岩土工程勘察上.ppt
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1、岩土工程勘察(上),同济大学 高大钊2012年4月,1.勘察的前期工作与勘察方案的编制2.如何正确地确定勘察工作量3.土工试验技术的基本原理与试验技术4.原位测试与现场试验的基本试验原理5.地下水的勘察与地下室抗浮评价6.勘察资料分析与勘察报告的编制7.在编制勘察报告过程中如何进行定量计算的讨论8.关于勘察规范中强制性条文的讨论,勘察的前期工作与勘察方案的编制,委托勘察,首先要明确,造什么样的建筑物?建筑物的荷载有多大?平面位置在哪里?可能采用什么样的基础?基础底面准备放在什么标高?等等,在这样的条件下才能做勘察方案,才能进行野外作业,才能使勘察成果满足设计的需要。,1.岩土工程勘察分级的目的
2、是什么?2.地基基础设计等级与勘察分级是什么关系?3.这样的场地应划分什么等级?4.如何考虑填土对勘察等级划分的影响?5.勘察时应收集什么样的资料?6.如果收集不到这些资料怎么办?,岩土工程勘察分级的目的是什么?,A 岩土工程勘察规范3.1节讲了岩土工程勘察分级,规范条文说明说分级的目的是突出重点,区别对待,但综观整本规范,从技术层面看,没有一条与分级进行挂钩的,仅在收费标准中有应用。在具体工作中,该如何运用该部分内容?况且,当在某一陌生的环境中进行勘察时,除工程重要性等级可确定外,场地等级与地基等级均不易确定,该种情况下应如何进行分级?,B.工程勘察的等级需要不需要和勘察要求进一步紧密地挂钩
3、?化了好大的劲进行等级的划分,但没有什么用处,只在收费标准中用得到,在整个勘察规范的各种技术要求都没有和等级挂钩,是不是应该研究等级划分对勘察方案的具体指导作用?,这个问题提得很好,是发现了规范体系中确实存在的问题,也正是需要大家来共同将其完善的地方。在实际工作中,大家也感觉到,各种岩土工程的差别还是非常大的,用一种要求、一种标准来处理肯定是不合适的。对于重要的、困难条件的工程应当多做工作量,而对条件比较简单的工程就不需要那么复杂了。这就是分级处理的思想,对不同的工程,提出不同的要求,将资源用在最需要的地方。,欧洲规范提出的岩土工程分级处理的原则,分为三个等级,最简单的工程等级称为I类,只要根
4、据经验和少量的勘察工作量就可以解决工程问题了。II类是用常规的勘探手段与方法就能解决工程问题。III类是一些特殊的工程或特别困难的条件,只用常规的方法还不足以解决问题,需要进行专门的研究,作特殊的试验。在编制岩土工程勘察规范GB5002194时,我们认为这种思路是非常好,应当吸收到我国的规范中来。,但是,当时我们对国内外技术标准的差别,对于执行技术标准的环境条件影响,认识都还不是那么清楚,还意识不到由于体制的不同,一个再好的方法也不一定能够发挥作用。将欧洲规范关于岩土工程分级的方法引用到我国的技术标准中来,却遇到了许多意想不到的困难和问题。,岩土工程勘察规范的勘察分级标准采用“三级划分、综合评
5、定”的方法。2 所谓三级划分是指按照工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度如表2-1所示分别划分为一级、二级或三级,然后综合评定勘察的等级。在按工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度的等级中,有一项或多项为一级的评定为甲级勘察;在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度的等级均为三级的项目评定为勘察丙级。这个分级方法在逻辑上是严密的,各个划分的条件之间不存在概念上的交集,也没有明显的漏划的区域。,高层建筑岩土工程勘察规程的勘察分级见表2-2,这本标准是一本专门标准,勘察对象比较明确,与地基基础设计的关系也比较具体,因此表2-2中的甲级勘察的内容是在地基基础设计等级为甲级的划分标准基础上,结合场地
