岩土工程勘察 word文档 郭超英主编11第十章 各类建筑工程的勘察.docx
《岩土工程勘察 word文档 郭超英主编11第十章 各类建筑工程的勘察.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岩土工程勘察 word文档 郭超英主编11第十章 各类建筑工程的勘察.docx（77页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
岩土工程勘察word文档郭超英主编11第十章各类建筑工程的勘察
第十章各类建筑工程的勘察
本章重点：
各类建筑工程勘察的内容、方法、手段、要求和评价
学习要求：
掌握各类建筑工程勘察阶段的划分、能根据地质条件选择正确的勘察方法和勘察手段、能对工程场地的地质条件和稳定性做出正确的评价。
第一节房屋建筑与构筑物
一、房屋建筑与构筑物的特点及对地基勘察的基本要求
房屋建筑与构筑物系指一般的房屋建筑、高层建筑、大型公用建筑、工业厂房及烟筒、水塔、电视电讯塔等高耸构筑物。
一般房屋建筑及构筑物的特点是：
跨度不大，结构简单，基础的荷载量较小，且以静荷载为主，很少考虑动荷载和偏心荷载，基础埋深不大，以浅基础为主。
而高层建筑的的特点主要是高度大、荷重大基础埋深大等，并由此而产生竖向荷载大而集中，由风力和地震力产生的水平荷载引起的倾覆力矩成倍增长。
在房屋建筑与构筑物中，常常遇到的以下几种岩土工程问题。
1.区域的稳定性问题；
2.斜坡的稳定性问题；
3.地基的稳定性问题；
4.建筑物的配置问题；
5.地下水的侵蚀性问题；
6.地基的施工条件问题。
房屋建筑及构筑物的岩土工程勘察，应在搜集建筑物上部荷载、功能特点，结构类型，基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。
其勘察工作的基本要求是：
1.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；
2.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；
3.提出地基基础，基坑支护，工程降水和地基处理设计与施工方案的建议；
4.提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议；
5.对抗震设防烈度等于或大于6度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。
二、地基评价与计算
（一）地基评价的内容
地基的评价与计算是工程地质测绘，勘探，测试和搜集已有资料的基础上，结合工程特点和要求进行。
其内容主要为：
1．天然地基
（1）评价场地和地基的整体稳定性和适宜性。
（2）提出地基承载力特征值。
（3）估算建筑物的沉降、倾斜、差异沉降。
（4）根据岩土埋藏条件，地下水位，冻结深度等。
对设计单位初定的基础埋深提出调整建议。
（5）根据场地和地基条件，提出基础设计，上部结构设计，施工措施等方面的建议，必要时，提出对监测工作的建议。
（6）当场地有不良地质作用或特殊性岩土时，应进行相应的分析与评价，并提出工程措施建议。
（7）对一级建筑物和需要进行沉降计算的二级建筑物，宜进行沉降分析；对高层建筑，在进行沉降分析时，应预结建筑物的倾斜；对荷载差别很大的相邻建筑物及对不均匀沉降敏感的建筑物，宜对不均匀沉降及其产生的内力进行分析。
沉降分析中的经验修正系数宜采用地方经验。
宜考虑地基与基础，上部结构的协同作用。
（8）有沉降分析任务时，宜专门编写沉降分析报告。
（9）评价土、水对建筑材料的腐蚀性。
2．桩基工程
桩基工程的分析评价包括下列内容：
（1）提供可选的桩基类型和桩端持力层；对桩类型，桩的分置提出桩长、桩径方案的建议；提出单桩侧阻力与端阻力的特征值。
（2）当有软弱下卧层时，验算软弱下卧层强度；任务需要时，可对群桩效应，群桩承载力和沉降进行专门的试验研究，并提交相应的试验研究报告。
（3）对欠固结土和有大面积堆载的工程，应分析桩侧产生负摩阻力的可能性及其对桩基承载力的影响，并提供负摩阻力系数和减少负摩阻力措施的建议。
（4）分析成桩的可能性，成桩和挤土效应的影响，对桩基工程设计、施工、监测提出建议并提出保护措施的建议。
（5）持力层为倾斜地层，基岩面凹凸不平或岩土中有洞穴时，应评价桩的稳定性，并提出处理措施的建议。
3．基坑工程
基坑工程的分析与计算应包括以下内容：
（1）边坡的局部稳定性、整体稳定性和坑底抗隆起稳定性；
（2）坑底和侧壁的渗透稳定性；
（3）挡土结构和边坡可能发生的变形；
（4）降水效果和降水对环境的影响；
（5）开挖和降水对邻近建筑物和地下设施的影响。
4．场地地震效应评价
当场地所在地属于强震区时，勘察报告分析与计算内容除遵守上述规定外，尚应包括下列内容：
