《岩土工程勘察》课程设计报告.docx

1、目录 课程设计目的二 课程设计要求三 工程概况四 执行技术规范及标准五 基础工程地质分析1. 地形地貌2. 地层岩性及工程性能3. 地质构造及地震4. 岩溶5. 地下水6. 人类工程活动六 承载力计算1. 红粘土物理力学指标及承载力2. 岩石力学指标及承载力3. 地基承载力七 地基持力层及基础方案八 基础沉降计算九 滑坡稳定系数和滑坡推力（剩余下滑力）计算1. 采用折线滑动法计算边坡稳定性系数2. 滑动面为折线形时,滑坡推力( g t 1.15)十 岩溶地基处理1、体积较小的溶洞2、洞体较大的空洞或半填充溶洞3、埋藏较深、地下水丰富的发育溶洞21十一 基坑涌水量预测1、计算渗透系数 K2、基坑

2、涌水量的计算十二 地下水腐蚀性评价1. 环境类型水对混泥土结构腐蚀评价如下2. 受地层渗透性影响的水对混泥土结构腐蚀性评价3. 地下水对钢筋混泥土结构中的钢筋的腐蚀性评价4. 水对钢结构腐蚀性评价十三 课程设计心得附件 课程设计目的：岩土工程勘察是勘察技术与工程专业（岩土工程专业）的一门重要专业主干课程，是一门实践性相当强的课程。在岩土工程勘察课程中安排课程设计教 学环节，将使学生所学到的岩土工程勘察基础理论和专业技术知识更加系统、巩固、延伸和拓展，使学生在生动、具体的课程设计实践中提高自身独立思考和解决工程 实际问题的能力。学生经过课程设计的教学环节后，可系统掌握工程建筑中岩土工程地质条件的

3、分析评价、工程地质问题的处理方法，进行场地工程建设适宜性评价；掌握工程勘察的基本理论与各种实用方法。在毕业设计或论文中，能充分应用本课程知识完成实际的工程地质勘察项目，毕业后从事实际工程项目时，能很快熟悉工作方法，完成相应的工程地质工作，提出合格的工程地质（岩土工程）勘察报告。二 课程设计要求：1. 岩土工程地质分析、岩溶处理、地基承载力计算、持力层选择及基础方案建议、场地稳定性评价、钻孔柱状图及工程地质剖面图（CAD）。2. 基础沉降计算3. 滑坡稳定系数计算4. 基坑涌水量计算5. 提交报告（文，图）纸质及电子文档各一份。三 工程概况：拟建物为一栋地上十层，地下二层的高层建筑，高度 56.

4、0m,钢筋混泥土框架一剪力墙结构。主楼最大舳里 11000KN/柱，裙房最大舳力 2000KN/柱。建筑物地下室埋深-5.00m,+-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。四 执行技术规范及标准：1.岩土工程勘察规范(GB50021-2001)；2. 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；3. 贵州岩土工程技术规范(DB22/46-2004)；4. 贵州建筑地基基础设计规范（DB22/45-2004）；5.建筑抗震设计规范（DB50011-2001）；6.建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）；五 基础工程地质分析：1. 地形地貌

5、：拟建物位于贵阳市南明区贵州大学蔡家关校区内，其东邻贵州大学蔡家校区图书馆和体育馆，西邻采矿楼，北与贵黄高速公路相邻。该场地地形起伏较小，属于低洼的地带，土质松软，场地平均标高为 1092.00m。地下水埋深较浅，在低洼处有积水，原为林园与农民耕地。2. 地层岩性及工程性能：通过钻探查明，场地地层由杂填土、红粘土、强风化白云岩、中风化白云岩、软塑红粘土等组成，地下水埋深较浅，各单元地层概述如下：1）杂填土：一般成黄色、褐黄色，孔隙度大，较湿，含有有机质及植物根茎， 厚度 1.4m1.8m2) 红粘土：褐红色，土质均匀，可塑状态，天然含水量高，孔隙比大，高压缩性，厚度为 2.8m 左右。3） 强

