邊坡工程地質勘察第1頁/共84頁本章主要內容

在掌握巖土工程勘察分級以及勘察階段劃分基礎之上，了解邊坡勘察的特點，熟悉邊坡工程勘察工作方法以及適用環境，掌握各類邊坡勘察的要點。要求看懂勘察報告，會從報告中獲取巖土體的主要物理力學參數。第2頁/共84頁本章重點（1）各種邊坡工程地質勘察要點（2）邊坡工程勘察的基本技術要求

難點

邊坡勘察資料的分析與整理第3頁/共84頁3.1.1概述1、邊坡工程的地質勘察主要目的（1）查明邊坡的工程地質條件、確定邊坡的類型和破壞模式（2）為邊坡穩定性分析和設計計算提供必備的參數，同時給出不穩定邊坡的整治建議措施。§3.1邊坡工程地質勘察的基本技術要求第4頁/共84頁

“勘察”（investigation）涵義:

就是調查研究。

《巖土工程勘察規范》(50021-2001)中指出，巖土工程勘察應對各類土木工程中有關場地、地基基礎的穩定性、巖土體或巖土材料的工程性狀等問題進行技術方案論證、技術決策和技術監督工作。

第5頁/共84頁邊坡巖土工程勘察:它是一項包括工程地質測繪與調查、勘探、室內測試、現場觀測、成果分析與計算、技術經濟分析與論證，并且針對工程要求和地質條件、提出基礎工程、整治工程和土石方工程的設計方案、施工措施、以及工程檢測的建議和有關設計基準。巖土工程勘察是一項以多學科理論為指導、采用多種勞動形式進行的技術性工作.第6頁/共84頁

邊坡工程地質勘察的目的和任務查明條件分析問題作出評價選擇場地提出建議制定措施預測新問題第7頁/共84頁工程地質條件與工程建筑物有關的各種地質因素的綜合。

包括：巖土類型及性質地質結構與構造地形地貌水文地質物理地質現象天然建筑材料第8頁/共84頁

2、邊坡工程的地質勘察主要內容其具體內容包括地形地貌特征、地層結構特征、地質構造、地下水、地震、邊坡巖土體的物理力學參數、邊坡的穩定性現狀及邊坡鄰近的建筑物情況。第9頁/共84頁3、《建筑邊坡工程技術》GB50330-2002規范相關規定第10頁/共84頁邊坡工程勘察隸屬于巖土工程勘察，其地質勘察也應遵循巖土工程地質勘察的規范進行。

巖土工程勘察等級根據工程重要性等級、場地復雜程度等級和地基復雜程度等級，可按表2.1.4條件劃分。3.1.2邊坡工程地質勘察等級的劃分第11頁/共84頁

工程重要性的等級，應根據工程的規模和特征，以及由于巖土工程問題造成工程破壞或影響正常使用的后果，可按表3.1.1分為三個工程重要性等級。表3.1.1工程重要性等級工程重要性等級破壞后果工程類型一級很嚴重重要工程二級嚴重一般工程三級不嚴重次要工程第12頁/共84頁表3.1.2場地等級

巖土工程場地等級根據場地的復雜程度，可按表3.1.2規定劃分為三個場地等級。場地等級特點一級（復雜場地）

對建筑抗震危險的地段；不良地質強烈的地段；地質環境已經或可能受到強烈破壞；地形地貌復雜；有影響工程的多層地下水、巖溶裂隙水或其他水文地質條件復雜，需專門研究的場地。二級（中等復雜場地）

對建筑抗震不利的地段；不良地質作用一般發育；地質環境已經或可能受到一般破壞；地形地貌較復雜；基礎位于地下水位以下的場地。三級（簡單場地）抗震設防烈度等于或小于6°，或對建筑抗震有利的地段；不良地質作用不發育；地質環境基本未受破壞；地形地貌簡單；地下水對工程無影響。第13頁/共84頁表3.1.3地基等級地基等級特點一級（復雜地基）巖土種類多，很不均勻，性質變化大，需特殊處理；嚴重濕陷、膨脹、鹽漬、污染的特殊性巖土，以及其他復雜情況，需作專門處理的巖土。二級（中等復雜地基）巖土種類較多，不均勻，性質變化較大；除一級地基規定以外的特殊性巖土。三級（簡單地基）巖土種類單一，均勻，性質變化不大；無特殊性巖土。

