工程地质之实例分析

S’为分层总和法计算的地基沉降量；Ψ s：经验系数；
n为地基变形计算深度范围内所划分的土层数；
p0为对应于荷载标准值时的基础底面处的附加应力(kPa)；Esi 为 基础底面下第i层土的压缩模量(MPa)； zi, zi-1 为基础底面至 第i层土和第i-1层土底面的距离(m)；α i、α i-1为基础底面计算 点至第i层土和第i-1层土底面范围内平均的附加应力系数。
土层中含石膏； 盐湖、盐渍土； 其他含盐（岩盐、芒硝）地区及海水入渗地区；
相关地质环境： 工业废水渗入区；
强透水层（粗碎屑土） 中从泥碳、淤泥及大量有 机质土层内渗入的水；
硫化矿及煤矿水流入区；
使水矿化富集的地形地貌。
施工条件考虑
基坑边坡稳定、
坑底隆起、
基坑涌水流砂 施工条件影响因素
→配合设计分阶段，满足建筑要求，考虑施工条件。
核心- 地基稳定性 强度：承载力-持力层选择-基础类型与埋深确定 变形：沉降量--变形控制--下卧层验算
扩展-
深基：基坑稳定--施工条件--方案设计（支护、降水） 桩基：桩型--桩承载力--沉降分析-施工条件
1、勘察的主要内容：
三个查明--场地、岩土、地下水 多个提供--设计、施工的各项参数 →确定承载力→检验变形
基础埋深—基础底面至地表的距离。
地基及相关问题
地基持力层—直接与基础底面接触的岩土层。 地基下卧层—持力层以下各岩土层。
地基强度-地基在建筑荷重作用下抵抗破坏的能力。
地基变形-地基在上部荷载作用下，土体压缩产 生变形。变形量过大会危及建筑物的安全。
二、主要工程地质问题 1、区域稳定性 2、场地稳定性
工程不利的埋藏物；
f.提供场地土的标准冻结深度； g.判定水和土对建筑物的腐蚀性；
3、详勘阶段：
方法及工作量- 勘探点宜按建筑物周边或角点 a.勘探点距 布置，或按建筑群范围布置；
同一建筑范围内的 主要受力层或有影 响的下卧层起伏较 大时，应加密勘探 点，查明其变化；
单栋高建点距应满足评 价地基均匀性要求，且应 不少于4个；建筑群可适 当减少，但每栋建筑物至 少有1个控制性勘探点。
土层不均匀时，应增加取土和原位测试数量。
◈勘探工作布置
随阶段深入，勘察范围大变小；点距稀变密；工 作方法简到繁；土样数量少到多；研究程度浅至深
阶段
可研
初勘
详勘
重点
选场
建筑配置
地基强度
程度 方法
了解
初步查明
查明-确定
测绘、物探 钻、物、室内 钻、坑、原、室内
布置依据 复杂程度、建筑特性
建筑物等级
第七章 岩土工程勘察 第五节 实例—房屋建筑工程勘察
房屋建筑工程勘察
主要内容
承载力确定 变形验算 基础论证 深基问题 勘察要点
我国工业与民用建筑划分标准
分类
高度(m)
层数
低层建筑
3~6
1~2
多层建筑
9~12
3~7
高层建筑 超高层建筑
24~60 > 60
8~20 >20
对建筑结构起控制 作用的荷载
物
沉降量、局部倾斜
变 形 高层建筑与高耸结构-
控
沉降量、倾斜
制
要求：允许变形，不得超限
变形特征值中，沉降量是基本值。
3、沉降量计算方法-分层总和法。
平均附加应力系数计算沉降量（规范法)
一般建筑沉降计算：
S
sS
s
n i 1
p0 E si
zi i zi1 i1
3、地基承载力深度、宽度修正：
由载荷试验、其他原位测试、经验值等方法确定 的地基承载力特征值，还需按实际的深度、宽度进 行修正后，方可作为地基承载力值。
当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，按下式 计算：
fa fak b b 3 d m d 0.5
fa _ 修正后地基承载力特征值(kPa); fak _ 地基承载力特征值(kPa)。
的地基承载力值。
修正的承载力 承载力特征值经基础深度和宽
特征值—
度修正后用于建筑设计的值。
2、原位测试：
规范要求： 一级建筑必须做载荷 试验
原位测试方法确定承载 力是常用方法之一。 最大特点-可靠。 首选-载荷试验。