6、风化白云岩：浅灰色，节理裂隙发育，岩体破碎，岩体坚硬程度低，主要位于基岩表层，厚 1.11.3m。4） 中风化白云岩：紫红色至黄灰色，中至厚层状，细晶质结构，含少量方解石脉及团块，质硬、性脆，钻探岩芯多以块状、短柱状，少数柱状，岩体内岩溶、节理裂隙发育的地段，岩体完整程度较破碎。饱和抗压强度标准值 fr=36.61Mpa,场区有重复的中风化岩层，层厚为 4.3m7.6m。岩石基本质量等级为级。5） 软塑红粘土：褐黄色，主要分布于基岩埋深较深，厚度为 1.6m 左右。本次勘察初勘施工 2 个钻孔，孔距 12m，最大孔深为 30.2m，揭露的地层可分为 7 个大层，8 个亚层及 2 个夹层。钻孔数

7、据记录如下：ZK1 钻孔：高程 1091.0m,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。地下水位埋深3.5m。其钻孔柱状图及工程地质剖面图见附件。3. 地质构造及地震

8、：构造场区位于蔡家关断层西侧，根据区域地质资料，场地内无大裂缝通过， 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。厚层为薄、中、厚层，其岩石产状为 65 40。场地无活动性断层通过，无液化地层等不良地质现象及构造。按建筑抗震设计规范（GB50011-2001） 表 4.1.3 该场地主要属中软场地土，据表 4.1.6 综合判断，场地覆盖层平均厚度大于3.00m，小于 5.00m，建筑场地类别为类.属于抗震一般地段.据建筑抗震设计规范(GB50011-2001),拟建场地抗震设防烈度为 6 度区,设计基本地震加速度为0.05,抗震分组为第一组,设计特征周

9、期 0.35s，设计应按相关规定设防。拟建场地范围内存在滑坡见附录。本区地震震级，=21/4，基本烈度=VI， 建筑条件适宜。4. 岩溶：构成场区地层岩体为三叠系安顺组方解石石脉的白云岩，易发育溶洞。根据本次勘察的 2 个钻孔钻探发现本地岩溶发育程度为微发育。5. 地下水：拟建场地内部地下水属潜水类型，地下水位埋深 3.5 米，受降雨影响而所变化，水质分析表明地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。6. 人类工程活动：由于各种环境因素的影响，场区内无高层建筑物，被大量的人工植草所覆盖。故人类工程活动对该场区影响较小。六 承载力计算：1. 红粘土物理力学指标及承载力：本次勘察中索取的 7 件原状红粘土土样，

10、 按建筑地基基础设计规范表1 红粘土物理力学指标统计计算表土质单参加统计变异系数统计修正系标准值参数名称区间值平均值元红粘土（GB50007-2002）规定，对红粘土的各项测试指标进行的数据统计成果详见下表:重力密度（ ）样数数 skKN/m316.6-18.317.67170.0300.97817.276比重（Gs）2.73-2.792.77670.0080.9942.759饱和度（Sr)%94-9996.42970.0170.98895.232孔隙比（e）1.014-1.6281.26770.1470.8921.130液限（WL)(%)48-8358.57170.1980.85450.02

11、3塑限(WP)(%)30-5036.71470.1720.87332.043塑性指数（IP)18-3321.85770.2440.82017.911(%)液性指数（IL)0.21-0.490.34370.2860.7890.270含水比（aw)0.69-0.820.75770.0600.9580.725液塑比（Ir)1.53-1.661.59170.0300.9781.556粘聚力(c)Kpa31.9-53.738.22970.2040.85032.474内摩擦角（度）3.7-8.25.81470.2450.8194.760压缩模量（ES)4.88-7.336.02370.1400.8975.

12、401Mpa根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）5.2.5，采用土的抗剪强度指标（C、 值）计算场地可塑红粘土的地基承载力特征如下：faMb b+Md md+Mcck设 b3.00md0.5m k4.76ck32.47Kpa 由查表计算得 ：Mb0.075Md1.30Mc3.59 17.28KN/m3 m20KN/m3 代入公式fa133.46 Kpa考虑在对土样采取、运输、存放等工作时对土样产生的扰动等不利影响，使得土样测试结果与地方经验有一定的差异，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

13、，建议红粘土地基承载力特征值及其力学参数值采用如下：红粘土承载力特征值：fak160KpaEs5.4MpaCk32.47Kpa K4.76重力密度： 17.28KN/m32. 岩石力学指标及承载力：本次勘察中取土试样 7 件做室内常规实验，经数理统计结果，计算岩石物理表 2 岩体物理力学指标统计表统计修正系折减平均值标准差变异系标准值承载力特征项目数息系数frk值 fa(Kpa)数 r湿容重27.820.3650.0130.990327.55（KN/m3)饱和抗压强白度42.508.1960.1930.857436.4370.27287.4云（Mpa)岩原始统计数53.41、31.77、44.

