岩土工程勘察课程设计讲课教案.docx
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岩土工程勘察课程设计讲课教案
岩土工程勘察课程设计
《岩土工程勘察》课程设计
单位：
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指导老师：
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I、勘察报告文字部分
一、前言
（一）工程概况
（二）钻孔资料
（三）设计委托勘察要求及任务
（四）本次勘察所执行的技术标准及规范
（五）本次岩土工程勘察等级
（六）本次勘察的工作方法及完成情况
二、场区的工程地质条件
（一）地形地貌
（二）气象条件
（三）地质构造及地震
（四）人类工程活动
（五）场地岩土构成及工程特性
（六）岩溶及地下水
（七）岩土物理力学指标
三、地基沉降计算
四、基坑涌水量预测
五、滑坡稳定系数和滑坡推力（剩余下滑力）计算
六、场地地震效应评价与防震设防
七、地基持力层及基础形式建议
（一）地基持力层
（二）基础形式建议
（三）基础尺寸设计及地基承载力验算
八、建筑场地的稳定性和适宜性评价
九、结论及建议
Ⅱ、勘察报告图件部分
工程地质剖面图1：
1001张
钻孔柱状图1：
1001张（2个钻孔）
一、前言
（一）工程概况
我公司受贵州大学委托,对其拟建的贵州大学蔡家关校区采矿楼东侧的第五教学楼进行岩土工程初勘、详勘工作。
拟建物为一幢地上十层，地下二层的高层建筑，高度为56.0m，钢筋混凝土框架——剪力墙结构。
主楼最大轴力11000KN/柱，裙房最大轴力2000KN/柱。
建筑物地下室埋深-5.0m，±0.00标高1092.00m。
建筑物安全等级为二级，岩土工程勘察等级为乙级。
（二）钻孔资料
在贵州大学蔡家关校区采矿楼东侧拟建的第五教学楼，初勘施工2个钻孔，孔距12m。
钻孔记录如下：
ZK1钻孔：
高程1091m，0~1.4m杂填土，1.4~4.2m红粘土，4.2~5.3m强风化白云岩，5.3~10.8m中风化白云岩，10.8~12.4m软塑红粘土，12.4~20.0m中风化白云岩。
ZK2钻孔：
高程1092.0m，0~1.8m杂填土，2.0~4.8m红粘土，4.8~6.1m强风化白云岩，6.1~10.3m中风化白云岩，10.3~11.9m软塑红粘土，11.9~16.2m中风化白云岩，16.2~17.8m软塑红粘土，17.8~30.2m中风化白云岩。
（三）设计委托勘察要求及任务
根据场地基本地质情况及建筑物特征，按照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2002）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《贵州建筑地基基础设计规范》（DB22/45-2004）、《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87-92）等规范要求，其基本内容及要求如下：
1、查明场地内地基土的物理力学性质；提供地基变形计算参数，预测建筑的沉降。
2、场地内有无不良地质现象及防护意见。
3、山区场地岩溶及土洞发育情况。
4、地下水情况及其对混凝土腐蚀性判别。
5、分析和评价场地的稳定性，提供地基土的承载力及基础的设计建议。
6、提供地基土场地类别。
（四）、本次勘察所执行的技术标准及规范
在本次勘察中除严格按照国家规范执行外，同时还遵守地方规范。
所遵守的技术标准如下：
1、《岩土工程勘察规范》（GB520021—2001）
2、《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）
3、《贵州建筑地基基础设计规范》（DB22/45—2004）
4、《贵州建筑岩土工程技术规范》（DB22/46—2004）
5、《建筑抗震设计规范》（DB50011—2001）
6、《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87—92）
7、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）
（五）、本次岩土工程勘察等级
根据《岩土工程勘察规范》（GB520021—2001）的规定，拟建物均为钢筋混凝土框架——剪力墙结构，建筑物安全等级为二级，经现场踏勘，本场地为岩溶微发育地区，场地起伏相对较大，地下水埋深较浅，场地复杂程度为二级，场地岩土组成单一，发育的红粘土，场地地基复杂程度为二级，根据根据《岩土工程勘察规范》（GB520021—2001）的划分条件，。
本工程岩土工程勘察等级为乙级。
（六）、本次勘察的工作方法及完成情况
