地基勘察与试验.ppt

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1、1,2.1 概述,2 地基勘察与试验,（1）地基勘察与试验的重要性,（2）地基勘察的目的,“各项工程建设在设计和施工之前，必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。”1,主要是了解拟建建筑物场地的地基土层的分布及其工程性状，获取真实可靠的必要的地质资料及土的工程性质参数，提供设计与施工单位应用。,2,（3）地基勘察的任务和内容,调查场地及其周围的地质环境，调查场地内 可能存在危害建筑物的各种不良地质现象；查明地基土层的分布；查明地下水的类型、水位动态变化特征 及水的化学成分；测定土的物理力学性质及水力性质；整理、分析所调查、勘探和试验的资料，作出评价，提出报告。,3,2.2 勘察工作规划1,（1）岩

2、土工程勘察分级,4,（2）勘察工作三阶段,可行性研究勘察选择场址方案,建筑物的岩土工程勘察宜分阶段进行，即,初步勘察初步设计,详细勘察施工图设计,施工勘察场地条件复杂或有特殊要求,场地较小且无特殊要求的工程可合并勘察阶段。,当建筑物平面位置已经确定，且场地或其附近已有岩土工程资料时，可根据实际情况直接进行详细勘察。,5,（3）岩土工程勘察的主要内容（房屋建筑和构筑物）,查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不良地质作用等；,提供满足设计、施工所需的岩土参数，确定地基承载力，预测地基变形性状；,提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工

3、方案的建议；,提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议；,对于抗震设防烈度6度的场地，进行场地与地基的地震效应评价；,6,2.2.1 可行性研究勘察,搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料；,对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，符合：,通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件；,当工程地质条件复杂，可进行工程地质测绘和必要勘探工作；,当有两个或两个以上拟选场地时，应进行比选分析。,7,2.2.2 初步勘察,应对场地内拟建建筑地段的稳定性做出评价。,（2）勘探工作要求,（1）工程地质测绘,勘探线应垂直地貌单元、地质构造和地

4、层界限布置,每个地貌单元均应布置勘探点,在地形平坦地区可按网格布置勘探点,对岩质地基，勘探线和勘探点的布置，勘探孔的深度，应根据地质构造、岩体特征、风化情况等，按地方标准或当地经验确定；对土质地基，按以下要求确定。,8,初步勘察勘探线、点间距,初步勘察勘探孔深度（/m）,9,取土和原位测试要求,取土和原位测试勘探点占总勘探孔的1/41/2，应结合地貌单元、地层结构和土的工程性质布置；,采取土试样的数量和孔内原位测试的竖向间距，应按地层特点和土的均匀程度确定；每层土均应采取土试样或进行原位测试，其数量不宜少于6个；,（3）水文地质工作,调查含水层的埋藏条件，地下水类型，补给排泄条件，水位等；,根

5、据埋藏条件和层位，统一量测地下水位绘制地下水等水位线图；,必要时采水进行腐蚀性评价。,10,2.2.3 详细勘察,应按单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数；对建筑地基做出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治提出建议。主要工作包括：,2.2.3.1 详细勘察工作内容,搜集资料,查明不良地质作用,查明建筑范围内岩土层性质,对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形特征,11,查明对工程不利的埋藏物,查明地下水情况,在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度,判定水和土对建筑材料的腐蚀性,对抗震设防

6、烈度6 度的场地，应划分地震场地的类型与类别；7度的场地，还要预测地震效应，判定饱和砂土和粉土的地震液化、饱和粘土的震陷等；,工程需要时，详细勘察应论证地基土和地下水在建筑施工和使用期间可能产生的变化及其对工程和环境的影响,提出防治方案、防水设计水位和抗浮设计水位的建议。,12,2.2.3.2 勘探点和勘探深度要求,（1）勘探点,1）详细勘察勘探点的间距,13,2）详细勘察勘探点布置,勘探点宜按建筑物周边线和角点布置，对无特殊要求的其他建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置；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；重大设备基础应单独布置勘探点，重大的动力机器