（1）场地地震的基本烈度。
（2）建筑场地类别。
（3）场地所处位置属于对抗震有利，不利还是危险地段。
（4）场地断裂的地震工程类型，是否属于发震断裂或全新活动断裂，对工程稳定性的影响。
（5）对场地土地震液化进行判别，并计算液化指数，划分液化等级。
（6）对场地与地基的抗震措施提出建议。
（7）在岸边和斜坡地带勘察时，应对地震时场地的稳定性进行分析评价。
（二）地基均匀性评价
地基均匀性评是天然地基评价中的重要内容。
对于不均匀地基、应进行沉降，差异沉降倾斜等特征分析评价，并提出相应建议。
评价地基均匀性时，应从工程地质单元，地基土层工程特性差异，地基土层压缩性，持力层底面坡度等方面价评。
地基土层符合下列情况之一者，应判别为不均匀地基。
1．地基持力层跨越不同地貌单元或工程地质单元，工程特性异显著。
2．地基持力层虽属于同一地貌单元或工程地质单元，但遇下列情况之一者，应判别为不均匀地基。
（1）中～缩性地基，持力层底面或相邻基底标高的坡度大于10%。
（2）中～高压缩性地基，持力层及其下卧层在基础宽度方向的厚度差值大于0.05b（b为基础宽度）。
（3）衡量地基土压缩性的不均匀性，以压缩层内各土层的压缩模量为评价依据。
当
、
的平均值小于10MPa时，符合式（10-1）要求者为均匀地基。
＜
（10-1）
当
、
的平均值大于10MPa时，符合式（10-2）要求者为均匀地基。
＜
（10-2）
当不能满足上列
（1）和
（2）的要求时，属不均匀地基。
三、地基承载力确定
地基承载力是指地基受荷后，塑性区限制在一定范围内，保证不产生剪切破坏而丧失稳定，且地基变形不超过容许值时的承载能力。
即同时满足地基土的强度条件和对沉降、倾斜的限制要求。
在2001年的《规范》颁布之前，地基承载力分基本值、标准值、设计值三个值。
地基承载力基本值（fo）是指按地层有关指标算术平均值或野外鉴别结果确定的地基承载力。
地基承载力标准值（fk）是指按有关规范规定的标准方法试验并经统计处理后的承载力值。
地基承载力设计值（fv）是地基承载力标准值经基础宽度和埋深修正后的地基承载力值。
2001年现行《规范》颁布后，把地基承载力分为地基承载力特征值和修正后地基承载力特征值。
地基承载力特征值（fak）指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线形变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。
修正后的地基承载力特征值（fa）则是地基承载力特征值经深宽修正后的地基承载力值。
《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）中规定地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。
（一）地基承载力特征值的确定
目前，地基承载力特征值由以下方法确定：
1．静力载荷试验确定
在现场通过一定尺寸的载荷板对扰动较少的地基土体直接加荷，所测得的成果一般能反映相当于1～2倍载荷板宽度的深度以内土体的平均值。
这样大的影响范围为许多其他测试方法所不及。
有些地基规范中地基承载力表所提供的经验数值也是以静载荷试验成果为基础的。
进行载荷试验的具体方法前面已详尽叙述，下面介绍怎样利用静力载荷试验记录整理而成的p~s曲线来确定地基承载力特征值。
承载力特征值的确定应符合下列规定：
（1）当p~s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；
（2）当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半；
（3）当不能按上述两条款要求确定时，当压板面积为0.25~0.50m2，可取s/b=0.01~0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。
（4）同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。
2．原位测试试验确定
原位测试试验可通过动力触探试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等方法确定。
《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2001）规定，静力触探、动力触探、标准贯入等原位测试，用于确定地基承载力，在我国已有丰富的经验，可以应用。
但必须有地区经验，即当地的对比资料。
同时还应注意，当地基基础设计等级为甲级或乙级时，应结合室内试验成果综合分析，不宜单独应用。
下面，我们介绍一些89《建筑地基基础设计规范》和有关手册中的地基承载力的确定方法，可作为使用中的参考。
