岩土工程勘察课程设计.docx
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岩土工程勘察课程设计.docx
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岩土工程勘察课程设计
目录
1概述2
1.1拟建工程概况2
1.2勘察目的、任务和要求2
1.3勘察依据及技术标准2
1.4勘察工作布置及完成工作量3
2场地岩土工程条件4
2.1区域地质概况4
2.1.1区域地理位置4
2.1.2区域气象条件4
2.1.3区域地质构造及地形地貌4
2.2场地地层岩性及岩土物理力学性质5
2.3场地水文地质条件8
3岩土参数的统计与分析9
3.1试验结果统计分析9
3.2地基承载力特征值10
4岩土工程特性分析与评价11
4.1场地适宜性及稳定性评价11
4.2场地和基地震效应评价11
4.2.1地震烈度11
4.2.2地震效应评价11
4.3场地岩土层建筑适宜性评价13
4.4地下水腐蚀性评价14
4.5土的腐蚀性评价15
5基础选型论证及评价15
5.1天然浅基础16
5.2复合基础16
5.3深基础16
6结论与建议17
7参考文献18
1概述
1.1拟建工程概况
广西北海地质工程勘察院受北海市路港建设投资开发有限公司委托,对其拟建的北海市某写字楼项目进行详细勘察,北海市某写字楼项目位于北海大道与天津路交汇处西侧。
该项目规划用地总面积63421.396m2,总建筑面积18558m2,其中一期主楼为15876m2,二期副楼为2682m2。
本次的设计任务针对主楼进行勘察设计,主楼总计6层,其中地上4层,地下2层。
1.2勘察目的、任务和要求
甲方提供岩土工程勘察任务委托书指出,该工程基础设计等级为甲级。
按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)第3.1条判定,拟建建筑物为框架结构大跨度构筑物,工程重要性等级为一级;拟建项目场地复杂程度等级为二级;地基复杂程度等级为二级。
按规范综合确定本工程勘察等级为甲级。
本次勘察属详细勘察阶段,目的是为拟建物的地基基础、基坑围护设计以及地基施工方案的确定提供详细的岩土工程资料,并作出分析、评价和建议。
主要勘察任务为:
(1)查明建筑物范围各层岩土的类别、结构、厚度、工程特性及物理力学性能指标,对场地稳定性和适宜性进行评价;
(2)根据场地条件和施工条件,建议建筑物基础类型,提出合理的基础持力层建议,并详细查明持力层和软弱下卧层的分布;分层提出设计及施工所需的岩土工程资料和参数(应包括各层土层摩阻力,持力层及其下卧软弱层的承载力);提供地基变形计算参数;
(3)查明不良地质作用的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度,并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议;
(4)判定场地土类型和场地类别,鉴定土层液化可能性和鉴别浅层土的液化深度及提供液化指数;
(5)查明地下水类型、埋藏情况、渗透性,判定水对建筑材料的腐蚀性;
(6)地基处理的岩土工程勘察应满足下列要求:
对可能采用的地基处理方案,提供地基处理设计和施工所需的岩土特性参数;预测所选地基处理方法对环境和邻近建筑物的影响;提出地基处理方案的建议;
(7)若建筑场地需考虑桩基础时,对桩基类型、适宜性、持力层的选择提出建议,并提供桩的极限侧阻力、桩的极限端阻力和变形计算的有关参数,对沉桩可行性、施工时对环境的影响及桩施工中应注意的问题提出意见。
1.3勘察依据及技术标准
1.勘察合同、项目规划总平图及建筑物基础平面图;
2.《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版);
3.《广西壮族自治区岩土工程勘察规范》(DBJ/T4-002-2011);
4.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011);
5.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);
6.《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008);
7.《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012);
8.《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999);
