工程地质课件8.ppt

上节回顾,我国主要特殊土的基本性质 黄土 红粘土 软土 膨胀土 冻土 盐渍土,工程地质勘察及其任务,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第八章 工程地质勘察,工程地质勘察的任务,选择地质条件比较好的场地,查明对于工程不利的物理地质作用,查明地层年代、地质构造、土的分布，测定力学参数,查明地下水类型、水质条件等,提出建筑物结构形式、基础类型,对不利于工程建设的岩土层，提出处理或防治措施,工程地质勘察的阶段划分,工程设计分三个阶段：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(可行性研究勘察)、初步勘察、详细勘察 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（可行性研究勘察）阶段： 取得几个待选场地的工程地质资料并进行对比分析，对拟选场址的稳定性和适宜性作出工程地质评价，选择场址时，还需要进行技术经济分析 工作包括：,搜集区域地质、地形地貌、地震情况,通过踏勘，了解场地的工程地质条件,对工程地质条件复杂，须进行测绘及必要的勘探,选择场址应该注意问题,一般情况下应该避开下列恶劣地段： 1 不良地质现象发育、对场地稳定性有直接或者潜在威胁的地段； 2 地基土性严重不良的地段 3 对抗震不利的地段 4 洪水或者地下水对建筑场地有威胁的地段 5 地下有贵重矿藏或者不稳定的采空区,台湾海峡隧道初定的三条方案,台湾海峡隧道假想图,2、初步勘察阶段 在选定的场址上进行。

目的：对选定场地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方案作出工程地质论证初步勘察阶段的主要工作包括：,搜集本项目可行性研究报告等,初步查明场地的工程地质条件,对抗震设防烈度7度的地区，确定场地的地震效应,地震区对场地的地震效应有： 地震力效应 地震破裂效应 地震液化效应 地震激发地质灾害的效应,地震效应,（1）地震断层 在震源处以震波的形式传播于周围的地层上，引起相邻岩石振动，这种振动具有很大的能量，它以作用力的形式作用于岩石上，当这些作用力超过了岩石的强度时，岩石将发生突然破裂和位移地震地裂缝是因地震产生的构造应力作用而使岩土层产生破裂现象，是地震区常见的地震效应现象，它对建构筑物危害甚大2）地裂缝,刑台地震裂缝,唐山大地震时的地裂缝,道路由于地基液化引起的震陷破坏,液化引起的公园岸坡的垮塌,强烈的地震作用能激发斜坡上岩土体松动、失稳，发生滑坡和崩塌等不良地质现象它可以摧毁房屋、道路，并因崩塌和滑坡堵塞河道等地震激发的地质灾害效应,,3、详细勘察阶段 此时场地地质条件已经基本查明，目的是为施工图设计提供各项技术参数，对建筑物地基做出岩土工程评价，确定基础设计、地基处理、不良地质现象防治工程等具体方案。

取得建筑物总平面布置图，可能采取的基础形式等,查明不良地质现象，提出防治方案及所需的岩土技术参数,查明场地各层岩土的类别等，确定地基稳定性和承载力,确定地基变形计算参数，预测沉降、差异沉降或者整体倾斜,查明地下水埋藏条件与腐蚀性,分析地震效应,详细勘察阶段的主要工作包括：,场地类型,液化等级,§8～2 工程地质测绘和调查,工程地质测绘和调查的主要内容,定义：通过测绘将测区的工程地质条件反映在一定比例尺的地形底图上，最终成果是绘制工程地质图 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 2）地质构造的研究 3）地形地貌研究 4）水文地质条件研究 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,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： 尾矿坝（干、湿）、桩基 3）工程地质条件复杂程度：比如斜坡地段的建筑物,§8～2 工程地质测绘,工程地质测绘的比例尺,工程地质图的比例尺分三种(公路工程)： 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 1：200～1：1000 详细勘察等或者地质复杂阶段 对于建筑地段的地质界线，测绘精度在图上的误差：误差3mm，其他地段要5毫米,§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 像片成图法：利用地面摄像或航空（卫星）摄影的图片、遥感图像，在室内根据判释标志，结合掌握的区域地质资料，将判明的工程地质条件绘在相片上，并在其上选择线路与调查的地点，据此做实地调查，将调查结果转绘在地形图。

