應蒐集調查自然地理和已建建築物的有關資料。包括地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件、不良地質現象、已有建築物的調查、人工活動對場地穩定性影響。
10.工程地質測繪範圍的確定工程地質測繪一般不像普遍地質測繪那樣按照圖幅逐步完成,而是根據規劃與設計建築物的要求在與該工程活動有關的範圍內進行。 影響工程地質測繪範圍的因素:①建築物型別和規模;②建築物設計階段;③工程地質條件複雜程度和研究程度。 選擇測繪範圍的依據:①擬建建築物的型別,規模和設計階段;②區域工程地質的複雜程度和研究程度。 工程地質測繪比例尺的確定:小比例尺測繪1:5000—1:50000***一般在可行性研究勘察***選址勘察***、城市規劃或區域性工業佈局時使用,是為了瞭解區域性工程地質條件*** 中比例尺測繪1:2000—1:5000***一般在初步勘察階段時使用***大比例尺測繪:1:200—1:1000***適用於詳細勘察階段或地質條件複雜和重要建築物地段,以及解決某一特殊問題時採用***
參照《岩土工程勘察規範》,工程地質測繪的比例尺可根據勘察階段不同,按以下選取: ①可行性研究勘察階段,選用1:5000~1:50000② 初步勘察階段,選用1:2000~1:10000;③詳細勘察階段,選用1:500~1:2000④當工程地質條件複雜時,比例尺可適當放大,以利解決某一特殊的岩土工程問題。對工程有重要影響的地質單元***滑坡、斷層、軟弱夾層、洞穴、泉等***,可採用擴大比例尺表示。 工程地質測繪的精度:在工程地質測繪中對地質現象觀察描述的詳細程度,以及工程地質條件各因素在工程地質圖上反映的詳細程度。為了保證工程地質圖的質量,工程地質測繪的精度必須與工程地質圖的比例尺相適應。
一般規定岩層厚度在圖上的最小投影寬度大於3mm者應按比例尺反映在圖上。通常不論比例尺多大一般都以圖上的距離為2~5cm有一個觀察點來控制。圖上界線誤差不得超過0.5mm 11.工程地質測繪的工作程式:①室內收集查閱已有的資料②現場踏勘③編制測繪綱要 現場測繪工作方法:沿著一定的觀察路線作沿途觀察,①在關鍵的點上進行詳 細觀察和描述、測量和取樣;②選擇典型地段測繪工程地質剖面;③必要時還要進行簡易的勘探
觀測線的佈置:佈置原則:以最短的線路觀察到最多的工程地質要素和現象。佈置方法:穿越法、追索法、布點法
觀測點:佈置原則: ***1***不同岩層接觸處***尤其是不同時代岩層***、岩層的不整合面;***2***不同地貌單元分界處;***3***有代表性的岩石露頭***人工露頭或天然露頭***;***4***地質構造斷裂線;
***5***物理地質現象的分佈地段***6***水文地質現象點;***7***對工程地質有意義的地段。定位方法:
***1***目測法***2***半儀器法***3***儀器法***4***GPS定位儀
12.工程地質勘探:物探***間接***、【鑽探、坑探***輕型、重型***】***直接***
工程地質物探與勘探工作的任務:
***1***詳細研究建築區的巖性及地質結構***覆蓋層與基岩的界線***、
巖體完整性等。
***2***查明水文地質條件。
***3***地貌及物理地質現象。如滑坡的邊界、滑體結構等
***4***取樣及提供野外試驗條件。如地下水、岩土樣、現場試
驗***地動測量、水文地質試驗***。
***5***提供地下水長期監測及不良地質現象的工程處理***灌漿、
井下攝影、井下電視***的條件及環境。
13.物探:是利用專門的儀器來探測各種地質體物理場的分佈情況,並對其資料及繪製的曲線進行分析解釋,從而劃分地層、判定地質構造、水文地質條件及各種不良地質現象的勘探方法,又稱為地球物理勘探。 物探工程的特點:速度快、裝置輕便、效率高、成本低。
物探工程的主要作用: ***1***作為鑽探的先行手段***2***作為鑽探的輔助手段***3***作為原位測試手段
鑽探有其突出的優點:
它可以在各種環境下進行,一般不受地形、地質條件的限制;
能直接觀察巖芯和取樣,勘探精度較高;
能提供進行原位測試和監測工作,最大限度地發揮綜合效益;
勘探深度大,效率較高。
鑽探的缺點:
耗費人力物力較多
平面資料連續性較差
鑽進和取樣有時技術難度較大
有些重要層帶取芯困難
鑽探的目的和作用: 查明建築場區的地層巖性、岩層厚度變化情況; 瞭解基岩風化帶的深度、厚度和分佈情況;查明地下含水層的層數、深度及其水文地質引數;利用鑽孔進行原位測試;利用鑽孔進行地下水位的長期觀測.
