7 工程地质原位测试
水文地质第七章 工程地质原位测试及勘察
动力触探试验DPT
一、动力触探试验原理：
动力触探（Dynamic Penetration Test 简称DPT）是利用一 定的落锤能量，将一定尺寸、一定形状的探头打入土中，根据 打入的难易程度（可用贯入度、锤击数或单位面积动贯入阻力 来表示）判定土层性质的一种原位测试方法。 可分为圆锥动力触探和标准贯入试验两种。
（四）、施工勘察 施工阶段勘察的目的和任务就是配合设计、施工单位进行勘 察，解决与施工有关的岩土工程问题，并提出相应的勘察资 料。当遇下列情况之一时，需进行施工勘察： 1）基坑或基槽开挖后，岩土条件与原勘察资料不符。 2）深基础施工设计及施工中需进行有关地基监测工作。 3）地基处理、加固需进行检验工作。 4）地基中溶洞或土洞较发育，需进一步查明及处理。 5）在工程施工中或使用期间，当边坡体、地下水等发生未 曾估计到的变化时，应进行检测，并对施工和环境的影响进 行分析评价。
4、可大大缩短Βιβλιοθήκη 基土层勘察周期。主要方法：
1、静力载荷试验 2、触探试验 3、圆锥动力触探 4、标准贯入试验 5、十字板剪切试验 6、扁铲侧胀试验 7、旁压试验 8、波速测试 9、现场大型直剪试验 10、块体基础振动试验
静力载荷试验CPT
一、基本原理与意义：
静力载荷试验就是在拟建建 筑场地上，在挖至设计的基础埋 置深度的平整坑底放置一定规格 的方形或圆形承压板，在其上逐 级施加荷载，测定相应荷载作用 下地基土的稳定沉降量，分析研 究地基土的强度与变形特性，求 得地基土容许承载力与变形模量 等力学数据。
二、动力触探试验目的： 利用动力触探试验可以解决如下问题： 1）划分不同性质的土层。当土层的力学性质有显著差异， 而在触探指标上有显著反映时，可利用动力触探进行分层 和定性地评价土的均匀性，检查填土质量，探查滑动带、 土洞和确定基岩面或碎石土层的埋藏深度等。 2）确定土的物理力学性质。确定砂土的密实度和黏性土 的状态，评价地基土和桩基承载力，估算土的强度和变形 参数等。
岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析
岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析摘要：传统岩土工程地质勘察工作中，一般采用现场取样然后送至试验室进行检验的方式，相比之下，原位测试方式更加便捷，可以在岩土原本的位置进行相应的检验工作，相应的检测效率更高，且能够有效避免环境因素对检测结果的影响。
当前，岩土工程地质勘察中原位测试技术水平不断提升，在相应的测试工作中的应用也更加广泛，有效促进了岩土工程事业的进一步发展。
本文对原位测试在岩土工程地质勘察中的应用进行了分析，以供参考。
关键词：岩土工程；地质勘察；原位测试技术1岩土工程地质勘察中原位测试技术应用的重要性原位测试技术是指在岩土工程领域中，通过对现场土体或岩体性质进行直接观测和测试的一种技术手段。
能够提供实际场地情况下的岩土参数和性质的数据，为工程设计和施工提供准确的基础数据和依据。
岩土工程地质勘察中，原位测试技术是一项非常重要的工作内容。
其应用的重要性主要体现在以下几个方面：（1）提供实地工程材料特性。
原位测试技术可以直接在现场对地层进行测试，获取实地土体和岩体的工程性质参数。
例如，通过钻孔轻型动力触探、静力触探等测试，可以获得土壤的质地、密实度、压缩模量、抗剪强度等信息，岩石的强度、岩性等信息。
这些参数对地质勘察、土石方工程设计、基础工程设计等具有重要指导意义。
（2）评估地下水情况。
原位测试技术可以评估地下水位和水文地质特征。
例如，通过水位测量、渗透性试验等原位测试技术，可以确定地下水位的高程、水位变化规律以及周边地下水的渗流特性，从而为排水设计、土石方工程设计等提供依据。
（3）判定地质灾害风险。
原位测试技术可以预测岩土工程中的地质灾害风险，如滑坡、地震液化等。
例如，通过钻孔回弹仪测试、地震剪切波传播速度测试等技术，可以估测土壤和岩石的抗震性能，为地震设计和地质灾害防治提供依据。
（4）监测工程变形和稳定性。
原位测试技术可以实时监测岩土工程的变形和稳定性。
例如，通过沉降仪、应变计等原位测试技术，可以实时、连续地监测土体和岩体的变形和变形速度，及时发现并采取相应措施，保证工程的稳定性和安全性。
TB-10018-2018-铁路工程地质原位测试规程(动力触探试验)宣贯培训
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前言
本规程修订的主要内容如下： 1.增加了深层平板载荷试验、自钻式旁压试验、有效应
力铲试验、旋转触探试验等原位测试技术方法。 2.增加了旁压试验确定水平基床系数、有效应力铲试验
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三、试验要点
1.动力触探作业前必须对机具设备进行检查,确认正常后方可启 动。部件磨损及变形超过下列规定者,应予更换或修复。
（1）探头允许磨损量:直径磨损不得大于2mm,锥尖高度磨损 不得大于5mm。 （2）每节探杆非直线偏差不得大于0.6%。 （3）所有部件连接处丝扣应完好,连接紧固
2.动力触探机具安装必须稳固,在作业过程中支架不得偏移。 3.动力触探时,应始终保持重锤沿导杆铅直下落,锤击频率应控制 在15击/min~30击/min。 4.轻型动力触探作业时,应先用轻便钻具钻至所需测试土层的顶 面 , 然 后 对 该 土 层 连 续 贯 入 。 当 贯 入 30cm 的 击 数 超 过 90 击 或 贯 入 15cm超过45击时,可停止作业。如需对下卧层进行测试,可用钻探方 法穿透该层后继续触探。
确定静止侧压力系数、扁板侧胀试验确定水平固结系 数等方面的内容。 3.修订了孔压消散试验确定水平固结系数、扁板侧胀试 验确定水平基床系数等方面的内容。 4.删除了岩体直剪试验，机械式十字板试验等内容。
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一 、 一般规定
1.动力触探适用于黏性土、砂类土、碎石类土、全风化岩、强 风化岩。
