海洋工程地质调查

1.4.5十字板剪切试验
• 十字板剪切试验适用于饱和软粘土。 • 十字板头插入钻孔底的深度不应小于钻孔或套管直径的3～5倍，静止 2～3min后开始试验，扭转剪切速率宜采用1°～2°/10s，在测得峰值 强度后继续测记1min，然后顺扭转方向连续转动10圈后，测定重塑土 的不排水抗剪强度。 • 该试验可获得土的抗剪强度峰值、抗剪强度残余值及灵敏度。抗剪强 度峰值相当于室内三轴试验的不固结不排水强度。
1.3.1岩石分类
按强度可分为：极硬岩石、次硬岩石、此软岩石及极软岩石四类。 按风化程度可分为：未风化、微风化、弱风化、强风化、全风化和残 积土。其中，花岗岩的强风化、全风化及残积土可据标准贯入试验锤 击数划分。
1.3.2土的分类
按粒径分为碎石土、砂土、粉土和粘性土四大类。 按有机质含量分为：无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭四类。 据沉积年代分为老沉积土和新近沉积土。 粉土的密实度可据孔隙比分为密实、中密和稍密。 粘性土可据IL划分状态。 砂土可据标贯锤击数划分密实度
1.2.1钻探
钻探方法包括回转、冲击、振动及冲洗等 螺旋类钻头适合粘性土层钻进 合金钻头适合除砾石层外的各类岩土层钻进 金刚石钻头适合较完整的岩层钻进。 冲击钻头主要适用砂砾石层钻进。
1.2.2取样
合理地确定取样位置及数量，主要土层应大于6 件。 选取合适的取样技术 ，尽量减少对土层的扰动 。
1.3岩土的分类
工程地质测绘一般在可行性研究阶段或初 步勘察阶段进行。
适合岩石出露或地貌、地质条件复杂的场 地。 实施的方法主要有路线穿越法、追索法和 布点法三种。
1.2勘探与取样
勘探是岩土工程勘察的一种重要手段，勘探 的方法可分为直接的、半直接的和间接的三种。 直接的：井探、槽探等，探查深度一般不超过地下水位。 半直接的：钻探。 间接的：触探（静力触探、动力触探）；工程物探等。 当用于探测地层、构造等目的时是勘探手段， 用于测定参数时则为测试手段。
技术要求：
测量准确度：水深不大于30m时，误差小于0.3m；水深大于30m时， 误差小于实际水深的1％； 测线布设： a. 单波束测深的主测线应垂直等深线方向，检测线垂直于主测线， 且其总长不少于主测线总长的5％。 b. 多波束测深的主测线应平行等深线的主方向，检测线垂直于主 测线，全覆盖水深测量时，保证相邻测线间不少于10％的重叠。 深度基准面采用理论最低潮面，根据需要也可采用其它高程基准。

名称解释：
水位改正：由于潮汐现象，海面作周期性的升降运动，水深测量是 在这个不断升降的海面上进行的，测得的深度是由瞬时海面起算的 深度，为正确表示海底地貌就要把测得的深度化为从规定的深度基 准面起算的深度，即水位改正。
2.1.3侧扫声纳调查
技术要求：
根据比例尺及海底复杂程度选择合适的工作频率和量程 全覆盖声纳测量时，相邻两测线的扫描重叠率不少于20％ 侧扫声纳系统应具有航速校正和斜距校正等功能 模拟与数字记录同时进行 拖鱼距海底的高度控制在扫描量程的10％～35％，当水深 较浅及在海底起伏较大时，拖鱼距海底的高度可适当增大 海底扫描图像清晰 漏测超过或等于3个定位记点、记录声图无法正确判读时， 应进行补测。
2.1.1导航定位
作业要求：
GPS接收电线应安装船上净空条件好的部位 差分GPS定位至少能同时接收四颗GPS卫星的信号数据 用于定位的卫星仰角应大于5°，PDOP值应小于5 差分GPS数据更新率不大于1次/秒 调查船应提前上线，延时下线，匀速航行 值班记录详细
2.1.2水深测量
海洋工程地质调查讲座
牟信侃
2009年8月
学习目的：
通过本次学习，主要了解岩
土工程勘察及海洋工程地质调 查的基本内容、基本概念、基 本要求，掌握不同的工作方法 适用的范围。
名词解释