其他原位测试方法（动探、静探、旁压、十字板 剪切）需要与载荷试验对比，建立经验公式，再用 于确定地基承载力。
地下水位以上、最大冻深以下 。
•a-建筑物特性
Hale Waihona Puke Baidu

基
a-1,建筑物类型、结构特征、用途；
础 埋
a-2,荷载性质、大小；
深
a-3,相邻建筑物的基础埋深。
确
定
•b-工程地质条件
--
b-1,地基中岩土体结构及工程地质性质；
b-2,水文地质条件；
b-3,季节性冻土深度。
地下水侵蚀性-- 水中（HCO3 -、 SO42-、CL - 、侵蚀性CO2等） 含量过高时对建筑材料有侵蚀性。
变
沉降差-相邻单独基础沉降量之差
形 特
△S=S1-S2；
征 倾斜-单独基础倾斜方向两端点沉降差与其
值
：
距离之比 θ=tg-1(S1-S2)/b
局部倾斜-砌体承重结构沿纵墙6~10m之内 基础两点沉降差与距离之比
θ′=tg-1(S1-S2)/ｌ。

不
框架结构沉降量、沉降差
同
建 筑
砌体承重结构-
也不同，需合理配置，确定合适的基础类型。
5、地下水侵蚀性 测定地下水的化学成分，并评价其对混凝
土的各种侵蚀性。
6、地基施工条件—考虑深基边坡支护、降水。
、建筑物配置依据 工程地质条件是决定因素
选择较优的持力层 考虑： 合适的基础类型
合理的基础埋深
强度高、变形小； 持力层选择-- 层厚大、均匀、延展性好；
再：提出建议（基础、施工、治灾） 场地(烈度≧6度)与地基→地震效应评价
设计方案要求安全可靠、技术可行、经济合理
2、阶段划分及各阶段任务要求： 一般分可研、初勘、详勘三阶段； 简单合并，重要则加施工阶段。
1）可研阶段：
重点-评价场地稳定性、适宜性、方案比选。 特点-范围大、角度宏观、程度浅。
a
b
d
c
e
f
a,柱下单独基础
b,墙下单独基础 c ,砖砌条形基础
g
h
j
i
常用基础结构形式
d,混凝土条形基础 e,钢筋混凝土条形基础 f,柱下条形基础
g, h 联合基础
i, 板式基础 j ,壳体基础
基础埋深确定图示
相邻基荷槽载开对挖地引基起附邻加建应墙力体的开影裂响
基础埋深与相邻建筑距离
场地条件与基础埋深关系
3、地基稳定性（核心）
4、建筑物配置 5、地下水侵蚀性 6、地基施工条件
二、主要工程地质问题
1、区域稳定性—主要 涉及地震与活断层
2、场地稳定性 —斜坡稳定性（滑坡、 岩溶、泥石流等）。
3、地基稳定性 —地基强度与变形 同时满足要求。
4、建筑物配置 建筑物的结构、规模、用途不同，对地基要求
方法-收集资料、踏勘、测绘、必要的勘探等。 对象-场地工程地质条件各方面要素。
查明场地条件
◈强震场地效应液化、震陷、斜 坡坍滑、采塌；
◈大断裂的位置、规模、 活动性、力学性质、与 场地和地基的关系等；
◈ 不稳定斜坡 ◈ 岩溶作用 ◈ 人类活动
不良地质现象发育、对建筑物有危害或威胁；
对建筑抗震危险的；
a.勘探点线布置-
交界处、变化较大部位加密点距，一般成网格； 深度参表，可酌情加减，软土-加深； 基岩-提前终孔。
2）初勘阶段： 方法及工作量--
b. 取样及测试在平面上均匀分布，数量为总数的1/4~1/2，竖向间 距按地层特点确定，每层有样控制，且不少于6个。
c. 水文地质工作调查类型、补排条件；实测水位，取水样 测试，必要时作长期观测。
3）详勘阶段：
提供详细的岩土工程资料及设计所需参数； 重点- 评价建筑物地基的岩土工程性质；
提出地基类型、基础形式、地基处理、基坑 支护、工程降水及不良地质作用防治的建议；
准备--取得建筑总平面图，可能采取的基础形式、 尺寸、预计埋深，对基础设计的特殊要求
3）详勘阶段：
任务与要求
a.查明不良地质现象的类型、 成因、分布范围、发展趋势及 危害并提出整治方案；
勘察工作程序
设计标书、投标、竞标 收集资料、现场踏勘、完成勘察工程设计（勘察纲要） 确定勘察工作量、做勘探孔平面布置图、钻探设计书、室内
竖向荷载 竖向荷载 与水平荷载
水平荷载
水平荷载