2.动力触探可分为轻型、重型和特重型。轻型动力触探可确定 一般黏性土地基承载力，重型和特重型动力触探可确定中砂以 上的砂类土、碎石类土的地基承载力，测定圆砾土卵石土的变 形模量。动力触探还可用于查明地层在垂直和水平方向的均匀 程度和确定桩基持力层。
原位测试(动力触探-标准贯入等)
原位测试（GB 50021-2009）原位测试：在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。
原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。
适用条件：1. 当原位测试比较简单，而室内试验条件与工程实际相差较大时。
2. 当基础的受力状态比较复杂，计算不准确而又无成熟经验，或整体基础的原位真型试验比较简单。
3. 重要工程必须进行必要的原位试验。
优点：可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质；可避免取样过程中应力释放的影响；影响范围大，代表性强。
缺点：各种原位测试有其适用条件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。
影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难.软土原位测试的一般规定第1条软土地区工程地质勘察应增加原位测试工作量，其布置应与钻探、室内试验的配合和对比，以提高勘察质量。
原位测试成果的使用应考虑地区性和经验性。
第2条原位测试一般包括静力触探试验、十字板剪切试验，标准贯入试验、旁压试验、载荷试验及波速试验等。
选用原位测试方法应以土层情况、设计参数的要求以及建筑物等级等因素确定。
第3条采用静力触探方法评价土的强度和变形指标时，应结合本地区经验取值。
应用静力触探曲线分层时，应综合考虑土的类别，成因和地下水条件等因素。
第4条十字板剪切试验适用于测定软土的抗剪强度。
对重荷载的大型建筑，应测定其残余强度并计算其灵敏度。
第5条标准贯入试验可用于评价土的均匀性和定性地划分不同性质的土层，以及软土中夹砂层的密实度和承载力。
第6条旁压试验宜采用自钻式旁压仪。
依据仪器设备和土质条件，选择适当的钻头、转速、进速、泥浆压力和流量、刃口的距离等以确定最佳自钻方式。
第7条用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于5000。
承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。
工程地质学知到章节答案智慧树2023年长春工程学院
工程地质学知到章节测试答案智慧树2023年最新长春工程学院绪论单元测试1.工程地质问题主要包括哪些？（）参考答案:地基稳定性问题;区域稳定性问题;围岩稳定性问题;斜坡稳定性问题2.不良地质条件是指对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象，如崩塌，滑坡，泥石流等；（）参考答案:对3.工程地质问题是工程建筑条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。
（）参考答案:对4.工程地质学的核心理论是工程活动与地质环境相互作用理论。
（）参考答案:对5.地质环境与人类工程活动的相互作用主要体现在地质环境对人类工程活动的制约与人类工程活动对地质环境的改造作用。
（）参考答案:对6.工程地质条件是与工程建筑物无关的地质因素的综合。
（）参考答案:错7.土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。
（）参考答案:对8.工程地质学的主要研究方法包括地质学方法、实验和测试方法、计算方法和模拟方法。
（）参考答案:对第一章测试1.在矿物上边的条痕是指( )参考答案:粉末的颜色2.某种岩浆岩中SiO2的含量为45%—52%，则该岩石属于( ).参考答案:基性岩3.在胶结物中，强度最大的是( )参考答案:硅质4.关于矿物的解理下列何种叙述是不正确的？（）。
参考答案:矿物解理完全时则断口显著5.碎屑岩常见的胶结方式有（）。
参考答案:孔隙式胶结;基底式胶结;接触式胶结6.属于变质岩典型构造的是（）构造。
参考答案:板状;片麻状7.红柱石是变质岩特有的矿物成分。
（）参考答案:对8.大理石属于沉积岩。
（）参考答案:错9.由外力作用导致岩石成分、结构、构造变化的作用称为变质作用。
（）参考答案:错第二章测试1.地壳运动是指由（）引起的地壳组成和结构发生变形与变位的运动。
参考答案:内力地质作用2.地质构造指缓慢而长期的（）使岩石发生变形，产生相对位移，形变后所表现出来的种种形态。
参考答案:地壳运动3.在底层没有倒转的前提下，地层层序法是利用（）的原理，确定地层的排序。
原位测试——精选推荐
第五章工程地质原位测试掌握土体力学性质的原位测试方法，包括载荷试验、静力触探、动力触探、波速试验等基本原理、适用条件、资料整理和成果应用。
除此之外，应适当了解其他原位测试方法。
5.1 概述在岩土工程勘察过程中，为了取得工程设计所需要的反映地基岩土体物理、力学、水理性质指标，以及含水层参数等定量指标。
要求对上述性质进行准确的测试工作，这种测试仅靠勘探中采取岩土样品在实验室内进行实验往往是不够。
实验室一般使用小尺寸试件，不能完全确切地反映天然状态下的岩土性质，特别是对难于采取原状结构样品的岩土体。
因而有必要在现场进行试验，测定岩土体在原位状态下的力学性质及其他指标，以弥补实验室测试的不足。
原位测试亦称现场试验、就地试验、野外试验。
许多试验方法是随着对岩土体的深入研究而发展起来的。
5.1.1 什么是原位测试？原位测试（in-situ-test）是在工程地质勘察现场，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岩土工程勘察技术。
5.1.2野外试验的目的1、在岩土体处于天然状态下，利用原地切割的较大尺寸的试件进行各种测试取得可靠的岩土体物理、力学、水理性质指标。
2、对于某些因无法采取原状样品进行室内实验的岩土体的测试。
如：裂隙化岩石、液态粘性土（低液限粘土、淤泥）、砂砾。
3、完成或实现室内无法测定的实验内容。