我國常用的鑽探方法有衝擊鑽探、迴轉鑽探、振動鑽探和
沖洗鑽探;按動力來源又將它們分為人力和機械兩種。
16. 坑探工程:也稱掘進工程、井巷工程,它是用人工或機械的方法在地下開鑿挖掘一定的空間,以便直接觀察岩土層的天然狀態及各地層之間的接觸關係等地質結構,並能取出接近實際的原狀結構的岩土樣或進行現場原位測試。 特點:①勘察人員能直接觀察到地質結構,準確可靠,且便於素描;②可不受限制地從中採取原狀岩土樣和用作大型原位測試。尤其對研究斷層破碎帶、軟弱泥化夾層和滑動面***帶*** 等的空間分佈特點及其工程性質等,具有重要意義。 缺點:使用時往往受到自然地質條件的限制,耗費資金大而勘探週期長;尤其是重型坑探工程不可輕易採用。 坑探工程型別:探槽、試坑、淺井、豎井***斜井***、平硐、石門***平巷***。其中前三種為輕型坑探工程,後三種為重型坑探工程。
展檢視,就是沿坑探工程的壁、底面所編制的地質斷面圖,按一定的製圖方法將三度空間的圖形展開在平面上。
17. 野外試驗的分類:***1***岩土力學性質的野外測定:①土體力學性質試驗載荷試驗、旁壓試驗、靜、動觸探試驗、十字板剪下試驗②巖體力學性質試驗巖體變形靜力法試驗、聲波測試***動力法***試驗、巖體抗剪試驗、點荷載強度試驗、回彈錘測試、行動式弱面剪試驗***2***巖體應力測定:測定巖體天然應力狀態下及工程開挖過程中應力的變化。如:地下洞室開挖。
***3***水文地質試驗鑽孔壓水試驗***裂隙巖體***、抽水試驗***中、強富水性含水層***、注水試驗***幹、鬆散透水層***、岩溶裂隙連通試驗等***4***改善土、石效能的試驗***地基工程地質處理***為地基改良和加固處理提供依據。如:灌漿試驗、樁基試驗等。
原位測試目的:***1***在岩土體處於天然狀態下,利用原地切割的較大尺寸的試件進行各種測試取得可靠的岩土體物理、力學、水理性質指標。***2***對於某些因無法採取原狀樣品進行室內實驗的岩土體的測試。***3***完成或實現室內無法測定的實驗內容。***4***為施工***基坑開挖、地基處理***提供可靠的資料。 原位測試優點:***1***保持天然狀態***2***綜合反映客觀實際***3***避免取樣的困難***4***完成室內無法完成的試驗內容。所得結果更具有代表性和可靠性。大部分岩土體原位測試技術具有快速、經濟、可連續性等優點。
18. 靜力觸探試驗是用靜力將探頭以一定的速率壓入土中,利用探頭內的力感測器,通過電子量測儀器將探頭受到的貫入阻力記錄下來。可測定比貫入阻力***ps*** 、錐尖阻力***qc*** 側壁阻力***fs*** 和貫入時的孔隙水壓力***u***。靜力觸探試驗適用於軟土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土,不宜用卵礫和卵礫土層,深度小於30m 。由加壓裝置、反力裝置、探頭及量測記錄儀器等四部分組成。應用: ***1***劃分土層及土類判別 ***2***求土層的工程性質指標 ***3***在樁基勘察中應用
比貫入阻力:靜力觸探圓錐探頭貫入土層時所受到的總貫
入阻力與探頭底投影面積之比,以MPa表示。
摩阻比:靜力觸探探頭貫入土層某一深度時,其側壁摩擦
阻力與錐尖阻力之比,以百分數表示。 動力觸探試驗***DPT***是利用一定的錘擊能量,將一定規格的圓錐形探頭打入土中,根據打
入土中的難易程度來判別土的性質,並對土進行粗略的力學分層的一種原位測試方法。 優點是:裝置簡單且堅固耐用;操作及測試方法容易;適應性廣,砂土、粉土、礫石土、軟巖、強風化岩石及粘性土均可;快速、經濟,能連續測試土層;有些動力觸探測試***如標準貫入***,可同時取樣觀察描述。
分為圓錐動力觸探試驗和標準貫入試驗。前者根據所用穿心錘的重量將其分為型、重型及超重型動力觸探試驗。一般將圓錐動力觸探試驗簡稱為動力觸探或動探,將標準貫入試驗簡稱為標貫。
標貫試驗與圓錐動力初探測試的區別:①探頭不同②測試方法不同③裝置不同 標貫試驗成果的資料整理:***1***求錘擊數NN=0.3/ΔS***2***繪製標貫擊數—深度***N-H***關係曲線。 應力量測方法主要有:應力解除法、應力恢復法和水壓致裂法等。