在使用中注意逐步积累资料，建立本地区的原位试验参数与地基承载力之间的经验关系式。
由标准贯入试验锤击数N和轻便触探锤击数N10确定地基承载力标准值时，应对现场锤击数根据杆长修正，再经下式计算：
N（N10）=N-1.645σ（10-3）
式中：
N——杆长修正后平均值；
σ——标准差。
根据N（N10）值查表10-1~表10-4确定砂土、粘性土、填土的地基承载力标准值。
表10-1砂土承载力标准值fk（kPa）
土类
N
10
15
30
50
中、粗砂
180
250
340
500
粉、细砂
140
180
250
340
表10-2粘性土承载力标准值fk（kPa）
N
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
fk
105
145
190
235
280
325
370
430
515
600
680
表10-3粘性土承载力标准值fk（kPa）
N10
15
20
25
30
fak
105
145
190
230
表10-4素填土承载力标准值fk（kPa）
N10
10
20
30
40
fk
85
115
135
160
注：
只适用于粘性土与粉土组成的素填土
由重型圆锥动力触探和超重型圆锥动力触探试验结果可确定砂土、碎石土的地基承载力标准值。
见表10-5、10-6。
表中动力触探锤击数N63.5、N120须经过杆长修正。
表10-5碎石土、砂土承载力标准值
击数平均值N63.5
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
碎石土fk（kPa）
140
170
200
240
280
320
360
400
470
540
600
中、粗、砾砂fk（kPa）
120
150
180
220
260
300
340
380
N120
3
4
5
6
8
10
12
14
≥16
fk（kPa）
250
300
400
500
640
720
800
850
900
表10-6碎石土N120与承载力fk的关系
3．规范查表法
《建筑地基基础设计规范》（GBJ7—89）中将地基承载力表列入规范附录中使用，而现行《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）中提出，由于我国幅员广大，土质条件各异，用几张表很难概括全国的规律。
用查表法确定承载力在大多数地区基本适合或偏保守，但也不排除个别地区可能不安全。
因而现行规范取消了有关承载力表的条文和附录，勘察单位应根据试验和地区经验确定地基承载力的设计参数。
也可参考地区和行业规范来确定地基承载力。
这里，我们介绍《建筑地基基础设计规范》（GBJ7—89）中提出的土（岩）承载力标准值的确定方法，在实际工作中可以做一参考。
（1）当根据野外鉴定结果确定地基承载力标准值时，应符合表10-7、10-8的规定。
表10-7岩石承载力标准值（kPa）
风化程度
岩石类别
强风化
中等风化
微风化
硬质岩石
软质岩石
500~1000
200~500
1500~2500
700~1200
≥4000
1500~2000
注：
对于微风化的硬质岩石，其承载力取用如大于4000kPa时，应由试验确定；
对于强风化的岩石，当与残积土难于区分时按土考虑。
表10-8碎石土承载力标准值（kPa）
密实度
土的名称
密实
中密
稍密
卵石
800～1000
500～800
300～500
碎石
700～900
400～700
250～400
圆砾
500～700
300～500
200～300
角砾
400～600
250～400
200～350
注：
表中数值适用于骨架颗粒空隙中砂、粗砂或硬塑、坚硬状态的粘性土或稍湿的粉土所充填；
当粗颗粒为中等风化或强风化时，可按其风化程度适当降低承载力，当颗粒呈半胶结状时，可适当提高承载力。
（2）当根据室内物理、力学指标平均值确定地基承载力标准值时，应按下列规定将表10-9至表10-13中的承载力基本值乘以回归修正系数：
回归修正系数应按下式计算
（10-4）
式中：
ψf——回归修正系数；
N——据以查表的土性指标参加统计的数据数；
Δ——变异系数，变异系数计算同前。
当表中并列二个指标时，变异系数应按下式计算：
δ=δ1+ξδ2（10-5）
式中：
δ1——第一指标的变异系数；
δ2——第二指标的变异系数；
ξ——第二指标的折算系数，将有关承载力表的注。
表10-9粉土承载力基本值（kPa）
第二指标含水率
ω（%）
指标孔隙比e
10
15
20
25
30
35
40
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
410
310
250
200
160
130
390
300
240
190
150
125
（365）
280
225
180
145
120