如：地下洞室围岩应力、岩体裂隙的连通性、透水性、含水层的渗透性等。
4、为施工（基坑开挖、地基处理）提供可靠的数据。
5.1.3 原位测试的优缺点及其分类（一）优点（1）可在拟建工程场地进行测试，不用取样。
（2）原位测试涉及的土体积比室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构（如裂隙、夹层）对土的性质的影响。
（4）很多土的原位测试技术方法可连续进行，因而可以得到完整的土层剖面及其物理力学性质指标。
（5）可以快速地获取反映岩土体宏观结构特征的工程性状参数。
工程地质学知识点
工程地质学知识点第一章绪论1.在工程地质学中由于地质因素对工程建筑的利用和改造有影响，因而把这些地质因素综合成为工程地质条件，以明确地质条件与工程有关。
第二章岩石的成因类型及其工程地质特征1.自然界有各种各样的岩石，按成因，可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
2.这些存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素或化合物，成为矿物。
其中构成岩石的矿物，称为造岩矿物。
3.矿物的物理性质是多种多样的，包括矿物的颜色、条痕、光泽、硬度、解理和断口。
4.组成岩浆岩的矿物，根据颜色，可分为浅色矿物和深色矿物两类。
5.岩浆岩的矿物成分，是岩浆化学成分的反应。
岩浆的化学成分相当复杂，但对岩石的矿物成分影响最大的是SiO2.。
根据SiO2的含量，岩浆岩可分为下面几类：酸性岩类（SiO2含量>65%），中性岩类（SiO2含量52%~65%），基性岩类（SiO2含量45%~52%），超基性岩类（SiO2<45%）。
6.根据岩浆岩的形成条件、产状、矿物成分和结构、构造等方面，将岩浆岩分为三大类：即深成岩、浅成岩、喷出岩。
7.地球发展的时间段落称为地质年代。
8.岩层的地质年代有两种，一种是绝对地质年代。
另一种是相对地质年代。
9.人们根据几次大的地壳运动和生物界大的演变，把地壳发展的历史过程分为五个称为“代”的大阶段，每个代又分为若干“纪”，纪内因生物发展及地质情况不同，又进一步细分为若干“世”及“期”。
10.地壳分裂为板块的活动以及宇宙间引力的活动，使地壳产生水平运动和垂直运动。
11.水平运动使地壳产生拉张、挤压，引起各种断裂和褶皱构造，使地表起伏，故又称造山运动。
垂直运动是长期交替的升降运动，引起大范围的隆起或凹陷，产生海陆变迁，亦称造陆运动。
第三章地质构造及其对工程的影响1.岩层在空间的位置，称为岩层产状。
倾斜岩层的产状，是用岩层层面的走向、倾向和倾角三个产状要素来表示的。
2.褶曲的基本形态是背斜和向斜。
公路工程地质原位测试规程(JTG 3223 2021)原文+标准体系结构
公路⼯程标准体系结构2021年05月23日发布的公路工程地质原位测试规程(JTG 3223 2021），作为公路工程行业标准，自2021年09月01日起施行。
属于公路工程标准体系的“建设”板块“勘测”模块。
公路工程标准体系由总体、通用、公路建设、公路管理、公路养护、公路运营六个板块构成，包含255个标准。
一、总体板块总体板块是公路工程标准体系、标准管理及标准编制的总体要求，明确公路工程标准的定位，是公路工程标准管理及编写应执行的规定和要求。
包含6个标准。
二、通用板块通用板块是公路建设、管理、养护、运营所遵循的基本要求，明确公路建设、公路管理、公路养护和公路运营四个板块的共性功能、指标及相互关系， 共40个标准，包含基础模块(12个标准)、安全模块(15个标准)、绿色模块(6个标准)、智慧模块(7个标准)。
三、公路建设板块公路建设板块是实施公路新建和改扩建工程所遵循的技术和管理要求，共135个标准，项目管理模块(1个标准)、勘测模块(10个标准)、设计模块(78个标准)、通用图模块(3个标准)、试验模块(9个标准)、检测模块(4个标准)、施工模块(20个标准)、监理模块(1个标准)、造价模块(9个标准)。
四、公路管理公路管理板块是公路管理和运政执法所遵循的技术和管理要求，共4个标准，站所模块(1个标准)、信息系统模块(2个标准)、执法模块(2个标准)。
五、公路养护公路养护板块是公路既有基础设施维护所遵循的技术和管理要求，共47个标准，综合模块(16个标准)、检测评价模块(12个标准)、养护决策模块(1个标准)、养护设计模块(4个标准)、养护施工模块(8个标准)、养护施工模块(6个标准)。
六、公路运营板块公路运营板块是公路运营、出行服务和智能化所遵循的技术、管理和服务要求，共17个标准，运营监测模块(6个标准)、出行服务模块(3个标准)、收费服务模块(4个标准)、应急处置模块(2个标准)、车路协同模块(1个标准)、造价模块(1个标准)。
工程地质-原位测试
概
述
第九讲 原位测试技术
工程地质勘察中的试验有室内的土工试验和 现场的原位测试。通过试验可以取得土和岩 石的物理力学性质指标及地下水等性质指标， 以供土木工程师设计时采用。 现场原位测试就是在岩土层原来所处的位 置基本保持的天然结构、天然含水量以及天 然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指 标。
探头功能的静力触探 静力触探类型 类型
Ø 按探头功能又可将静力触探分为单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触 探。单桥静力触探是1964年在我国研制成功的，在国内应用广泛。双桥静力 触探可测试端阻 和侧壁摩阻力 ，为国内外普遍采用。孔压静力触探是与80 年代初研制成功的可测孔隙水压力的电测式静力触探，它为了解土的更多的 工程性质及提高测试精度提供了极大的可能性和现实性，使电测静力触探技 术的精度和应用进入了一个新阶段。 Ø 孔隙水压力静力触探（piezo cone penetration test），简称孔压触探 （CPTU），是指在普通的CPT探头上安装了可以测量孔隙水压力的传感器， 使贯入时能在测量同时测量贯入引起的超孔隙水压力△ｕ，当停止贯入时， 可测量超孔隙水压力△ｕ消散过程及完全消散时的静止孔隙水压力U0 Ø 孔压触探与一般的静力触探相比，具有下面一些突出优点： （1）由于不同土体的渗透性差别很大，CPTU量测孔隙水压力的灵敏度很高， 能够分辨1～2cm厚的薄土层土性的变化，因而可以详细分层。特别是在区分 砂层和粘土层方面精度很高。 （2）可以量测到孔隙水压力，从而有可能进行有效应力分析。 （3）可以估算土体的渗透系数和固结系数。 （4）可以测定土层不同深度的静止水压力，获得地下水条件的资料。