6、和地基的复杂程度的划分制定的。3 但与岩土工程勘察规范GB 500212001的勘察分级划分方法的原则并不完全一致。,高层建筑岩土工程勘察规程JGJ 72-2004的勘察分级见表2-2,这本标准是一本专门标准,勘察对象比较明确,与地基基础设计的关系也比较具体,因此表2-2中的甲级勘察的内容是在地基基础设计等级为甲级的划分标准基础上,结合场地和地基的复杂程度的划分制定的。3 但与岩土工程勘察规范GB 500212001的勘察分级划分方法的原则并不完全一致。,地基基础设计等级与勘察分级是什么关系?,在勘察阶段,划分勘察等级时,如何考虑地基基础设计的等级?或者说,地基基础设计等级对确定勘察等级有什么
7、作用和影响?,勘察的分级依据是建筑物的安全等级、场地的复杂程度和地基的复杂程度三个方面,而地基基础设计的分级,主要是为确定是否需要计算地基变形服务的,与安全等级并不完全等同。可是,目前在执行时,往往将建筑地基基础设计规范中的地基基础设计甲级作为安全等级一级来考虑,这种替代当然也是可以的,大体是相当的,但考虑问题的角度是不同的,地基基础设计等级为甲级的条件中也包括了地基复杂程度的条件,安全等级与地基的复杂程度两者又有一定程度的重叠。,在岩土工程勘察规范中确定岩土工程勘察分级时,工程的安全等级实际上是按照表2-1的规定确定的,但高层建筑岩土工程勘察规程将工程的条件具体化了,这固然是个进步,但规定得
8、一具体问题也就来了,委托勘察时如果建筑设计的深度不够,建筑物的体型尚有待确定、建筑物的高差是否超过10层,对地基变形是否有特殊的要求等等都没有确定,就很难具体区别是否符合甲级的要求。,对于层数相差超过10层的高低层连成一体的高层建筑(主楼和裙楼桩基础的持力层采用同一持力层),但是体形不复杂,是否应确定为甲级勘察等级?高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72-2004规范中第条的体形复杂如何理解?在无设计人员明确的情况下如何确定?,体型是指平面上的分布形状和立面高低错落的变化,如平面上形状不规则,曲折和变化比较多,立面上高低参差变化比较大的情况都可以称为体型复杂。如果建筑物的形状是方方整整的就不属于体
9、型复杂。建设方委托进行勘察时,已经立项,对于重要的建筑物,应当已经有了建筑的方案或初步设计,体型已经比较明确了,你们可以去查阅报批的建筑方案,了解建筑物的平面和立面的布置。,但所谓的复杂与简单,也是很难加以定量规定的。其实,体型的复杂性对于岩土工程勘察的影响还和土质条件有关,就如你们那幢层数相差超过10层的高低层连成一体的高层建筑,如果在软土地区,这种体型的建筑物对变形控制的要求比较严格,因此在岩土工程方面应该有比较高的要求,不论是勘察或设计阶段。但如果在地质条件比较好的地区,沉降很小,变形不是主要控制内容的话,即使体型比较复杂一些的建筑物也不必做很多的研究工作。,地基基础设计规范中关于地基基
10、础设计等级中关于丙级的确定应满足“场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑;次要的轻型建筑物”。那么对于建在场地和地基条件中等复杂的荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑的地基基础设计等级应确定为哪个等级?设计普遍确定为丙级,我的观点是乙级,请高教授指教但如果是2层的建筑物,是否也定为乙级?,既要是场地和地基条件简单、又要是荷载分布均匀的七层和七层以下民用建筑及一般工业建筑才能定为丙级。如果场地和地基条件是中等复杂的,即使是荷载分布均匀的七层和七层以下民用建筑及一般工业建筑,也要提高一级,确定为乙级。,对于场地和地基条件中的这个“和”字表示是同时具有,