19. 工程地質長期觀測是在長期觀測站上觀測工程地質條件的某些要素如水文地質條件、物理地質作用以及各種工程地質作用等隨時間變化的規律,瞭解其變化的過程和發展趨勢,用以預測和評價它們對工程建築和地質環境的影響。 工程地質觀測根據觀測時期分為定期觀測和不定期觀測,定期觀測是按固定的時間間隔,不定期觀測是為某一專門目的而進行的短期觀測。
工程地質觀測根據性質劃分為與建築物有關的地下水動態觀測、物理地質現象觀測、建築物變形和沉降觀測。
現場監測:指的是在工程勘察、施工以至運營期間,對工程有影響的不良地質現象、岩土體性狀和地下水等進行監測,其目的是為了工程的正常施工和運營,確保安全。 監測的主要內容:①施工和各類荷載作用下岩土反應性狀的監測。例如,土壓力觀測、岩土體中的應力量測、岩土體變形和位移監測、孔隙水壓力觀測等。②對施工或運營中結構物的監測。對於像核電站等特別重大的結構物,則在整個運營期間都要進行監測。③對環境條件的監測。包括對工程地質和水文地質條件中某些要素的監測,尤其是對工程構成威脅的不良地質現象,在勘察期間就應佈置監測***如滑坡、崩塌、泥石流、土洞等***;除此之外,還有對相鄰結構物及工程設施在施工過程中可能發生的變化、施工振動、噪聲和汙染等的監測。
20. 斜坡監測方法:①外觀法:以坡體表面位移為觀測物件,以精密大地測量技
術最為成熟、精度較高,是目前廣泛使用的最有效的外觀方法。②內觀法:將儀器埋入坡體內部,監測坡體在工程實施過程中的各種物理量的變化的方法。內觀法仍以最直觀的物理量——坡體變形作為主要的觀測物件。③巡視觀察法:定期安排技術人員在邊坡範圍內進行巡視觀察並記錄,從巨集觀和定性上了解坡體是否有異常變化。裂縫的調查與簡易觀測是此法的基本內容。 監測的目的:***1***穩定性評價和災害預警***2***資訊化設計***3***評價和指導施工監測成果可用來指導施工,檢驗支護效果,避免由於施工不當造成邊坡失穩;同時監測成果還有助於分析工程事故的原因和責任,評價施工的合理性與施工方法的適應性。***4***促進穩定性評價及支護設計方法的進步,根據監測結果進行反算,驗證評價方法和結果。
21. 工程地質圖: 工程地質圖與工程地質報告書一起,作為工程地質勘察的總結性檔案,提供規劃、設計、施工之用。工程地質圖比工程地質報告書更為直觀。工程地質圖是一套圖紙,包括主圖和附圖。 工程地質圖分類:***1***按圖的內容分類:A工程地質圖***綜合圖***:綜合反映工作區的工程地質條件,以及對條件的總體評價,但不作分割槽。它表示各類建築物區的基本工程地質條件及綜合評價,有時也可針對某類建築的特點,有選擇地表示某些條件或因素,以便使圖件重點突出,便於生產部門使用,又稱綜合圖。B工程地質分析圖***分析圖***:針對某一重要的專門工程地質問題,分析有關因素的變化規律的圖件。圖中只反映某一種因素或某一種巖、土指標的變化規律,常以等值線圖的形式出現。C工程地質分割槽圖:按照工程地質條件中各要
素的主次順序相似程度分割槽,並可作幾級劃分,圖面上只有分割槽界限和區的代號,各區的工程地質特徵在所附的說明表中說明,並作出評價。常與工程地質圖***條件圖***相互配合使用。使用於中、小比例尺,大範圍。D綜合分割槽圖:圖中既表示工程地質條件的有關資料,又有分割槽並對各區的建築適宜性作出評價。是生產部門中常用的形式,這種圖件適於條件簡單或中等複雜程度的地區,對於條件複雜地區,則圖中內容過多,重點不突出,適於大比例尺、小範圍。
***2***按用途分類:A、通用工程地質圖B、專用工程地質圖
A、工程地質型別。是最小一級單元體,在大比例尺工程地質圖上才有條件劃分。
B、岩石型別。是基本單元,用於大、中比例尺工程地質圖。
C、岩石綜合體。是中單元,用於中、小比例尺工程地質圖。
D、 巖組。最大單元,用於小比例尺工程地質圖。
工程地質圖的編繪過程中突出的問題是岩土工程地質製圖單元的劃分問題和工程地質分割槽問題
第1步:巖體先按建造劃分為四種類型:
岩漿岩建造型別***花崗岩、玄武岩、流紋岩„„***
沉積碎屑岩建造型別***砂岩、泥岩、礫岩„„***
沉積碳酸鹽巖建造型別***灰巖、白雲岩***
變質岩建造型別***片岩、片麻岩„„***
第2步:按有成生聯絡***自然共生組合***的岩層組或岩石的工程地質性質***強度、結構***劃分
由上述兩步聯合命名的“ 工程地質巖組”,通用名稱為:岩石強度+ 巖體結構+ 岩層組或岩石名稱:①堅硬塊狀侵入岩巖組②軟弱的層狀—薄層狀礫岩-砂岩-頁岩巖組③堅硬-較堅硬的塊狀片麻岩-變粒巖-混合巖巖組