四、动力触探试验（ＤPT & SPT）
1）定义、优缺点 Ø 动力触探是利用一定的落锤能量，将一定尺 寸、—定形状的探头打入土中，根据打入的难 易程度(贯入度)来制定土的性质的一种现场测 试方法。 Ø 优点：设备简单、操作方便、适用于碎石、密砂 Ø 缺点：不能直接观测土层，误差较大
第7章 工程地质原位测试
超过50 时,可停止试验；对重型动力触探，当连续三次
N63.5>50时，可停止试验或改用超重型动力触探。
42
（4）试验资料处理及成果应用
根据试验结果绘制锤击数和锤击随深度变化的
关系曲线。 其成果主要应用： (a) 确定砂土和碎石土的密实度；
43
44
(b) 确定地基土的承载力和变形模量；
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(c) 检验评估地基土加固与改良的效果； (d) 确定单桩承载力标准值。
适用条件：适用于粘性土、粉土和砂土，
30
（2）试验装置静力触探试验主要设备
为静力触探仪，其由贯人装置（包括反力装 置）、传动系统和量测系统三部分组成。 常用的静力触探探头分为单桥探头和双桥探 头。
31
(1) 单桥探头：是我国特有的一种探头型式，只能测量 比贯入阻力ps（p/A)一个参数，分辨率(精度)较低。 (2) 双桥探头：它是一种将锥
b)用P—S、lgp—lgs、S—lgp、p—△S/△P、P—△S／
△t等曲线确定的第二拐点所对应的荷载为极限荷载Pu；
22
c)当载荷试验未做到破坏荷载，则可用外插作
图法确定其极限荷载。
23
(2)、确定地基土的变形模量E。 不同埋深的载荷试验，计算地基土变形模量的方 法不同（圆和方承压板）： ① 埋深为零时 对于埋深为零的常规载荷试验， 地基土的增加，地基中塑性变形区 的范围逐渐向整体剪切破坏 扩展。这一阶段是地基由稳 定状态向不稳定状态发展的
过渡性阶段。
16
（III）破坏阶段:当荷载增加到某一极限值时，地基变形 突然增大。说明地基中的塑性变形区，已经发展到形成与
地面贯通的连续滑动面。地基土向基础的一侧或两侧挤出，
40
第八讲 原位测试.
Rk：预制桩单桩承载力标准值； Ap：桩端横截面面积； Up：桩身截面周长； α：桩端阻力修正系数，粘性土＝2/3，饱和砂土 ＝1/2； qc：桩端上、下静力触探锥尖阻力平均值； fsi：第i层土的静力触探侧壁阻力； li：第i层土的厚度； βi：第i层桩身侧壁摩阻力修正系数
•圆锥动力触探（DPT）：
（3）估算软土的液性指数IL，式（7－44）（7－45）
•旁压试验（PMT）：
1、试验概述
通过旁压器在竖 向孔内加压，使土 体或岩层产生变形 破坏，两侧施加压
力和土变形的关系，得到地基土在水平方向上的 应力应变关系。
预钻式旁压仪 旁压仪 自钻式旁压仪 压入式旁压仪
2、适用范围和目的 旁压试验适用于测定粘性土、粉土、砂土、 碎石土、软质岩石和风化岩的承载力、旁压 模量和应力应变关系等。 3、旁压试验成果应用
2、动力触探的类型和规格
表7－14
3、动力触探的适用范围和目的
适用范围：
强风化、全风化的硬质岩石、各种软质岩石及各类土。
目的：
（1）定性评价： 评定场地土层的均匀性；查明土洞、
滑动面和软硬土层界面；确定软弱土层或坚硬土层的
分布；检验评估地基土加固与改良的效果。 （2）定量评价：确定砂土孔隙比、相对密实度、粉土
Rk：预制桩单桩承载力标准值； Ap：桩端横截面面积； Up：桩身截面周长； K:安全系数，一般K取2； αb：桩端阻力修正系数，按表7－10取值； Psb：桩端附近的静力触探比贯入阻力平均值； fi：用静力触探比贯入阻力估算的桩周各层土的极 限摩擦力； li：第i层土的厚度
n 1 Rk ( qc Ap U p f si li i )高层建筑岩土工程勘察规程 K i 1
4、试验成果应用
第七章 工程地质原位测试
4.评定粘性土不排水抗剪强度Cu，
太沙基和佩克的公式，日本道桥设计规范
5.评定土的变形模量E0和压缩模量ES（表7-24）
6.确定地基承载力（表7-25） 太沙基经验关系（安全系数取3） 对于条形基础：fk＝12N（kpa） 对于独立方形基础fk＝15N（kpa） 日本住宅公团的经验关系： fk＝8N（kpa） 7.估算单桩承载力（表7-25） 北京市勘察设计院的经验公式为
7.3.2 动力触探的技术要求
1.应采用自动落锤装置 2.触探杆连接后的最初5m的最大偏斜度不应超过1％，大于5m后的 最大偏斜度不应超过2％，每贯入1m，应将探杆转动越一圈半，贯 入10m以上，每贯入0.2m，旋转探杆 3.锤击贯入应连续进行，不能间断，速度一般为每分钟15~30击， 试验过程中锤击间歇时间，应做记录 4.当贯入15cm，且N10＞50击时即可停止试验；当N63.5＞50击时即 可停止试验，考虑改用超重型圆锥动力触探 5. N10和N63.5的正常范围是3~50击； N120的正常范围为3~40击。
30n N= s
7.4.3 标准贯入试验的适用范围和目的
适用范围 砂土、粉土、一般粘性土，最适用于N＝2~50击的土 目 的
1.采取扰动土样，鉴别和描述土类，按颗粒分析结果定名 2.根据标贯击数N，利用地区经验，为砂土的密实度和粉土、粘性 土的状态，土的强度参数，变形模量、地基承载力等作出评价 3.估算单桩极限承载力和判定沉桩的可能性 4.判定饱和粉砂、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级
工程地质学
§7.1 静力载荷试验(CPT) §7.2 静力触探试验(DPT) §7.3 圆锥动力触探(DPT) §7.4 标准贯入试验(SPT) §7.5 十字板剪切试验(VST)
原位测试
3、试验成果及应用
（1）确定地基承载力
• 强度控制法： 以p~s曲线对应的临塑
P0 (临塑压力)
荷载作为地基土极限承载力 基本值.
