岩土工程勘察复习要点

不良地质现象：对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象按岩土工程勘察规范GB50021-02（以下简称规范）规定，岩土工程勘察的等级，是由工程安全等级、场地和地基的复杂程度三项因素决定的。地基复杂程度也划分为三级：一级地基、二级地基、三级地基1（1）岩土种类多，性质变化大，地下水对工程影响大，且需特殊处理；（2）多年冻土及湿陷、膨胀、盐渍、污染严重的特殊性岩土，对工程影响大，需作专门处理的；变化复杂，同一场地上存在多种的或强烈程度不同的特殊性岩土也属之。2（1）岩土种类较多，性质变化较大，地下水对工程有不利影响；（2）除上述规定之外的特殊性岩土。3（1）岩土种类单一，性质变化不大，地下水对工程无影响；（2）无特殊性岩土。岩土工程勘察规范明确规定勘察工作划分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。详细勘察的目的，是对岩土工程设计、岩土体处理与加固、不良地质现象的防治工程进行计算与评价，以满足施工图设计的要求。岩土工程勘察的方法或技术手段，有以下几种：（1）工程地质测绘；（2）勘探与取样；（3）原位测试与室内试验；（4）现场检验与监测。工程地质测绘是运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描述，初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。根据研究内容的不同，工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘两种。工程地质测绘具有如下特点：（1）工程地质测绘对地质现象的研究，应围绕建筑物的要求而进行。（2）工程地质测绘要求的精度较高。（3）为了满足工程设计和施工的要求，工程地质测绘经常采用大比例尺专门性测绘。工程地质测绘对地质构造研究的内容包括：岩层的产状及各种构造型式的分布、形态和规模；软弱结构面（带）的产状及其性质，包括断层的位置、类型、产状、断距、破碎带宽度及充填胶结情况；岩土层各种接触面及各类构造岩的工程特性；挽近期构造活动的形迹、特点及与地震活动的关系等。工程地质测绘中地貌研究的内容有：地貌形态特征、分布和成因；划分地貌单元，地貌单元形成与岩性、地质构造及不良地质现象等的关系；各种地貌形态和地貌单元的发展演化历史。不良地质现象研究的目的，是为了评价建筑场地的稳定性，并预测其对各类岩土工程的不良影响。岩土工程勘探的任务详细研究建筑场地或建筑地段的岩土体和地质构造。研究水文地质条件。研究地貌和不良地质现象。取样及提供野外试验条件。提供检验与监测的条件。其他。如进行孔中摄影及孔中电视，喷锚支护灌浆处理钻孔，基坑施工降水钻孔，灌注桩钻孔，施工廊道和导坑等。岩土工程勘探的特点（1）勘探范围取决于场地评价和工程影响所涉及的空间，除了深埋隧道和为了解专门地质问题而进行的勘探外，通常限定于地表以下较浅的深度范围内。（2）大多数工程都坐落于第四系土层或基岩风化壳上，应给予特别注意和研究。（3）为了准确查明岩土的物理力学性质，在勘探过程中必须注意保持岩土的天然结构和天然湿度，尽量减少人为的扰动破坏。（4）为了实现地质、水文地质、岩土工程性质的综合研究，以及与现场试验、监测等紧密结合，要求岩土工程勘探发挥综合效益，对勘探工程的结构、布置和施工顺序也有特殊的要求。岩土工程勘探常用的手段有钻探工程、坑探工程及地球物理勘探三类。岩土工程钻探有如下特点：（1）钻探工程的布置，不仅要考虑自然地质条件，还需结合工程类型及其结构特点。如房屋建筑与构筑物一般应按建筑物的轮廓线布孔。（2）除了深埋隧道以及为了解专门地质问题而进行的钻探外，孔深一般十余米至数十米，所以经常采用小型、轻便的钻机。（3）钻孔多具综合目的，除了查明地质条件外，还要取样、作原位测试和监测等；有些原位测试往往与钻进同步进行，所以不能盲目追求进尺。（4）在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面，均有特殊的要求。我国岩土工程勘探常采用的钻探方法及设备：常采用的方法：冲击钻探、回转钻探和振动钻探等；按动力来源又将它们分为人力的和机械的两种。机械回转钻探的钻进效率高，孔深大，又能采取岩心，所以在岩土工程钻探中使用最广泛。双层岩心管钻进双层岩心管钻进是复杂地层中最普遍采用的一种钻进技术。一般岩心钻采用的是单层岩心管，其主要的缺点是钻进时冲洗液直接冲刷岩心，致使软弱、破碎岩层的岩心被破坏。