24. 工程地質圖分割槽原則、標誌有哪些? 分割槽原則:按工程地質條件各要素的相似性,對研究區進行逐級劃分區段,以反映條件的差別,便於應用。 分割槽標誌:①以工程地質條件為分割槽標誌 ②以工程地質評價作為分割槽標誌
A、地形、地貌:
地形:用等高線及形態符號表示。
地貌:大中型單元圈出邊界,小單元可用符號。
小比例尺反映基本成因型別、構造、剝蝕、侵蝕、堆積;
中比例尺反映形態成因型別、山脊、斜坡、河谷、階地、夷平面、岩溶;
大比例尺反映微地貌單元、沼澤、窪地、古河道等。
B、岩土型別:巖類——界限;時代——色譜***顏色***;成因——代號;巖性——線條、花紋、巖性代號;軟弱夾層——按比例尺或超比例尺表示;物理力學指標——附表、框圖、特殊符號加數字、等值線。
C、地質結構:產狀、構造線、褶皺軸線、斷層線***帶***——符號***比例尺、超比例尺***;節理裂隙統計圖等——符號。
D、水文地質條件:符號、分子式、等值線表示。
E、動力地質現象:超比例尺符號***小比例尺圖***,圈出實際範圍***中、大比例尺圖***並由圖例符號表示型別、時代、活動程度。
E、 天然建築材料:圈出範圍,用符號、顏色表示。
***1***區域穩定性:是城市選址、規劃中首要論證的問題,包括地震、砂土液化、地面沉降等。最重要的是地震問題。
對城市規劃區地震問題的研究包括:震源斷層活動性、斷裂監測、建築場地地震效應、場地基本烈度、場地烈度小區劃、場地地震加速度分割槽、建築物設計烈度值。
***2***地基穩定性:地基岩土體的強度和變形。
根據城市規劃的功能分割槽及建築分帶的意圖,對規劃區內各類場地地基穩定性進行評價,提出各場地地基允許承載力的基本值,以及有關基礎設計方案的工程地質論證。
***3***供水源地及水資源合理利用:城市供水是城市規劃中的重要專案之一,包括工業、生活及農業用水。城市供水水源應同時考慮地表水和地下水,一般常以地表水為主。一個城市需有二個以上的水源地及供水方案,就供水源的質量而言,地下水優於地表水,其水質良好,水溫穩定,但必須考慮水資源保護與管理。
***4***城市地質環境的合理利用及保護:環境保護不應侷限於地面上的空氣、水等,必須涉及到地面以下地質環境的合理利用與保護,研究的問題有:
①可能給城市環境帶來威脅或危害的各種自然地質災害或地質作用***地震、火山活動、滑坡、崩塌、泥石流、地震液化、海岸侵蝕、脹縮土等***。
②與城市規劃和建設有關的人類工程活動對地質環境影響和破壞。如城市附近大型水庫的修建所帶來的環境水文地質條件的變化:地下水位上升、地基軟化、斜坡失穩、黃土溼陷;礦山城市,地下采空引起地面塌陷、變形,廢礦渣堆填引起水土汙染,露天開採引起地面形態的破壞;城市過量抽汲地下水引起地面沉降、水資源枯竭等。
③由於城市興建導致多源汙染,超過環境自淨能力,引起水、土、大氣質量單向衰變、惡化;核電站廢料引起的長期放射性汙染;城市熱島效應或溫室效應對大氣產生的影響,可能形成長期災害。
27. 城市選址考慮的因素:
***1***自然地理條件:①氣候條件:氣溫、降雨量、蒸發量、風向、風力、日照時間、凍結深度。
②水文條件:城市規劃應充分考慮利用地表水資源為供水源、水運、環境保護***調節氣候、淨化環境***的調劑。
羅姆塔澤建議的區域淹沒評價標準:①適宜的——不會被百年一遇洪水***洪水頻率1%***淹沒;②適宜,但有限制——會被25-100年一遇洪水***1-4%***淹沒;③不適宜——可被低於25年一遇洪水***大於4%***淹沒。
③適當兼顧風景優美或名勝古蹟地區
***2***工程地質條件:①地形條件***地貌***:是場地選擇的重要依據之一,地形坡度1-5%是最適宜條件。②岩土型別及其工程性質:關係到砌置深度、基礎形式及佈局,不適於建築場地的巖型別:a.低承載力地層、飽水鬆散土層、高壓縮性土層;b.溼陷性黃土;c.脹縮土;d.非均質殘、坡積土;e.人工堆填土、及抗震性差、可能有不均勻沉陷的地基土
③地質結構:a.岩土均一、工程地質性質良好,堅硬、半堅硬巖類,密實砂礫土、低壓縮性粘土,適於一般標準基礎。b.岩土成分有差異,工程性質欠佳或均一性較差,鬆散沙礫土、飽和砂、特殊土。利用時需人工改良。c.岩土均一性差,工程性質不良,厚度不穩定,產生強烈不均勻沉陷或變形量超過允許值。採用時必須特殊處理。
④地下水條件:除地下水資源可利用性外,主要考慮地下水埋藏條件對基礎設定的影響。***h- 地下水埋深、D-砌置深度***