Pu
(极限压力)
若没有明显直线段，利
用lgp-lgs曲线或p-Δs/ Δp 曲线上的转折点对应的压力。
• 相对沉降控制法：
根据相对沉降量s/ b，沉降量和承压板的
分土层。 （2）估算地基土层的物理力学参数。 （3）评定地基土的承载力。 （4）选择桩基持力层、估算单桩极限承载力。判定
沉桩的可能性。 （5）判定场地地震液化势，饱和砂土和粉土液化。
4、试验成果应用
• 成果：
比贯入阻力－深度（ps－h）关系曲线； 锥尖阻力－深度（qc－h）关系曲线； 侧壁摩阻力－深度（fs－h）关系曲线； 摩阻比－深度（Rf－h）关系曲线。
f0
po
pu Fs
p0
Fs-经验系数，一般取2-3。
P0 (临塑压力)
Pu
(极限压力)
•地基极限承载力的确定：
1、以p~s曲线对应的极限压力、利用lgp-lgs曲线 或p-Δs/ Δp曲线第二转折点对应的荷载作为地基极 限承载力； 2、取相对沉降量s/ b=0.06相应的荷载作为地基极 限承载力 3、采用外插做图法
（5）预估单桩承载力。
Rk
1 K
(b psb Ap
Up
n i 1
fili )
P0 (临塑压力)
Pu
(极限压力)
土体变形：压密和剪切变形（竖向和侧向）
第三阶段：破坏阶段
土体变形：剪切变形（侧向）
确定地基土临塑荷载、极限荷载，评价地基土承载力； 估算地基土变形模量，不排水抗剪强度，基床反力
国家开放大学电大《工程地质(本科)》2020-2021期末试题及答案精选全文
可编辑修改精选全文完整版国家开放大学电大《工程地质(本科)》2020-2021期末试题及答案一、单项选择题（将正确答案的序号填入括号内，每小题2分，共计 30分）1．下列关于工程地质学及其研究内容说法有误的一项是( )。
A．工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的一门学科B．工程地质学是地质学的一个分支，属于应用地质学的范畴C．工程地质就是专门研究岩石工程性质的学科D．工程地质学是土木工程专业的专业基础课2．下列各项地质作用属于外力作用的是( )。
A．地壳运动 B．变质作用C．岩浆活动 D．沉积作用3．矿物抵抗刻划、研磨的能力称为( )。
A．硬度 B．颜色C．光泽 D．断口4．下列关于沉积岩结构说法正确的一项是( )。
A.沉积岩的结构是指沉积岩的组成物质、颗粒大小、形状及结晶程度B．沉积岩的结构只决定岩性特征，不能反映形成条件C．由溶液中沉淀或经重结晶所形成的结构称为结晶结构D．沉积岩片状结构由生物遗体或碎片所组成5．可以用来表示岩石抗冻性能指标的是( )。
A．强度损失率 B．孔隙率C．饱水系数 D．饱水率6．岩层面与水平面的交线称为( )。
A．走向线 B．倾向线C．倾角 D．仰角7．组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧夫其连续性的构造，称为( )。
A.褶皱构造 B．断层C．水平构造 D．裂隙8．相邻的新、老两套地层产状一致，岩石性质与生物演化连续而渐变，沉积作用没有间断的接触关系称为( )。
A.不整合接触 B．整合接触C．侵入接触 D．角度不整合接触9．岩体受结构面切割而产生的单个块体（岩体）称为( )。
A．结构体 B．块体C．构造体 D．岩石体10．土中的气体（土的气相）主要包括( )。
A．空气和水汽B．沼气和硫化氢C．水汽和氢气D．二氧化碳和氢气11.黏性土的抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的( )。
A．湿陷性 B．触变性C．时空变异性 D．胀缩性12．积存并运动于岩土孔隙、裂隙和溶隙中的水是( )。
完整版工程地质学教案
解理与端口的概念；风化作用与全球环境、碳系统循环、地貌重塑的 关系；层理构造的研究意义；变质岩的结构和构造；残积土、坡积土、洪 积土、冲积土的工程意义。
学生应该 掌握的知 识点
1、矿物的物理性质：颜色、硬度、光泽、解理（断口），常见的造岩矿物。
2、岩浆岩按产状、SiO2含量分类，岩浆岩的结构和构造。
7.7旁压试验；7.8波速试验
7.9现场大型直剪试验；7.10块体基础振动试验
重点
1、原位测试、室内试验的定义及其优缺点对比。
2、静力荷载试验的基本原理及目的、试验过程、数据处理。
3、静力触探试验的灌入机理、试验目的和使用条件以及成果应用。
4、圆锥动力触探技术标准、适用范围、目的以及数据处理。
5、标准贯入试验的技术要求、目的、适用范围、成果应用。
3、断裂构造的概念，裂隙分类及工程意义；断层的定义、要素、分类、
野外识别及工程意义。
4、不整合的概念、类型及工程地质评价。
5、岩石与岩体关系，岩石的物理力学性质，结构面的分类及特征；岩体 工程地质性质影响因素、评价以及工程意义。
难点
岩层产状的表示方法；背斜和向斜的特征，褶皱构造识别方法及工程 意义；断层分类及野外识别；不整合的类型；结构面与岩体的工程地质特 性。
课堂练习
课外作业
备注
本章是本课程的基础和重点。
章节名称
第8章工程地质勘察
学时
2
单元 （章节） 主要内容
8.1建筑工程地质勘察的内容和方法
8.2建筑工程地质勘察的报告书和图件
8.3道路工程地质勘察
8.4桥梁工程地质勘察
