《岩土工程勘察》word版.docx
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《岩土工程勘察》word版
考核复习资料
一、岩土工程勘察
1.1我国岩土工程勘察规范及水电、铁路、公路、港口等勘察规范中关于勘察分级、岩土分类以及勘察阶段划分与勘察工作的布置原则。
一、岩土工程勘察规范(GB50021-94)、根据工程、安全等级、场地等级、地基等级、综合确定岩土工程勘察等级。
(一)工程安全等级
工程安全等级,应根据工程破坏后果的严重性,按表1.1.1划分。
表1.1.1 工程安全等级
安全等级
破坏后果
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
(二)场地等级
场地等级分为三级。
1.符合下列条件之一者为一级场地:
(1)对建筑抗震危险的地段;
(2)不良地质现象强烈发育;
(3)地质环境已经或可能受到强烈破坏;
(4)地形地貌复杂。
2.符合下列条件之一者为二级场地;
(1)对建筑抗震不利的地段;
(2)不良地质现象一般发育;
(3)地质环境已经或可能受到一般破坏;
(4)地形地貌较复杂。
3.符合下列条件者为三级场地:
(1)地震设防烈度等于或小于6度,或对建筑抗震有利的地段;
(2)不良地质现象不发育;
(3)地质环境基本未受破坏;
(4)地形地貌简单。
注:
①从一级开始,向二级、三级推定,以最先满足的为准。
②对建筑抗震有利、不利和危险的地段的划分应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》的规定确定。
(三)地基等级(对开挖工程为岩土介质),分为三级。
1.符合下列条件之一者为一级地基:
(1)岩土种类多,性质变化大,地下水对工程影响大,且需特殊处理;
(2)多年冻土、湿陷、膨胀、盐渍、污染严重的特殊性岩土,以及其他情况复杂,需作专门处理的岩土;
2.符合下列条件之一者为二级地基:
(1)岩土种类较多,性质变化较大,地下水对工程有不利影响;
(2)除本条第一款规定以外的特殊性岩土。
3.符合下列条件者为三级地基:
(1)岩土种类单一,性质变化不大,地下水对工程无影响;
(2)无特殊性岩土。
(四)岩土工程勘察等级
岩土工程勘察等级,按表1.1.2确定:
表1.1.2 岩土工程勘察等级划分
勘察等级
确定勘察等级的条件
工程安全等级
任 意
地基等级
一 级
一 级
任 意
任 意
二 级
任 意
任 意
任 意
一 级
二 级
二 级
二 级
二级或三级
三 级
二 级
三 级
一 级
任 意
任 意
一 级
二 级
二 级
三 级
二 级
三 级
三 级
三 级
二 级
三 级
三 级
二级或三级
二、公路桥涵分级
(一)公路工程分级
公路工程分级见表1.1.3。
表1.1.3 工程安全等级 表1.1.3
类别
等 级
交通量(辆/日)
使 用 任 务 及 性 质
汽
车
专
用
公
路
高速公路
>25000
(折合成小客车)
具有特别重要的政治、经济意义,专供汽车分道高速行驶,并全部控制出入的公路
一级公路
10000~25000
(折合成小客车)
连接主要政治、经济中心,通往重点工矿区、港口、机场,专供汽车分道行驶,并部分控制出入的路口
二级公路
2000~7000
(折合成中型载重车)
连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的专用汽车行驶公路
一 般 公 路
二级公路
2000~5000
(折合成中型载重车)
连接政治、经济中心大工矿区、港口、机场等地的公路
三级公路
<2000
(折合成中型载重车)
沟通县以上城市的公路
四级公路
<200
(折合成中型载重车)
沟通县、乡(镇)、村的公路
桥涵的分类见表1.1.4。
表1.1.4
桥涵分类
多孔跨径总长L(m)
单孔跨径L0(m)
特殊大桥
大桥
中 桥
小 桥
涵 洞
L≥500
L≥100
30<L<100
8≤L≤30
L<8
L0≥100
L0≥40
20≤L0<40
5≤L0<20
L0<5
三、铁路分级和等级
铁路的分类见表1.1.5,国家铁路的等级见表1.1.6。
四、港口工程的分类