室内分析为主、实地调查为辅,,美国陆地卫星七号 (LANDSAT-7) 美国陆地卫星五号 (LANDSAT 5) 加拿大RADARSAT-1 日本JERS-1卫星 欧洲ERS卫星 CBERS-1 中巴资源卫星 法国SPOT卫星 欧空局ENVISAT卫星,美国陆地卫星七号 (LANDSAT-7),CBERS-1 中巴资源卫星,实地测绘法： 1）路线法：沿选定路线，实地测绘、调查，将沿线的地层构造、地质现象、地下水等绘在地形图上 2）布点法：预先在地形图布置一定观测路线和观测点，是基本方法，常用于大、中比例尺图 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，主要目的查明局部地质问题，是一种辅助方法,本节小结,工程地质勘察的目的和任务 工程地质勘察在三个阶段的主要工作内容 工程地质测绘的主要内容 工程地质测绘的主要方法,§8～3 工程地质勘探,工程地质勘探的任务,一般在工程地质测绘的基础上进行，直接或者间接深入地下岩土层，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 钻孔分技术性孔和鉴别孔 在技术孔中取原状土，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,,,,§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，断面方形、矩形、圆形 坑探中取原状土,,,物探 物探是以观测地质体的天然物理场或人工物理场的空间或时间分布状态，不研究地层物理性质和地质构造的方法。

（一）优点与局限性 物探方法效率高、成本低、装备轻便，能从较大范围勘察地质构造和测定地层各种物理参数等可以经济而迅速地探测较大范围内的情况： 1．覆盖层下基岩面的起伏变化； 2．隐伏断裂构造； 3．埋藏或隐伏的自然地质现象（如岩溶等）等三维资料 因此一般在钻探布设前安排物探工作但是物探是一种非直观的勘探方法，物探资料往往具有多解性；而且物探方法是否有效要取决于对象是否具备某些基本条件二）探测对象应满足的三个基本条件 1．探测对象与围岩的电阻率有显著差异； 2．探测对象的厚度或直径、宽度与其埋深之比足够大； 3．用电测深确定地层界面深度时，界面倾角以及界面间夹角小于20°，界面延续长度数倍于埋藏深度常用的物探方法 1．电法勘探；（高密度电法、瞬变电磁法及可挖源音频大地电磁测深法） 2．地震勘探； 3．声波勘探；（声波CT） 4．磁法勘探； 5．重力法勘探； 6．触探； 7．测井；8．地质雷达等地球物理测量利用重力测量、航磁测量、地震测深、电测深资料分析推断断裂与地球物理异常场的关系如重力异常带、航磁异常带与断裂的相关关系；地震测深深部界面波速穿过断裂的变异特征等，分析研究断裂的深部特征和断裂活动的深层背景。

工程地质物探,采用专用仪器探测地壳表层的物理场来划分地层、地质构造等的地球物理勘探方法 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，=K*U/I 各类岩土电阻率见,图示,,岩土的电阻率影响因素,电阻率的概念：反映岩土的导电性，在数值上等于电流在材料中均匀分布时，单位立方体材料所表现出来的电阻值，单位一般是m 岩石(土)类型 岩石(土)成分、结构与构造 岩石(土)的孔隙度和含水性,表8.1,,电磁法原理,,,,,,,,,,,,,,发射机,发射线圈,接收机,接收线圈,软弱夹层,H1,H2,工程地质物探,2、地震勘探法：利用地质介质的波动性来探测地质现象 用爆炸或敲击产生地震波，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、风化层等,,按照弹性波的传播方式，地震勘探可以分为直达波法、反射波法和折射波法三种根据要了解的地质现象的深度和范围的不同，可以选择不同的方法地震勘探模拟图 （此模拟图为二维，接收点距40米，每炮8个点接收，共放5炮。

第二道工序：放线，插检波器、安置采集站，准备接收地震波第四道工序：引爆炸药或用气枪、可控震源产生地震波，检波器接收地震波，送地震仪写入磁盘,,这是地下某一反射界面,,第一道工序：插标志旗，为激发炮点、接收点指定位置第三道工序：钻井、放炸药，也可用气枪或可控震源，目的是产生地震波第1炮反射点： 我叫检波器，把震动波转换为电磁波每个接收点由9-36个组成我叫采集站暂时存放地震信号碰到水面时，穿上浮筒立在水面我叫天线，用来发射信号不用我也可，用光缆连接这是地面,,,,我叫地震仪，可坐车可乘船，用于记录地震波，是野外指挥中心,我叫爆炸机,准备放炮，6秒后解除警戒！放！,,,,,,,,,,,该点接收设备前移，准备接收下炮地震波,,,,,这叫炮距，指两个炮点之间的距离，一般为道距的1-4倍,这叫道距，指两个接收点之间的距离，大部分为50米，还有40米与30米两种这是第5炮反射点,第4炮反射点： 我叫炸药，井中激发一般为2-10公斤该点接收设备前移，准备接收下炮地震波,该点接收设备前移，准备接收下炮地震波,,,我叫钻机，兄弟有车装钻、人抬钻、山地钻、风钻等，井深一般为6－30米,谁在捣乱？重传！,第3炮反射点： 。

第2炮反射点： 该点接收设备前移，准备接收下炮地震波,一般白旗是接收点，红旗是激发点，激发点也可在接收点之间§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,,§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,,§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。