詳細勘察階段
在初步設計完成之后進行詳細勘察,它是為施工圖設計提供資料的。此時場地的工程地質條件已基本查明。所以詳細勘察的目的是提出設計所需的工程地質條件的各項技術參數(shù),對建筑地基作出巖土工程評價,為基礎設計、地基處理和加固、不良地質現(xiàn)象的防治工程等具體方案作出論證和結論。詳細勘察階段的主要工作要求是:
①取得附有坐標及地形的建筑物總平面布置圖,各建筑物的地面整平標高、建筑物的性質和規(guī)模,可能采取的基礎形式與尺寸和預計埋置的深度,建筑物的單位荷載和總荷載、結構特點和對地基基礎的特殊要求;
②查明不良地質現(xiàn)象的成因、類型、分布范圍、發(fā)展趨勢及危害程度,提出評價與整治所需的巖土技術參數(shù)和整治方案建議;
③查明建筑物范圍各層巖土的類別、結構、厚度、坡度、工程特性,計算和評價地基的穩(wěn)定性和承載力;
④對需進行沉降計算的建筑物,提出地基變形計算參數(shù),預測建筑物的沉降、差異沉降或整體傾斜,
⑤對抗震設防烈度大于或等于6度的場地,應劃分場地土類型和場地類別。對抗震設防烈度大于或等于7度的場地,尚應分析預測地震效應,判定飽和砂土和粉土的地震液化可能性,井對液化等級作出評價;
⑥查明地下水的埋藏條件,判定地下水對建筑材料的腐蝕性。當需基坑降水設計時,尚應查明水位變化幅度與規(guī)律,提供地層的滲透性系數(shù);
⑦提供為深基坑開挖的邊坡穩(wěn)定計算和支護設計所需的巖土技術參數(shù),論證和評價基坑開挖、降水等對鄰近工程和環(huán)境的影響;
⑧為選擇樁的類型、長度,確定單樁承載力,計算群樁的沉降以及選擇施工方法提供巖土技術參數(shù)。
詳細勘察的主要手段以勘探、原位測試和室內土工試驗為主,必要時可以補充一些地球物理勘探、工程地質測繪和調查工作。詳細勘察的勘探工作量,應按場地類別、建筑物特點及建筑物的等級和重要性來.確定。對于復雜場地,必要時可選擇具有代表性的地段布置適量的探井
工程地質勘探
包括工程地球物理勘探、鉆探和坑探工程等內容。
①工程地球物理勘探。簡稱工程物探,其目的是利用專門儀器,測定各類巖、土體或地質體的密度、導電性、彈性、磁性、放射性等物理性質的差別,通過分析解釋判斷地面下的工程地質條件。它是在測繪工作的基礎上探測地下工程地質條件的一種間接勘探方法。按工作條件分為地面物探和井下物探(測井);按被探測的物理性質可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質勘察中常用的地面物探為電法中的視電阻率法,地震勘探中的淺層折射法,聲波勘探等;測井則多采用綜合測井。
物探的優(yōu)點在于能經(jīng)濟而迅速地探測較大范圍,且通過不同方向的多個剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎,在控制點和異常點上布置勘探、試驗工作,既可減少盲目性,又可提高精度。測井則可增補鉆探工作所得資料并提高其質量。開展多種方法綜合物探,根據(jù)綜合成果進行對比分析,可以顯著提高地質解釋的質量,擴大物探解決問題的范圍,縮短工程地質勘探周期并降低其成本。由于物探需要間接解釋,所以只有地質體之間的物理狀態(tài)(如破碎程度、含水率、喀斯特化程度)或某種物理性質有顯著差異,才能取得良好效果。
②鉆探和坑探。采用鉆探機械鉆進或礦山掘進法,直接揭露建筑物布置范圍和影響深度內的工程地質條件,為工程設計提供準確的工程地質剖面的勘察方法。其任務是:查明建筑物影響范圍內的地質構造,了解巖層的完整性或破壞情況,為建筑物探尋良好的持力層(承受建筑物附加荷載的主要部分的巖土層)和查明對建筑物穩(wěn)定性有不利影響的巖體結構或結構面(如軟弱夾層、斷層與裂隙);揭露地下水并觀測其動態(tài);采取試驗用的巖土試樣;為現(xiàn)場測試或長期觀測提供鉆孔或坑道。