9.《建筑工程地质勘探与取样技术规程》(JGJ/T87-2012)
10.广西工程建设地方标准《挖孔桩勘察、设计、施工及验收暂行规定》(DB45/J001-91);
11.《广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程》(DB45/T396-2007)。
1.4勘察工作布置及完成工作量
勘探孔依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版),按详细勘察阶段布设,结合业主提供的建筑平面布置图及场地地质情况布置,共布置34个孔(主楼26个,副楼8个),其中17个控制孔,主楼孔深25-35米,副楼孔深20米;17个一般孔,主楼孔深20-30米,副楼孔深20米。
计划总进尺775m。
本次勘察外业施工自2014年3月16日至3月20日,共投入2台XY-150型液压回转钻机,完成工作量见下表1:
表1完成工作量一览表
外业部分
内业部分
序号
项目名称
单位
数量
序号
项目名称
单位
数量
1
钻孔
个
34
1
基本物理试验
组
49
2
总进尺
m
775
2
固结试验
组
30
3
标贯试验
点
63
3
直剪试验
组
23
4
重型动力触探试验
m
5
4
颗粒分析
组
38
5
剪切波速测试
孔
3
5
水质简分析
组
3
6
采原状土样
件
31
6
土的腐蚀性
件
4
7
采扰动土样
件
18
8
采水样
组
3
9
测放孔点
点
34
本次勘探点用GPS实地测放,并测量其孔口高程,高程引测点由业主提供,为黄海高程。
钻孔坐标系为54北京坐标系。
2场地岩土工程条件
2.1区域地质概况
2.1.1区域地理位置
北海市位于广西壮族自治区南陲,北部湾东北岸(东经108°50’~109°47’,北纬20°26’~21°55’),南北西三面环海,海岸线长度106.93公里,陆域宽阔,地势平坦,具有丰富的旅游资源、海洋资源和土地资源。
北海是我国十四个沿海开放城市之一,与海南省隔海相望,邻近东南亚各国,云贵川诸省,处于大西南、海南及东南亚的中枢位置,地理位置优越。
2.1.2区域气象条件
北海地区属亚热带海洋性季风气候,其特点是高温多雨,干湿分明,夏秋之间台风暴雨较为频繁,年平均气温22.6℃,极端最高气温37.1℃,最低气温2℃,每年5~10月为雨季,降水量占全年的83%,至翌年4月为枯水季节,降水量占全年的17%。
年平均降雨量1548mm,最大1774.6mm,最小1160.4mm,蒸发量1869.6mm,年平均相对湿度81%。
夏秋两季常受台风影响,年影响0~6次,风力一般为5~6级,最大12级,台风最大风速为40m/s,台风一般伴随有大雨,当碰上大潮时,形成风暴潮。
常年主导风向为北向,频率21%,次风为南西向,频率16%,静风频为12%,4~9月为季风转换期,基本风压值0.75kPa(50年一遇)。
2.1.3区域地质构造及地形地貌
北海区域地质构造属南康盆地西隅,上覆地层由上而下主要为第四系中更新统北海组(Q2b),下更新统湛江组(Q1z)和第三系地层,局部地势低洼处多沉积有第四系全新统(Q4)堆积物。
盆地基底主要为志留系泥质砂岩、粉砂岩、砂岩等,局部地段为花岗岩侵入体。
北海地形由北东向南西拐弯呈反“L”型,是北、西、南三面环海的半岛,地形起伏不大,主要分为三个地貌单元:
一是突起的基岩残丘,主要分布在西端冠头岭及东北面草花岭一带,标高一般大于20m,最高为冠头岭120m;二是开阔平坦的滨海平原地貌,分布在北海中部大部分地区,标高10~20m;三是海积阶地和浅滩地貌,分布在沿海岸一带,标高小于10m。
在流水等作用下,在平原和海积阶地上常发育一些流水成因的地貌,如河谷、阶地、坳沟和冲沟等。
场地现状地势较为平坦,生长有杂草树木,西南面为树苗林地,西北面为耕地及居民居住区,拟建训练馆场地勘察时为耕地。
2.2场地地层岩性及岩土物理力学性质
根据钻探揭露、标准贯入试验、重型动力触探、并结合室内土工试验成果综合分析,可将该场地地层划分如下:
层:
表土(
)
全部钻孔均有分布,分层深度0.3~0.8m,层厚为0.3~0.8m。
黄褐色、稍湿、粘含量较多,含少许细、粉砂,松散、少许植物根茎,手捏易碎。
层:
含粘性土粉砂(
)
分布于场地全部钻孔,分层深度1.7~3.1m,层厚为1.0~2.4m。
土黄色,稍密,湿。
粘粒含量约占35~45%,粘性一般,粉砂约占15%,主要为石英质粉细砂,部分呈次棱角状,有沙感。
偶见铁锰结核物,粒径约3cm。
表2②层:
含粘性土粉砂(
)主要岩土物理力学性质指标
统计项目
W
