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2018年注册岩土工程师岩土工程勘察讲义:岩土工程勘察的分级

来源 :中华考试网 2017-10-09

2018年注册岩土工程师岩土工程勘察讲义:岩土工程勘察的分级

  岩土工程勘察的分级

  岩土工程勘察等级划分的主要目的,是为了勘察工作量的布置。显然,工程规模较大或较重要、场地地质条件以及岩土体分布和性状较复杂者,所投入的勘察工作量就较大。反之则较小。按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(以下简称《规范》)规定,岩土工程勘察的等级,是由工程安全等级、场地和地基的复杂程度三项因素决定的。首先应分别对三项因素进行分级,在此基础上进行综合分析,以确定岩土工程勘察的等级划分。下面先分别论述三项因素等级划分的依据及具体规定,随后综合划分岩土工程勘察的等级。

  一、工程安全等级

  工程的安全等级,是根据由于工程岩土体或结构失稳破坏,导致建筑物破坏而造成生命财产损失、社会影响及修复可能性等后果的严重性来划分的。根据国家标准《建筑结构设计统一标准》(GB50068-2001)的规定,将工程结构划分为三个安全等级,《规范》与之相应,也将工程安全等级划分为三级(表1)。

  工程安全等级 表1

安全等级

破坏后果

工程类型

一级

很严重

重要工程

二级

严重

一般工程

三级

不严重

次要工程

  对于不同类型的工程来说,应根据工程的规模和重要性具体划分。目前房屋建筑与构筑物的安全等级,已在国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中明确规定(表2)。此外,各产业部门和地方根据本部门(地方)建筑物的特殊要求和经验,在颁布的有关技术规范中也划分了适用于本部门(地方)的工程安全等级,一般均划分为三级。

  房屋建筑与构筑物安全等级 表2

安全等级

破坏后果

建筑类型

一级

很严重

   重要的工业与民用建筑物;20层以上的高层建筑;体型复杂的14层以上的高层建筑;对地基变形有特殊要求的建筑物;单桩承受的荷载在4000kN以上的建筑物

二级

严重

一般的工业与民用建筑

三级

不严重

次要的建筑物

  目前,地下洞室、深基坑开挖、大面积岩土处理等尚无工程安全等级的具体规定,可根据实际情况划分。大型沉井和沉箱、超长桩基和墩基、有特殊要求的精密设备和超高压设备、有特殊要求的深基坑开挖和支护工程、大型竖井和平洞、大型基础托换和补强工程,以及其他难度大、破坏后果严重的工程,以列为一级安全等级为宜。

  二、场地复杂程度等级

  场地复杂程度是由建筑抗震稳定性、不良地质现象发育情况、地质环境破坏程度和地形地貌条件四个条件衡量的,也划分为三个等级(表3)。

  场地复杂程度等级 表3

等级

一级

二级

三级

建筑抗震稳定性

危险

不利

有利(或地震设防烈度≤6度)

不良地质现象发育情况

强烈发育

一般发育

不发育

地质环境破坏程度

已经或可能强烈破坏

已经或可能受到一般破坏

基本未受破坏

地形地貌条件

复杂

较复杂

简单

  注:一、二级场地各条件中只要符合其中任一条件者即可。

  (一)建筑抗震稳定性

  按国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)规定,选择建筑场地时,对建筑抗震稳定性地段的划分规定为:

  (1)危险地段:地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流及发震断裂带上可能发生地表位错的部位。

  (2)不利地段:软弱土和液化土,条状突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非岩质的陡坡、河岸和斜坡边缘,平面分布上成因、岩性和性状明显不均匀的土层(如故河道、断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基)等。

  (3)有利地段:岩石和坚硬土或开阔平坦、密实均匀的中硬土等。上述规定中,场地土的类型按表4划分。

  场地土的类型划分 表4

场地土类型

土层剪切波速(m/s)