8.5隧道工程地质勘察
8.6港口工程地质勘察
重点
1、工程地质勘察阶段以及每阶段勘察内容；工程地质测绘。
原位测试重点
1.原位测试 : 就是在土原来所处位置基本保持土的天然结构，天然含水量及天然应力状态测定土的性能方法。
2.试验过程：①在承压板上逐级加荷，观测记录各级压力下沉降量S 随时间变化情况；②一般待前级压力沉降稳定后，在加下一级压力；③直到某级压力下沉降量随时间增长而不能稳定到一定值；④得出各级压力P 对应的稳定沉降值S ，及最后级荷载下沉降量S 的趋势值；⑤作出P~S 关系曲线。
3.试验结果：P~S 曲线反映承压板下2.0倍承压板宽度深度范围内土层强度及变形特性。
4.载荷试验基本理论体现在三方面：①直线变形阶段：压密阶段,压力小于比例界限P0，P~S 为直线关系。
②剪切变形阶段：当压力P0＜Pi ＜Pu （极限），P~S 呈曲线关系，除土体压密外，还有局部剪切破坏。
③破坏阶段：压力Pi ＞Pu ，即使压力增加极小沉降急剧增加。
5.整理内容：①检查原始资料 ②效正沉降数据 ③绘制效正后P~S 曲线6.确定地基土的承载力：1、强度控制法2、相对沉降控制法3、极限荷载法7.动力触探（DPT ）：利用一定落锤的能量，将一定尺寸，一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度（可用贯入度；锤击数或探头单位面积贯入阻力）来判断土层性质的一种原位测试方法。
8.重型动力触探技术要求：1.穿心锤每次落距76cm ，保持自由下落,使探头连续贯入，贯入速率15~30击/min2.记录贯入深度和锤击数：①记录一阵击贯入量和相应锤击数。
一般5击为一阵击，软土一阵击小于5击。
②密实硬土可记录每贯入10cm 锤击数。
3.根据一阵击的锤击数和贯入量按下式换算成每贯入10cm 的锤击数N63.5。
N63.5=N.10(cm)/S(cm)4.对于砂土，松散~中密的园砾，卵石，触探深度在1~15.0m 范围内，一般不考虑侧壁摩擦影响。
5.触探杆长度效正：当杆长大于2.0m 按下式效正：9.标准贯入试验：利用一定落锤的能量，将一定尺寸，一定形状的标准贯入器打入土中，根据打入的难易程度（可用贯入度；锤击数或探头单位面积贯入阻力）来判断土层性质的一种原位测试方法。
工程地质原位测试
3）极限荷载法
若临塑压力p0和极限承载力pu接近，即当ps曲线上的比例界限点出现后，土体很快达到破 坏时，可以用pu除以安全系数K作为地基土承载 力的基本值；
当p0与极限荷载pu不接近时，此时p-s曲线
上既有p0又有pu，可按下式计算地基承载力基本
值：
f
0＝p
＋
0
p
u
Fs
p
0
Fs—经验系数，一 般取２～３
2.基坑要求：
➢为排除承压板周围超载的影响，试验标高处的坑底 宽度应大于承压板直径（宽度）的3倍，并应尽可能 减小坑底开挖和整平对土层的扰动，缩短开挖与试 验的间隔时间。
➢ 在试验开始前应保持土层的天然湿度和原状结构。 ➢当被试土层为软粘土或饱和松散砂土时，承压板周
围应预留20～30cm厚的原状土作为保护层。 ➢当试验标高低于地下水时，应先将水位降至标高以
B—承压板直径；
p0—临塑压力； s0—临塑压力对应的沉降量； μ—土的泊松比，砂土和粉土0.33，可
塑～硬塑粘性土0.38，软塑～流 塑粘性土和淤泥质粘性土0.41。
（4）估算地基土的不排水搞剪强度Cu
饱和软粘性土的不排水抗剪强度Cu可以用快速法载荷 试验（不排水条件）的极限压力pu按下式进行估算。
室内试验的优点： ➢ 试验条件比较容易控制(边界条件明确，应力应变 条件可以控制等)； ➢ 可以大量取样。
主要的缺点：
✓ 试样尺寸小，不能反映宏观结构和非均质性对岩 土性质的影响，代表性差；
✓ 试样不可能真正保持原状，而且有些岩土也很难 取得原状试样。
7.1 静力载荷实验（CPT）
一、静力载荷试验的基本原理和意义 原理：静力载荷试验就是在拟建建筑场地上，在
原位测试技术要求
原位测试技术要求工程地质机械钻孔内需要进行标准贯入试验及重型动力触探试验，以及场地微振动测试或孔内波速测试和十字板剪切试验，或在地表采用浅层平板载荷试验等原位测试方法，以分析评价岩土体工程力学性质及场地土类别；在水文地质孔中需进行抽水试验，以分析评价含水层富水性。
一、标准贯入试验1、采用自动落锤装置，锤重63.5kg，落距76cm，贯入器管靴刃口角度18~20度；2、避免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度，锤击速率应小于30 击/min；3、贯入器打入土中15cm 后，开始记录每打入10cm 的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。
当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录50击的实际贯入深度，换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数N，并终止试验。