港口工程一般指建在江、河、湖、海上的码头、防波堤、护岸(坡)等水土建筑物以及港池、航道等工程,其特点见表1.1.7。
根据港口的重要性和建筑物在港口中的作用,将港口建筑物划分为以下三级:
Ⅰ级:
重要港口的主要建筑物,破坏后造成重大损失者:
Ⅱ级:
重要港口的一般建筑物或一般港口的重要建筑物;
Ⅲ级:
小港口中的建筑物或其它港口的附属建筑物;
表1.1.5 铁路的分类
分 类
管理部门
职 能
国家铁路
铁道部
承担全国客货运输
地方铁路
地方政府
承担地方客货运输
专用铁路
企业或其他单位
为企业或其他单位运输服务
铁路专用线
企业或其他单位
为企业或其他单位运输服务
港口工程的特点见表1.1.7。
表1.1.6 国家铁路等级
等级
作 用
远期年客货运量
(Mt)
最高行车速度
(km/h)
Ⅰ
铁路网中起骨干作用
≥15
120
Ⅱ
铁路网中起骨干作用
<15
100
铁路网中起联络、辅助作用
≥7.5
Ⅲ
为某一区域服务
<7.5
80
注:
① 年货运量为重车方向,每对旅客列车上下行各按0.7Mt年货运量折算;
2国家铁路网均采用1435mm标准轨距。
表1.1.7 港口工程的类别及特点
类别
特 点
码
头
重 力 式
靠自重抵抗滑动和倾倒,地基受的压力大,沉降大,对不均匀沉降敏感
板 桩 式
板桩墙起挡土的作用,主要荷载是土的侧压力
高 桩 式
垂直荷载和水平荷载都通过桩传递给地基
斜坡式
实 体
利用天然岸坡加以修整填筑而成
架 空
类似倾斜的桥,荷载通过墩台和桩 (墩)传到地基
混 合 式
由不同结构类型组合而成
防
坡
堤
直 立 式
一般适用于水深较深和地基较好的情况,地基情况同重力式
斜 坡 式
一般适用于水深较浅,地基较差和石料来源丰富的情况,采用人工块体砌面,也可用于水深较深,波浪较大的情况
港 池 航 道
主要为船舶进出港,船舶转头的主要场所,勘探目主要为疏浚土方量及难易程度以及航道的稳定性
五、水利水电工程勘察分类
水利水电枢纽工程的分等指标见表1.1.8。
表1.1.8 水利水电工程的分等指标
工程等级
工
程
规
模
分 等 指 标
水库
总库容
(亿m3)
防洪
治涝
面积
(万亩)
灌溉
面积
(万亩)
供水
本电站
装机容量
(万kW)
保护城镇及工矿区
保护农田面
积(万亩)
一
大
(1)型
>10
特别重要城市、工矿区
>500
>200
>150
特别重要
>120
二
大
(2)型
10~1
重要城市、工矿区
500~100
200~60
150~50
重要
120~30
三
中型
1~0.1
中等城市、工矿区
100~30
60~15
50~5
中等
30~5
四
小
(1)型
0.1~0.01
一般城市、工矿区
30~5
15~3
5~0.5
一般
5~1
五
小
(2)型
0.01~0.001
<5
<3
<0.5
<1
注:
1亩=
2
×103m2
3
1.2岩石及土的分类标准(国标及各行业标准)。
由于我国幅远辽阔,各种建筑物、构筑水、水电、公路、铁路、港口的侧重点不同,因而出现了不同的分类标准:
一、《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)分类
(一)岩石的分类
岩石按成因类型分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。
根据岩石的硬度、风化程序、结构类型分类如下:
1.岩石按强度分类应符合表1.2.1的规定。
表1.1.9 岩石按强度分类
类 别
亚 类
强 度(MPa)
代 表 性 岩 石
硬质岩石
极硬岩石
>60
花岩石、花岗片麻岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、大理岩、硅质砾岩等
次硬岩石
30~60
软质岩石
次软岩石
5~<30
粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石片岩、云母片岩等
极软岩石
<5
注:
强度指新鲜岩块的饱和单轴极限抗压强度。
2.岩石按风化程度分类应符合表1.1.10的规定。
表1.1.10 岩石按风化程度分类
岩石类别
风化程度
野 外 特 征
风化程度参数指标
压缩波速度
vp(m/s)
波速比
Kv
风化系数
Kf
硬
质
岩
石
未风化
岩质新鲜,未见风化痕迹