a.乾燥場地 h>D,D=3-5m, 無上層滯水。b.過溼場地 h
按下列標準劃分場地適宜性:a.適宜 不需採用專門措施防治地質災害;b.較適宜 要求採用專門措施防治地質災害;c.不適宜 要求採用複雜措施防治地質災害。
***3***自然資源和天然建材:靠近自然資源地,重視對國民經濟具有重大意義的礦產資源、能源、和天然建築材料的開發利用。
城市規劃設計階段劃分為總體規劃和詳細規劃
28.總體規劃勘察要點:①收集資料:區域地質、第四紀地質、地貌、水文地質條件等 ②工程地質測繪:以中等比例尺***1:1~1:2.5萬***綜合性工程地質測繪為主。
③勘探工作——從工程地質條件考慮。a.勘探線垂直於地貌單元邊界線、地質構造與地層界線,且每個地貌單元和不同地貌單元的部位均應佈置勘探點。b. 勘探線、點間距c.勘探孔深:一般為8~15m ,控制性孔15~30m,且控制性孔佔勘探孔總數1/5~1/3,且每個地貌單元均有控制性孔,數量不少於3個.d.取土及原位測試的孔:平面上均勻分佈,數量不少於總數1/2,豎向上根據地層特徵和土的不均勻程度確定。 詳細勘察要點:
***1***總體規劃的基礎上,主要對小規劃區進行大比例尺1:1000~1:2000 ***或1:500 ***綜合工程地質測繪,著重查明與工程建設有關的工程地質問題。
***2***勘探線垂直於地貌單元邊界線、地質構造與地層界線,且每個地貌單元和不同地貌單元的部位均應佈置勘探點。
***3***勘探點、線間距***m ***:一般在勘探線上根據地貌和地質條件佈置勘探點,每個地貌單元的勘探點不少於3個。尤其在微地貌和地層變化較大的地段應予以加密。
***4***勘探孔深度:控制性孔一般是勘探孔總數的1/5~1/3,且每個地貌單元或每幢建築物應有控制性孔。
***5***取樣、原位測試孔:平面上均勻分佈,佔總數的1/3~1/2,擬建重大建築物的孔不得少於3個。
29. 工業與民用建築的主要工程地質問題: 地基穩定性問題、建築物的合理配置問題、地下水的侵蝕性問題、地基的施工條件問題等。
地基穩定性問題:①地基強度,以地基容許承載力表示。②地基的變形
建築物配置問題:①基礎砌置深度的選擇②持力層的選擇的論證
地基施工條件問題:修建工業及民用建築物基礎時,一般需要進行基坑開挖工作,由於地基的施工條件不僅會影響施工的期限和建築物的造價,而且對基礎型別的選擇起著決定性作用。 地下水侵蝕性問題:混凝土是工業及民用建築常用的建築材料,當混凝土基礎埋置在地下水位以下時,必須考慮地下水對混凝土的侵蝕性問題。
30. 工業與民用建築各個勘察階段的研究內容:可行性研究勘察階段、初步勘察、詳細勘察和施工勘察。
***1***可行性研究勘察階段,本階段應對擬建場地的穩定性和適宜性做出評價。著重研究場地存在的主要工程地質問題。以中等比例尺工程地質測繪為主,必要時進行適量的勘探和測試工作。
***2***初步勘察階段,應對建築物場地的穩定性作出進一步的岩土工程評價,為確定建築總
平面佈置,選擇主要建築物地基基礎設計方案和不良地質作用的防治對策進行論證。
①研究勘察場地可行性研究報告,蒐集勘察場地附近的建築經驗以及與工程性質有關的檔案與資料;②進一步研究場地穩定性的工程地質條件,尤其對不良地質現象的成因、性質、分佈及其對場地穩定性的影響程度、發展趨勢做出明確評價結論。當場地的岩土工程條件複雜時,應進行工程地質測繪和調查;③初步查明地層結構,土***巖***的物理力學性質;④初步查明場地地下水埋藏條件及場地土的標準凍結深度,初步測定水和土對建築材料的腐蝕性;⑤對強震區應對場地和地基土的地震效應進行預測和評價。
***3***詳細勘察,應取得附有座標及地形的建築物總平面佈置圖、場區各建築物的地面整平標高、建築物性質、規模、結構特點、基礎形式、尺寸、埋置深度、基底壓力、地基允許變形及對地基基礎設計的特殊要求等資料。詳細勘察應按單體建築物或建築群提出詳細的岩土工程資料和設計、施工所需的岩土引數;對建築地基做出岩土工程評價, 並對地基型別、基礎形式、地基處理、基坑支護、工程降水和不良地質作用的防治等提出建議。
詳細勘察工作內容:
①蒐集附有座標和地形的建築總平面圖,場區的地面整平標高,建築物的性質、規模、荷載、結構特點、基礎形式、埋置深度、地基允許變形等資料;
②查明不良地質作用的型別、成因、分佈範圍、發展趨勢和危害程度,提出整治方案的建議; ③查明建築範圍內岩土層的型別、深度、分佈、工程特性、分析和評價地基的穩定性、均勻性和承載力;