%
ρd
g/cm3
GS
e
WL
%
WP
%
IP
IL
a1-2
MPa-1
ES
MPa
C
kPa
φ
(度)
统计数
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
10
10
最大值
25.3
1.7
2.69
0.800
41.7
23.5
18.2
0.23
0.45
5.04
33
17.4
最小值
16.8
1.49
2.68
0.587
31.9
17.8
10.6
-0.37
0.34
4
21
14.3
平均值
20.5
1.56
2.685
0.7
35.9
20.8
15.1
-0.02
0.379
4.6
27.9
15.9
标准差
2.8
0.06
0.003
0.07
2.7
2.04
2.8
0.17
0.04
0.32
4.2
1.05
变异系数
0.14
0.038
0.001
0.09
0.08
0.10
0.19
-8.39
0.10
0.07
0.15
0.07
标准值
22.1
1.53
2.684
0.71
34.4
19.7
16.6
0.07
0.54
4.41
25.4
15.3
层:
含粘性土中砂(
)
除10号钻孔外均有分布,分层深度3.0~5.2m,层厚为0.7~3.5m,。
红褐色夹土黄色,湿,中密。
中、细砂含量约为30%,含有石英质粗、砾砂,次棱角状。
夹有铁锰结合物,约占3%,粒径约1.5cm。
粘粒含量约为30%~35%,具有弱粘性。
表3③层:
含粘性土中砂(
)主要岩土物理力学性质指标
统计项目
W
%
ρd
g/cm3
Gs
e
WL
%
WP
%
IP
IL
a1-2
MPa-1
ES
MPa
C
kPa
φ
(度)
统计数
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
3
3
最大值
22.5
1.73
2.7
0.702
38.9
21.4
17.8
0.12
0.28
7.81
29
19
最小值
14.2
1.63
2.67
0.55
30.9
17.3
13.6
-1.4
0.2
5.82
22
12.2
平均值
18.4
1.67
2.679
0.60
36.4
20.0
16.4
-0.21
0.25
6.21
25.3
16.5
标准差
2.89
0.036
0.009
0.04
2.72
1.19
1.66
0.43
0.026
0.62
3.512
3.79
变异系数
0.157
0.026
0.003
0.067
0.075
0.06
0.101
-2.047
0.104
0.10
0.139
0.23
标准值
20.2
1.69
2.68
0.63
38.10
20.7
17.4
0.05
0.27
6.59
20.01
10.79
层:
中砂(
)
分布于场地全部钻孔,分层深度13.7~18m,层厚为9.0~12.9m。
灰白色为主,夹少许浅红色,很湿,中密。
多为石英质中砂,次之为粗沙,呈次棱角状,粒径约为2mm,分选性较好,粘粒含量5%~8%。
-1层:
粘土(
)
分布于10、11、20、23号钻孔地段,该层为第四层中砂(
)亚层,该亚层位于第四层之上,层厚为0.6~4.7m,分层深度4.6~6.4m。
为灰白色混杂红褐色,较湿,可塑~硬塑,韧性低,无摇振反应,含少许粉砂,手搓有砂感。
层:
粘土(
)
场地全部钻孔均有分布,层厚为3.4~10.0m,分层深度18.9~26.6m。
灰白色夹棕红色,饱水,硬塑,质纯,细腻,刀切面光滑,干强度高,韧性好,无摇振反应,稍有光泽,偶见底部夹有石英质砾砂。
表4
层:
含粘性土中砂(
)主要岩土物理力学性质指标
统计项目
W
%
ρd
g/cm3
Gs
e
WL
%
WP
%
IP
IL
a1-2
MPa-1
ES
MPa
C
kPa
φ
(度)
统计数
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
最大值
34.4
1.55
2.74
0.976
66.2
33
33.2
0.14
0.32
13.97
68
19.3
最小值
24.5
1.38
2.72
0.761
54.3
26.9
26.8
-0.14
0.13
6.18
31
8.8
平均值
29.8
1.46
2.73
0.869
58.6
29.8
28.8
0.001
0.24
8.65
47
13.4
标准差
3.21
0.06
0.006
0.07
3.84
2.20
2.03
0.11
0.07
2.95
14.12
3.29
变异系数
0.108
0.041
0.002