• 海洋工程：是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目 的，并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩 建工程。根据水深和空间区位分为海岸工程、近海工程和 深海工程。 • 海洋工程地质调查：在海洋工程规划或建设之前 运用地质、工程地质及有关学科的理论知识和相应的技术 方法，在预选场址及附近海域进行的海洋地质调查。 • 区域海洋工程地质调查：指大范围小比例尺（1：10万～1： 50万）的海洋地质调查。 • 岩土工程勘察：根据建设工程的要求，查明、分析、评价 建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文 件的活动。（具有明确的工程针对性）
1.4原位测试
定义：在岩土体所在位置，基本保持原来的 结构、湿度和应力状态进行的测试。 包括载荷试验、静力触探试验、圆锥动力触 探试验、标准贯入试验、十字板剪切试验、 波速测试等等。
1.4.1载荷试验
• 载荷试验包括平板载荷试验和螺旋板载荷试验。 • 通过载荷试验可获得地基土的变形模量、临塑荷载、极限荷载等重要 指标。 • 平板载荷试验应据不同的岩性选择不同面积的承压板，一般为0.25 ㎡～0.5㎡，主要在浅层地基土上进行试验。而深部土体的承载力测试 则主要采用螺旋板载荷试验。
2.1.4地层剖面探测
技术要求：
根据调查任务需要选择浅地层、中地层或较深地层剖面探 测 浅地层剖面探测地层分辨率优于0.3m，中地层剖面探测地 层分辨率优于1m，较深地层剖面探测地层分辨率优于3m 记录剖面图像清晰，没有强噪声干扰和图像模糊、间断等 现象
仪器设备：
根据探测深度不同可分为：浅地层剖面仪、中地层剖面仪 及较深地层剖面仪
1.6室内土工试验
• 含水率与密度：它们是土的基本物理指标，一些重要的物理性指标由 这两个指标得出。 • 比重：是一项直接测定的指标，有经验地区可以据经验判定。 • 液限和塑限：是综合反映土的粒径组成、矿物成份、土粒表面与水的 物理化学作用等的两项重要指标。一般塑限测定使用搓条法，液限采 用碟式仪或圆锥仪入土深度10mm（17mm）为准。 • 渗透试验：用来测定土层的渗透系数。常水头渗透试验适用于砂土和 碎石土等粗粒土，变水头渗透试验适用于粘性土。 • 击实试验：可以获得土的最优含水量和最大干密度。 • 固结试验：可以获得压缩系数、压缩模量、固结系数、先期固结压力 等指标。施加的最大压力应为土的有效自重压力与加在土层上的附加 压力之和。 • 三轴试验：根据加压方式和排水条件的不同，可分为不固结不排水、 固结不排水（测孔隙水压力）、固结排水试验，应根据工程要求采用 不同的三轴试验。 • 动三轴试验：用于判定土层在承受振动荷载时的性质。在判别土样液 化时，如土样出现破裂，则可判定土样液化。 • 无侧限抗压强度试验：主要适用饱和粘性土。对内摩擦角接近为零的 饱和软粘土，可用该强度代替自重压力下的不固结不排水三轴试验指 标。
2.1.5多道数字地震调查
技术要求：
道数不小于24道，道间距不大于25m，数据采样率不大于 1ms 不正常工作道数低于4％或低于4道，测线空废炮率低于5％ 监视记录的记时线应清晰，道迹均匀，气枪同步信号和激 发信号的断点清楚，每条测线的首、尾炮及每隔40炮应显 示一套纸质监测记录 测线布设尽量与其它地球物理测线一致，尽可能通过已有 钻孔位臵
1.4.2静力触探试验
• 主要适用于粘性土、粉土、密实粉砂、及含少量碎石的土层。 • 根据需要选择不同探头，可分为单桥探头和双桥探头。由单桥探头测 出比贯入阻力，由双桥探头测出锥尖阻力和侧壁摩阻力指标。 • 探头应定期标定，试验前也应标定，并不少于3次；贯入速率应恒定 为2cm/s，推力应为垂直方向。 • 据静探结果结合地区经验可进行土的强度、压缩性、承载力、单桩承 载力、沉桩可能性及判别砂土液化。
2、海洋工程地质调查
• 调查阶段的划分：调查设计书编写阶段、外业调 查实施阶段、资料处理与测试分析阶段、调查成 果编制阶段。 • 设计书编写时应尽量收集已有资料并经主管部门 批准。 • 调查内容包括：工程地球物理调查、海底土的物 理力学性质调查、区域地震安全性分析等。 • 测线布置原则：按主测线在图上1cm长取一测点 值计算，主测线与检测线交点数不少于调查区总 点数的5％；除多波束测深外，其它调查主测线应 垂直于海底地形走向，检测线与主测线垂直。