岩土名称和性状

坚硬场地土

vs>500

稳定的岩石,密实的碎石土

中硬场地土

500≥vsm>250

中密、稍密的碎石土,密实、中密的砾、粗、中砂,fk>200的粘性土和粉土

中软场地土

250≥vsm>140

稍密的砾、粗、中砂,除松散外的细、粉砂,fk≤200的粘性土和粉土,fk≥130的填土

软弱场地土

vsm≤140

淤泥和淤泥质土,松散的砂,新近代沉积的粘性土和粉土,fk<130的填土

  注:①vs、vsm分别为土层的剪切波速和平均剪切波速,后者取地面以下15m且不深于场地覆盖层厚度范围内各土层的剪切波速,按土层厚度加权的平均值计;

  ②fk为地基土静承载力标准值(kPa)。

  (二)不良地质现象发育情况

  不良地质现象泛指由地球外动力作用引起的,对工程建设不利的各种地质现象。它们分布于场地内及其附近地段,主要影响场地稳定性,也对地基基础、边坡和地下洞室等具体的岩土工程有不利影响。“强烈发育”是指由于不良地质现象发育招致建筑场地极不稳定,直接威胁工程设施的安全。例如,山区崩塌、滑坡和泥石流的发生,会酿成地质灾害,破坏甚至整个摧毁工程建筑物。岩溶地区溶洞和土洞的存在,所造成的地面变形甚至塌陷,对工程设施的安全也会构成直接威胁。“一般发育”是指虽有不良地质现象分布,但并不十分强烈,对工程设施安全的影响不严重;或者说对工程安全可能有潜在的威胁。

  (三)地质环境破坏程度

  由于人类工程——经济活动导致地质环境的干扰破坏,是多种多样的。例如,采掘固体矿产资源引起的地下采空;抽汲地下液体(地下水、石油)引起的地面沉降、地面塌陷和地裂缝;修建水库引起的边岸再造、浸没、土壤沼泽化;排除废液引起岩土的化学污染;等等。地质环境破坏对岩土工程实践的负影响是不容忽视的,往往对场地稳定性构成威胁。地质环境的“强烈破坏”,是指由于地质环境的破坏,已对工程安全构成直接威胁;如矿山浅层采空导致明显的地面变形、横跨地裂缝等。“一般破坏”是指已有或将有地质环境的干扰破坏,但并不强烈,对工程安全的影响不严重。

  (四)地形地貌条件

  主要指的是地形起伏和地貌单元(尤其是微地貌单元)的变化情况。一般地说,山区和丘陵区场地地形起伏大,工程布局较困难,挖填土石方量较大,土层分布较薄且下伏基岩面高低不平。地貌单元分布较复杂,一个建筑场地可能跨越多个地貌单元,因此地形地貌条件复杂或较复杂。平原场地地形平坦,地貌单元均一,土层厚度大且结构简单,因此地形地貌条件简单。

  三、地基复杂程度等级

  地基复杂程度也划分为三级:

  1、一级地基

  符合下列条件之一者即为一级地基:

  (1)岩土种类多,性质变化大,地下水对工程影响大,且需特殊处理;

  (2)多年冻土及湿陷、膨胀、盐渍、污染严重的特殊性岩土,对工程影响大,需作专门处理的;变化复杂,同一场地上存在多种的或强烈程度不同的特殊性岩土也属之。

  2、二级地基

  符合下列条件之一者即为二级地基:

  (1)岩土种类较多,性质变化较大,地下水对工程有不利影响;

  (2)除上述规定之外的特殊性岩土。

  3、三级地基

  (1)岩土种类单一,性质变化不大,地下水对工程无影响;

  (2)无特殊性岩土。

  四、岩土工程勘察等级

  根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级、可按下列条件划分岩土工程勘察等级。

  甲级 在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中,有一项或多项为一级;

  乙级 除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目;

  丙级 工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级。

  注:建筑在岩质地基上的一级工程,当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时,岩土工程勘察等级可定为乙级。

  五、岩石的分类和鉴定

  1、 在进行岩土工程勘察时,应鉴定岩石的地质名称和风化程度,并进行岩石坚硬程度、岩体完整程度和岩体基本质量等级的划分。

  2、 岩石坚硬程度、岩体完整程度和岩体基本质量等级的划分,应分别按表1~表3 执行。

  表1                岩石坚硬程度分类

坚硬程度

坚硬岩

较硬岩

较软岩

软岩

极软岩

饱和单轴抗压强度(Mpa)

fr>60

60≥fr>30

30≥fr>15

15≥fr>5

fr≤r<5

  标准工程岩体分级标准(GB50218)执行。

  表2           岩体完整程度分类

完整程度

完整

较完整

较破碎

破碎

极破碎

完整性指数

>0.75

0.75~0.55

0.55~0.35

0.35~0.15

<0 15

  注:完整性指数为岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方,选定岩体和岩块测定波速时,应注意其代表性。