④對需進行沉降計算的建築物,提供地基變形計算引數,預測建築物的變形特徵; ⑤查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物;
⑥查明地下水的埋藏條件,提供地下水位及其變化幅度;
⑦在季節性凍土地區,提供場地土的標準凍結深度;
⑧判定水和土對建築材料的腐蝕性。
31. 高層建築的特點:重心高、荷載大,水平荷載突出,基礎尺寸大埋置深。
高層建築荷載:***1 ***豎向荷載:高層建築的豎向荷載隨建築物層數或高度的增加而增加。一般情況下,層數每增加一層,基底總壓力就增加10~15kpa 或者高度每增加1m,基底總壓力約增加4~6kpa。***2 ***水平荷載:高層建築的水平荷載主要是風荷載和地震荷載。在建築物結構設計中水平荷載有時成為主要的控制因素。水平荷載對地基基礎會產生偏心壓力。 《建築地基基礎設計規範》規定:a.對經常受水平荷載作用的高層建築,應驗算其穩定性。
B.按地基承載力確定基礎底面積及埋深時,傳至基礎底面上的荷載應按基本組合、土體自重分項係數為1.0,按實際的重力密度計算;c.計算地基變形時,傳至基礎底面上的荷載應按長期效應組合,不應計入風荷載和地震作用。
高層建築主要工程地質問題:
***1***建築場地的穩定性問題:高層及超高層建築物地基變形的影響深度較大,其範圍不是 部分或全部包括地表下的鬆軟土體,而且有時還影響到土體下的基岩風化帶中。地基土體的穩定性除了密實而厚度大的持力層起主導作用外,下臥層的影響也不可忽視。
***2*** 基礎型別選擇的工程地質論證:箱基、樁基及其複合基礎是當前高層建築基礎的主
要型式。
***3***箱基持力層的選擇與改造問題:持力層的選擇主要決定於持力層的巖性,成因型別,形成年代,結構特徵,稠度狀態,層厚及其延展性.
***4***與箱基穩定性有關的問題:①地基的強度與變形問題②基坑底回彈隆起問題③基底水浮力問題④基底接觸反力問題⑤外牆土層壓力問題
***5***樁的種類及樁形選擇問題
公路與鐵路相似之處:***1***它們都是線型工程***2***在山區線路中,崩塌、滑波、泥石流等不良地質現象都是它們的主要威脅***3***兩種線路的結構都是由三類建築物所組成:路基工程,橋隧工程、防護建築物.
32. 道路工程地質勘察主體:
線路、橋、涵、站場、房建。反映在主體工程上為路基、橋涵、隧道、車站。
33. 公路工程地質勘察階段:***1***可行性研究勘察階段:為優選線路方案提供地質依據,分為預可***預可行性研究***勘察和工可***工程可行性研究***勘察。
預可勘察:為論證可行性服務;工可勘察:為擬定工程方案服務。
***2***初步工程地質勘察階段:滿足編制初步設計檔案的要求,配合各主體工程的設計方案及其比較方案
***3***詳細工程地質勘察階段:滿足施工圖設計要求 鐵路工程地質勘察階段:踏勘、初測、定測、補充定測。
***1***踏勘:瞭解影響線路方案的主要工程地質問題和各線路方案一般工程地質條件,為編制預可行性報告提供工程地質資料。
***2***初測:根據預可行性報告審查批覆意見安排工作。
***3***定測:為確定線路具體位置詳細查明採用方案的工程地質和水文地質條件
***3*** 補充定測:補充地質勘察工作,提供沿線各類工程地質圖設計所需工程地質資料
***1***路基邊坡穩定性問題:路基邊坡包括天然邊坡,旁山線路的半填半挖路邊坡以及深路塹的人工邊坡等。其破壞形式主要表現為滑坡,崩塌和錯落。
不穩定斜坡的防治原則以防為主,及時根治。
防:繞避規模較大難以整治的斜坡地段;治:消除或改變促使邊坡穩定性惡化的主導因素,防治發生斜坡失穩事故。
常用的治理措施:削方減載、坡面防護、支擋工程、錨固工程、排水工程
***2***路基基底穩定性問題:路基基底穩定性多發生於填方路堤地段,其主要表現形式為滑移,擠出和塌陷。
***3***道路凍害問題:道路凍害包括冬季路基土體因凍結作用而引起路面凍脹和春季因融化作用而使路基翻漿。
防止道路凍害的措施有:***1***鋪設毛細割斷層,以斷絕補給水源***2***把粉粘粒含量較高的凍脹性土換為粗分散的砂礫石抗凍脹性土***3***採用縱橫盲溝和豎井,排除地表水,降低地
下水位,減少路基土的含水情況;***4***提路基標高***5***修築隔熱層,防止凍結向路基深處發等。