地基等級根據地基的復雜程度，可按表3.1.3規定劃分為三個地基等級。第14頁/共84頁

根據工程重要性等級、場地復雜程度等級和地基復雜程度等級，可按下列條件劃分巖土工程勘察等級。巖土工程勘察等級特點甲級在工程重要性、場地復雜程度和地基復雜程度等級中，有一項或多項為一級

乙級除勘察等級為甲級和丙級以外的勘察項目；丙級工程重要性、場地復雜程度和地基復雜程度等級均為三級。注：建筑在巖質地基上的一級工程，當場地復雜程度等級和地基復雜程度等級均為三級時，巖土工程勘察等級可定為乙級。第15頁/共84頁3.1.3邊坡工程地質勘察階段的劃分可行性研究階段(選址勘察)

初步設計階段（初步勘察）施工圖設計階段（詳細勘察）

施工勘察階段第16頁/共84頁勘察方法:搜集資料踏勘物探選址勘察階段主要任務是選定建筑場址(或線路方案)。通過勘察對其穩定性和適宜性作出評價，經過技術經濟論證選擇最優方案。第17頁/共84頁初步勘察階段勘察方法:鉆探試驗補充測繪和物探長期觀測

主要任務是確定建筑物的具體位置、選擇建筑物地基基礎方案、對不良地質現象的防治措施進行論證。需詳細查明建筑場地工程地質條件。第18頁/共84頁詳細勘察階段勘察方法:試驗補充勘探配合技術設計或施工圖設計,按不同建筑物提出詳細的工程地質資料和設計所需的巖土技術參數。第19頁/共84頁

對工程地質條件復雜或有特殊要求的重要工程，還需進行施工勘察。它包括施工地質編錄、地基驗槽與監測和施工超前預報，以校核已有的勘察成果資料。第20頁/共84頁3.2邊坡工程勘察方法第21頁/共84頁

通過對地質現象的詳細觀察和描述，并將其反映到一定比例尺的地形圖上。據測繪成果可以分析各種地質現象的成因、分布、發展變化規律以及對工程建筑的影響，還可為勘探、試驗等其他工作的布置奠定基礎。工程地質測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪。3.2.1工程地質測繪(survey)第22頁/共84頁1、工程地質測繪的研究內容

包括工程地質條件的全部要素。2、工程地質測繪的范圍、比例尺和精度

取決于擬建建筑物的類型和規模、設計階段以及工程地質條件的復雜程度。一般房屋建筑局限于有限范圍內。道路測繪主要采取沿線調查的方法。

第23頁/共84頁比例尺一般規定為：規劃階段的踏勘及路線測繪采用1:20萬~1:50萬可行性階段采用1:5000~1:50000初步勘察階段采用1:2000~1:10000詳細勘察階段采用1:200~1:2000第24頁/共84頁3、工程地質測繪的方法像片成圖法利用地面攝影、航空(衛星)攝影等像片，在室內進行判釋。實地測繪法路線法(穿越法和追索法)

布點法第25頁/共84頁布點法：測繪的基本方法。一般預先在地形圖布置一定數量的線路與觀測點。適用于中大比例尺測繪。追索法：沿地層走向、地質構造線的延伸方向、不良地質作用的邊界線布點追索，查明某一局部的巖土工程問題。該法為前面兩種方法的補充。第26頁/共84頁第27頁/共84頁勘探工作的主要任務是：查明建筑場地地下有關的地質情況。提取巖土樣及水樣，供室內試驗分析之用。利用勘探坑孔進行現場原位試驗和布設長期觀測點。

3.2.2工程地質勘探(exploration)第28頁/共84頁1、鉆探(drilling)利用鉆探機械和工具在巖土層中鉆孔的勘探方法。可直接探明地層巖性、地質構造、地下水埋深、含水層類型和厚度、滑坡位置及巖溶情況，還可取巖芯，在鉆孔中試驗。應用：劃分地層確定地下水取樣可以進行觸探及原位試驗第29頁/共84頁(1)鉆探方法和設備鉆桿套管驅動器回轉式鉆機第30頁/共84頁鉆探的鉆進方式可以分為回轉式、沖擊式、振動式、沖洗式四種。在地質勘察中，對巖土層的鉆探有具體要求。小麻花鉆鉆孔示意圖第31頁/共84頁鉆探過程包括三個基本程序：1）破碎巖土：采用人力和機械方法，使小部分巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯。2）采取巖土芯或排除破碎巖土：用沖洗液或壓縮空氣將孔底破碎的碎屑沖到孔外，或者用鉆具靠人力或機械將孔底的碎屑或樣芯取出于地面。3）加固孔壁：為了順利地進行鉆探工作，必須保護好孔壁，不使其坍塌，一般采用套管或泥漿來護壁。第32頁/共84頁鉆探工作現場第33頁/共84頁鉆探成果：巖芯描述鉆孔水文地質描述鉆進記錄鉆孔柱狀圖