二、圆锥动力触探试验采用重型圆锥动力触探试验，锤重63.5kg，圆锥动力触探试验技术要求应符合下列规定：1、采用自动落锤装置；2、触探杆最大偏斜度不应超过2%，锤击贯入应连续进行；同时防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动，保持探杆垂直度；锤击速率每分钟宜为15～30 击；3、每贯入1m，宜将探杆转动一圈半；当贯入深度超过10m，每贯入20cm 宜转动探杆一次；4、当连续三次63.5>50时，可停止试验。
试验间距宜为2m。
三、抽水试验水文地质钻孔进行抽水试验。
双层或多层结构含水层系统应分层进行抽水试验；水质垂向分带的厚层含水层，应按水质分段进行抽水试验。
一般以单孔抽水试验为主，结合带观测孔的抽水试验。
视实际情况选用抽水试验设备；出水量测量需采用标准堰箱或孔口流量计，水位测量应精确到0.1mm；水温测量应采用经标定的温度计。
抽水孔须下入测水管；动水位测量可采用自计水位仪或电测水位仪。
分层采集地下水水质分析与同位素测试样品。
抽水孔采用空气压缩机抽水，抽水孔设计如图5-9。
管材安装采用同心式安装结构，其抽水管材级配和下入深度要求如下：出水管：管径应与出水量适应，并要求与井管保持一定的直径差，在常规口径钻孔中，其直径差不小于30mm，在大口径孔中不小于40mm；下入深度应超过混合器3～5m；风管：风管底端应带混合器，管径应与井管直径、风量大小相适应。
原位测试试验
岩土工程原位测试与施工技术袁聚云第十七章旁压试验第一节概述¾旁压试验（Pressuremeter Test，简称PMT）是工程地质勘察中的一种原位测试方法，也称横压试验。
¾试验原理是通过旁压器，在竖直的孔内使旁压膜膨胀，并由该膜将压力传给周围土体，使土体产生变形直至破坏，从而得到压力与扩张体积（或径向位移）之间的关系。
根据这种关系对地基土的承载力（强度）、变形性质等进行评价。
¾旁压试验适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、极软岩和软岩等地层。
¾旁压试验按将旁压器放置在土层中的方式分为：预钻式旁压试验自钻式旁压试验压入式旁压试验预钻式旁压试验是事先在土层中预钻一竖直钻孔，再将旁压器下到孔内试验深度（标高）处进行旁压试验，预钻式旁压试验的结果很大程度上取决于成孔的质量。
自钻式旁压试验是在旁压器的下端装置切削钻头和环形刃具，在以静力压入土中的同时，用钻头将进入刃具的土切碎，并用循环泥浆将碎土带到地面。
钻到预定试验深度后，停止压入，进行旁压试验。
压入式旁压试验又分为圆锥压入式和圆筒压入式。
是用静力将旁压器压入指定的试验深度进行试验。
压入式旁压试验在压入过程中对周围有挤土效应，对试验结果有一定的影响。
目前，国际上出现一种将旁压腔与静力触探探头组合在一起的仪器，在静力触探试验的过程中可随时停止贯入进行旁压试验，从旁压试验的角度，这应属于压入式。
第二节试验基本原理旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，为轴对称平面应变问题。
如图17-1所示，典型的旁压试验曲线(压力p~体积变化量V 曲线或压力p~测管水位下降值S )可分为三段：¾Ⅰ段（曲线AB ）：初步阶段，反映孔壁受扰动土的压缩；¾Ⅱ段（直线BC ）：似弹性阶段，压力与体积变化量大致成直线关系；¾Ⅲ段（曲线CD ）：塑性阶段，随着压力的增大，体积变化量逐渐增加，最后急剧增大，达到破坏。
¾Ⅰ—Ⅱ段的界限压力相当于初始水平压力p 0；¾Ⅱ—Ⅲ段的界限压力相当于临塑压力p f ；¾Ⅲ段末尾渐近线的压力为极限压力p L 。
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7.4 圆锥动力触探DPT
原理和类型
锤击－圆锥－打入土中—测锤击数
7.4 圆锥动力触探DPT
优点：设备简单、操作方便、工效较 高、适用性广、可连续贯入。
缺点：不能采样、试验误差大、重复 性差。
影响因素：杆长、杆侧摩阻、地下水、 上覆压力。
成果应用
因而代表性强。 可以缩短地基岩土层勘察周期。
7.1 绪论
原位测试的缺点
各种原位测试都有其适用条件，使用不当会 影响效果。
原测试所得参数与岩土的工程力学性质之 间的关系往往是建立在统计经验关系上的。
影响原位测试成果的因素较为复杂，影响其 准确性。
原位测试中的主应力方向往往与实际岩土工 程中的主应力方向不一致。
7.6 字板剪切试验VST
基本原理
施加一定的扭转力矩， 将土体剪坏，测定土体对 抵抗扭剪的最大力矩，通 过换算得到土体抗剪强度 值（相当于不排水抗剪强 度）。
十字板板头形状一般为 矩形，径高比1:2，板厚宜 为2~3mm。
7.6 字板剪切试验VST
优点 较为有效的、可靠的现场测
试方法
适用范围 均质饱和软粘性土
7.5 标准贯入试验SPT
7.5 标准贯入试验SPT
7.5 标准贯入试验SPT
优点 具备动力触探的优点、可
取土，用于鉴别和室内试验。 主要应用
标准贯入试验锤击数N值， 可对砂土、粉土、粘性土的物 理状态，土的强度、变形参数、 地基承载力、单桩承载力，砂 土和粉土的液化，成桩的可能 性等做出评价。
7.3 静力触探试验CPT
适用条件
粘性土、粉土、砂土 贯入能力要求满足土性、
深度要求 反力大于贯入总阻力
7.3 静力触探试验CPT
孔压静力触探