（270）
215
170
140
115
（205）
（165）
130
110
（125）
105
（100）
注：
有括号者仅供内插用；
折算系数ξ为0；
在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段，新近沉积的粉土，其工程性质一般较差，应根据当地实际经验取值。
表10-10沿海地区淤泥和淤泥质土承载力基本值（kPa）
天然含水量ω（%）
36
40
45
50
55
65
75
fo（kPa）
100
90
80
70
60
50
40
注：
对于内地淤泥和淤泥质土可参照使用。
表10-11粘性土承载力基本值（kPa）
第二指标液性指数IL
第一指标孔隙比e
0
0.25
0.50
0.75
1.00
1,20
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
475
400
350
270
230
200
430
360
295
240
210
180
160
390
325
265
220
190
160
135
（360）
295
240
200
170
135
115
（265）
210
170
135
115
105
170
135
105
注：
有括号者仅供内插用；
折算系数ξ为0.1；
在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段与新近沉积的粘性土，其工程性质一般较差。
第四纪晚更新世及其以前沉积的老粘性土，其工程性质通常较好。
这些土均应根据当地实际经验取值。
表10-12素填土承载力基本值
压缩模量Es（MPa）
7
5
4
3
2
fo（kPa）
160
135
115
85
65
注：
本表值适用于堆填时间超过十年的粘性土，以及超过五年的粉土；
压实填土根据压实系数确定。
表10-13红粘土承载力基本值（kPa）
第一指标含水比
土的名称第二指标
液塑比
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
红粘土
≤1.7
380
270
210
180
150
140
≥2.3
280
200
160
103
110
100
次生红粘土
250
190
150
130
110
100
注：
本表仅适用定义范围内的红粘土；
折算系数ξ为0.4。
4.理论公式法
对竖向荷载偏心和水平力都不大的基础来说，当荷载偏心距e≤b/30（b为偏心方向基础边长）时，可以采用《建筑地基基础设计规范》推荐的公式计算地基承载力特征值。
fa=Mbrb+Mdrod+McCk（10-6）
式中：
fa——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值；
B——基础底面宽度（m）,大于6m时按6m考虑；对于砂土地基小于3m时按3m考虑；
Mb、Md、Mc——承载力系数，按φk值查表10-17；
φk、Ck、r——基础底下一倍基础宽度内土的内摩擦角（°），粘聚力（kPa）和重度（kN/m3）的标准值，地下水位以下取土的有效重度；
d、ro——分别为基础埋深（m）和埋深d范围内土的加权平均重度（kN/m3）。
表10-17承载力经验系数Mb、Md、Mc
φk（°）
Mb
Md
Mc
φk（°）
Mb
Md
Mc
0
0.00
1.00
3.14
22
0.61
3.44
6.04
2
0.03
1.12
3.32
24
0.80
3.87
6.45
4
0.06
1.25
3.51
26
1.10
4.37
6.90
6
0.10
1.39
3.71
28
1.40
4.93
7.40
8
0.14
1.55
3.93
30
1.90
5.59
7.95
10
0.18
1.73
4.17
32
2.60
6.35
8.55
12
0.23
1.94
4.42
34
3.40
7.21
9.22
14
0.29
2.17
4.69
36
4.20
8.25
9.97
16
0.36
2.43
5.00
38
5.00
9.44
10.80
18
0.43
2.72
5.31
40
5.80
10.84
11.73
20
0.51
3.06
5.66
上述公式来源于《土力学》中的土的临塑荷载、塑性荷载确定地基土的承载力的公式。
因而，临塑荷载、塑性荷载及极限荷载确定地基土的承载力的公式可以作为计算修正后地基土承载力特征值的理论公式之一。
5．工程实践经验确定
经过长期的勘察工作，在各地区、各单位勘察技术人员依据大量工程实践及系统分析对比，都对本地区各地层地基承载力有了自己的实践经验，总结编制了可供使用的图表，这些都是极有价值的资料，因此对于一些中小型工程，即可直接用类比法，依据经验确定地基承载力，并直接用于设计中。