为了查明地内地基土的物理力学性质、场地内有无不良地质现象、山区场地岩溶及土洞发育情况、地下水情况及其对混凝土腐蚀性情况、场地的稳定性等岩土工程问题，本次勘察以钻探为主，辅以地表地质调查、岩土样土工试验等综合评价场地工程地质条件，具体方法如下：
1、工程测量及放线说明
本次采用的测量放线设备为南方仪器公司生产的全站仪依据甲方从规划处提供的控制点，GS—15:
（X、Y），GS—16:
（X、Y）（由于测点于图外在平面图上为未标识）引测至本拟建物场地。
A:
（Ｘ、Y），B：
（X、Y）然后按照拟建物设计钻孔坐标实地测放。
其钻孔定位水平误差不大于2cm。
钻孔孔口高程采用绝对标高。
2、地表地质调查：
以场地中心进行1:
500的区域地质调查，内容包括地形地貌，地质构造，工程环境等以便为了校为准确的划分本场区内岩体的不同发育位置为基础选型提供有力证据。
3、钻探：
本次勘察采用XY—100型钻机进行钻探，按设计提供单体依轴线共设计钻孔，实际钻孔2个，总进尺50.2米。
其中土层钻探13.8米，岩层钻探36.4米。
钻孔间距12米，根据相应《岩土工程勘察规范》（GB520021—2001）2有关规定，勘探孔的深度对条形基础应不小于基础底面宽度的3倍，对单独桩基不应小于1.5倍，对桩基础不应小于3倍桩径，基底以下持力层控制深度不应小于5米的范围。
4、岩土样室内试验：
为了确定拟建场地的岩土承载力，以及物理力学性质指标为土质边坡和岩质边坡提供放坡依据，或为提供基坑支护需各项岩土实验数据等，对岩土样进行了室内力学实验。
本次勘察的室内试验共取土样7件，
5、水位观测：
本次水位观测采取钻孔施工完毕24小时后的静态水位观测，共计观测20次。
二、场区的工程地质条件
（一）、地形地貌
拟建物位于贵阳市贵州大学蔡家关校区，东北面紧邻贵黄高速公路，西面为采矿楼，东面为图书馆，南邻沙地足球场。
交通较便利，利于工程建设。
场地地形起伏较小，属于低洼的地带，岩溶较发育，土质松软，地下水埋深较浅，在低洼处有常年积水。
（二）、气象条件
贵阳地区属于北亚热带，冬春半干燥、夏季湿润型气候，四季分明，年平均温度15.3℃，最冷一月平均气温4.9℃，最热七月平均温度24.0℃，极端最高温度37.5℃，极端最低温度-7.8℃，年平均降水量1147.7毫米，集中于下半年，年平均风速2.2m/s,全年一东北风为主，年平均相对湿度77%。
（三）、地质构造及地震
场区位于贵阳蔡家关断层西面，经过现场踏勘，处于T2h和T2gy交界处，大部分在T2h上岩层在薄～中厚层，其岩石产状为65°∠40°。
根据区域地质资料，场区内无大裂缝通过，场地岩层中节理裂隙不明显发育，均由第四系地层覆盖，下伏季出露岩基为二叠系含泥质灰岩。
（四）人类工程活动
在场区周围无高层建筑物，且场地周围及场地内植被未遭受严重破坏，因此人类活动对工程影响较小。
（五）、场地岩土构成及工程特性
经过现场踏勘及钻探表面，场地地层由杂填土、红粘土及下伏基岩组成，各单元地层由上而下分述如下：
1、杂填土：
一般呈褐黄色，空隙度较大，较湿，一般呈稍密—中密，主要由建筑垃圾及植物根茎组成，局部含原建筑砼地坪及基础。
该层结构松散，分布于场区大部分区域，层厚达1.4m～1.8m。
2、红粘土：
为碳酸盐类岩石风化残积而成的粘土，土质均匀，具上硬下软的特点。
分布于杂填土层下，棕红色至褐黄色、黄色，质较纯，土质状态可分为硬塑、可塑、软塑三个状态，由于场地基坑开挖，该层以可塑状态为主，整个场区均有分布。
3、强风化白云岩：
以灰黄色为主，钻探岩芯多成土状、沙状，少数碎石状，敲击声哑，岩芯用手较难掰断，小锤能敲碎，岩体破碎，分布不连续，厚1.1m～1.3m。
4、中风化白云岩：
紫红色至黄灰色，中至厚层状，细晶质结构，节理微裂隙发育，含少量方解石脉及团块，质硬、性脆，钻探岩芯多成块状、短柱状，少数柱状，岩体内岩溶、节理裂隙发育的地段，岩体完整性稍好。
场区有重复的中风化岩层，层厚为4.2m～12.4m。
（六）岩溶及地下水
场地内基岩主要为白云岩，为碳酸盐岩类，较容易发育溶洞。
本次勘察所出现的溶洞位于地表以下1.8m—17.8m。
为了能准确的确定其大小，还需要在周围布设密集型钻孔。
溶洞内由软塑红粘土充填。
由于该溶洞内的软塑红粘土力学强度较低，所以要对其进行一定的处理。
溶洞
大致位置（高程）
大小（高度）
填充物
备注
1
1078.6m-1080.2m
1.6m
软塑红粘土
2
1090.0m-1091.2m
0.2m
无
可能是裂隙
3
1080.1m-1081.7m
1.6m
软塑红粘土
4
1074.2m-1075.8m
1.6m
软塑红粘土
根据钻探资料，中风化基岩内存在以塑性红粘土填充的溶洞，厚度1.6m左右，甚至更大，按溶洞的具体情况作如下处理方案。
1、对洞口较小的岩溶洞隙，宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；