14、24、40.49、49.42、35.66据舍弃样本28.1012.10力学指标，如下表：（注：岩样试验高径比为 2：1）由：fa rfrk根据岩石单轴饱和抗压强度试验结果，并综合考虑场地地基岩体的风化层度等因数，建议使用一下参数：中风化白云岩：fa7600kpa强风化白云岩：fa1000kpa(经验值)3. 地基承载力根据建筑地基基础设计规范（GB500072002）的规定，采用该规范中的公式（8.5.51）计算该桩基础的竖向承载力标准值：取主楼桩基础直径：d10.450m 扩底半径：D10.72m 取裙楼桩基础直径：d20.250m 扩底半径：D20.35m 主楼实际承受的荷载：N11100

15、0kN主楼实际承受的荷载：N12000kNRk = qpa Ap + mp qsialiRk 单轴承载力特征值qpa 桩端岩石承载力特征值Ap 圆桩的横截面积（这里使用的是扩底直径计算基础底面积）mp 圆桩周长qsia 第层土的桩周土摩擦力标准值li 第层土的桩长由于甲方设计的地下室埋深为 5.00m，该深度已基本接近强风化白云岩，桩基础不受土的摩擦力。主楼基础的单轴承载力特征值：Rk111394.432KN11000KN 裙楼基础的单轴承载力特征值：Rk22692.550KN2000KN拟建物为一幢地上十层，地下二层的高层建筑，高度 56.0m，钢筋混泥土框架剪力墙结构。主楼最大轴力：110

16、00KN/柱，裙房最大轴力：2000KN/柱。建筑物地下室埋深-5.00m，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。七 地基持力层及基础方案：拟建场地全部为挖方区，建筑基坑开挖平整至地下室底标高 1087.00m 后，场地上覆填土层将全部清除，红粘土层也将基本上清除，残余红粘土层零星分布，不能做持力层使用，须彻底清除。基坑开挖平整后，全段将揭露下伏基岩，该层分为强风化岩体单元，其中强风化岩体单元分布于基岩表层，层厚 01.3m，该层不能做持力层考虑使用，须彻底清除，中风化岩体买深浅，承载力高，均匀性，稳定性较好，是拟建物较好的天然地基持力层，对有岩溶发育

17、的地段，只要对洞隙进行有效的处理或将基础埋设到洞隙底板上（详见 2-7 岩溶地基处理），该层是可作拟建物良好的天然地基。终上所述，根据拟建物规模特征结合场地工程地质条件、水文地质条件，建议选用中风化岩体单元作地基持力层，选用正方形桩基础形式。八 基础沉降计算：场地东侧标塔为独立柱基础尺寸 4m4m，基础底面处的附加应力为 130kpa，地基承载力特征值为 fa=180kpa,根据表 1 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 s=0.4。第i 层土表 3基底至第 i

18、 层土底面距离 Zi/mEsi/MPaZi/b查表得 i11.6160.40.93623.2110.80.77536.0251.50.54843060基础底面 6m 范围内的变形量：S =y S = Y2 p0 z a - z(a) = 11.19mm400mmEsS i ii=2sii-1i-1根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）表 5.3.4 规定, 建筑物高度小于 100m 时, 地基沉降变形允许值为 400 mm, 因此, 此建筑物沉降变形达标。九 滑坡稳定系数和滑坡推力（剩余下滑力）计算：按岩土工程勘察规范（GB500212001），用滑动面为折线形的稳定安全系数和滑

19、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 2 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。12233如图 1 滑坡主剖面图表 4 计算参数编号滑体重力W滑带长度L滑面倾角滑带土粘聚力c滑带土摩擦系数（f=tan ）1（KN）11000（m）50（）40（kpa）200.37025376010018180.345353202218180.3451. 采用折线滑动法计算边坡稳定性系数：sTy y.y.y + TF = Riy iy i+1 y. n-1 + R n i ii+1n-1ny j = cos（q

20、i -qi+1）- sin（qi -qi+1）tanji+1RiNitanj i+ciLi一号土块：R1 N1tan j1+c1L1=11000 cos40 0.37+20 50 4117.80KN/mT1W1sin 1=11000sin407070.66 KN/m 二号土块：R2N2tanj 2+c2L219439.44KN/T2W2sin 216612.75KN/m 三号土块：R3N3tanj 3+c3L32141.57KN/m T3W3sin 31643.97KN/m传递系数y j ：y1 = cos（q1 -q2）- sin（q1 -q2）tanj2cos(40- 18)-sin(40

