sm06地基勘查及测试

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Chap.6,地基勘查及测试,6.1,工程地质概述,6.2,水文地质条件,6.3,地基勘察的任务和内容,6.4,地基勘察的方法,6.5,地基勘察报告,地基勘察的,目的,在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，,为设计和施工提供所需的工程地质资料,。,地基勘察的,任务,：,认识场地的地质条件，分析场地条件与建筑物之间的相互影响,。,6.1,工程地质概述,一、地质作用及地质年代,自然界所发生的,一切改变地壳物质组成、构造和地表形态的作用,。,内力地质作用,外力地质作用,主导,2.,地质年代,1.,地质作用,地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。,“土”形成于新生代第四纪，因此称为“第四纪沉积物”。,二、矿物和岩石,1.,岩石,岩浆岩,变质岩,沉积岩,按成因分类,是,一种或多种矿物的集合体,。其性质取决于矿物成分。,2.,矿物,原生矿物,次生矿物,分类,多为原生矿物,质坚，高强,质软，吸水性强,三、地质构造,在漫长的地质历史发展过程中，,地壳在内、外力地质作用下，不断运动演变，所造成的地层形态,（如地壳中岩体的位置，产状及其相互关系等）统称为地质构造。,1.,褶皱构造,地壳中层状岩层在,水平运动,的作用下，使原始的水平产状的岩层弯曲起来，形成褶皱构造,2.,断裂构造,沿断裂面两侧的岩层未发生位移或仅有微小错动的断裂构造，称为,节,理,反之，如发生了相对的位移，则称为断层。,岩体受力断裂使原有的连续完整性遭受破坏而形成断裂构造。,四、第四纪沉积物,残积物,坡积物,洪积物,按成因分类,无层理、孔隙大、棱角分明,易引起不均匀沉降,冲积物,自坡上而下，由粗而细，,高压缩、颗粒亚圆,稳定性差、易引起不均匀沉降,近山口：,良好地基,强度高，压缩性低，透水强；,远山口：,注意流砂现象,颗粒细，砂土为主,层理构造明显，高压缩、低强度、,含水多，常含有机质,山区和平原多为良好地基；,三角洲不良,6.2,水文地质条件,水文地质条件,指地下水的埋藏条件、深度、动态分布、化学成分及对混凝土的腐蚀。,一、地下水,存在于地面以下的土和岩石孔隙、裂隙和溶洞中的水。,上层滞水,潜水,承压水,按埋藏条件分,水位的变化直接受气候影响,对基础埋深有影响,动水力冲坏基坑,地下水对工程影响,基础埋深选择,基坑排水方式确定,地下水位升降的不良影响,地下室防水,空心结构浮起,地下水腐蚀,透水层,不透水层,基坑,板桩墙,二、土中渗流的影响,土孔隙中的自由水,在重力作用下,，或只要,有水头差,情况下，,透过土孔隙流动,的现象称为渗透（或,渗流）。,层流,紊流,流线不相交,流线紊乱，交错,板桩围护下的基坑渗流,1.,土的渗透定理（,达西定理,）,水在土中的渗透速度与试样两端水头差成正比，与渗流路径长度成反比,v=,kh,/L=,ki,i=h/L,，,水力梯度（水力坡降）,砂土,v=,ki,i,v,O,i,0,粘性土,v=k,（,i-i,0,）,起始水力坡降,讨论：,砂土,的渗透速度与水力梯度呈线性关系；,密实的粘土,，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发生渗透。,达西定律适用于层流，不适用于紊流。,2.,渗透力与渗流稳定,1,）渗透力,G,D,地下水在渗流过程中受到土骨架的阻力（,T,），相应地，水对土产生反力，称为动水力（或渗透力,G,D,）。,根据静力平衡条件：,h,1,H,2,H,1,h,2,z,1,z,2,T,LA,图中,A,为过水断面面积；,L,为渗流路径长度。,g,W,LA,a,单位体积力，,kN/m,3,2,）渗透稳定,i,i,cr,:,土体处于稳定状态,土体发生流土破坏,土体处于临界状态,临界水力坡降：,透水层,不透水层,基坑,板桩墙,当水,自下而上,运动时，动水力方向与土体自重方向相反，此时临界状态为：,G,D,g,g,W,i=,g,2,）渗流变形,流砂（流土）,i,i,cr,土在向上的渗透作用下，当,i,i,cr,，,表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象。,管涌,i,i,cr,在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。,通常易在粉细砂和粉土地层中产生，在地下水位以下的基坑开挖、埋设地下管道、打井等工程活动中常出现。,通常产生于粉细砂、粉土地层，在施工降水等活动过程中。,实例,Teton,坝,概况：,土坝，高,90m,，长,1000m,，建于,1972-75,年，,1976,年,6,月失事,损失：,直接,8000,万美元，起诉,5500,起，,2.5,亿美元，死,14,人，受灾,2.5,万人，,60,万亩土地，,32,公里铁路,原因：,渗透破坏水力劈裂,Teton,坝,1976,年,6,月,5,日上午,10:30,左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。,Teton,坝,11,：,00,左右,洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加,Teton,坝,11:30,洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。,11,：,50,左右,洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。