2、对洞口较大的岩溶洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越跨越。
结构应有可靠的支承面。
梁式结构在岩石上的支承长度应大于梁高1.5倍也可采用浆砌块石等堵塞措施；
3、对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体、可采用灌浆加固和清爆填塞等措施；
4、对规模较大的岩溶洞隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。
若在地下水位高于基岩表面的岩溶地区，应考虑由人工降低地下水引起土洞或地表塌陷的可能性。
塌陷区的范围及方向可根据水文地质条件和抽水试验的观测结果综合分析确定。
在塌陷范围内不允许采用天然地基。
在已有建筑物附近抽水时，应考虑降水的影响。
（七）岩土物理力学指标
1、杂填土：
土层结构松散，物理力学性质差，不能作为基础持力层。
2、红粘土物理力学指标及承载力：
红粘土：
根据本次勘察中所取的11件原状土样，采用其中的10件。
按照《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）和《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）的规定，对红粘土的各项测试指标进行的数理成果详见表1，同时参照附表1。
红粘土物理力学指标统计计算表1
土质单元
参数名称
参数统计样数
区间值
平均值
变异系数δ
统计修正值ψ
标准值
可塑红粘土
重力密度γ（kN/m）
7
16.6-18.3
17.67
0.030
0.978
17.276
比重ρ（kg/m）
7
2.73-2.79
2.78
0.008
0.994
2.759
饱和度Sr（%）
7
94-99
96.43
0.017
0.988
95.232
孔隙比e
7
1.014-1.628
1.27
0.147
0.891
1.129
液限WL（%）
7
48-83
58.57
0.197
0.854
50.023
塑限WP（%）
7
30-50
36.71
0.172
0.873
32.043
塑性指数IP（%）
7
18-33
21.86
0.224
0.819
17.911
液性指数IL
7
0.21-0.49
0.34
0.286
0.789
0.270
含水比W（%）
7
0.69-0.82
0.76
0.057
0.958
0.725
液塑比Ir
7
1.53-1.66
1.59
0.030
0.978
1.556
内摩擦角φ（度）
7
3.7-8.2
5.81
0.245
0.819
4.760
内聚力c（Kpa）
7
31.9-53.7
38.23
0.204
0.849
32.473
压缩系数α0-0.5
7
0.32-0.83
0.65
0.271
0.800
0.522
压缩系数α0.5-1
7
0.38-0.56
0.48
0.148
0.890
0.424
压缩系数α1-2
7
0.28-0.45
0.38
0.175
0.870
0.331
压缩系数α2-3
7
0.24-0.34
0.29
0.136
0.899
0.263
压缩模量Es（Mpa）
7
4.88-7.33
6.02
0.140
0.897
5.401
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）的公式5.2.5：
采用土的抗剪强度指标（C、φ值）计算场地可塑红粘土的地基承载力特征如下：
红粘土：
=17.276KN/m³，
m=20.00KN/m³，Ck=32.473Kpa，Φk=4.760°，查表得：
Mb=0.0752，Md=1.3032，Mc=3.5860
设b=3m、d=0.5m
由公式：
·
得：
fa=133.38KPa
考虑到在对土样采集、运输、存放等工作时对土样产生的不利影响，使得土样测试结果与地方经验有一定的差距，因而在本次勘查中，根据以上数据统计并结合地方规范《贵州建筑地基基础设计规范》（DB22/45—2004）以及现场袖珍贯入仪测试结果，建议红粘土地基承载力特征值及其力学参数值采用：
红粘土承载力特征值：
fa=180kPaEs=7MPa
Ck=32.473kPaΦk=4.760度
重力密度：
γ=17.276kN/m3
（3）岩石力学指标及承载力：
根据钻孔中所取的7件岩芯样的单轴饱和抗压强度，经过数据分析，7个样本中只有中等风化白云岩的样本数（共7个）大于《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）规定的6个。
经过数理统计处理，将这7个样本的物理力学指标列于表2，同时参照附表2。
岩体物理力学指标统计表2
项目
平均值μ
标准差σ