  表3      岩体基本质量等级分类

 

完整

较完整

较破碎

破碎

极破碎

坚硬岩

较硬岩

较软岩

-Ⅳ

软岩

极软岩

  3 、当缺乏有关试验数据时,可按附录A 执行。

  4、 当软化系数等于或小于0.75 时,应定为软化岩石:当岩石具有特殊成分、特殊结构或特殊性质时,应定为特殊性岩石,如易溶性岩石、膨胀性岩石、崩解性岩石、盐渍化岩石等。

  5、 岩石的描述应包括地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标RQD.对沉积岩应着重描述沉积物的颗粒大小、形状、胶结物成分和胶结程度;对岩浆岩和变质岩应着重描述矿物结晶大小和结晶程度。

  根据岩石质量指标RQD,可分为好的(RQD>90)、较好的(RQD=75 90)、较差的(RQD=50 75)、差的(RQD=25 50)和极差的(RQD<25)。

  6、岩体的描述应包括结构面、结构体、岩层厚度和结构类型,并宜符合下列规定:

  1) 结构面的描述包括类型、性质、产状、组合形式、发育程度、延展情况、闭合程度、粗糙程度、充填情况和充填物性质以及充水性质等;

  2) 结构体的描述包括类型、形状、大小和结构体在围岩中的受力情况等;

  3) 岩层厚度分类应按表4 执行。

  表4          岩层厚度分类

层厚分类

单层厚度h (m)

层厚分类

单层厚度h (m)

巨厚层
厚层

h>1.0
1.0≥h>0.5

中厚层
薄层

0.5≥h>0.1
h≤0.1

  7、对地下洞室和边坡工程,尚应确定岩体的结构类型。岩体结构类型的划分应按本规范附录A 表执行。

  8、对岩体基本质量等级为Ⅳ级和V级的岩体,鉴定和描述应符合下列规定:

  1) 对软岩和极软岩,应注意是否具有可软化性、膨胀性、崩解性等特殊性质;

  2) 对极破碎岩体,应说明破碎的原因,如断层、全风化等;

  3) 开挖后是否有进一步风化的特性;

  六、土的分类和鉴定

  1、 晚更新世Q3及其以前沉积的土,应定为老沉积土;第四纪全新世中近期沉积的土,应定为新近沉积土。根据地质成因,可划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土等。土根据有机质含量分类,应按本规范附录A 表A.0.5 执行。

  2、 粒径大于2mm 的颗粒质量超过总质量50%的土,应定名为碎石土,并按表3.3.2 进一步分类。

  表5       碎石土分类

土的名称

颗粒形状

颗粒级配

漂石

圆形及亚圆形为主

粒径大于200mm 的颗粒质量超过总质量50%

块石

棱角形为主

卵石

圆形及亚圆形为主

粒径大于20mm 的颗粒质量超过总质量50%

碎石

棱角形为主

圆砾

圆形及亚圆形为主

粒径大于2mm 的颗粒质量超过总质量50%

角砾

棱角形为主

  3、 粒径大于2mm 的颗粒质量不超过总质量的50%,粒径大于0.075mm 的颗粒质量超过总质量50%的土,应定名为砂土,并按表6 进一步分类。

  表6              砂土分类

土的名称

颗粒级配

砾砂
粗砂
中砂
细砂
粉砂

粒径大于2mm 的颗粒质量占总质量25% 50%
粒径大于0.5mm 的颗粒质量超过总质量50%
粒径大于0.25mm 的颗粒质量超过总质量50%
粒径大于0.075mm 的颗粒质量超过总质量85%
粒径大于0.075mm 的颗粒质量超过总质量50%