0.081
0.066
0.074
0.071
91.06
0.295
0.341
0.30
0.245
标准值
31.9
1.5
2.73
0.92
56.0
28.35
30.1
0.078
0.28
6.65
37.46
11.18
-1层:
中砂(
)
分布于1,9,13,14,15号钻孔地段。
该层为第五层粘土(
)亚层,夹于第五层粘土(
)之间,层厚为2.0~2.8m,分层深度21.8~23m。
红褐色夹灰白色,湿,密实,主要为石英质中、粗砂,呈次棱角状,级配较好。
粘粒含量10%~30%之间。
层:
粗砂(
)
分布于5,14,15,17,19,20,22,24号钻孔地段。
因为钻孔没有揭穿地层,故层厚,分层深度未知。
灰白色夹褐红色,饱水,密实,主要为石英质粗砂,中、细砂含量次之,级配一般。
粘粒含量小于20%。
2.3场地水文地质条件
在勘探深度范围内地下水分潜水及承压水两种类型。
潜水含水层主要为④中砂层,水量较大,据《北海市区域综合地质调查报告》(1:
50000)资料,④潜水含水层渗透系数K值在20~40m/d(经验值),勘探期间测得稳定水位埋深5.40~7.90m,水位标高5.46~7.39m,勘探为3月份,为枯水期水位。
场地位于区域地下水排泄区,场地潜水主要接受大气降水补给及上游径流补给。
据区域水文地质资料,潜水位年变幅2.0~2.5m。
承压水含水层主要为⑤1中砂、⑥中砂层,水量丰富,据《北海市区域综合地质调查报告》(1:
50000)资料,⑥中砂层承压含水层渗透系数K建议值为60m/d(经验值),承压水位比潜水位低1.0m左右,⑤粘土层及⑥中砂层以下土层为相对隔水层。
承压水主要接受潜水越流补给。
据区域水文地质资料,承压水位年变幅1.0~2.0m。
据本次勘察时在9号、10号、28号孔所取水样分析结果:
表5
表5水质分析结果及腐蚀性评价表
类型
取样
位置
/m
水类型
评价指标
腐蚀性评价
对混凝土结构
对钢筋混凝土结构中的钢筋
地下水
9
潜水
pH值=5.3;侵蚀CO2=7.83mg/L;Cl-=11.98mg/L;SO42-=0.82mg/L;HCO3–=0.170mmol· L-1;总矿化度:
40.48㎎/L
弱
长期浸水
干湿交替
微
微
地下水
10
承压水
pH值=5.0;侵蚀CO2=13.42mg/L;Cl-=11.20mg/L;SO42-=0.82mg/L;HCO3–=0.136mmol· L-1;总矿化度:
35.85㎎/L
弱
微
地下水
28
承压水
pH值=5.1;侵蚀CO2=8.58mg/L;Cl-=11.20mg/L;SO42-=1.63mg/L;HCO3–=0.203mmol· L-1;总矿化度:
42.37㎎/L
弱
微
注:
具体结果见附10“水质分析报告”
依《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)(2009年版)相关条文,结合北海当地经验综合评价:
场地地下潜水对砼结构具弱腐蚀性,长期浸水条件下对其中的钢筋具微腐蚀性;在干湿交替条件下对其中的钢筋具微腐蚀性。
场地承压水对砼结构具弱腐蚀性,对其中的钢筋具微腐蚀性。
3岩土参数的统计与分析
3.1试验结果统计分析
根据现场标准贯入试验,分析统计结果如下:
表6标准贯入实验统计表
地层
统计数
最大值
最小值
平均值
标准差
变异系数
标准值
含粘性土粉砂
11
9.8
5
7.46
1.47
0.2
6.7
含粘性土中砂
15
12.6
8.7
10.87
1.05
0.1
10.3
中砂
12
19.2
8
13.1
2.76
0.21
11.7
黏土
18
18.9
12.3
15
1.86
0.12
14.3
根据重型动力触探实验,分析统计结果如下:
表7重型动力触探实验统计表
地层
统计数
最大值
最小值
平均值
标准差
变异系数
标准值
中砂
40
14.8
7.9
10.6
1.76
0.165
10.12
砾砂
10
11.4
7
9.4
1.6
0.17
8.96
3.2地基承载力特征值
根据现场标准贯入实验、重型动力触探实验和室内土工试验成果,依照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009版),《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)和《广西壮族自治区岩土工程勘察规范》(DBJ/T45-002-2011).得出的地基土承载力特征值如下表:
表8地基土承载力特征值表
岩土
名称
土工计算
重力动力触探试验
标贯试验
建议特征值