第34頁/共84頁第35頁/共84頁2、坑探(subsurfaceexcavation)

是用人工或機械掘進的方式來探明地表淺部的工程地質條件，包括：探坑、探槽、斜井、淺井、豎井、平洞等。

坑探工程的編錄主要是繪制展示圖。探井在探井中取樣取得原狀土樣

第36頁/共84頁第37頁/共84頁探槽四壁展示圖第38頁/共84頁3、物探(geophysicalexploration)：

以專門儀器探測地質體的物理場來進行地層劃分，判定地質構造、水文地質條件及各種物理地質現象的勘探方法。物探分為：電法、磁法、震法、重力法及放射性勘探，但應用最廣泛的是電法和震法。第39頁/共84頁電法勘探是對地質體形成人工電場，通過測定地質體視電阻率的大小及變化，從而推斷地下一定范圍地質體的情況。可劃分地層巖性、地質構造、覆蓋層或風化層的厚度、含水層的分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范圍和儲量。在尋找地下水時廣泛應用。第40頁/共84頁地震勘探是以人工激發的彈性波，在地殼內的傳播規律來探測地質結構的方法，是石油勘探中的一種重要方法。工程地質勘察中應用較多方法為折射波法、反射波法、波速測試、面波測試等方法。第41頁/共84頁通過試驗，測定邊坡巖土的各項物理力學特性，提供相應的指標，作為邊坡計算分析和工程處理的依據。優點：簡便，試驗條件明確，能夠預先控制。缺點：試樣體積小，受到不同程度的擾動。優點：試樣體積大，受擾動小，測得的指標可靠室內試驗：

原位試驗：

保持土原位的應力條件、天然結構和含水量實驗室內測定現場取來土樣的物理力學性質3.2.3室內試驗與原位測試第42頁/共84頁邊坡工程要求的室內土工試驗項目土的分類：顆粒分析試驗，液限試驗，塑限試驗土的狀態：

比重試驗，含水量試驗、密度試驗地基沉降量有關的試驗：

固結試驗，壓縮試驗土的強度有關的試驗：直剪試驗、三軸剪切試驗基坑降水排水有關的試驗：滲透試驗填土質量有關的試驗：

擊實試驗為需進行原狀土樣的試驗項目注：有室內試驗第43頁/共84頁野外試驗(fieldtest)優點：可測定難以取樣的巖土體的性質。影響范圍大，因而更具代表性。可連續進行，因而可得到完整的地層剖面。快速、經濟，能大大縮短勘察周期。缺點：難以控制邊界條件費工費時，成本高所測參數和巖土工程性質之間關系建立在大量統計的經驗關系之上。第44頁/共84頁野外試驗分為三類：巖土力學性質試驗水文地質試驗地基處理試驗第45頁/共84頁野外試驗第46頁/共84頁1、勘察的目的和任務1)查明滑坡的現狀，包括：滑坡周界范圍、地層結構、主滑方向；平面上的分塊、分條，縱剖面上的分級；滑動帶的部位、傾角、可能形狀；滑帶巖土特性等滑坡的諸形態要素。2)查明引起滑動的主要原因。在調查分析滑坡的現狀和滑坡歷史的基礎上，找出引起滑坡的主導因素；判斷是首次滑動的新生滑坡還是再次滑動的古老滑坡的復活。3.2.4滑坡巖土工程勘察要點第47頁/共84頁3)獲得合理的計算參數。通過勘探、原位測試、室內試驗、反算和經驗比擬等綜合分析，獲得各區段(牽引段、主滑段和抗滑段)合理的抗剪強度指標。4)綜合測繪調查、工程地質比擬、勘探及室內外測試結果，對滑坡當前和工程使用期內的穩定性作出合理評價。第48頁/共84頁5)提出整治滑坡的工程措施或整治方案。對規模較大的滑坡以及滑坡群，宜加以避讓；防治滑坡宜采用排水(地面水和地下水)、減載、支擋、防止沖刷和切割坡腳、改善滑帶巖土性質等綜合性措施，且注意每種措施的多功能效果，并以控制和消除引起滑動的主導因素為主，輔以消除次要因素的其他措施。6)提出是否要進行監測和監測方案。第49頁/共84頁1）工程地質測繪與調查的范圍應包括滑坡區及其鄰近穩定地段，一般包括滑坡后壁外一定距離，滑坡體兩側自然溝谷和滑坡舌前緣一定距離或江、河、湖水邊；測繪比例尺1∶500～1∶2000，可根據滑坡規模選用；用于整治設計的測繪比例尺為1∶200或1∶500。2）注意查明滑坡的發生與地層結構、巖性、斷裂構造(巖體滑坡尤為重要)、地貌