***4***建築材料問題:道渣,土料,片石,砂和碎石
鐵路選線的工程地質論證: 總的原則:掌握區域地質條件,決定線路走向
選線中工程地質的任務: ***1***查清地質、地貌條件及物理地質現象等為各方案的比較提供依據;
***2***對嚴重影響線路安全而數量多、整治困難的各種工程地質問題一般均以繞避為原則。***3***沿線各種天然建築材料的質量符合要求,儲量充足,開採和運輸條件合適,滿足就地取材的要求;***4***水源豐富,分佈適宜,能符合機車用水的要求。
線路的基本型別:***1*** 河谷線***2*** 山脊線***3***山坡線***4*** 越嶺線***5*** 跨谷線 橋墩臺主要工程地質問題:橋墩臺地基穩定性問題、橋臺的偏心受壓問題、橋墩臺地基的沖刷問題
1*** 位址和方向選擇的工程地質論證;
2*** 圍巖壓力***簡稱圍壓***的工程地質評價;
3*** 支護結構設計的工程地質論證;
4*** 施工方法和施工條件的工程地質論證。
圍巖:由開挖洞室引起的應力狀態的重大變化侷限在洞週一定範圍之內。通常此範圍等於地下洞室橫剖面中最大尺寸的3—5倍,習慣此範圍內的巖體稱為“圍巖”。
圍巖應力***二次應力***:開挖地下洞室時發生重分佈後的圍巖中的應力。
圍巖壓力:地下建築物的圍巖在重分佈應力作用下產生塑性變形破壞而產生的作用於支護結構上的壓力。其性質和大小取決於地應力狀態和巖體特性。
圍巖抗力:有壓隧洞由於常存在很高的內水壓力,迫使襯砌向圍巖方向變形,圍巖被迫後退時,將產生一個反力來阻止襯砌的變形,這種圍巖對襯砌的反力稱為圍巖抗力。
圍巖壓力型別:
***1***形變圍巖壓力:是由於圍巖塑性變形如塑性擠入、膨脹內鼓、彎折內鼓等形成的,它具有隨時間增長的特點。
***2***鬆動圍巖壓力:是由於圍巖拉裂塌落、塊體滑移及重力坍塌等破壞引起的。———鬆動圍壓
***3***衝擊圍巖壓力:是由於巖爆形成的。它是彈脆性圍巖過度受力後突然發生岩石彈射變形所引起的圍巖壓力現象。———彈性圍壓
***4***偏壓:這是一種主要產生於淺埋隧道的特殊圍壓。①傍山隧道:因隧道頂部鬆散堆積物沿底板傾斜面蠕動或因滑坡而形成的圍壓皆為偏壓。②巖體沿軟弱夾層或充填有易滑物 質的裂隙蠕滑也可對位於其下洞室造成偏壓。
無壓隧道及洞室支襯結構設計的工程地質論證:
一、常規支襯結構:***1*** 支撐--- 是一種加固圍巖的臨時性措施。***2***襯砌--- 是加固圍巖的永久性工程結構。一般是用漿砌條石、混凝土、鋼筋混凝土砌築的。
二、噴錨支護:1. 噴錨支護----應用錨杆與噴射混凝土形成複合體加固圍巖體的措施。
2. 新奧法---以巖體力學理論和現場圍巖變形觀測資料為基礎,將錨杆和噴射混凝土組合在一起,以充分發揮圍巖自身承載能力,進行隧道開挖和支護的一套工程技術。基本要點可扼要的概括為:“少擾動、早噴錨,勤量測、緊封閉”。
影響有壓隧洞圍巖整體穩定性的因素:圍巖抗力、內水壓力。
圍巖抗力系數:使隧洞圍巖產生一個單位徑向變形所需的內水壓力。
地下建築施工方法的工程地質論證:目前已有的掘進方法有隧道掘進機掘進法、傳統的坑道掘進法和特殊掘進法。
37.地下建築工程地質勘察階段及各階段任務:
***1***可行性研究階段工程地質勘察:本階段的勘察方法以工程地質測繪為主,輔以必要的勘探、試驗工作,以查明建築場區的工程地質條件,判明是否有不良工程地質因素。
***2***初步設計階段工程地質勘察:本階段,工程地質測繪、勘探及試驗等工作同時進行。
***3***技術施工設計階段工程地質勘察:根據導洞所揭露的地質情況,驗證已有地質資料和圍巖分類,對圍巖穩定性和湧水情況進行預測預報。
水利樞紐:為綜合利用水利資源而修建的控制和支配水流的水工建築物的綜合體,一般包括擋水、洩洪、輸水、發電、通航等建築物。
38. 水利水電的工程地質問題:
水利樞紐區的工程地質問題:①壩基滲漏、繞壩滲漏、渠道滲漏②壩基滲透穩定問題③壩基、壩肩抗滑穩定問題④隧洞圍巖穩定問題⑤施工湧水
水庫區的工程地質問題:①水庫滲漏②庫岸穩定③水庫淤積④水庫浸沒⑤水庫誘發地震
水壩型別:
按築壩的材料:可分為散體堆填壩和混凝土壩。
散體堆填壩又可分為土壩、堆石壩、幹砌石壩等。
混凝土壩是對變形相對敏感的相對剛性結構。
按結構可分為重力壩、拱壩、支墩壩。 土壩:利用當地土料堆築而成的一種歷史最悠久、採用最廣泛的一種壩型。優點:就地取材、結構簡單,施工技術易掌握,抗震性強,對地質條件要求在各類壩型中最低。在壩工建設中所佔比例最大。