11、即场地和地基同时都是简单的条件,定为丙级;对于同时都是复杂的,即不属于简单的,那当然应该是乙级了;至于2层的建筑物是否应定为乙级,那是另一个问题。从这个问题可以看出,规范的规定是很难规定得没有漏洞的,规范只能规定一个原则,因为具体的工程问题是各种各样的,规范对越具体的问题,就越难定得恰当。,这是一个比较典型的岩土工程勘察分级的案例,像这样的场地,对于建造6层的住宅,从地质条件来看应该是非常好的。可就是因为有1.01.5m的强风化砂质泥岩,判为二级场地,就需要布置10个钻孔。这位网友认为6个钻孔足矣,究竟应该判三级还是二级场地,关键在于怎么理解规范关于“无特殊性岩土”的规定。,判别为二级的主要依
12、据是风化岩是特殊土,这固然没有错,但如果不加区别地按照这个逻辑去分析,可能会出现很不近情理的结果。因为除了开挖的新鲜岩面,凡是岩石都有一定程度的强风化层和残积土,如果不区分是厚层的还是薄层的,是主要的持力层还是可以挖除的表层风化岩或残积土,都一概认为是复杂场地,恐怕也是不合适的。,谁说探槽不是勘探点啊,探槽还能取得质量比较好的土样。这个场地的强风化岩才1.01.5m厚,中风化岩是很好的持力层,场地是比较好的,勘探点间距可以取30m。,这样的场地应划分什么等级?,岩土工程勘察规范GB50021-2001中条规定1)岩土种类单一,均匀,性质变化不大;2)无特殊性岩土.为三级地基.又规定风化岩属于特
13、殊性岩土。有特殊性岩土划分为二级地基。,一栋六层住宅楼,长60 m,宽13.6m,场地平坦开阔,无不良地质现象,无地下水等,属三级场地,但场地基岩出露,为白垩系强风化砂质泥岩,向下渐变为中风化,根据经验强风化砂质泥岩厚度约,fak约300至500kPa,E0约40MPa以上,中风化,fak约600kPa以上,场地条件应当是不错的,但因为存在风化岩,该场地不能划为三级(有风化岩)应为二级地基,勘察等级亦应为二级,勘探点间距为15-30 m。,再据岩土工程勘察规范GB50021-2001第条第1款勘探点间距应取小值,则为15 m,应布钻孔10个,而我认为布6孔足矣,甚至挖2条探槽即可,到时直接做基
14、础的基坑,建设单位也说我这石头就露在外面,还钻什么呀?六层的住宅落在石头上还承受不起啊!,看了这个案例,真是感慨万分,大自然五彩缤纷、千变万化,能用规范的条文都对号入座划分清楚吗?显然不可能!如何处理,主要应该依靠工程师的经验与判断,规范只能为工程师提供指导和经验,是工程师使用规范还是规范驾驭工程师?我们历来强调调动人的主观能动性,但在这个案例中,我们看到的只是工程师的无奈!,这是一个比较典型的岩土工程勘察分级的案例,像这样的场地,对于建造6层的住宅,从地质条件来看应该是非常好的。可就是因为有1.01.5m的强风化砂质泥岩,判为二级场地,就需要布置10个钻孔。这位网友认为6个钻孔足矣,究竟应该
15、判三级还是二级场地,关键在于怎么理解规范关于“无特殊性岩土”的规定。,判别为二级的主要依据是风化岩是特殊土,这固然没有错,但如果不加区别地按照这个逻辑去分析,可能会出现很不近情理的结果。因为除了开挖的新鲜岩面,凡是岩石都有一定程度的强风化层和残积土,如果不区分是厚层的还是薄层的,是主要的持力层还是可以挖除的表层风化岩或残积土,都一概认为是复杂场地,恐怕也是不合适的。,如何考虑填土对勘察等级划分的影响?,A填土属于特殊性土,对地基等级的确定有直接影响。大部分场地上部都有厚度不等的填土,请问是否上部有填土就要按有特殊土考虑?如某场地03.6 m为素填土,3.69.00为粉质粘土,9.0010.80