及其演變、水文地質條件、地震和人為活動因素的關系，找出引起滑坡復活的主導因素。2、工程地質測繪第50頁/共84頁下滑25－30m青干河青干河滑坡形成攔河壩149m178m堆石壩鼓丘縱向裂縫老公路450m135m長1200m寬850m體積2000余萬立方米后壁滑面第51頁/共84頁3）測繪、調查滑坡體上各種裂縫的分布，發生的先后順序、切割關系；分清裂縫的力學屬性，作為滑坡體平面上的分塊或縱剖面分段的依據。滑坡體上裂縫極為發育，主要是中張裂縫，平行于滑坡滑動方向，該特征說明滑坡滑動的動力源主要是滑坡體后部推壓。滑動方向初步判斷：后緣推移式滑坡第52頁/共84頁4）通過裂縫的調查、測繪，藉以分析判斷滑動面的深度和傾角大小，并指導勘探工作。滑坡體上裂縫縱橫，往往是滑動面埋藏不深的反映；裂縫單一或僅見邊界裂縫，則滑動面埋深可能較大；如果基礎埋深不大的擋土墻開裂，則滑動面往往不會很深；如果斜坡已有明顯位移，而擋土墻等依然完好，則滑動面埋深較大；滑坡壁上的平緩擦痕的傾角，與該處滑動面傾角接近一致。

第53頁/共84頁5）對巖體滑坡應注意緩傾角的層理面、層間錯動面、不整合面、斷層面、節理面和片理面

等的調查，若這些結構面的傾向與坡向一致，且其傾角小于斜坡前緣臨空面傾角，則很可能

發展成為滑動面。對土體滑坡，則首先應注意土層與巖層的接觸面，其次應注意土體內部巖

性差異界面。第54頁/共84頁6）調查、測繪地下水特征，泉水出露地點及流量，地表水自然排泄溝渠的分布和斷面，濕

地的分布和變遷情況等。7）圍繞判斷是首次滑動的新生滑坡還是再次滑動的古老滑坡進行調查。8）當地整治滑坡的經驗。第55頁/共84頁3、勘探勘探工作的主要任務是查明滑坡體的地質結構、滑動面的位置、展布形狀、數目和滑帶巖土性質，查明地下水情況，采取巖土試樣進行試驗等。勘探線應在測繪、調查基礎上，沿滑動主軸方向布設。根據滑坡規模和分塊、分條情況，在主軸線兩側亦應布設勘探線或勘探點；在各勘探線上勘探點的間距，一般不宜大于40m。在預計設置排水和支擋構筑物的地段，應有一定數量的勘探點。第56頁/共84頁為直接觀察地層結構和滑動面，或為原位大型剪切試驗，宜布設一定數量的探井或探槽。為準確查明滑動面的位置，對于土體滑坡，可布設適量靜力觸探點；對于巖體滑坡，可采用合適的物探手段。一般性勘探點的深度，應穿過最下一層滑動面；少量控制性勘探點的深度，應超過滑坡體前緣最低剪出口標高以下的穩定地層內一定深度。第57頁/共84頁在滑坡體內、滑動面(帶)和穩定地層內，均應采取足夠數量的巖土試樣進行試驗。為查明地下水的類型、各層地下水位、含水層厚度、地下水流向、流速、流量及其承壓性質，應布設專門性鉆孔，或利用其他鉆孔進行上述水文地質測試，必要時應設置地下水長期觀測孔。滑坡勘探宜采用管式鉆頭、全取芯鉆進，土質滑坡宜采用干鉆，鉆進過程中應細致地觀察、描述和注意鉆進難易的記錄。第58頁/共84頁為了驗算滑坡的穩定性，必須對滑帶土進行抗剪強度試驗，以求取c、指標。一般滑坡取樣作室內試驗即可，根據需要作原狀土或重塑土試驗，試驗方法應與滑帶土受力條件相