国际规定：高层建筑-高度>50m，层数>9层；超高层-高度 >100m，层数>40层。
基本概念与主要工程地质问题
一、基本概念 地基—基础面以下某深度范围内，由基础传递 荷载引起岩土体中天然应力状态发生较大变化 的所有岩土体。
基础--建筑物的下部结构。
并深入稳定地层；
加深控制性孔深度；
3、详勘阶段：
方法及工作量-c.取样、测试
取样、原位测试数据 地层结构、地基均匀 性及设计要求，甲级 建筑每栋不少于3个。
场地中每一主要土层 不少于6个原状土样， 原位测试不少于6组。
主要受力层范围内， 厚度大于0.5m的夹层应 取样或进行原位测试。
3、详勘阶段：
方法及工作量-b.勘探孔深
对高层建筑和需作变 形计算的地基，控制性 孔应超过地基变形计算
孔深应控制地基主要受 力层，当b≦5m，条基： 孔深不小于基宽3倍，柱 基：不小于基宽1.5倍, 且不应小于5m；
深度，一般性孔应达到 当有大面积堆载或软
基底以下0.5~1.0倍基宽， 弱下卧层时，应适当
选场时需避开的地段
地基性质差；
洪水或地下水有威胁； 地下有未开采的矿藏或采空区。
2）初勘阶段：
工作重点-准备工作--
确定建筑物平面布置、 主要建筑地基类型、 不良地质现象防治方案。
取得前期勘察报告、场地地形图、工程性质 和规模等资料→
2）初勘阶段：
任务、 要求--
ηb、ηd：承载力修正系数 b<3m,取3m，>6m,取6m； 计算所得fa<1.1fak；取fa=1.1fak。
四、地基沉降计算 1、地基变形 地基在上部荷载作用下，土体压缩产生变形。 变形量过大会危及建筑物的安全。
变形特征值：
沉降量 沉降差 倾斜 局部倾斜
沉降量-基础中心点的沉降量值S；
初设方案：桩基，置于中等风化岩层； 最终方案：箱基，置于卵石层，埋深提高1m，位于地下水位以上
技术关键：顶部强风化粘土岩的力学强度是否满足要求？采 用水下深层（10.30m）载荷试验，确定容许承载力值 （f0=550kPa)，实际采用fk=180kPa 经济效益：桩→箱，工程造价节约107万，工期缩短半年。
4、确定沉降计算深度zn：
n
满足→
S
' n

0.025
S
' i
i 1
受压层底面深度zn即沉降计算深度。其下有软弱 下卧层，还需继续向下验算。
确定Δ z 值
b (m)
b≤2
Δ z (m)
0.3
2<b≤4 0.6
4<b≤8 0.8
8<b 1.0
五、房屋建筑工程勘察要点
特点- 结合建筑物、关注持力层
基础埋深确定图示
冻涨对地基土的危害
基础埋深与冻结深度关系
d < h0
基础埋深与地下水位
水文地质条件与基础埋深关系
三、 地基承载力确定
1、概念 地基容许承载力—
地基在同时满足变形和强度 两方面要求条件下，单位面积 所能承受的最大荷载。
地基承载力特征值—
由理论公式计算、原位 测试、经验值等方法确定
支护 主要工作 降水
①地基土性质—
②水文地质条件
结构特征、
种类、
③基坑开挖情况—
稠度状态， 深度、方法、速度、坑边荷载情况。
实例：京西宾馆东楼基础方案调整
建筑物特征：主楼29层（105.60m），地下 3层，埋深10.0m；群楼2~4层（11.7m)，地 下1层，8度设防。
地层条件：填土、粉细砂、卵石层、第三 纪泥砾岩；地下水位：9.20m
a. 初步查明地层、构造、 岩土物理力学性质、地下水 埋藏条件、最大冻深；
b. 查明场地不良地质 现象的类型、规模、成 因、分布、对场地稳定 性的影响及发展趋势；
c. 对抗震设防烈度 大于或等于6度的场地， 应判定场地和地基的 地震效应。
2）初勘阶段：
方法 工作量-
应垂直于地貌单元边界线、 地质构造线及地层界限；
b.查明建筑物范围内各层 岩土的类型、分布、工程性 质，分析评价地基稳定性、 均匀性和承载力值；
c.提供地基变形 计算参数，预测建 筑物变形特征；
3、详勘阶段：
任务与要求（续）-
e.查明地下水 的埋藏条件，提
d.查明埋藏的河道、沟滨、 供地下水位及其
墓穴、防空洞、孤石等对 变化幅度；