16、 m为粉土,10.8012.00 m为园砾,12.0020.00 m为碎石,地下水位埋深3.00 m。,如拟采用以夯实素填土为持力层的浅基础,其地基等级应定为几级?如拟采用以园砾为持力层的桩基础,其地基等级应定为几级?B不能一概而论吧,我想应根据工程特性来决定。如果所述工程为高层,并有地下室,那3.6 m的填土不过是基坑侧壁土了,如果有放坡的空间,那填土对工程的影响就不大了。如果还采用桩基的话,那该填土对桩基就没什么影响了。,这个问题与上面的问题有异曲同工之妙,而且更有普遍的意义。这两位网友的分析意见是对的,如果有深厚的填土层,工程必须利用填土层,因此需要对填土做仔细的研究工作,当然应该按特殊
17、土地基考虑等级的划分。如果填土层非常薄,不可能加以利用,基础的埋置深度肯定大于填土层的底面,那当然不需要专门的研究,或者工程肯定采用桩基础,也不需要专门研究这层填土,那当然不应该影响等级的划分。,总之,你这是为确定岩土工程等级,这要看填土对工程的影响程度如何,如果构成建筑物地基主要的土层是特殊土,需要作特殊的试验,那该按特殊土考虑。如果浅层有一些填土,一般要挖除的,也就不需要作专门的研究,那就不能作为确定地基等级的依据了。,勘察时应收集什么样的资料?,这两本规范的这两条强制性条文该如何协调执行?高层建筑岩土工程勘察规程条2款是强制性条文,但我们做详细勘察时,设计单位经常未提供基础设计数据,如荷
18、载、埋深、尺寸等,若问设计人员,则回答说,勘察报告都没提供,哪能先设计基础呢,没法提供你要求的数据,我们该怎么办呢,若在勘察报告中回避它,能过关么?,建筑地基基础设计规范第条也是强制性条文,其第一款要求所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定。言外之意是基础形式与埋置深度应是在勘察工作后确定。作为强制性条文,必须执行,即地基基础设计是在获取勘察资料后进行,当然基础形式和埋置深度的确定也应该在勘察工作后进行。,你这个问题确实将两本规范的强制性条文之间的深刻矛盾揭示出来了。两本规范是分别从勘察和设计两个角度提出问题,就针对勘察工作和设计工作而言,两本规范的规定都无可非议,也是可以协调执行的
19、。如果作为一般的程序性的要求,两本规范的规定之间也不存在不可调和的矛盾。,岩土工程勘察规范的第条要求收集建筑物的基础形式、埋置深度等,这些都是属于方案阶段的内容,在一般的初步设计中已经对这些控制性的内容有所反映,采用什么基础形式在很大程度上取决于建筑物的规模和性质,设计一般会有所考虑,在招标文件或勘察任务书中,也应该有这些内容。作为勘察和设计的互动,从一开始就应当建立协商的关系,在沟通以后提出某些供制定勘察方案用的初步数据。,所谓强制性条文是指工程师必须做的内容,这里讲的是收集,你总能做吧?如果收集不到这些资料,那也没有违反强制性条文啊!如果设计单位没有方案,或者方案没有考虑这些问题,这有什么
20、办法?这种责任并不在勘察方。这里也存在执行的程序问题,这些都是委托勘察的必要资料,没有资料并不应该由勘察方负责,而应由委托方负责,应该由行政法规去约束。但是,对委托单位的监督似乎很薄弱,与对技术单位的监督不相称。,如果收集不到这些资料怎么办?,在勘察时,往往遇到甲方不能提供拟建建筑物基本情况,只知道楼层数和大致结构,在勘察报告基础方案论证时,上部结构荷载和基底压力一般怎样估算?我最近遇到一个四层办公楼(砖混结构)勘察任务,粉土地基承载力特征值75kPa,若采用条形基础,埋深1.5m,不知该如何估算上部结构荷载值和基底压力?如不进行地基处理,天然地基是否可行?,在编制勘察方案,选择勘探孔的深度和