C
φ
fak
(kPa)
N63.5
fak
(kPa)
N
fak
(kPa)
fak
(kPa)
②含粘性土粉砂
25.4
15.3
211
/
/
6.7
113.6
113
③含粘性土中砂
20.01
10.79
231
/
/
10.3
184.2
184
④中砂
/
/
/
10.12
404.6
11.7
203.8
300
⑤粘土
37.46
11.18
387
/
/
14.3
354.3
210
根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算:
P=π(rd+c·cotφ)/(cotφ-π/2+φ)+rd
式中:
p——临塑荷载(kPa);
r——地基土重度(kn/m3)
d——基础宽度,大于3米应进行宽度修正。
C,φ——地基土内聚力,内摩擦角。
4岩土工程特性分析与评价
4.1场地适宜性及稳定性评价
本场地未发现有第四纪新构造活动的迹象,且据史料记载,北海市范围内从未发生过大于6级的地震,无滑坡,泥石流等不良地质现象,场地区域稳定性好。
因此,场地和地基整体稳定,适宜建造该写字楼。
4.2场地和基地震效应评价
4.2.1地震烈度
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)规定:
北海市抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组。
4.2.2地震效应评价
拟建场地的抗震设防烈度为7度,对于饱和粉土和砂土,当符合下列条件之一时,可初步判别为不液化或可不考虑液化影响:
1)地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时,7、8度时可判为不液化;
2)粉土的粘粒(粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分率,7度、8度和9度分别不小于10、13和16时,可判为不液化土。
3)浅埋天然地基的建筑,当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响:
du>do+db-2
dw>do+db-3
du+dw>1.5do+2.0db-4.5
式中:
db-基础埋置深度(m),db﹤2m,按2m计;
do-液化土特征深度(m),可按表9采用。
du-上覆非液化土层厚度(m),计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除;
dw-地下水位深度(m),宜按设计基准期内年平均最高水位采用,也可按近期内年最高水位采用;
表9液化土特征深度(m)
饱和土类型
烈度
6
7
9
粉土
6
7
8
沙土
7
8
9
注:
当区域的地下水位处于变动状态时,应按不利的情况考虑。
4)对地面下15m的深度范围内的饱和砂土或饱和粉土,用实测剪切波速vs与临界波速vscr比较进行初判,
vscr=kc(ds-0.01ds2)1/2
式中kc--经验系数,抗震设防烈度为7,8,9度时,对于饱和沙土分别取92,130和184,对于饱和粉土分别取42,60和84;
ds--沙土或粉土土层剪切波速测点深度。
当vs﹥vscr时,可判别不液化或不考虑液化影响。
如vs﹤vscr则需要进一步作微观判定。
野外钻孔勘察采用单孔剪切波波速试验分别对10、14、28号勘探孔进行了剪切波波速测试(测试结果详见附录9-1)。
根据场地剪切波波速测试结果和上述条件得出表10:
表10场地地震效应评价表
序号
抗震设防要求
评定
评定依据
1
抗震设防类别
标准设防类(丙类)
《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)
《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)
2
地震设防烈度
6度
3
地震加速度值
0.05g
4
场地地段类型
一般地段
5
土的类型和剪切波速
1耕土
中软土Vs=176m/s
2含粘性土粉砂
中软土Vs=176m/s
3含粘性土中砂
中软土Vs=214m/s
4中砂
中硬土Vs=291m/s
5粘土
中硬土Vs=333m/s
6
土层等效剪切波速及覆盖层厚度
10号钻孔覆盖层厚度﹥25m
Vse=246m/s
14号钻孔覆盖层厚度﹥35m
Vse=262m/s
28号钻孔覆盖层厚度﹥20m
Vse=239m
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