岩土工程勘察基本技术方法.docx
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岩土工程勘察基本技术方法
广东省地质勘查局“新进地质技术人员培训班”讲课材料(4-2)
岩土工程勘察基本技术方法
广东省地质科学研究所魏德超编写
一、岩土工程地质分类
各行业岩土工程地质分类不尽相同。
这里综合介绍国标《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)、《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)和省标《建筑地基基础设计规范》(GBJ15-31-2003)的岩土分类方法。
其他行业的岩土分类大同小异。
(一)岩石分类
1.岩石坚硬程度划分如表1。
岩石坚硬程度分类表表1
坚硬程度分类
坚硬岩
较硬岩
较软岩
软岩
极软岩
饱和单轴抗压强度(MPa)
fr>60
60≥fr>30
30≥fr>15
15≥fr>5
fr≤5
注:
1.无法取得fr值时,可用点荷载强度指数换算,见国标《工程岩体分级标准》(GB50218-94)3.4.1式;
2.定性划分可参考《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)表A.0.1。
2.岩体完整程度划分如表2。
岩体完整程度分类表表2
完整程度
完整
较完善
较破碎
破碎
极破碎
完整性系数
>0.75
0.75~0.55
0.55~0.35
0.35~0.15
<0.15
注:
完整性指数为岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方。
应选代表性岩体、岩块测试。
无波速测试资料时,可按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)表A.0.2定性划分。
3.按岩石坚硬程度和岩体完整程度,岩体基本质量等级分为5类,如表3。
岩体基本质量等级分类表表3
完整程度
坚硬程度
完整
较完整
较破碎
破碎
极破碎
坚硬岩
I
II
III
IV
V
较硬岩
II
III
IV
IV
V
较软岩
III
IV
IV
V
V
软岩
IV
IV
V
V
V
极软岩
V
V
V
V
V
4.石按软化系数分为易软化岩石和不软化岩石。
软化系数,fr、frd分别为饱和单轴抗压强度和干燥单轴抗压强度。
Kd≤0.75为易软化岩石,Kd>0.75为不软化岩石。
5.岩石风化程度按表4划分。
岩石按风化程度分类表表4
风化
程度
特征
参数指标
波速比
Kv
风化系数
Kf
标贯实测击数N’
未风化
岩质新鲜,偶见风化痕迹。
0.9~1.0
0.9~1.0
微风化
结构基本未变,仅节理面有铁锰质渲染或矿物略有变色,有少量风化裂隙。
0.8~0.9
0.8~0.9
中风化
结构部分破坏,矿物成分基本未变,沿节理面出现次生矿物,风化裂隙发育。
岩体被节理、裂隙分割成块状(20~50cm)。
用镐难挖掘,岩芯钻方可钻进。
0.6~0.8
0.4~0.8
强风化
结构大部分破坏,矿物成分显著变化,风化裂隙很发育,岩体破碎,被节理、裂隙分割成碎块状(2~20cm)。
岩块用手可折断。
用镐可挖掘,干钻不易钻进。
0.4~0.6
<0.4
≥50
全风化
结构基本破坏,但尚可辨认。
呈坚硬粘性土或密实粉土状。
可用镐挖,干钻可钻进。
0.2~0.4
30~50
残积土
结构全部破坏,已成土状,锹镐易挖掘,干钻易钻进,具可塑性。
<0.2
<30
注:
1.波速比为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比;
2.风化系数为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。
(二)土层分类
1.按形成年代划分
(1)老沉积土:
晚更新世(Q3)及以前沉积的土层;
(2)一般沉积土:
全新世(Q4)早、中期沉积的土层;
(3)新沉积土:
全新世(Q4)中、近期沉积的土层。
2.按成因类型划分
分为人工填土、冲积土、洪积土、海积土、海陆混合堆积土、坡积土、残积土、风积土、冰积土等。
3.按颗粒级配或塑性指数划分
(1)碎石土
指粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%的土,按表5进一步分类。
碎石土分类表表5
土名
颗粒形状
颗粒级配
漂石
圆形、亚圆形为主
粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50%
块石
棱角形为主
卵石
圆形、亚圆形为住
粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50%
碎石
棱角为主
圆砾
圆形、亚圆形为住
粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%
角砾
棱角为主
注:
定名时按颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
碎石土的密实度按表6划分为松散、稍密、中密和密实。
在野外可根据骨架颗粒含量和排列情况、可挖性及可钻性定性划分碎石土密实度,见《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)附录B。
碎石土密实度划分表表6
密实度
修正后的重型圆锥动力触探实验锤击数N63.5
松散
N63.5≤5
稍密
5<N63.5≤10
中密
10<N63.5≤20
密实
N63.5>20
注:
本表适用于平均粒径等于或小于50mm、且最大粒径小于100mm碎石土。
对于平均粒径大于50mm,或最大粒径大于100mm的碎石土,可用超重型动力触探鉴别,见《岩土工程勘察规范》(GB50001-2001)表3.3.8-2。
野外鉴别可按该规范表A.0.6执行。
(2)砂土
粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%、粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土。
按表7进一步分类。
砂土分类表表7
土名
颗粒级配
砾砂
粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25~50%
粗砂
粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50%