似，采用快剪、固結快剪或飽和固結快剪，獲得的峰值和殘余強度參數以備用。大型和重要的滑坡，則除采樣進行室內試驗外，還需作滑帶土的原位測試。第59頁/共84頁5、監測規模較大以及對工程有重要影響的滑坡，應進行監測。滑坡監測的內容包括：滑帶(面)的孔隙水壓力；滑體內外地下水位、水質、水溫和流量；支擋結構承受的壓力及位移；滑體上工程設施的位移等。滑坡監測資料，結合降雨、地震活動和人為活動等因素綜合分析，可作為滑坡時間預報的依據。第60頁/共84頁滑坡區遠景中學復混費廠第61頁/共84頁五、滑坡勘察工程布置圖第62頁/共84頁滑坡剖面草圖民房第63頁/共84頁勘察成果整理是在搜集已有資料后，在工程地質測繪、勘探、測試、檢驗與監測所得各項原始資料和數據的基礎上進行的，其主要工作內容是：巖土參數的分析與選定、巖土工程分析評價、反分析和勘察報告的編寫。1、巖土參數的可靠性和適用性巖土參數的分析與選定是巖土工程分析評價和巖土工程設計的基礎。評價是否符合客觀實際，設計計算是否可靠，很大程度上取決于巖土參數選定的合理性。3.3勘察資料的分析與整理3.3.1邊坡工程巖土參數分析與選取第64頁/共84頁巖土參數可分為兩類：一類是評價指標，用以評價巖土的性狀，作為劃分地層鑒定類別的主要依據；另一類是計算指標，用以設計巖土工程，預測巖土體在荷載和自然因素作用下的力學行為和變化趨勢，并指導施工和監測。第65頁/共84頁工程上對這兩類巖土參數的基本要求是可靠性和適用性。可靠性是指參數能正確反映巖土體在規定條件下的性狀，能比較有把握地估計參數真值所在的區間。適用性

是指參數能滿足巖土工程設計計算的假定條件和計算精度要求。巖土工程勘察報告應對主要參數的可靠性和適用性進行分析，并在分析的基礎上選定參數。第66頁/共84頁巖土參數的可靠性和適用性在很大程度上取決于巖土體受到擾動的程度和試驗標準。它涉及到兩個問題：（1）取樣器和取樣方法問題；（2）試驗方法和取值標準問題。

通過不同取樣器和取樣方法的對比試驗可知，對不同的土體，凡是由于結構擾動強度降低得多的土，數據的離散性也顯著增大。對同一土層的同一指標，采用不同的試驗方法和標準發現，所獲數據差異很大。

第67頁/共84頁1）工程地質單元體的劃分2）各工程地質單元巖土參數的統計分析各工程地質單元的平均值，標準差和變異系數的計算式為：2、巖土參數的統計分析：平均值標準差變異系數第68頁/共84頁式中：Φi——巖土的物理力學指標數據；n——區段及層位范圍內數據的個數；Φm——巖土參數平均值；σf——巖土參數的標準差；δ——巖土參數的變異系數。第69頁/共84頁巖土參數在垂向(深度)上的變異，可劃分為相關型與非相關型兩類。①相關型：巖土參數隨深度呈有規律的變化。正相關表示參數隨深度的增加而增大，負相關表示參數隨深度的增加而減小。相關型參數宜結合巖土參數與深度的經驗關系，按下式確定剩余標準差，并用剩余標準差計算變異系數第70頁/共84頁式中：σr——剩余標準差；r——相關系數。②非相關型：巖土參數隨深度呈無規律的隨機變化。此時式中的r＝0。第71頁/共84頁3、巖土參數的標準值和設計值

巖土參數的標準值是巖土工程設計最基本的代表值，是巖土參數的可靠性估值，是在統計學區間估計理論基礎上得到的關于巖土參數母體平均值置信區間的單側置信界限值。母體平均值μ可靠性估值（即標準值）可按下式求得：P（μ＜Φk）＝αα是一可以接受的小概率，稱風險率。第72頁/共84頁按區間估值理論，估計總體平均值的單側置信界限值由下式算得第73頁/共84頁當采用風險率α＝0.05時，得以下簡化形式：Φk

＝ΨΦm式中：Ψ——統計修正系數。式中的正負號按不利組合考慮，如、值的修正系數應取負號，Es、a取正號.σ對于巖土的抗剪強度指標、C.Φ標準值，按上列公式計算其平均值、標準差、變異系數。再按下式計算內摩擦角和粘聚力的統計修正系數：第74頁/共84頁內摩擦角標準