1、岩土工程勘察
岩土工程的勘察阶段一般分为：可行 性研究勘察、初步勘察及详细勘察三个阶 段，工作深度和精度应分别符合选择场址 要求、初步设计要求及施工图设计要求。 从以下七个方面进行介绍：工程地质 测绘、勘探与取样、岩土的分类、原位测 试、地下水、室内土工试验、资料整理与 报告编写。
1.1工程地质测绘
1.4.4标准贯入试验
• 标准贯入试验锤重63.5kg，落距为76cm，贯入器由外径为51mm的对 开管和管靴组成，使用直径为42mm的钻杆，适用于砂土、粉土和一 般粘性土。 • 试验采用自动脱钩的自由落锤法，锤击速率小于30击/min，试验时首 先打入15cm不计击数，然后记录每打入10cm的锤击数，累计打入 30cm的击数即标准贯入试验锤击数。
1.4.6波速测试
• 波速测试可根据任务要求，采用单孔法、跨孔法或面波法。适用于测 定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速。 • 测定孔内岩体波速宜采用声波测试。 • 剪切波波速测试，跨孔法的孔距在土层中宜为4m。 • 土层的剪切波速可用于评价场地类型、砂土液化、地基的加固效果。 场地的抗震设防烈度大于或等于6度时，应划分场地土类型和场地类 别。
2.1工程地球物理调查
包括：导航定位、水深测量、侧扫声纳 调查、地层剖面探测、多道数字地震调 查磁法调查等工作内容。
2.1.1导航定位
技术要求：
定位方法采用实时差分GPS技术 同一条作业船上，导航软件应尽量满足地球物理调查设备 同步定位，并作好位臵参数改正记录 定位准确度不大于±10m 坐标系采用WGS－84坐标系统，根据需要也可采用其它系 统；采用墨卡托投影，根据需要也可采用高斯－可吕格投 影及UTM投影 工作前要求在已知点上进行GPS比测试验。若采用WGS-84 坐标系统，应在测区附近进行至少三个已知国家等级控制 点的比测试验，计算相应的坐标转换参数
1.4.3圆锥动力触探试验
• 根据落锤的质量分为轻型、重型和超重型三种： • 轻型动力触探的锤重为10kg，落距为50cm，记录贯入30cm的锤击数， 适用于素填土及砂土、粉土粘性土等； • 重型动力触探的锤重为63.5kg，落距为76cm，记录贯入10cm的锤击数， 适用于砂土及中密以下的碎石土； • 超重型动力触探的锤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为120kg，落距为100cm，记录贯入10cm的锤 击数，适用于密实的碎石土。
1.7资料整理与报告编写
1.7.1资料整理
• • • • 及时编绘、检查、校核外业资料 随时绘制地质剖面草图，分析地质变化情况 划分岩土体单元 采用数理统计方法进行整理分析岩土物理力学指标
1.7.1勘察报告编写
• 可行性研究阶段勘察报告重点分析场地整体的稳定性，评价可行性。 • 初步勘察报告重点在于分别评价各区段的地质特点即建设适宜性，为 初步设计方案提出建议及相应参数。 • 详细勘察应分别阐明各建筑物的工程地质条件，分析评价地基设计和 地基处理等所需技术指标，对各种方案提出结论和建议。 • 包括文字说明书、附图、附表、测试成果表、附件等。
1.5地下水
• 地下水按埋藏条件可分为潜水、承压水和包气带水。 • 地下水对基础工程产生静水压力、浮力、腐蚀性、动水压力等。 • 地下水对混凝土的腐蚀性包括结晶性腐蚀、分解性腐蚀和结晶分解复 合性腐蚀。 • 地下水在均质土层中的渗流规律符合达西定律 • 大范围场地地下水的流速宜采用指示剂法或充电法确定。 • 渗透系数值一般通过渗水试验、注水试验、抽水试验及压水试验确定。 • 渗水试验适用于测定包气带非饱和岩土层的渗透系数。用来确定粘性 土渗透系数的渗水试验宜采用试坑双环法，现场测试砂砾石、砂土的 渗透系数宜采用试坑渗水试验。 • 注水试验适用于地下水位埋藏较深，不便于进行抽水试验的场地，或 在干的透水层中进行。 • 抽水试验适用于有一定涌水量的地层。根据不同的分类依据可划分多 种抽水试验类型。勘察中一般采用稳定流抽水试验。 • 压水试验适用于较为完整的岩体。