变异系数δ
统计修正系数ψ
标准值frk（MPa）
折减系数ψr
承载力特征值fa（MPa）
白云岩
湿重度γ（KN/m3）
27.818
0.3653
0.0131
0.9892
27.5167
单轴饱和抗压强度fr（MPa）
42.498
8.1963
0.1929
0.8408
35.7314
0.2
7.1463
原始统计数据
53.41、31.77、44.24、40.49、49.42、35.66、
舍弃样本
12.10
（注：
岩样径高比为1:
2）
fa=ψrfrk
fa---岩石地基承载力特征值（kPa）；
frk---岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa）
ψr---折减系数。
根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地区经验确定。
无经验时，对完整岩体可取0.5；对较完整岩体可取0.2～0.5；对较破碎岩体可取0.1～0.2。
根据岩石单轴饱和抗压强度实验结果，并综合考虑场地地基岩体的风化程度、完整程度以及岩溶发育程度等因素，建议使用以下参数：
强风化白云岩：
fa=1Mpa（经验值）
中风化白云岩：
fa=7.1MPa（计算值）
三、地基沉降计算
在场地东侧标塔为独立柱基础尺寸4m×4m,基础地面处的附加应力为130kPa,地基承载力特征值为fa=180kPa,根据表3所提供的数据，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）公式（5.3.5）计算独立桩基础地基最终变形量。
变形量计算深度为基础底面下6.0m，沉降计算经验系数取ψs=0.4。
表3
第i土层
基底至第i层土底面距离Zi/m
Esi/MPa
Zi/i
1
1.6
16
0.4
0.936
2
3.2
11
0.8
0.775
3
6.0
25
1.5
0.548
4
30
60
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）公式（5.3.5）计算地基沉降量得：
=11.19mm。
四、基坑涌水量预测
经过勘察，由ZK2钻孔得知，该建筑场地的隔水底板高程为1055.5m，静水位于地面以下3.50m处。
经过统计计算，采用Dupuit潜水完整井公式，计算渗透系数K，如表4所示。
ZK2钻孔抽水试验相关参数统计表4
孔口
高程
（m）
孔深
（m）
静止
水位
（m）
观测及
抽水时间
降深
s
（m）
涌水量
Q
（l/s）
单位涌水量
q
（l/s.m）
稳定
时间
（h）
水温
水位恢复
时间
（min）
气温
（C0）
1092.00
30.20
1088.50
（-3.50）
2003.03.24
8:
00
～
2003.03.27
20:
00
1.15
0.203
0.177
8
15
10
20
2.73
0.374
0.137
8
15
27
19
4.60
0.513
0.112
8
15
56
（1）、计算渗透系数K
Dupuit潜水完整井公式：
第一次抽水试验数据：
第一次抽水试验数据：
r=0.055mH=40.00m
R=12.0mS=1.15mQ=17.539m3/d
=0.3316
=8.3765
︱R1-R︳=3.6235m＞ε=0.01
将R1=8.3765m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K2=0.3095m/dR2=8.0926m
︱R2-R1︳=0.2839m＞ε=0.01m
将R2=8.0926m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K3=0.3073m/dR3=8.0638m
︱R3-R2︳=0.0288m＞ε=0.01m
将R3=8.0638m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K4=0.3071m/dR4=8.0612m
︱R4-R3︳=0.00286m＜ε=0.01m
所以第一次抽水试验影响半径R1和含水层渗透系数K1为：
R=8.0612mK=0.3071m/d
第二次抽水试验数据：
r=0.055mH=40.0mR=12.0m
S=2.73mQ=32.31m3/d
=0.2626
=17.6958
∣R1-R∣=5.6958m＞ε=0.01
将R1=17.6958m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K2=0.2815m/dR2=18.3215m
︱R2-R1︳=0.6257m＞ε=0.01m
将R2=18.3215m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K3=0.2832m/dR3=18.3768m