7、基础和高耸构筑物，勘探点不宜少于3 个；勘探手段宜采用钻探与触探相配合，在复杂地质条件、湿陷性土、膨胀岩土、风化岩和残积土地区、宜布置适量探井；详细勘察的单栋高层建筑勘探点的布置，应满足对地基均匀性评价的要求，且不应少于4 个，对密集的高层建筑群，勘探点可适当减少，但每栋建筑物至少应有1 个控制性勘探点。,14,（2）勘探孔深度,1）详细勘察的勘探深度自基础底面算起,2）深度由稳定性和沉降的影响深度确定,按承载力考虑,按变形考虑,其它情况,15,2.2.4 施工勘察,2.2.3.3 取土和原位测试,2.2.3.4 室内试验,基坑或基槽开挖后，岩土条件与勘察资料不符或发现必须查明的异常情况时，应

8、进行施工勘察；在工程施工或使用期间，当地基土、边坡体、地下水等发生未曾估计到的变化时，应进行监测，并对工程和环境的影响进行分析评价。,16,2.3 勘察方法,2.3.1 工程地质测绘与调查engineering geological mapping,工程地质测绘与调查,勘探与取样,原位测试,（1）定义,指通过调查和实地观察了解场地地质土层的分布和地质环境及不良物理地质现象的一种勘察工作方法。,17,（2）岩石出露或地貌、地质条件较复杂的场地应进行工程地质测绘。对地质条件简单的场地，可用调查代替工程地质测绘。,（3）工程地质测绘和调查宜在可行性研究或初步勘察阶段进行。,（4）工程地质测绘和调查的

9、范围，应包括场地及其附近地段。,（5）工程地质测绘和调查的内容,（6）成果,18,2.3.2 勘探工作（exploration）,19,2.3.2.1 钻探,（1）定义,利用钻机等工具在地基中钻孔，取土样现场鉴别土类，取原状土进行室内试验的勘探方法。,（2）手钻,麻花钻土的结构破坏，用于分层定名,勺形钻软土,洛阳铲洞穴,北京铲等杂填土,适用范围：中小型工程，浅部土层，通常6m左右。,20,（3）机钻,（b）钻进方法,冲击碎石土,振动砂土,静压软土,（a）钻机,回转粘性土、软土,冲洗,21,（4）取土器,流塑、软塑粘性土固定活塞薄壁取土器,硬塑粘性土回转三重管取土器,砂类土回转单动三重管,（5）

10、注意事项,薄壁取土器,22,2.3.2.2 掘探井探、槽探、洞探,（1）原理,（3）成果,在建筑场地上用人工开挖探井、探槽或平洞，直接观察了解槽壁土层情况与性质。,（2）适用条件,钻探法难以进行勘察的土层,钻探法难以准确查明的土层,（4）优缺点,黄土地基勘察,23,（3）试验装置静力触探仪,2.3.2.3 静力触探（CPT,cone penetration test）,（1）方法,（2）适用土类：粘性土、粉土、砂土、含少量碎石的土,反力系统,用静力匀速将标准规格的探头压入土中，同时量测探头阻力，测定土的力学特性的勘探和测试方法。,加压系统：机械式和液压式,触探头：单桥探头和双桥探头,测量系统,

11、24,CLD-3型机械式静力触探仪,返回,25,比贯入阻力,（2-2）,锥尖阻力,（2-3）,侧壁摩阻力,（2-4）,（4）试验结果不同深度的成果曲线,摩阻比,（2-5）,（5）静力触探结果的应用依据地区经验,划分土层和土类,估算强度和变形参数,估算地基承载力和单桩承载力,26,2.3.2.4 孔压静力触探(CPTU,piezocone penetration test）,图 孔压静探探头与饱和率定机,（1）方法和试验仪器,（2）试验结果,孔隙水压力变化规律,（3）试验成果应用,提高判别精度,渗透系数和固结系数,27,2.3.2.5 标准贯入试验（SPT,Standard penetratio