在勘察中，除了应用各种技术方法确定承载力以外，工程实践经验也可以比较准确的确定地基承载力，要注意的是应该将实践经验与各种技术方法相对照，不断地进行检查修正，以获得更为准确的地基承载力数据。
用以上各种方法确定的某一地层的地基承载力特征值必须经过综合分析评价后，才能提供一个较为可靠的代表性数值，因而要求尽可能多的采用多种方法进行评价，提供的数据才有可靠性性。
（二）修正后地基承载力特征值的确定
由载荷试验或其他原位测试，经验值等方法确定的地基承载力特征值，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，尚应按下式修正：
fa=fak+ηbr（b-3）+ηdrm（d-0.5）（10-7）
式中：
fa——修正后的地基承载力特征值；
fak——按现场载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值；
ηb、ηd——基础宽度与埋深的地基承载力修正系数，根据基底下土的类别查表10-17取值；
b——基础底面宽度（m），当基础宽度小于3m时，按3m计算，大于6m按6m取值；
d——基础埋置深度，一般自室外地面标算起；
r——基础地面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；
rm——基础地面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度。
表10-17承载力修正系数
土的类别
ηb
ηd
淤泥和淤泥质土
0
1.0
人工填土e或Il大于等0.85粘性土
0
1.0
红粘土
含水比αw>0.8
0
1.2
含水比αw≤0.8
0.15
1.4
大面积压实填土
压实系数大于0.95，粘粒含量ρc≥10%的粉土
0
1.5
最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石
0
2.0
粉土
粘粒含量ρc≥10%的粉土
0.3
1.5
粘粒含量ρc<10%的粉土
0.5
2.0
e及IL均小于0.85的粘性土
0.3
1.6
粉砂、细砂（不包括很湿与饱和时的稍密状态）
2.0
3.0
中砂、粗砂、砾砂和碎石土
3.0
4.4
注：
强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值，其他状态下的岩石不修正。
四、地基的沉降计算
为保证建筑物的安全稳定，在强度和变形两个条件中，变形条件显得比较重要。
地基土体在建筑物荷载的作用下将要发生变形，建筑物也会随之沉降。
如果沉降过大超过允许范围时可能危害到建筑物结构的安全，或影响建筑物的正常使用。
所以对地基进行设计时必须进行地承载力的计算外，还应按规范要求进行地基变形的验算，使地基变形值在规范要求的允许值的范围内。
《建筑地基基础设计规范》中要求：
地基基础设计应符合下列规定：
1．所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定；
2．设计等级为甲级、乙级的建筑物均应按地基变形设计；
3．表10-18所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算：
地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑；
在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；
软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；
相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；
地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。
4．对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性；
5．基坑工程应进行稳定性验算；
6．当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。
表10-18可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围
地基
主要
受力
层的
情况
地基承载力标准值
（kPa）
60≤
＜80
80≤
＜100
100≤
＜130
130≤
＜160
160≤
＜200
200≤
＜300
各土层坡度（%）
≤5
≤5
≤10
≤10
≤10
≤10
建
筑
类
型
砌体承重结构、框架结构（层数）
≤5
≤5
≤5
≤6
≤6
≤7
单层
排架
结构
（6m柱距）
单
跨
吊车额定起重量（t）
5～10
10～1
升级会员 