7.3 静力触探试验CPT
成果
单桥：Ps－h曲线 双桥：qc－h曲线 fs－h曲线
Rf－h曲线 式中 Ps－比贯入阻力，为总贯入 阻力P与锥尖底面积A的比值；
应用 不排水抗剪强度 估算软粘土的灵敏度
7.7 旁压试验
是将圆柱形旁压器竖直地放 入土中，利用液压使旁压器产生 径向扩张，对周围土体施加均匀 压力，通过测量压力和体积扩张 量（或径向变形量）的关系，即 可获得地基土在水平方向上的应 力应变关系。
7.8 扁铲侧胀试验
用静力将一中空的扁铲形探 头贯入土中预定的试验深度，通 过施加气压使扁铲侧面的圆形钢 膜片向外扩张挤压土体，并测定 对应于膜片规定扩张量的压力值。 根据所测得的压力值大小及其规 律，判定土的工程性质。
7.3 静力触探试验CPT
7.3 静力触探试验CPT
单桥探头 双桥探头
7.3 静力触探试验CPT
7.3 静力触探试验CPT
主要装置 贯入装置、传动装置、量测装置
7.3 静力触探试验CPT
按动力来源分类
机械式、液压式和手摇式探头
按探头结构型式分类
双桥探头、单桥探头
7.3 静力触探试验CPT
7.2 静载荷试验PLT
试验标准和方法 采用慢速维持荷载法和快速维持荷载法。
加载分级 将最大试验荷载等分为10～12级，首次加2级，以 后每次加一级。
沉降观测 每级加载后，在第一小时内5、10、20、30、45、 60分钟各测读一次，以后间隔30分钟测读一次。
沉降相对稳定标准 连读两小时每小时沉降量≤0.1mm，认为已达相对 稳定标准，施加下一级荷载。
7.1 绪论
原位测试
在岩土层原来所处的位置基本保持岩土体的 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。
室内试验
现场取岩土样后到室内进行物理力学试验。
7.1 绪论
原位测试的优点
可以测定不扰动岩土样的有关工程力学性质。 可以避免取样过程中应力释放的影响。 原位测试的岩土体影响范围远比室内试验大，
7.2 静载荷试验PLT
确定地基临塑荷载和极限承载 力有拐点法、相对沉降控制法、极 限荷载法等。 拐点法 ①根据沉降随荷载的变化特征，取
荷载—沉降（p~s）曲线上明显陡 降的起点所对应的荷载为极限承 载力。 ②根据沉降随时间变化的特征，取 沉降—时间（s~lgt）曲线尾部明 显向下曲折的前一级荷载为极限 承载力。
确定砂土和碎石土的密实度、空隙比。 确定地基土的承载力和变形模量。 确定单桩承载力标准值。
重型动力触探 轻型动力触探
7.4 圆锥动力触探DPT
是动力触探的一种。主要区 别在于，贯入器为圆筒，而不是 圆锥，这样可以取土。
试 验 方 法 ： 采 用 63.5 公 斤 锤 ， 提 升 76 厘 米 ， 自 由 落 体 ， 贯 入 30 厘米的击数。
qc－锥尖阻力； fs－侧摩阻力； Rf－摩阻比，为fs与qc之比。
深度(m)
Ps值(MPa)
0
2
4
6
8
10
12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
7.3 静力触探试验CPT
试验目的 根据阻力曲线的形态特征或数
值变化划分土层。 估算地基土层的物理力学参数。 评价地基承载力。 选择桩基持力层、估算单桩极
试验荷载 加载到承载力设计值的2倍。
加载装置 采用平台堆载法或地锚反力装置。 安装时，使堆重中心、千斤顶、 承压板中心在同一竖线上，通过 千斤顶把荷载传递给岩土体。
7.2 静载荷试验PLT
计量装置 荷重测定
采用精密压力表测定和控制 加载量。 沉降测定及控制 采用百分表对称安装在荷载 板两侧以按时观测沉降量。
7.2 静载荷试验PLT
极限荷载法 相对沉降控制法
7.2 静载荷试验PLT
除确定承载力外，还能估算地基土的变形 模量E0、不排水抗剪强度Cu和基床反力系数Ks
Ks＝p/s 式中：
p、s取p~s曲线中直线段。
7.2 静载荷试验PLT
局限性
承压板小 反映深度浅 加荷时间短 表层有硬壳层，反映情况不真实
工程地质学 Engineering Geology
土木工程学院 地下建筑与工程系
第7章 原位测试
7.1 绪论 7.2 静载荷试验PLT 7.3 静力触探试验CPT 7.4 圆锥动力触探DPT 7.5 标准贯入试验SPT 7.6 字板剪切试验VST 7.7 旁压试验 7.8 扁铲侧胀试验
7.2 静载荷试验PLT
是一种与建筑物基 础工作条件相似，而且 直接对天然埋藏条件下 的土体进行的现场模拟 试验。
7.2 静载荷试验PLT
静力载荷试验承压板 方形或圆形的刚性板，面积应为 0.25m2 或 0.5m2 。 工 程 上 常 用 70.7cm×70.7cm 和 50cm×50cm 。
7.2 静载荷试验PLT
终止加载条件 当出现下列情况之一时，即可终止加载。
①承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出 现明显隆起或径向裂缝持续发展；
②本级荷载沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷 载与沉降曲线出现明显陡降；
③某级荷载下24小时沉降速率不能达到相对稳定标 准；
④总沉降量与承压板直径（或宽度）之比超过0.06。