而双层岩心管钻进时，岩心进入内管，冲洗液自钻杆流下后，在内、外两管壁间隙循环，并不进入内管冲刷岩心，所以能有效地提高岩心采取率。双层岩心管有双层单动和双层双动两类结构，以前者为优。钻孔设计书的内容要点包括：（1）钻孔附近的地形、地质概况及钻孔目的。钻孔的目的一定要充分说明，使施钻人员和观测、编录人员都明确该孔的意义及钻进中应注意的问题。这对于保证钻进、观测和编录工作的质量，是至关重要的。（2）钻孔的类型、深度及孔身结构。根据已掌握的资料，绘制钻孔设计柱状剖面图，说明孔中将要遇到的地层岩性、地质构造及水文地质情况等，据以确定钻进方法、钻孔类型、孔深、开孔和终孔直径以及换径深度、钻进速度及保护孔壁的方法等。（3）岩土工程要求。包括岩心采取率、取样、试验、观测、止水及编录等各方面的要求。（或照相）、钻进观测、试验编录的项目及应取得的成果资料有：钻孔柱状剖面图、岩心素描记录图及水文地质日志等。（4）说明钻探结束后对钻孔的处理意见。土体原位测试技术的种类土体原位测试一般是指在岩土工程勘察现场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试以获得所测土层的物理力学性质指标及划分土层的一种土工勘测技术。可以归纳为下列两类：（1）土层剖面测试法。它主要包括静力触探、动力触探、扁铲松胀仪试验及波速法等。（2）专门测试法。它主要包括载荷试验、旁压试验、标准贯入实验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等。静力触探试验（英文缩写CPT），是把具有一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压入土中，以测定探头阻力等参数的一种原位测试方法。静力触探成果应用（1）划分土层；（2）求取各土层工程性质指标；（3）确定桩基参数。动力触探试验成果的应用：（1）划分土类或土层剖面（2）确定地基土承载力（3）求桩基承载力和确定桩基持力层（4）确定砂土密实度及液化势（5）确定粘性土稠度及C、$值。旁压试验成果整理及其应用试验成果整理旁压试验的主要成果是旁压p-S或p-V曲线，可从曲线上求出一些和土的性质有关的参数。1）数据校正（1）压力校正（2）测管水位下降值2）绘制p-S曲线根据预钻式旁压p-S曲线的特征，可以求取三个特征值：1, （1）静止侧压力p0（2）临塑压力pf（3）极限压力pl试验成果应用旁压试验与载荷试验在加压方式、变形观测、曲线形状等方面都有类似之处，其用途也基本相同确定地基承载力标准值（1）临塑压力法。（2）极限压力法。2, 计算地基土的旁压模量十字板剪切试验成果应用1）估算地基允许承载力2）预估极限端阻力和极限侧摩阻力3）其他将十字板抗剪强度用于软土地基及其他软土填挖方斜坡工程的稳定性分析与核算，是尤为普遍的。用十字板剪切仪可以测定软土中地基及边坡遭受破坏后的滑动面附近土的抗剪强度，反算滑动面上土的强度参数，可为地基与边坡稳定性分析确定合理的安全系数提供依据。在软土地基堆载预压处理过程中，可用十字板剪切试验测定地基强度的变化，用于控制施工速率及检验地基加固程度。据其方法不同，静力法又可分为承压板法、狭缝法、钻孔变形法及水压法等。原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴抗压试验等。常用的应力量测方法主要有：应力解除法、应力恢复法和水压致裂法等。这些方法的理论基础是弹性力学。应力恢复法基本原理应力恢复法一般在平硐壁面（也可在地表露头面）上进行。在岩面上切槽，岩体应力被解除，应变也随之恢复；然后在槽中再埋入液压枕，对岩体施加压力，使岩体的应变恢复至应力解除前的状态；此时，液压枕施加的压力即为应力解除前岩体受到的应力，这一应力值实际上是平硐开挖后壁面处的环向应力。通过量测应力恢复后的应力和应变值，利用弹性力学公式即可求解出测点岩体中的应力状态。根据所采用应变计的类型不同，应力恢复法可分为钢弦应变计法、电阻片法和光弹应变计法。应力恢复法适应于坚硬、半坚硬完整岩体。水压致裂法（一）基本原理水压致裂法是利用橡胶栓塞封堵一段钻孔，然后通过水泵将高压水压入其中，使孔壁岩体产生拉破裂。假定铅直钻孔孔轴平行于某一岩体应力分量时，典型情况下的水泵压力随时间变化的关系如图5-18所示。压力从p0开始增加，到峰值pci时，孔壁某特定部位将产生拉破裂，压力也随之降低，并稳定于ps,这一压力称为封井压力（或称关闭压力）。这时若人为地降低水压力，则孔壁拉裂隙在岩体应力作用下将闭合。