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 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
Ⅴ |
|
较硬岩 |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
Ⅳ |
Ⅴ |
|
较软岩 |
Ⅲ |
-Ⅳ |
Ⅳ |
Ⅴ |
Ⅴ |
|
软岩 |
Ⅳ |
Ⅳ |
Ⅴ |
Ⅴ |
Ⅴ |
|
极软岩 |
Ⅴ |
Ⅴ |
Ⅴ |
Ⅴ |
Ⅴ |
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 |
h>1.0 |
中厚层 |
0.5≥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 |
粒径大于2mm 的颗粒质量占总质量25% 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 |
松散 |
15<N≤30 |
中密 |
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 |
密实 |
表11 粉土湿度分类
|
含水量ω |
湿度 |
|
ω<20 |
稍湿 |
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 |
坚硬 |
0.75< IL≤1 |
软塑 |
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