詳細勘察階段
在初步設(shè)計完成之后進行詳細勘察,它是為施工圖設(shè)計提供資料的。此時場地的工程地質(zhì)條件已基本查明。所以詳細勘察的目的是提出設(shè)計所需的工程地質(zhì)條件的各項技術(shù)參數(shù),對建筑地基作出巖土工程評價,為基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理和加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程等具體方案作出論證和結(jié)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(zhì)和規(guī)模,可能采取的基礎(chǔ)形式與尺寸和預(yù)計埋置的深度,建筑物的單位荷載和總荷載、結(jié)構(gòu)特點和對地基基礎(chǔ)的特殊要求;
②查明不良地質(zhì)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(shù)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(jié)構(gòu)、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(yù)測建筑物的沉降、差異沉降或整體傾斜,
⑤對抗震設(shè)防烈度大于或等于6度的場地,應(yīng)劃分場地土類型和場地類別。對抗震設(shè)防烈度大于或等于7度的場地,尚應(yīng)分析預(yù)測地震效應(yīng),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(shè)計時,尚應(yīng)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(shè)計所需的巖土技術(shù)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(shù)參數(shù)。
詳細勘察的主要手段以勘探、原位測試和室內(nèi)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(zhì)測繪和調(diào)查工作。詳細勘察的勘探工作量,應(yīng)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(fù)雜場地,必要時可選擇具有代表性的地段布置適量的探井
按工程建設(shè)的階段,工程地質(zhì)勘察一般分為規(guī)劃選點至選址的工程地質(zhì)勘察、初步設(shè)計工程地質(zhì)勘察和施工圖設(shè)計工程地質(zhì)勘察,工程地質(zhì)勘察方法或手段,包括工程地質(zhì)測繪、工程地質(zhì)勘探、實驗室或現(xiàn)場試驗、長期觀測(或監(jiān)測)等。
工程地質(zhì)測繪
在一定范圍內(nèi)調(diào)查研究與工程建設(shè)活動有關(guān)的各種工程地質(zhì)條件,測制成一定比例尺的工程地質(zhì)圖,分析可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)作用及其對設(shè)計建筑物的影響,并為勘探、試驗、觀測等工作的布置提供依據(jù)。它是工程地質(zhì)勘察的一項基礎(chǔ)性工作。測繪范圍和比例尺的選擇,既取決于建筑區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜程度和已有研究程度,也取決于建筑物的類型、規(guī)模和設(shè)計階段。規(guī)劃選點階段,區(qū)域性工程地質(zhì)測繪用小比例尺(1:10萬,1:5萬);設(shè)計階段,水庫區(qū)測繪大多用中比例尺(1:2.5萬,1:1萬),壩址、廠址則用大比例尺(1:5000,1:2000,1:1000,1:500)。工程地質(zhì)測繪所需調(diào)研的內(nèi)容有地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌及第四紀地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、天然建筑材料、自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象及工程地質(zhì)現(xiàn)象。對所有地質(zhì)條件的研究,都必須以論證或預(yù)測工程活動與地質(zhì)條件的相互作用或相互制約為目的,緊密結(jié)合該項工程活動的特點。當露頭不好或這些條件在深部分布不明時,需配合以試坑、探槽、鉆孔、平洞、豎井等勘探工作進行必要的揭露。
工程地質(zhì)測繪通常是以一定比例尺的地形圖為底圖,以儀器測量方法來測制。采用衛(wèi)星像片、航空像片和陸地攝影像片,通過室內(nèi)判讀調(diào)繪成草圖,到現(xiàn)場有目的地復(fù)查,與進一步的照片判讀反復(fù)驗證,可以測制出更的工程地質(zhì)圖。并可提高測繪的精度和效率,減少地面調(diào)查的工作量。
工程地質(zhì)勘探
包括工程地球物理勘探、鉆探和坑探工程等內(nèi)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(zhì)體的密度、導電性、彈性、磁性、放射性等物理性質(zhì)的差別,通過分析解釋判斷地面下的工程地質(zhì)條件。它是在測繪工作的基礎(chǔ)上探測地下工程地質(zhì)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(zhì)可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質(zhì)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(chǔ),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(zhì)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(zhì)解釋的質(zhì)量,擴大物探解決問題的范圍,縮短工程地質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(nèi)的工程地質(zhì)條件,為工程設(shè)計提供準確的工程地質(zhì)剖面的勘察方法。其任務(wù)是:查明建筑物影響范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)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(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)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(shù),或在鉆孔中運用鉆孔攝影,孔內(nèi)電視或采用綜合物探測井以彌補其不足。但在關(guān)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(yīng)在工程地質(zhì)測繪和物探工作的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同工程地質(zhì)勘探階段需要查明的問題,合理設(shè)計洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結(jié)構(gòu),以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質(zhì)資料,并保證必要的精度。
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(zhì)的天然結(jié)構(gòu)被破壞。
二是采樣過程造成的土體中應(yīng)力條件發(fā)生了改變,引起圖樣內(nèi)的質(zhì)點間的相對位置位移和組織結(jié)構(gòu)的變化,甚至出現(xiàn)質(zhì)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(yīng)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?zāi)康模瑤r土工程勘察規(guī)范對土試樣的擾動程度分成如下的質(zhì)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(jié)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(zhì)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。