中砂
粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50%
细砂
粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85%
粉砂
颗粒大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%
注:
定名时按颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
砂土的密实度按表8划分为松散、稍密、中密和密实4级。
砂土密实度划分表表8
密实度
标准贯入试验实测击数N‘
松散
N‘≤10
稍密
10<N‘≤15
中密
15<N‘≤30
密实
N‘>30
(3)粉土
介于砂土和粘性土之间,塑性指数Ip≤10,且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土。
其密实度按表9划分为松散、稍密、中密和密实4级。
粉土密实度划分表表9
密实度
孔隙比e
标准贯入试验实测击数N‘
松散
N‘≤5
稍密
e>0.90
5<N‘≤10
中密
0.75≤e≤0.90
10<N‘≤15
密实
e<0.75
N‘>15
(4)粘性土
塑性指数Ip>10的土。
其中Ip>17的为粘土,10<Ip≤17为粉质粘土。
粘性土状态按表10划分。
粘性土状态划分表表10
状态
液性指数IL
标准贯入实验实测击数N,
坚硬
IL≤0
N,≥30
硬塑
0<IL≤0.25
30>N,≥15
可塑
0.25<IL≤0.75
15>N,≥4
软塑
0.75<IL≤1
4>N,≥2
流塑
IL>1
N,<2
4.特殊性土
广东省常见的有五类:
(1)填土
①素填土:
由碎石土、砂土、粉土、粘性土的一种或几中组成,不含杂物或含杂物很少。
②杂填土:
含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾,其物质组成和密实度常不均匀。
③冲填土:
由水力冲填泥砂形成。
④压实填土:
经压实和夯实的填土
(2)软土
空隙比e≥1、且天然含水量W>液限WL的土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。
(3)膨胀土
土中粘粒成分主要由亲水矿物组成,具吸水膨胀和失水收缩特性,自由膨胀率等于或大于40%的土。
(4)红粘土
碳酸盐岩类残积土中空隙比大于1、液塑等于或大于50%的棕红、褐黄色高塑性粘土。
原生红粘土经过搬运、沉积后仍保留其基本特征,且液限大于或等于45%者称为次生红粘土。
(5)花岗岩残积土
粒径>2mm颗粒含量超过总质量的20%者为砾质粘性土,不超过20%者为砂质粘性土,不含者为粘性土。
二、岩土工程勘察等级和阶段划分
(一)勘察等级
按工程安全等级(表11)、场地等级(表12)和地基等级(表13),将岩土工程勘察划分为甲、乙、丙三级,见表14。
工程安全等级表表11
安全等级
工程破坏或影响正常使用的后果
工程类型
一级
很严重
重要工程
二级
严重
一般工程
三级
不严重
次要工程
场地等级表表12
场地等级
建筑抗震地段
不良地质作用
地质环境
地形地貌
地下水
一级
危险地段
强烈发育
强烈破坏
复杂
水文地质条件复杂
二级
不利地段
一般发育
一般破坏
较复杂
基础在地下水位下
三级
抗震设防烈度≤6度或有利地段
不发育
未受破坏
简单
对工程无影响
地基等级表表13
地基等级
岩土种类和均匀性
特殊岩土情况
一级
种类多,很不均匀,性质表化大,需要特殊处理
严重湿陷、膨胀、盐渍、污染土,以及其他情况复杂,需作专门处理的岩土
二级
种类较多,不均匀,性质变化大
上述之外的特殊性岩土
三级
种类单一,均匀,性质变化不大
无特殊性岩土
勘察等级划分表表14
勘察等级
确定条件
工程安全等级
场地等级
地基等级
甲级
一级
任意
任意
二级或三级
一级
任意
任意
一级
乙级
二级
二级或三级
二级或三级
三级
二级
二级或三级
二级或三级
二级
丙级
三级
三级
三级
(二)勘察阶段
各类工程勘察阶段的划分不尽相同。
房屋建筑和构筑物的勘察阶段分为:
1.可行性研究勘察
在充分收集区域地质、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的基础上,通过踏勘了解场地的地层、岩性、构造、不良地质作用、水文地质、工程地质条件,根据具体情况布置必要工程地质和勘探工作,对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价。
当有两个以上的拟建场地时,应进行比选分析。
2.初步勘察
收集拟建工程的有关文件、工程地质、岩土工程资料和工程场地地形图,根据工程重要性、地基复杂性和地貌特点布置勘探孔,初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件;查明不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势;在抗震设防烈度等于或大于6度区,初步评价场地和地基的地震效应;对建筑地段的稳定性作出评价;初步判定地下水对建筑材料的腐蚀性;对地基基础类型进行初步分析评价。
为确定建筑物的总平面布置和选择基础方案提供依据。
3.详细勘察
按单体建筑物和建筑群布置勘察工作,提供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等提出建议,为施工图设计提供依据。
应进行下列工作:
(1)收集附有坐标和地形的建筑总平面图,场区地面的整平标高、建筑物的性质、规模、荷载、结构特点,基础形式、埋深,地基允许变形等资料;
(2)查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,提出整治方案建议;
(3)查明建筑范围类岩土类型、分布、埋深、工程特征,分析评价地基的稳定性、均匀性和承载力;
(4)对需要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;
(5)查明河道、沟渠、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物;
(6)查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及变化幅度,判定水和土对建筑材料的腐蚀性;
(7)
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