21、间距时,需要估计能否采用天然地基,是否需要选用桩基。首先是上部结构的荷载,包括恒载和可变荷载,对于作为住宅的一般砖混结构,每层每平方米的荷载标准值大约在15kPa左右,北方地区的墙厚一些,南方地区薄一些,荷载也会有些差别,你可以向设计人员询问,积累自己的经验数据,这对岩土工程师是十分重要的基本知识。,再和基础的选型有关,如果采用整板基础,则4层就是60kPa的基底压力,但这是传到基础顶部的荷载,还要加上基础的自重,如果你这个工程的承载力是已经计算到基础底面的标高,则采用筏基时,埋深浅一些,承载力可能是满足要求的。如果采用条形基础,则地基承载力肯定是不够了,即使基础面积系数(即基础净面积和基础外
22、包面积之比)为0.8也不够,因为1.5m的基础自重也要1530kPa,荷载肯定已经超过75kPa了。,勘察工作量的布置,1.如何分析勘探孔组成的比例?2.怎么看待勘探点的网格化布置与之字形布置?3.斜坡地貌上的别墅群该如何布置勘探孔?4.确定勘探孔深度要考虑哪些因素?,5.大底盘车库的勘探孔深度该怎么确定?6.基坑的勘探孔需要那么深吗?7.控制孔的深度该如何确定?8.这样的取样数量够吗?,如何分析勘探孔组成的比例?,对2009版局部修订的岩土工程勘察规范,有下面2个问题不清楚,请解答:1)规范第条第一款中的原位测试是否包含静力触探孔?2)1/3取土孔中如遇砂性土不取原状土样,用标准贯入是否可以
23、?,岩土工程勘察规范GB500212001的2009局部修订版的第条作了如下的规定:详细勘察采取土试样和进行原位测试应满足岩土工程评价要求,并符合下列要求:1,1.采取土试样和进行原位测试的勘探孔数量,应根据地层结构、地基土的均匀性和工程特点确定,且不应少于勘探孔总数的1/2,钻探取土试样孔的数量不应少于勘探孔总数的1/3;,2.每个场地每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于6件(组),当采用连续记录的静力触探或动力触探为主要勘察手段时,每个场地不应少于3个孔;3.在地基土主要受力层内,对厚度大于0.5m的夹层或透镜体,应采取土试样或进行原位测试。,修订说明,取土试样和原位测试的数量以
24、及试验项目,应由岩土工程师根据具体情况,因地制宜,因工程制宜。但从我国目前勘察市场的实际情况看,为了确保勘察质量,规范仍应控制取土试样和原位测试勘探孔的最少数量。因此在本条第1款增加规定取土试样和原位测试钻孔的数量,不应少于勘探孔总数的二分之一,作为最低限度。合理数量应视具体情况确定,必要时可全部勘探孔取土试样或做原位测试。,规定钻探取土孔的最少数量也是必要的,否则无法掌握土的基本物理力学性质。基岩较浅地区可能要多布置一些鉴别孔查基岩面深度,埋藏的河、沟、池、浜以及杂填土分布区等,为了查明其分布也需布置一些鉴别孔,不在此规定。本条第2款前半句的意思与原文相同,作文字上的修改是为了更明确指的是试
25、验或测试的数据,不合格或不能用的数据当然不包括在内,并且强调了取多少土样,做什么试验,应根据工程要求、场地大小、土层厚薄、土层在场地和地基评价中所起的作用等具体情况确定,6组数据仅是最低要求。,本款前半句的原位测试,主要指标准贯入试验以及十字板剪切试验、扁铲侧胀试验等,不包括载荷试验,也不包括连续记录的静力触探和动力触探。载荷试验的数量要求本规范另有规定。本次修订增加了后半句,连续记录的静力触探或动力触探,每个场地不应少于3个孔。6组取土试试验数据和3个触探孔两个条件至少满足其中之一。不同测试方法的数量不能相加,例如取土试样与标准贯入试验不能相加,静力触探与动力触探不能相加。第4款为原则性规定
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