21、- 18) 0.3450.80y 2 = cos（q2 -q3）- sin（q2 -q3）tanj31 故稳定系数 Fs：Fs R1y1y 2 . + R 2y 2 + R 3 1.10T1y1y 2 . + T2y 2 + T32. 滑动面为折线形时,滑坡推力( g t 1.15)：Fn = Fn-1y + g t Gnt - Gnn tanjn - cnlny = cos（bn-1 - bn1）- sin（bn-1 - bn）tanjn1111 1F = g t G t - G n tanj1 - c l1.157070.66-4117.804013.46KNF2 = F1y + g t

22、G2t - G2n tanj2 - c2 l24013.460.8+1.1516612.75-19439.442875.99KNF3 = F2y + g t G3t - G3n tanj3 - c3l32875.991+1.151643.97-2141.572624.99 KN十 岩溶地基处理：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甚至更大，按溶洞的具体情况作如下处理方案。1、体积较小的溶洞若洞内有填充物且裂隙不发育，钻穿溶洞时，如水头无太大变化，可加大泥 浆比重(13 gcm3以上)，按正常成孔方法施工。若为空洞，钻穿后孔内水头突然下降，可采用抛填片石、粘土、袋装

23、水泥混合料等挤密填筑溶洞，直至停止漏浆。2、洞体较大的空洞或半填充溶洞这种溶洞体积较大，具体表现是漏浆大且快，若处理不当，可能引起埋钻、坍孔甚至地面塌崩。处理此类溶洞施工前应尽可能充分了解溶洞的发育情况、构造、填充物等，若遇发育明显、有裂隙穿过的空洞时，应将钢护筒埋至风化岩层，以防 止覆盖土层的坍塌，并准备好片石、水泥包、粘土包等填塞物。3、埋藏较深、地下水丰富的发育溶洞钻孔中遇到这种溶洞可打入全程钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞，采用静压化学灌浆法或喷射灌浆法，固结填充物，然后再钻孔施工。若洞内无填充物或填充物不满时，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆。十一 基坑涌水量预测：设隔水底板高程 1074

24、.20m，勘探期间地下水位埋深在 3.5m 左右。参照供水水文地质勘查规范（GB27-2001），其孔口高程为 1092.00m，水位高程为 1088.50m（详见钻孔柱状图），抽水试验情况见表1、计算渗透系数 K表 5 ZK2 钻孔抽水试验资料一览表(h)1.150.2030.17782.730.3740.13784.600.5130.1128孔口高程孔深静止水位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)稳定时间水温气温()水位恢复时间1092.0030.21088.50（-3.50）200312.24 8：002003.12.2720：001520151915

25、19102756潜水完整井公式：K =0.733Q(2H - S )SKHR = 2S第一次抽水试验数据：lg Rrr0.055mH40.00mR012.0mS1.15mQ17.539m3/d故 ： K10.733Q= (2H - S )Slg R 0.332m/drKHR1 = 2S8.382mR1-R0 3.618m 0.01将 R1=代入潜水完整井公式，计算得： K20.310 m/dR28.099mR2-R1 0.229m 0.01m将 R2=代入潜水完整井公式，计算得： K30.307 m/dR38.060mR3-R2 0.039m 0.01m将 R3=代入潜水完整井公式，计算得：

26、K40.307 m/dR48.060mR4-R2 0.000m 0.01m故：R8.060mK0.307m/d 第二次抽水试验数据：r0.055mH40.00mR012.0mS2.73mQ32.31m3/d故 ： K1=0.733Q(2H - S )SKHR1 = 2Slg R 0.263m/dr17.709mR1-R0 5.709m 0.01 将 R1=代入潜水完整井公式，计算得：K20.283 m/dR218.370mR2-R1 0.66m 0.01m将 R2=代入潜水完整井公式，计算得： K30.283 m/dR318.370mR3-R2 0.000m 0.01m故：R18.370mK0