  注:定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。

  4、 粒径大于0.075mm 的颗粒质量不超过总质量的50%,且塑性指数等于或小于10 的土,应定名为粉土。

  5、 塑性指数大于10 的土应定名为粘性土。

  粘性土应根据塑性指数分为粉质粘土和粘土,塑性指数大于10,且小于或等于17 的土,应定名为粉质粘土;塑性指数大于17 的土应定名为粘土。

  注:塑性指数应由相应于76g 圆锥仪沉入土中深度为10mm 时测定的液限计算而定。

  6、 除按颗粒级配或塑性指数定名外,土的综合定名应符合下列规定:

  1) 对特殊成因和年代的土类应结合其成因和年代特征定名;

  2) 对特殊性土,应结合颗粒级配或塑性指数定名;

  3) 对混合土,应冠以主要含有的土类定名;

  4) 对同一土层中相间呈韵律沉积,当薄层与厚层的厚度比大于1/3 时,宜定为“互层”;厚度比为1/10~1/3 时,宜定为“夹层”;夹层厚度比小于1/10 的土层,且多次出现时,宜定为“夹薄层”。

  5) 当土层厚度大于0.5m 时,宜单独分层。

  7、 土的鉴定应在现场描述的基础上,结合室内试验的开土记录和试验结果综合确定。土的描述应符合下列规定:

  1) 碎石土应描述颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、风化程度、充填物的性质和充填程度、密实度等;

  2) 砂土应描述颜色、矿物组成、颗粒级配、颗粒形状、粘粒含量、湿度、密实度等。

  3) 粉土应描述颜色、包含物、湿度、密实度、摇震反应、光泽反应、干强度韧性等;

  4) 粘性土应描述颜色、状态、包含物、光泽反应、摇震反应、干强度、韧性、土层结构等;

  5) 特殊性土除应描述上述相应土类规定的内容外,尚应描述其特殊成分和特殊性质;如对淤泥尚需描述嗅味,对填土尚需描述物质成分、堆积年代、密实度和厚度的均匀程度等;

  6) 对具有互层、夹层、夹薄层特征的土,尚应描述各层的厚度和层理特征。

  8、 碎石土的密实度

  可根据圆锥动力触探锤击数按表7 或表8确定,表中的N63.5 和N120 应按附录B 修正。定性描述可按本规范附录A的规定执行。

  表7          碎石土密实度按N63.5分类

重型动力触探锤击数N63.5

密实度

重型动力触探锤击数N63.5

密实度

N63.5≤5

松散

10<N63.5≤20

中密

5<N63.5≤10

稍密

N63.5>20

密实

  注:本表适用于平均粒径等于或小于50mm,且最大粒径小于100mm 的碎石土。对于平均粒径大于50mm,或最大粒径大于100mm 的碎石土,可用超重型动力触探或用野外观察鉴别。

  表8          碎石土密实度按N120 分类

超重型动力触探锤击数N120

密实度

超重型动力触探锤击数N120

密实度

N120≤3

松散

11<N120≤14

密实

3<N120≤6

稍密

N120>14

很密

6<N12011

中密

 

 

  9、 砂土的密实度应根据标准贯入试验锤击数实测值N划分为密实、中密、稍密和松散,并应符合表9 的规定。当用静力触探探头阻力划分砂土密实度时,可根据当地经验确定。

  表9             砂土密实度分类

标准贯入锤击数N

密实度

标准贯入锤击数N

密实度

N≤10
10<N≤15

松散
稍密

15<N≤30
N>30

中密
密实

  10、 粉土的密实度

  应根据孔隙比e 划分为密实、中密和稍密;其湿度应根据含水量ω(%)划分为稍湿、湿、很湿。密实度和湿度的划分应分别符合表10和表11 的规定。

  表10           粉土密实度分类

孔隙比e

密实度

e<0.75
0.75≤e≤0.90
e>0.9

密实
中密
稍密

  表11             粉土湿度分类

含水量ω

湿度

ω<20
20≤ω≤30
ω>30

稍湿
湿
很湿

  11、 粘性土的状态应根据液性指数IL划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑,并应符合表12的规定。

  表12            粘性土状态分类

液性指数

状态

液性指数

状态

IL≤0
0<IL≤0.25
0.25< IL≤0.75

坚硬
硬塑
可塑

0.75< IL≤1
IL >1

软塑
流塑

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