>5000
0.9~1.0
0.9~1.0
微风化
组织结构基本未变,仅节理面有铁锰质渲染或矿物略有变色。
有少量风化裂隙
4000~5000
0.8~0.9
0.8~0.9
硬
质
岩
石
中等风化
组织结构部分破坏,矿物成分基本未变化,仅沿节理面出现次生矿物。
风化裂隙发育,岩体被切割成20~50cm的岩块。
锤击声脆,且不易击碎;不能用镐挖掘,岩芯钻方可钻进
2000~4000
0.6~0.8
0.4~0.8
强风化
组织结构已大部分破坏,矿物成分已显著变化。
长石、云母已风化成次生矿物。
裂隙很发育,岩体破碎。
岩体被切割成2~20cm的岩块,可用手折断。
用镐可挖掘,干钻不易钻进
1000~2000
0.4~0.6
<0.4
全风化
组织结构已基本破坏,但尚可辩认,并且有微弱的残余结构强度,可用镐挖,干钻可钻进
500~1000
0.2~0.4
—
残积土
组织结构已全部破坏。
矿物成分除石英外。
大部分已风化成土状,锹镐易挖掘,干钻易钻进,具可塑性
<500
<0.2
—
续表
岩石类别
风化程度
野 外 特 征
风化程度参数指标
压缩波速度
vp(m/s)
波速比
Kv
风化系数
Kf
软
质
岩
石
未风化
岩质新鲜,未见风化痕迹
1>4000
0.9~1.0
0.9~1.0
微风化
组织结构基本未变,仅节理面有铁锰质渲染或矿物略有变色。
有少量风化裂隙
3000~4000
0.8~0.9
0.8~0.9
软
质
岩
石
中等风化
组织结构部分破坏。
矿物成分发生变化,节理面附近的矿物已风化成土状。
风化裂隙发育。
岩体被切割成20~50cm的岩块,锤击易碎;用镐难挖掘。
岩芯钻方可钻进
1500~3000
0.5~0.8
0.3~0.8
强风化
组织结构已大部分破坏,矿物成分已显著变化,含大量粘土质粘土矿物。
风化裂隙很发育,岩体被切割成碎块,干时可用手折断或捏碎,浸水或干湿交替时可较迅速地软化或崩解。
用镐或锹可挖掘,干钻可钻进
700~1500
0.3~0.5
<0.3
全风化
组织结构已基本破坏,但尚可辩认,并且有微弱残余结构强度,可用镐挖,干钻可钻进
300~700
0.1~0.3
—
残积土
组织结构已全部破坏,矿物成分已全部改变并已风化成土状,锹镐易挖掘,干钻易钻进,具可塑性
<300
<0.1
—
注:
①波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比。
②风化系数Kf为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。
③岩石风化程度,除按表列野外特征和定量指标划分外,亦可根据地区经验按点荷载试验资料划分。
④花岗岩类的强风化与全风化、全风化与残积土的划分,宜采用标准贯入试验,其划分标准N≥50为强风化;
50>N≥30为全风化;N<30为残积土。
按软化系数可分为软化岩石和不软化岩石。
当
KR≤0.75软化岩石
KR>0.75 不软化岩
KR=
R饱和
R干燥
当岩石具有特殊成份、结构特征和性质时,应定为特殊岩石,并分为易溶性岩石、膨胀性岩石、崩解性岩石和盐渍化岩石等。
(二)土层分类
1.按年代分类分为以下三类:
①老堆积土:
第四纪晚更新世Q3及以前的土层;
②一般堆积土:
第四纪全新世(文化期以前Q4)堆积的土层;
③新近堆积土:
文化期以来新近堆积的土层Q4,一般呈欠固结状态。
2.根据其地质成因分为以下七类:
残积土、坡积土、洪积土、淤积土、冰积土和风积土。
3.土层根据有机质含量分类应符合下表1.1.11。
4.土层按颗粒级配或塑性指数可划分为碎石土、砂土和粘性土,其划分见表1.1.12~1.1.14。
表1.1.11 土按有机质含量分类
分类名称
有机质含量Wu(%)
现场鉴别特征
说 明
无机土
Wu<5%
有机质土
5%≤Wu≤10%
灰、黑色,有光泽,味臭,除腐殖质外尚含少量未完全分解的动植物体,浸水后水面出现气泡,干燥后体积收缩
①如现场能鉴别有机质土或有地区经验时,可不做有机质含量测定;
②当w>wL,1.0≤e<1.5时称淤泥质土;
③当w>wL,e≥1.5时称淤泥
泥炭质土
10%<Wu≤60
深灰或黑色,有腥臭味,能看到未完全分解的植物结构,浸水体胀,易崩解,有植物残渣浮于水中,干缩现象明显