12、n test）,（1）方法,（3）试验装置,标准贯入器,（2）适用范围,穿心锤,钻杆,一般粘性土,粉土,砂土,28,标准贯入击数N,式中，为50击时的贯入度。,（6）成果应用,N值离散性较大，选用应慎重,（7）扩展,（4）试验程序,（5）试验结果,29,2.3.2.6 圆锥动力触探（DPT,dynamic penetration test）,轻型,（1）方法,（2）适用范围,强风化，全风化岩石、粉土、砂土和碎石,（3）试验仪器按锤击能量大小,重型,超重型,30,（5）试验结果,贯入击数与深度关系曲线,（4）试验程序与注意事项（影响因素）,贯入阻力与深度关系曲线,（6）试验结果应用,31,2.4

13、 原位测试（in-situ tests）,2.4.1 概述,（1）定义,指在工程场地位置处直接测定天然条件下土的工程性质的技术方法，以获取反映工程实际条件的岩土性质参数。,（2）主要原位测试方法,载荷试验,静力触探与孔压静力触探试验,圆锥动力触探与标准贯入试验,十字板剪切试验,旁压试验,32,扁铲侧胀试验,扁铲侧胀仪,试验仪器：扁铲侧胀仪,方法,优点：简单、快速、经济,结果,33,波速试验,定义,方法：跨孔法、单孔法和面波法等,通过测定波在土体内的传播速度，确定与波速有关的岩土性质参数，用于测定岩土在小应变情况下的动剪切模量、动弹性模量、动泊松比和检验地基加固效果等的现场测试方法。,现场直剪试

14、验,试验目的,试验方法,34,（3）原位测试注意事项,原位测试方法应根据岩土条件、设计对参数的要求、地区经验和测试方法的适用性等因素选用。,根据原位测试成果，利用地区性经验估算岩土工程特性参数和对岩土工程问题做出评价时，应与室内试验和工程反算参数作对比，检验其可靠性。,35,2.4.2 浅层平板载荷试验（plate loading test）1,2,2.4.2.1 浅层平板载荷试验简述,2.4.2.2 试验仪器,平板载荷试验示意图,36,载荷试验,37,（1）承压板,材料：混凝土板、钢板,形状：方形、圆形，宜采用圆形,面积：国外0.1m2、国内0.250.50m2,（2）反力装置：堆载、锚桩、

15、支撑等,（3）加载装置：千斤顶,（4）量测系统：压力、位移、时间等,！坚实的土取小值；,！软土取大值；,！碎石土注意最大粒径；,！硬的裂隙性粘土，注意裂隙。,38,2.4.2.3 试验程序,（1）基坑,基坑底面：基础底面基坑宽度：3倍承压板直径避免对基坑底扰动铺小于20mm中粗砂找平，尽快安装试验设备,（2）加载,加载方法：沉降相对稳定法、沉降非稳定法、等沉降速率法稳定法加载标准：最大值为极限荷载，不少于8级加载沉降值测读稳定法沉降稳定标准：连续两次沉降量0.1mm/h,39,（3）试验中止标准,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；,本级荷载的沉降量大于前级

16、荷载沉降量的5 倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降；,在某级荷载下24 小时沉降速率不能达到相对稳定标准；,总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06；,施加荷载达设计荷载2倍，仅当试验为检验性质,40,41,2.4.2.4 试验结果及其分析,（1）试验结果,地基变形三阶段,直线变形阶段,局部剪切破坏阶段,整体剪切破坏阶段,特征荷载,p0比例极限、临界荷载,pu极限荷载,图 荷载p-沉降s曲线示意图,42,（2）地基承载力基本值,p0，当其存在时；,pu/2，当其存在且pu2 p0时；,ps，s=0.010.015B低压缩性土；,s=0.02B高压缩性土；,（3）地基承载力特征值,进行3个点的

17、载荷试验，取其基本值的平均值。,（4）变形模量,（2-6）,43,2.4.2.5 注意事项,（1）试验结果仅反映2倍板宽度范围内地基土的综合性状，适用于地下水位以上浅层土；,（2）应注意尺寸效应。,44,2.4.3 螺旋板载荷试验（screw plate loading test）,（1）适用范围：深层、地下水位以下,（2）试验装置,45,（3）试验程序,（4）试验结果,初始压力 临塑荷载 极限荷载,固结系数,变形模量,图 螺旋板载荷试验沉降-荷载曲线示意图,46,2.4.4 十字板剪切试验（vane shear test，Olsson,J.）,（1）试验装置,十字测头：宜为矩形，径高比1:2