当再次升压时，裂隙将再次张开，压力达到峰值pc2后再次降低并稳定在ps值附近。利用测得的几个特征压力pci、pc2、ps及拉裂隙方位等数据，根据弹性力学中圆形孔洞周边应力公式即可求得岩体中的两个水平应力值，而铅直应力可大致等于pgh。另外，大量的试验资料表明，孔壁的初始破裂通常是铅直的，且沿最大水平主应力方向发展，借此可判断岩体中水平应力的方向。水压致裂法的主要优点是：量测深度不受限制、代表性好。试验设备简单，操作方便，测量结果直观，精度高。主要缺点是主应力方向难以准确确定。岩体声波测试分为单孔法、跨孔法、和表面测试法、基本原理当岩体受到振动、冲击或爆破作用时，将激发不同动力特性的应力波，根据波动理论可以求得岩体的动力学参数。成果整理与应用（1）按公式计算岩体的纵、横波速度（2）按公式计算岩体动弹性参数（3）按公式计算岩体的利用以上各种指标可以评价岩体的力学性质、岩体质量、风化程度及其各向异性特征。此外，还可以波速指标进行岩体风化分带、岩体分类和确定地下硐室围岩松弛带等。点荷载试验是将岩块试件置于点荷载仪的两个球面圆锥压头间，对试件施加集中荷载直至破坏，然后根据破坏荷载求岩石的点荷载强度。此项测试技术的优点是，可以测试不规则岩石试件以及低强度和严重风化岩石的强度。岩体回弹锤击试验基本原理根据刚性材料的抗压强度与冲击回弹高度在一定条件下存在着某种函数关系的原理，利用岩体受冲击后的反作用，使弹击锤回跳的数值即为回弹值（R）。此值愈大，表明岩体愈富弹性、愈坚硬，反之，说明岩体软弱，强度低。水平收敛计目前常用的是带式收敛计和钢尺式收敛计。岩土体内部的应力可分为初始应力和二次应力。那么在什么条件下应进行地下水监测呢？根据规范规定，大致有以下几种情况：当地下水位的升降影响岩土体稳定，以致产生不良地质现象时；当地下水位上升对构筑物产生浮托力或对地下室和地下构筑物的防潮、防水产生较大影响时；当施工排水对工程有较大影响时；当施工或环境条件改变造成的孔隙水压力、地下水压力的变化对岩土工程有较大影响时。地下水监测的内容包括：地下水位的升降、变化幅度及其与地表水、大气降水的关系；工程降水对地质环境及附近建筑物的影响；深基、洞室施工，评价斜坡、岸边工程稳定和加固软土地基等进行孔隙水压力和地下水压力的监控；管涌和流土现象对动水压力的监控；当工程可能受腐蚀时，对地下水水质的监测等。岩土参数可分为两类：一类是评价指标，用以评价岩土的性状，作为划分地层鉴定类别的主要依据；另一类是计算指标，用以设计岩土工程，预测岩土体在荷载和自然因素作用下的力学行为和变化趋势，并指导施工和监测。常用的特征值可分为两大类：前一类是反映数据分布的集中情况或中心趋势，它们被作为某批数据的的典型代表；后一类是反映数据的离散程度按规范规定，表征岩土工程性质的主要参数的特征值，前一类为算术平均值fm，后一类为标准差bf和变异系数3。岩土工程分析评价的内容主要包括：（1）场地的稳定性和适宜性。（2）为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分布的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数。（3）预测拟建工程施工和运营过程中可能出现的岩土工程问题，并提出相应的防治对策和措施以及合理的施工方法。（4）提出地基与基础、边坡工程、地下洞室等各项岩土工程方案设计的建议。（5）预测拟建工程对现有工程的影响、工程建设产生的环境变化，以及环境变化对工程的影响。按规范规定，岩土工程计算应按极限状态进行。所谓“极限状态”指的是：整个工程或工程的一部分，超过某一特定状态就不能满足设计规定的功能要求。这一特定状态即称为该功能的极限状态。按工程使用功能，可将极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态二类。承载能力极限状态或称破坏极限状态。它又可分为两种情况：岩土体中形成破坏机制；岩土体的过量变形或位移导致工程的结构性破坏。反分析的含义通过工程实体试验或施工监测岩土体实际表现性状所取得的数据，反求某些岩土工程技术参数，并以此为依据验证设计计算、查验工程效果以及分析事故的技术原因。斜坡指的地壳表面一切具有侧向临空面的地质体，是地壳表层广泛分布的一种地貌形式。斜坡变形破坏类型：（一）斜坡变形：拉裂、蠕滑、弯折倾倒（二）斜坡破坏：崩塌、滑坡泥石流：是发生在山区一种携带有大量泥沙、石块的暂时性的急性水流，其固体物质的含量有时超过水量，是介于夹砂水流和滑坡之间的土石、水、气混合流或颗粒剪切流。泥石流形成条件：地形条件、地质条件、气象水文条件