岩土工程勘察(中国地质大学)

绪论一、岩土工程的含义和研究对象1、岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。

它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。

2、岩土工程以工程地质学、土力学、岩体力学和基础工程学为理论基础，以解决在建设过程中出现的与岩体和土体有关的工程技术问题，是一门地质与工程紧密结合的学科。

二、岩土工程勘察的任务和特点具体任务归纳如下：(1)阐述建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响，对场地稳定性作出评价。

(2)查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。

(3)分析、研究有关的岩土工程问题，并作出评价结论。

(4)对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。

(5)预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。

第一章岩土工程勘察基本技术要求1.1 岩土工程勘察的分级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。

首先应分别对三项因素进行分级，在此基础上进行综合分析，以确定岩土工程勘察的等级划分。

(P7 表1-5)四、岩土工程勘察等级1.2 岩土工程勘察的阶段《岩土工程勘察规范》明确规定勘察工作划分为规划勘察、初步勘察、详细勘察和施工图勘察四个阶段。

1）规划勘察：可行性研究勘察也称为选址勘察，其目的是要强调在可行性研究时勘察工作的重要性，特别是对一些重大工程更为重要。

2）初步勘察：初步勘察的目的，是密切结合工程初步设计的要求，提出岩土工程方案设计和论证。

3）详细勘察：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。

4）施工勘察：对工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重要工程，还需要进行施工勘察。

1.3 岩土工程勘察的方法岩土工程勘察的方法或技术手段，有以下几种：(3)原位测试与室内试验；(4)现场检验与监测。

工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。

这一方法的本质是运用地质、工程地质理论，对地面的地质现象进行观察和描述，分析其性质和规律，并藉以推断地下地质情况，为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。

勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。

它是被用来调查地下地质情况的；并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。

原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。

现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全，提高工程效益。

随着科学技术的飞速发展，在岩土工程勘察领域中不断引进高新技术。

例如，“3S”技术的引进；勘探工作中地质雷达和地球物理层析成像技术(CT)的应用等。

第二章工程地质测绘2.1.有关工程地念质测绘的基本概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。

2.2.工程地质测绘的范围、比例尺和精度2.2.1工程地质测绘范围的确定：影响工程地质测绘范围因素有：(1)拟建建筑物的类型和规模(2)设计阶段(3)工程地质条件的复杂程度和研究程度一般情况是：工程地质条件愈复杂，研究程度愈差，工程地质测绘范围就愈大。

工程地质条件复杂程度包含两种情况：一种情况是在场地内工程地质条件非常复杂。

另一种情况是场地内工程地质条件比较简单，但场地附近有危及建筑物安全的不良地质现象存在。

2.2.2工程地质测绘比例尺的选择：工程地质测绘的比例尺大小主要取决于设计要求。

根据国际惯例和我国各勘察部门的经验，工程地质测绘比例尺一般规定为：(2)初步勘察阶段1∶10 000~1∶2 000,属中、大比例尺测绘；(3)详细勘察阶段1∶2 000~1∶200或更大，属大比例尺测绘。

2.3工程地质测绘的研究内容：②地质构造③地貌④水文地质⑤不良地质现象⑥已有建筑物的调查密度或频度。

第三章勘探与取样3.1勘探的任务、特点和手段一、岩土工程勘探的任务1.详细研究建筑场地或建筑地段的岩土体和地质构造。

2.研究水文地质条件。

3.研究地貌和不良地质现象。

4.取样及提供野外试验条件。

5.提供检验与监测的条件。

6.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。

三、岩土工程勘探的手段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。

3.2钻探工程与一般的矿产资源钻探相比，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。

三、我国岩土工程钻探常用的钻探方法和设备我国岩土工程勘探采用的钻探方法有冲击钻探、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。