︱R3-R2︳=0.0553m＞ε=0.01m
将R3=18.3768m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K4=0.2834m/dR4=18.3833m
︱R4-R3︳=0.0065m＜ε=0.01m
所以第二次抽水试验影响半径R2和含水层渗透系数K2为：
R=18.3833mK=0.2834m/d
第三次抽水试验数据：
r=0.055mH=40.0mR=12.0m
S=4.60mQ=44.32m3/d
=0.2191
=27.2357
∣R1-R∣=15.2357m＞ε=0.01
将R1=27.2357m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K2=0.2459m/dR2=28.8534m
︱R2-R1︳=1.6177m＞ε=0.01m
将R2=28.8534m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K3=0.2548m/dR3=29.3409m
︱R3-R2︳=0.5175m＞ε=0.01m
将R3=29.3409m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K4=0.2554m/dR4=29.4055m
︱R4-R3︳=0.065m＞ε=0.01m
将R4=29.4055m代入Dupuit潜水完整井公式，计算得：
K5=0.2555m/dR5=29.4112m
︱R4-R3︳=0.0057m＜ε=0.01m
所以第三次抽水试验影响半径R3和含水层渗透系数K3为：
R=29.4112mK=0.2555m/d
因此可得K=（K1+K2+K3）/3=0.2820（m/d）
R=（R1+R2+R3）/3=18.8186（m）
（2）、推算S＝6.0m，孔桩涌水量
由潜水完整井稳定流计算公式：
当S＝6.0m时，各项数据分别为：
H=40.0mR=18.8186mK=0.2820m/d
Sw=6.00mrw=0.055m
代入公式，经计算得此时的用水量Q=67.4897m3/d
当Sw=6.0m时，孔桩的涌水量Q=67.4897m3/d
五、滑坡稳定系数和滑坡推力（剩余下滑力）计算
根据现场勘察，按《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001），用滑动面为折线形的稳定安全系数和滑坡推力计算方法。
勘察场地的滑坡面为折线的单个土质滑坡，其主断面如图1所示，参数见表5所示，地下水未形成统一水位，滑带土无排水条件，采用极限平衡法计算其滑坡稳定系数和滑坡推力。
图1
表5
编号
滑体重力
W
（KN）
滑带长度
L
（m）
滑面倾角
θ
（°）
滑带土粘聚力
c
（kpa）
滑带土摩擦系数
（f=tanφ）
1
11000
50
40
20
0.370
2
53760
100
18
18
0.345
3
5320
22
18
18
0.345
现将该边坡的基本参数列于表5中，用于计算滑坡稳定系数的计算参数：
场地边坡物理参数指标统计表6
编号
滑体重力
W
（KN）
滑带长度
L
（m）
滑面倾角
θ
（°）
滑带土粘聚力
c
（kpa）
内摩擦角
φ
（°）
滑带土摩擦系数
（f=tanφ）
滑动面上法线方向的反力
N
（kN）
滑动面上切线上的反力
T
（kN）
滑动面抗滑力
R
（kN）
1
11000.000
50.000
40.000
20.000
20.304
0.370
8426.489
7070.664
4117.801
2
53760.000
100.000
18.000
18.000
19.034
0.345
51128.798
16612.753
19439.435
3
5320.000
22.000
18.000
18.000
19.034
0.345
5059.621
1643.970
2141.569
根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）公式5.2.5—1和5.2.5—2以及13.1.12计算得：
（1）、采用折线滑动法计算边坡稳定性系数：
则稳定系数：
传递系数：
作用于第
块段的抗滑力：
一号土块：
R1=N1tan
1+c1L1=11000×cos40°×0.37+20×50=4117.801KN/m
T1=W1sinθ1=11000×sin40°=7070.664KN/m
二号土块：
R2=N2tan
2+c2L2=53760×cos18°×0.34+100×
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