土壩對工程地質條件的要求:***1***壩基要有一定的強度。***2***壩基透水性要小。***3***就近要有數量足夠和質量合乎要求的土料,包括一般的堆填料和防滲粘土料,它直接影響壩的經濟條件和壩體質量。***4***要有修建溢洪道的合適地形、地質條件。 堆石壩:壩體用石料堆築***幹砌***而成,也是就地取材的古老壩型。
堆石壩對工程地質條件的要求:與土壩大致相同,但要高些。一般岩基均能滿足此種的要求。壩址區有足夠的石料,其質量要求是:有足夠的強度和剛度,有較高的抗風化和抗水效能。 重力壩:有混凝土重力壩和漿砌石***圬工***重力壩。
重力壩特點:①結構簡單,安全可靠②對地形地質條件適應性強③洩洪問題容易解決④結構作用明確⑤剖面大,材料用量多⑥ 體應力較低,材料強度不能充分發揮⑦受揚壓力影響大⑧體積大,水泥用量多,水化熱高
重力壩對工程地質條件的要求:①壩基岩石的強度要高。②壩基岩石的滲透性要弱。③就近應有足夠的、合乎質量要求的砂礫石。和碎石等混凝土粗細骨料,它往往是確定重力壩型的依據之一。 拱壩:在平面上呈圓弧性,凸向上遊。作用於壩體上的庫水壓力等,藉助於拱的推力傳遞給拱端兩岸山體,並藉助於它的支撐力來維持穩定。
拱壩優點:體積小、重量輕,比混凝土重力壩可節約80%的混凝土用量;具有較強的超載和抗震能力。
拱壩缺點:對地質條件及施工技術要求高。***大部分力通過拱傳給兩岸山體,剖面上懸臂樑作用將少部分荷載及自重傳給壩基。***
拱壩對工程地質條件的要求:***1***必須建在堅硬、完整、新鮮的基岩上,要求巖體具有足夠強度,不允許產生不均勻變形;***2***地形上最好為“v”型谷,兩岸山體渾厚、穩定及良好的對稱性,以利於充分發揮拱的作用。 支墩壩:由相隔一定距離的支墩和向上遊傾斜的擋水蓋板組成。庫水壓力由由蓋板經支墩傳遞給地基。按蓋板形狀可分為:平板壩;連拱壩;大頭壩。 壩基滲透變形的型式:壩基滲透變形的主要型式為管湧和流土。
壩基滑動破壞的型別:
表層滑動:沿混凝土底面與基岩接觸面之間發生的剪下滑動。當壩基岩體堅硬完整、無控制滑移的軟弱結構面存在,巖體強度遠大於混凝土與基岩接觸面的強度時可能發生。 接觸面的摩擦係數值,是控制重力壩設計的主要指標。
淺層滑動:壩基淺部巖體的抗剪強度既低於混凝土與基岩接觸面的抗剪強度又低於深部巖體的抗剪強度時便發生這種型別的滑動破壞
深層滑動:當壩基岩體一定深度範圍內存在軟弱結構面且按一定組合形成危險滑移體時便可發生。滑移邊界條件的構成:滑移面,切割面,臨空面 提高壩基岩體抗滑穩定性的工程措施:1.清基開挖2.巖體加固***1***固結灌漿***2***錨固***3***混凝土塞3;防滲排水;4.改變建築物結構;5、其他措施:如預留巖體保護層、充水保護和瀝青覆蓋開挖面
提高拱壩壩肩巖體穩定性的工程措施:1.為使壩肩與岸坡牢固連線,應將壩端嵌入
到基岩一定深度內,且要求接頭處的基岩新鮮、堅硬完整。2.壩肩巖體中的易滑軟弱結構面,必須嚴格地處理。3.改變建築物結構 工程地質勘察的重要性:
任何工程建築物都是營造在一定的地質環境之中,所有工程建設方式、規模和型別都受建築場地的工程地質條件所制約。地基的好壞直接影響到建築物的經濟和安全。
因此,在設計每一個建築物之前,必須進行場地進行工程地質勘察,充分了解建築場地的工程地質條件,論證和評價場地的穩定性和適宜性,為不良地質現象、軟弱地基等的處理與加固等提出技術決策和實施方案。
實踐經驗證明,工程地質勘察工作做得好,設計、施工就能順利進行,工程建築的安全運營就有保證。相反,忽視建築場地的工程地質勘察,都會給工程帶來不同程度的影響,輕則修改設計方案、增加投資、延誤工期,重則使建築物完全不能使用,釀成災害。 工程地質勘察***專門工程地質學***:是研究工程地質勘察的原理和技術方法的學科。 工程地質勘察重點研究各種勘察技術方法的正確選擇和配合使用,勘察工作量的合理安排與佈局,勘察資料的獲取與整理,以及在專門性工程地質勘察中如何選擇優良建築場地,分析工程地質問題等。
工程地質勘察***專門工程地質學***的研究內容:
***1*** 工程地質勘察理論的研究
***2*** 工程地質勘察技術方法與程式的研究
***3*** 各類建築工程地質勘察的研究***工業與民用建築、高層建築、鐵路、公路、水利水電工程***儘量利用若風化巖體***、隧道、地下洞室、機場等***。
工程地質勘察手冊