根据地区特点和需要可按Wu细分为:
弱泥炭质土(10%<Wu≤25%);
中泥炭质土(25%<Wu≤40%)
强泥炭质土(40%<Wu≤60%)
泥 炭
Wu>60%
除有泥炭质土特征外,结构松散,土质很轻,暗无光泽,干缩现象极为明显
注:
有机质含量Wu按灼失量试验确定。
表1.1.12 碎石土分类
土的名称
颗粒形状
颗粒级配
漂 石
圆形及亚圆形为主
粒径大于200mm的颗粒超过总质量50%
块 石
棱角形为主
卵 石
碎 石
粒径大于20mm的颗粒超过总质量50%
碎 石
棱角形为主
圆 砾
圆形及亚圆形为主
粒径大于2mm的颗粒超过总质量50%
角 砾
棱角形为主
注:
定名时,应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
表1.1.13 砂 土 分 类
土的名称
颗 粒 级 配
砾 砂
粗 砂
中 砂
细 砂
粉 砂
粒径大于2mm的颗粒质量占总质量25~50%
粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量50%
粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量50%
粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量85%
粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%
注:
①定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
②当砂土中,小于0.075mm的土的塑性指数大于10时,应冠以“含粘性土”定名,
如含粘性土粗砂等。
表1.1.14 粘性土分类
土的名称
塑性指数IP
粉质粘土
10<IP≤17
粘 土
IP≥17
粉土是指粒径大小0.075mm的颗粒不超过全部质量的50%,但塑性指数等于或小于10的土。
5.碎石土、砂土、粉土密实度及粘性土状态
碎石土的密实度可分为密实、中密和稍密,其野外鉴定方法应满足表1.1.15的规定。
表1.1.15 碎石土野外鉴定
密实度
骨架颗粒含量和排列
可 挖 性
可 钻 性
密 实
骨架颗粒质量大于总质量的70%,呈交错排列,连续接触
锹镐挖掘困难,用撬棍方能松动,井壁一般较稳定
钻进极困难,冲击钻探时钻杆、吊锤跳动剧烈,孔壁较稳定
中 密
骨架颗粒质量等于总质量的60~70%,呈交错排列,大部分接触
锹镐可挖掘,井壁有掉块现象,从井壁取出大颗粒处,能保持颗粒凹面形状
钻进较困难,冲击钻探时钻杆、吊锤跳动不剧烈,孔壁有坍塌现
稍 密
骨架颗粒质量小于总质量的60%,排列混乱,大部分不接触
锹可以挖掘,井壁易坍塌,从井壁取出大颗粒后,砂性土立即坍落
钻进较容易,冲击钻探时,钻杆稍有跳动;孔壁易坍塌
注:
①碎石土的密实度,应按表列各项特征综合确定。
砂土的密实度根据标准贯入试验锤击数N划分为密实、中密、稍密和松散,其划分标准见表1.1.16。
粉土的密实度根据e值划分,其划分标准见表1.1.17。
粉土的湿度根据其含水量w(%)划分,其划分标准见表1.1.18。
粘性土根据液性指数IL划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑,其划分标准见表1.1.19。
表1.1.16 按标准贯入锤击数N值确定砂土密实度
N 值
密实度
N≤10
10<N≤15
15<N≤30
N>30
松 散
稍 密
中 密
密 实
表1.1.17按孔隙比e值确定粉土密实度
e 值
密实度
e≤0.75
0.75<e≤0.9
e>0.9
密 实
中 密
稍 密
表1.1.18 按含水量w(%)确定粉土湿度
w 值
湿度
w≤20
20<w≤30
w>30
稍 湿
湿
很 湿
表1.1.19 按液性指数IL值确定粘性土状态
IL 值
密实度
IL≤0
0<IL≤0.25
0.25<IL≤0.75
0.75<IL≤1
IL>1
坚 硬
硬 塑
可 塑
软 塑
流 塑
(三)洞室围岩分类
1.洞室围岩应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标BQ两者相结合,按表1.1.20确定其基本质量级别。