,Teton,坝,11:57,坝坡坍塌，泥水狂泻而下,Teton,坝,12,：,00,过后,坍塌口加宽,Teton,坝,洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁,Teton,坝,失事现场目前的状况,Teton,坝,3.,基坑开挖防渗措施,1,）工程降水,采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位,在基坑内（外）设置排水沟、集水井，用抽水设备将地下水从排水沟或集水井排出,原地下水位,明沟排水,原水位面,一级抽水后水位,二级抽水后水位,多级井点降水,要求地下水位降得较深，采用井点降水。在基坑周围布置一排至几排井点，从井中抽水降低水位,a.,一般轻型井点（一级）,:36m,b.,射流泵轻型井点,:8m,c.,喷射井点,:820m,d.,深井泵,:15m,e.,管井井点（潜水泵）浅的,36m,，深的可达,20m,。,上海常用：轻型、喷射,南京常用：管井、轻型,井点降水方法与降水深度,减少降水影响的措施,回灌井,a.,减缓降水速度，勿使土粒带出,b.,采用回灌井或回灌沟，使建筑物保持原有地下水位,2),设置板桩,沿坑壁打入板桩，它一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流路径，减小水力坡降,钢板桩,3),水下挖掘,在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。为了增加砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘,6.3,勘察任务及内容,一、建筑物安全等级,新规范：,“,地基基础设计等级,”,，分甲、乙、丙三级。,和建筑物安全等级、场地条件、勘察阶段有关。,按重要性分,3,级,二、场地条件,分简单场地、中等复杂场地、复杂场地,3,种。,四、勘察任务,土层分布,各土层物理、力学性质,地下水分布，有无腐蚀性,可能的不良地质问题：滑坡、岩洞、矿穴、古井、古墓等,确定场地的适宜性；为岩土工程设计提供依据及建议。具体成果有：,三、勘察阶段,对重要工程还有施工勘察；对简单场地及不很重要的工程可简化勘察阶段。,分选址勘察、初步勘察、详细勘察,3,个阶段，内容依次增多。,6.4,勘察方法,勘察方法：如物探、坑探、钻探、有关的土工试验、各种原位测试方法等。,一、地球物理勘探,二、坑探,三、钻探,四、取土、试验,五、触探,1,、动力触探,标准贯入试验，轻型、重型及特重型动力触探,2,、静力触探,六、平板荷载试验,一、地球物理勘探,土层的组成、密实度及模量等性质与其他物理性质（导电性、波速、放射性等）有一定联系，通过测后者可推测前者。,优点：快、省；,缺点：各种方法能测的参数有限，且不都很可靠,用物理方法勘测土层、地下水分布及性质。,原理：,波速法：（场地分类必用）,单孔法、跨孔法、表面波法（见图）,波速法：（场地分类必用）,单孔法、跨孔法、表面波法（见图）,优点：简便、直观，取样质量高,缺点：深度受限，水下开挖难，仅用于小工程,二、坑探,三、钻探（常用）,孔径,10,20cm,。,孔距：据场地复杂程度、建筑物等级定,孔深：据基础影响深度定，和基础尺寸、土类有关,可在孔内取土、做原位测试等,四、取土、试验,原状土样：尽量不扰动。测定,c,、,、,E,、,k,等需原状土样。,但松砂、灵敏粘性土等很难取原状土，需原位测试,常见取土器,:(,见图）,五、触探,分标准贯入试验、轻型动力触探、重型及特重型动力触探,1.,动力触探,装置：贯入器（见图，可取土）、穿心锤,(,重,63.5kg=140,磅,),1,）标准贯入试验：（,SPT,）,方法,:,测砂土密实度（,e,难测），砂土地基承载力，液化势,b,）贯入,15cm,；,c,）落距,76cm,（,30,英寸），测贯入,30cm,之锤击数,N,杆长修正后得,N63.5,d,）再贯入,10cm,，,看击数有无突变，有则加密测点,a,）钻孔至拟测深度以上,15cm,；,用途：,锥形探头，锤重,10kg,，,落距,50cm,，,贯入,30cm,，得,N10,，,用于软土，测承载力,2,）轻型动力触探,锥形探头，锤重,63.5kg,或,120kg,，,落距,50cm,求出贯入,10cm,的锤击数得,N63.5,或,N120,用于硬土，测其密实度、承载力,3,）重型动力触探,2.,静力触探,锥头阻力：,侧摩阻力：,靠静力压入（故不能用于很硬的土）,单桥探头：（图,a,）,比贯入阻力：,双桥探头：（图,b,）,用途：密实度、承载力、压缩性、桩的端阻及侧摩阻、液化势,综合双桥探头：（图,c,）,六、平板荷载试验,用于重要工程，难取原状土时尤其需要。,装置、方法（见图）,用途：求模量、承载力,七、十字板剪切试验,装置（见图）,多用于测饱和软粘土的不排水剪切强度,用两种不同尺寸十字板可求水平面、竖直面抗剪强度,八、旁压试验（横压试验）,旁压模量,设平面应变，又略去橡皮囊的竖向伸长才有,注意：所求模量为水平向变形模量。,旁压仪如图,6.5,勘察报告,工程简介及任务要求,勘察过程、方法（平面图、钻孔布置图等）,地形、地貌,土层分布（文字及图表）,各层土性,地下水,不良地质问题,一、报告内容,用文字、图表说明下列各方面：,结果：,任务：,场地适宜性评价,设计、施工建议（基础形式、基坑支护等）,不良地质问题处理意见,意见和建议：,理解其内容并评价其正确性、完整性，需工程地质、土力学、基础工程等知识。,二、勘察报告的阅读、使用,三、勘察报告举例,