1质量指标（RQD）是指在钻取的岩芯中，只选取大于10cm的柱状岩心长度与本回次进尺的百分比。

2 岩心获得率是指比较完整的岩心长度与本回次进尺的百分比。

目前我国岩土工程勘探中采用的钻进方法、主要钻具及其适用条件和优缺点见表P27 图3-1五、（一)勘探工作布置的一般原则(4)勘探布置应随建筑物的类型和规模而异。

(5)勘探布置应考虑地质、地貌、水文地质等条件。

(6)在勘探线、网中的各勘探点，应视具体条件选择不同的勘探手段，以便互相配合，取长补短，有机地联系起来。

(三)勘探坑孔深度的确定作勘探设计时，有些建筑物可依据其设计标高来确定坑孔深度。

确定勘探坑孔深度的含义包括两个方面：一是确定坑孔深度的依据；二是施工时终止坑孔的标志。

一、土样的质量等级土样的质量实质上是土样的扰动问题。

有的学者从实用观点出发，提出对“不扰动土样”或“原状土样”的基本质量要求是：(1)没有结构扰动。

(2)没有含水率和孔隙比的变化。

3)没有物理成分和化学成分的改变。

第四章土体原位测试4.1 概述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及划分土层的一种土工勘测技术。

4.1.1土体原位测试的优缺点优点：(1) 可在拟建工程场地进行测试，毋需取样，避免了因钻探取样所带来的一系列困难和问题，如原状样扰动问题等。

(2) 原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构(如裂隙等)对土的性质的影响。

缺点：(1) 土体原位测试技术的发展历史较短，对测试机理及应用的研究都有待于进一步深入。

(2) 由于现场土体边界条件不易控制及其复杂性，使所测成果和数据与土的工程性质指标等对比时，目前仍主要是建立在大量统计的经验关系之上。

4.1.2 土体原位测试技术的种类土体原位测试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。

三、静力触探试验成果应用静力触探成果应用很广，主要可归纳为以下几方面:(1)划分土层；(2)求取各土层工程性质指标；(3)确定桩基参数。

确定桩端持力层及单桩承载力，是由于静力触探机理与沉桩相似。

4.4 动力触探试验4.4.1 动力触探试验的特点和种类动力触探试验(英文缩写DPT)是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数(或以能量表示)来判定土的性质，并对土进行粗略的力学分层的一种原位测试方法。

4.4.3 标准贯入试验一、标准贯入试验的特点和设备标准贯入试验简称标贯(英文缩写SPT)，是动力触探测试方法最常用的一种，其设备规格和测试程序在世界上已趋于统一。

它和圆锥动力触探测试的区别，主要是探头不同。

标贯探头是空心圆柱形的，常称标准贯入器.在测试方法上也不同，标贯是间断贯入，每次测试只能按要求贯入0.45m，只计贯入0.30m的锤击数N，称标贯击数N，N没有下标，以与圆锥贯入锤击数相区别。

圆锥动力触探是连续贯入，连续分段计锤击数的。

标贯的穿心锤质量为63.5kg，自由落距76m。

其动力设备要有钻机配合。

根据动力触探确定地基土承载力是一种快速简便的方法。

4.5 旁压试验4.5.1 旁压试验原理和特点旁压试验(英文缩写PMT)也是岩土工程勘察中的一种常用的原位测试技术，实质上是一种利用钻孔作的原位横向载荷试验。

原理是通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜(或护套)将压力传给周围土体(或软岩)，使土体(或软岩)产生变形直至破坏，并通过量测装置测出施加的压力和土变形之间的关系，然后绘制应力—应变(或钻孔体积增量、或径向位移)关系曲线。

可分为自钻式旁压仪和预钻式旁压试验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)静止侧压力p0 (2)临塑压力pf (3)极限压力pl3）划分区域（1）恢复区（2）似弹性区（3）塑性发展区4.6 十字板剪切试验4.6.1 十字板剪切试验的原理和特点十字板剪切试验(英文缩写FVST)是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，在土层中形成圆柱形破坏面，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度。

第五章岩体原位测试5.1概述岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。

5.2岩体变形试验岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。

承压板法：刚性承压板法、揉性承压板法狭缝法：又称刻槽法钻孔变形法：5.2.1承压板法承压板法又分为刚性承压板法和揉性承压板法，我国多采用刚性承压板法。

(一)基本原理：刚性承压板法是通过刚性承压板(其弹性模量大于岩体一个数量级以上)对半无限空间岩体表面施加压力并量测各级压力下岩体的变形；按弹性理论公式计算岩体变形参数的方法。