(1)岩体基本质量分级应符合表1.1.20的规定。
表1.1.20 岩体基本质量分级
基本质量
级 别
岩体基本质量的定性特性
岩体基本质量
指标BQ
Ⅰ
坚硬岩,岩体完整
>550
Ⅱ
坚硬岩,岩体较完整;
较坚硬岩,岩体完整
550~451
Ⅲ
坚硬岩,岩体较破碎;
较坚硬岩或软硬岩互层,岩体较完整;
较软岩,岩体完整
450~351
Ⅳ
坚硬岩,岩体破碎;
较坚硬岩,岩体较破碎~破碎;
较软岩或软硬岩互层,且以软岩为主;
岩体较完整~较破碎;
软岩,岩体完整~较完整
350~251
Ⅴ
较软岩,岩体破碎;
软岩,岩体较破碎~破碎;
全部极软岩及全部极破碎岩
≤250
注:
①岩石坚硬程度可按表1.1.21划分;
②岩体完整程度定量指标应采用实测的岩体完整性系数Kv值按表1.1.22划分;
当无条件取得实测值时,也可用岩体体积节理数Jv按表1.1.23确定Kv值。
(2)岩石按饱和单轴抗压强度fr划分其坚硬程度应符合表1.1.21的规定。
(3)岩体按完整性系数Kv划分其完整程度应符合表1.1.22的规定。
(4)Jv与Kv对照应符合表1.1.23的规定。
表1.1.21 岩石坚硬程度
fr(MPa)
>60
60~30
30~15
15~5
<5
坚硬程度
坚硬岩
较坚硬岩
较软岩
软岩
极软岩
表1.1.22 岩体完整程度
Kv
>0.75
0.75~0.55
0.55~0.35
0.35~0.15
<0.15
完整程度
完 整
较完整
较破碎
破 碎
极破碎
表1.1.23 Jv与Kv对照表
Jv(条/m3)
<3
3~10
10~20
20~35
>35
Kv
>0.75
0.75~0.55
0.55~0.35
0.35~0.15
<0.15
注:
岩体体积节理数Jv系单位岩体体积的节理(结构面)数目。
(5)岩体基本质量指标值BQ应按下式确定:
BQ=90+3fr+250Kv (1-1)
应用时,当fr>90Kv+30时,应以fr=90Kv +30Kv代入式(1-1)计算BQ值;当Kv>0.04fr+0.4时,应以Kv=0.04fr+0.4和fr代入式(1-1)计算BQ值。
2.当地下洞室遇有下列情况之一时:
(1)有地下水;
(2)围岩稳定性受软弱结构面影响,且由一组起控制作用;
(3)存在表1.1.24所列高初始应力现象。
应对岩体基本质量指标值BQ修正,并以修正后的[BQ]值按表1.1.24确定围岩质量级别。
3.高初始应力地区岩体在开挖过程中出现的主要现象,可按表1.1.24的规定,判定其应力情况。
4.岩体基本质量修正系数的确定。
(1)地下水影响修正系数K1应符合表1.1.25的规定。
(2)主要软弱结构面产状影响修正系数K2应符合表1.1.26的规定。
(3)初始应力状态影响修正系数K3应符合表1.1.27的规定。
(4)岩体基本质量指标值[BQ]应按下式计算:
[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)(1-2)
式中 K1——地下水影响修正系数,按表1.1.25确定;
K2——主要软弱结构面产状影响修正系数,按表1.1.26确定;
K3——初始应力状态影响修正系数,按表1.1.27确定。
当无表1.1.25、表1.1.26、表1.1.27中所列的情况时,修正系数取零。
[BQ]出现负值时,应按特殊情况处理。
5.各级岩体自稳能力可按表1.1.28评估。
当已确定级别的岩体的实际自稳能力低于表1.1.28
相应的自稳能力时,应对围岩级别作相应的调整。
表1.1.24 高初始应力区岩体开挖时主要现象
应力情况
主 要 现 象
fv
max
极高应力
1.硬质岩:
开挖过程中时有岩爆发生,有岩块弹出,洞壁岩体发生剥离,新生裂缝多,成洞性差;基坑有剥离现象,成形性差;
2.软质岩:
岩芯常有饼化现象,开挖过程中洞壁岩体有剥离,位移极为显著,甚至发生大位移,持续时间长,不易成洞;基坑发生显著隆起或剥离,不易成形
<4
高应力
1.硬质岩:
开挖过程中可能出现岩爆,洞壁岩体有剥离和掉块现象,新生裂缝较多,成洞性较差;基坑时有剥离现象,成形性一般尚好;
2.软质岩:
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