鉆探比坑探工效高,受地面水、地下水及探測深度的影響較小,故廣為采用。但不易取得軟弱夾層巖心和河床卵礫石層樣品,鉆孔也不能用來進行大型現(xiàn)場試驗。因此,有時需采用大孔徑鉆探技術,或在鉆孔中運用鉆孔攝影,孔內電視或采用綜合物探測井以彌補其不足。但在關鍵部位還需采用便于直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。
鉆探和坑探的工作成本高,故應在工程地質測繪和物探工作的基礎上,根據(jù)不同工程地質勘探階段需要查明的問題,合理設計洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結構,以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質資料,并保證必要的精度。
工程地質勘探的任務
工程地質勘探一般在工程地質測繪的基礎上進行。它可以直接深入地下巖層取得所需的工程地質條件資料,是探明深部地質情況的可靠的方法。工程地質勘探的主要方式有工程地質鉆探、坑探和物探,其主要任務為:
1、探明建筑場地的巖性及地質構造,即以及各地層的厚度、性質及其變化;劃分地層并確定其接觸關系;以及基巖的風化程度、劃分風化帶;研究巖層的產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育程度及其隨深度的變化;研究褶皺、斷裂、破碎帶以及其他地質構造的空間分布和變化。
2、探明水文地質條件,即含水層、隔水層的分布、埋深、厚度、性質及地下水位。
3、探明地面及物理地質現(xiàn)象,包括河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位置和土層結構;溶巖的規(guī)模及發(fā)育程度;滑坡及泥石流的分布、范圍、特性等。
4、提取巖土樣及水樣,提供野外試驗條件。從鉆孔或勘探點去巖土樣或水樣,提供室內試驗、分析、鑒定之用??碧剿纬傻目涌卓蔀楝F(xiàn)場原位試驗提供場所和條件。
造成土試樣擾動有三個原因:
一是外界條件引起的土試樣的擾動,如鉆進工藝、鉆具選用、鉆壓、鉆速、取土方法選擇等。若在選用上不夠合理時,都能造成其土質的天然結構被破壞。
二是采樣過程造成的土體中應力條件發(fā)生了改變,引起圖樣內的質點間的相對位置位移和組織結構的變化,甚至出現(xiàn)質點間的原由粘聚力的破壞。
三是采取土樣時,需用取土器采取。但不論采用何種取土器,它都有一定的壁厚、長度和面積。當切如土層時,會使土樣產(chǎn)生一定的壓縮變形。壁愈厚所排開土體愈多,其變形量愈大,這就造成土樣更大的擾動。
從上述可見,所謂原狀土試樣實際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動。為此,在采取土試樣過程中,應力求減小對試樣的擾動,要盡力排除各種可能增大擾動量的因素。
按照取樣方法和試驗目的,巖土工程勘察規(guī)范對土試樣的擾動程度分成如下的質量等級:
一級—不擾動,可進行試驗項目有:土類定義、含水量、密度、強度系數(shù)、變形參數(shù)、固結壓密系數(shù)。
二級—輕微擾動,可進行的試驗項目有:土類定義、含水量、密度。
三級—顯著擾動,可進行的試驗項目有:土類定義、含水量。
四級—完全擾動,可進行的試驗項目有:土類定義。
在鉆孔取樣時,采用薄壁取土器所采得的土樣定為一~二級;
對于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二~三級;
對于采用標準貫入器、螺紋鉆頭或巖芯鉆頭所采得的粘性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定義為三~四級。
從上可見,為取得一級質量的土試樣,普遍采用薄壁取土器來采取,以滿足土工試驗全部的物理力學參數(shù)的正確獲得。