27、.283m/d 第三次抽水试验数据：r0.055mH40.00mR012.0mS4.60mQ44.32m3/d故 ： K1=0.733Q(2H - S )SKHR1 = 2Slg R 0.219m/dr27.230mR1-R0 15.230m 0.01 将 R1 代入潜水完整井公式，计算得：K20.252 m/dR229.209mR2-R1 1.979m 0.01m将 R2 代入潜水完整井公式，计算得： K30.255 m/dR329.382mR3-R2 0.173m 0.01m将 R3 代入潜水完整井公式，计算得： K40.255 m/dR429.382mR4-R2 0.000m 0.01m

28、故：R29.382mK0.255m/d 经过统计计算，如表 4 所示。编号降深s涌水量 Q单位涌水量 q渗透系数 K影响半径 R（m）（l/s）（l/s.m）（m/d）（m）11.150.2030.1770.3078.06022.730.3740.1370.28318.37034.600.5130.1120.25529.382平均值0.28218.604表 6 ZK2 钻孔抽水试验相关参数统计表（注：又有钻孔直径为 110mm）2、基坑涌水量的计算由潜水完整井稳定流计算公式：RQ = 1. 366K (2H - Sw)SwlgrWKH当 S5.0m 时，各项数据分别为： H40mR = 2Sw

29、10.076mK0.282m/dSw1.50mrw0.055m代入公式，经计算得此时的涌水量 Q20.044m3/d根据该钻孔的抽水试验资料，基础施工时基坑涌水量约为 20.044m/d,应作好相应的防渗措施。场区无地表径流，主要由大气降水补给，附近无污染源，地下水不会对钢筋和混凝土产生腐蚀性。十二 地下水腐蚀性评价：场地环境类别为：类。根据场地取地下水试样分析成果（表 7），根据岩土工程勘察规范（GB50021-2001），对地下水腐蚀性作如下的评价：表 7 水质分析报告项目单位（mg/l）备注项目单位（mg/l）备注Ca2+119.64总硬度（CaCO3 计）443.13Mg2+34.10

30、永久硬度（CaCO3 计）158.95K+7.50暂时硬度（CaCO3 计）284.18Na+24.0负硬度（CaCO3 计）0Cl-42.96总碱度（CaCO3 计）284.18SO4 2-156.75游离 CO249.98HCO3-347.12固定 CO2125.16CO32-0.0侵蚀性 CO22.47PH7.15环境类型水对混泥土结构腐蚀评价如下场地环境类型为：类硫酸盐（SO4 2-）含量 156.75mg/L,腐蚀性等级为弱级镁盐（Mg2+）含量 34.10mg/L, 腐蚀性等级为弱级铵盐（NH4 +）含量？mg/L, 腐蚀性等级为级苛性碱（OH-）含量 6.9mg/L, 腐蚀性等级

31、为弱级总矿化度含量 732.07mg/L, 腐蚀性等级为弱级结论：环境类型水对混泥土结构腐蚀等级为弱级2. 受地层渗透性影响的水对混泥土结构腐蚀性评价： 场地地层渗透性类型为：类PH 值 7.1 腐蚀性等级为弱级侵蚀性 CO2 含量 2.47mg/L, 腐蚀性等级为弱级HCO3-含量 347.12mg/L, 腐蚀性等级为强级结论：地层渗透性影响水对混泥土结构腐蚀等级为强级3. 地下水对钢筋混泥土结构中的钢筋的腐蚀性评价：（Cl-）含量 82.15mg/L, 腐蚀性等级为弱级结论：地下水对钢筋混泥土结构中的钢筋腐蚀性等级为弱级4. 水对钢结构腐蚀性评价：PH 值 7.1，（SO4 2-+Cl-）

32、含量 199.71mg/L, 腐蚀性等级为弱级结论：地下水对钢结构的腐蚀性等级为弱级十三 课程设计心得：通过岩土工程勘察课程设计，使我们认识到做一名工程地质勘查者需要坚实的基础，广博的学识，相关学科的专业知识，以及具有一种对科学执着的追求与热情的精神。通过本次岩土工程勘察课程设计，加深了我们对工程建设的理解和巩固了地质相关学科的知识，我们认识到实践经验的重要性，也培养了我们对勘察工作的兴趣。工程勘察工作既需要极大的工作热情和耐心，也需要勘察工作者在工作中谨慎细微的观察、记录，勤于思考，从而准确地评价工程地质条件，并提出科学合理的改善地质条件和减少危害的工程治理措施。也使我们更进一步明确了以后的工作性质，激发了对专业知识的学习兴趣。