18、，板厚23mm,传力杆,测力计,47,（2）试验步骤及技术要求,十字板头插入深度钻孔或套管直径的35 倍；,应静置23min，方可开始试验；,剪切速率宜采用（1 2度）/10s，并应在测得峰值强度后继续测记1min；,在峰值强度或稳定值测试完后，顺扭转方向连续转动6 圈后，测定重塑土的不排水抗剪强度；,（3）适用范围,饱和软粘性土,48,（4）试验结果与原理,（2-8）,（2-7）,49,（5）试验成果,不排水强度（峰值强度cu、残余强度cur）,灵敏度,强度-深度曲线,（2-9）,地基容许承载力,桩的端阻力和侧阻力,地基抗滑稳定性分析及其修正,50,2.4.5 旁压试验（pressureme

19、ter test,PMT）,（1）试验装置,（3）试验结果,（2）试验程序,地基容许承载力,临塑压力法,极限压力法,51,2.5 现场监测（in-situ monitoring）,2.5.1 概述,（1）现场监测的重要性和必要性,（2）现场监测的目的和内容,勘察、设计、施工中存在不足,应力和强度,变形和固结,孔隙水压力和渗流,大型工程的挑战,动态设计、施工要求,科学、工程进步的要求,振动波的传播和液化等,52,（3）现场监测的主要工作,根据工程的特点，确定监测项目,根据工程特点，确定监测点的位置和数量,制定控制标准,反分析,53,2.5.2 监测设备及其技术要求,2.5.2.1 沉降观测,（1

20、）基底沉降,54,（2）分层沉降,（3）水准基点及其要求,（4）观测要求,HCX-3型 数字显示滑动式剖面沉降仪,55,2.5.2.2 侧向变形观测,（1）观测目的,（2）观测仪器,（3）技术要求,（4）观测结果,（5）稳定标准,HCX-2B型 智能数显滑动式测斜仪,56,2.5.2.3 边坡桩水平位移观测,（1）观测仪器,（2）观测结果,（3）稳定标准,2.5.2.4 孔隙水压力观测,地基孔压和原位渗透系数测试仪,（1）观测目的,（2）观测方法,（3）观测结果,57,2.5.2.5 基底压力观测,2.5.2.6 地下水位和渗流量观测,2.5.3 监测结果应用,FLJ1040型反力计,（1）观

21、测目的,（2）观测方法,（3）观测结果,58,2.6 地基勘察报告（investigation report）,2.6.1 勘察报告编制的目的与要求,2.6.2 勘察报告的内容,（1）勘察目的、任务和要求,（2）拟建工程概况,（3）勘察工作与勘察方法,（4）场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土的工程性质、地下水、不良地质现象的描述与评价,（5）场地稳定性和适宜性的评价,（6）岩土工程参数的统计分析与选用,59,2.6.3 勘察报告实例,（1）概况,（2）地基土层及其分布,（3）工程地质条件评价,（4）结论,2.6.4 勘察报告的阅读和使用,（7）对工程地基的稳定性、承载力、最终沉降量的估计，基

22、础及地基处理方案的建议,（8）可能问题及其监控与预防措施的建议,（9）附件,60,（1）了解地基勘察工作的目的、任务和主要内容；（2）掌握岩土工程勘察规划，熟悉可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察的主要内容；（3）掌握地基勘察方法，即工程地质调查与测绘、勘探与取样、原位测试的基本方法；（4）了解现场监测的重要性、监测设备技术要求和监测结果分析与应用。（5）了解地质勘察报告编制的目的、要求、内容。,本章要求：,习题：,复习题和习题2-1,2-32-6,61,1 中华人民共和国建设部.GB50021-2001 岩土工程勘察 规范S.北京:中国建筑工业出版社,2002.,参考资料：,2 中华人民共和国水利部.SL237-1999 土工试验规程S.北京:中国水利水电出版社,1999.,3 陈希哲.土力学地基基础 M.北京:清华大学出版社,2004.,62,