《土木工程勘察》课件

土木工程勘察欢迎来到土木工程勘察的世界！本课程将带您深入了解土木工程建设中至关重要的勘察环节通过本课程的学习，您将掌握工程地质调查、岩土测试、地下水勘察等核心技术，为未来的工程实践奠定坚实的基础我们将从勘察的定义、意义和发展历程入手，逐步深入到各个勘察阶段的具体内容，以及各种勘察技术的实际应用课程目标和学习内容课程目标学习内容考核方式掌握土木工程勘察的基本理论与方法；熟工程地质调查、岩土测试、地下水勘察、平时作业（20%）+期中考试（30%）+期悉各类岩土的工程性质；能够进行简单的特殊性岩土勘察、地质灾害勘察、勘察报末考试（50%）注重理论知识与实践应勘察报告编制；了解勘察新技术的发展趋告编制、新技术应用、质量安全与法律法用的结合，鼓励学生积极参与课堂讨论和势规案例分析土木工程勘察的定义和意义定义意义土木工程勘察是指为土木工程建设提供地质资料和岩土工程参数•为工程设计提供依据准确的地质资料和岩土参数是工程设，对建设场地的地质条件进行调查、勘探、测试和评价的活动计的基础，直接影响设计的合理性和安全性它贯穿于工程建设的全过程，是确保工程安全、经济、合理的基•预防和控制工程风险通过勘察可以提前识别潜在的地质灾础害和不良地质条件，采取相应的防治措施，降低工程风险•优化工程方案，节约成本通过详细的勘察，可以选择最佳的工程方案，减少不必要的开挖和处理，降低工程成本土木工程勘察的发展历程古代1经验积累阶段，主要依靠简单的观察和经验判断例如，古代的井盐开采和水利工程建设近代2理论初步形成阶段，工程地质学和岩土力学逐渐发展，开始应用钻探、取样等技术例如，早期的铁路和桥梁建设现代3技术快速发展阶段，各种先进的勘察技术和设备得到广泛应用，例如，物探、原位测试、数值模拟等例如，高层建筑、高速铁路、大型水利工程建设未来4智能化、信息化阶段，大数据、人工智能、物联网等技术将应用于勘察领域，实现勘察数据的自动化采集、处理和分析土木工程勘察的主要阶段可行性研究勘察初步了解场地地质条件，为工程可行性提供依据初步勘察详细了解场地地质构造、岩土分布和工程性质，为初步设计提供依据详细勘察精细查明场地地质条件，确定岩土参数，为施工图设计提供依据施工勘察验证设计依据，处理施工中遇到的地质问题，确保工程安全勘察阶段可行性研究勘察目的内容初步了解工程场地的地质条件，为•收集已有资料查阅区域地质工程可行性研究提供依据评估场图、水文地质图、地形图等资地是否适合建设，以及可能存在的料地质风险•现场踏勘对场地进行初步的观察，了解地貌、地质构造、植被等情况•少量勘探进行少量的钻探或物探，初步了解地下的岩土分布和工程性质成果编制可行性研究勘察报告，对场地的地质条件进行初步评价，提出工程建设的建议勘察阶段初步勘察目的内容详细了解工程场地的地质构造、岩土分布和工程性质，为初步设•工程地质测绘对场地进行详细的地质测绘，绘制地质图和计提供依据确定主要的地质问题，为后续的详细勘察提供指导地质剖面图•钻探勘探进行较多的钻探，获取岩土样品，进行室内试验•原位测试进行原位测试，获取岩土的工程参数勘察阶段详细勘察1目的2内容精细查明工程场地的地质条件•加密勘探点在初步勘察的，确定岩土参数，为施工图设基础上，加密勘探点，提高计提供依据解决初步勘察中勘察精度发现的地质问题，为工程的安•进行专项试验针对特殊性全稳定提供保障岩土和地质问题，进行专项试验，获取更详细的参数•进行稳定性分析对地基、边坡等进行稳定性分析，评估其安全系数3成果编制详细勘察报告，提供详细的地质资料和岩土参数，为施工图设计提供依据勘察阶段施工勘察内容•开挖验证在开挖过程中，对地质条件进行验证，确认与勘察报告是否一致2•处理地质问题针对施工中遇到的地质问题，提出处理方案，并进行目的1实施验证设计依据，处理施工中遇到的地质•监测变形对地基、边坡等进行变问题，确保工程安全形监测，及时发现安全隐患成果3编制施工勘察报告，记录施工过程中的地质情况和处理措施，为工程的竣工验收提供依据工程地质调查概述定义内容工程地质调查是指为土木工程建设提供地质资料，对建设场地的•区域地质调查了解区域的地质背景、地质构造、岩土分布地质条件进行调查、研究和评价的活动它是土木工程勘察的重和地震活动等情况要组成部分•场地地质调查详细了解场地的地貌、地质构造、岩土分布、水文地质条件和不良地质现象等情况•专项地质调查针对特殊性岩土和地质问题，进行专项调查，例如，滑坡、泥石流、岩溶等工程地质测绘方法准备工作收集地形图、地质图、航片等资料；准备测绘工具，例如，罗盘、皮尺、GPS等现场测绘确定测绘路线和测点；观察和记录地貌、地质构造、岩土分布、水文地质条件和不良地质现象等情况；拍摄照片和视频资料整理整理测绘记录和照片；绘制地质图、地质剖面图和地质柱状图；编写测绘报告遥感技术在工程地质调查中的应用1遥感影像解译2地质灾害监测通过对遥感影像的解译，可以利用遥感技术可以对滑坡、泥识别地质构造、岩土分布、水石流、地面沉降等地质灾害进系和植被等信息，为工程地质行监测，及时发现安全隐患，调查提供宏观的视角为灾害防治提供依据3场地选址在工程建设的场地选址阶段，可以利用遥感技术快速评估场地的地质条件，选择最佳的场地地质钻探技术介绍冲击钻探2利用钻头的冲击作用破碎岩土，适用于坚硬岩土回转钻探1利用钻杆的回转运动破碎岩土，适用于软弱岩土振动钻探利用钻头的振动作用破碎岩土，适用于3砂土和砾石常用钻探设备及其特点设备名称特点适用范围轻便钻机体积小、重量轻、移浅层勘探、场地调查动方便车载钻机机动性强、钻探效率公路、铁路沿线勘探高塔式钻机钻探深度大、稳定性深层勘探、水文地质好勘探取样技术和方法扰动样非扰动样取样过程中，岩土的结构受到破坏，只能用于进行物理性质试验•取样过程中，岩土的结构基本保持不变，可以用于进行力学，例如，含水量、密度等性质试验，例如，压缩试验、剪切试验等•常用的取样方法有薄壁取土器、活塞取土器等原位测试概述定义原位测试是指在工程现场直接对岩土进行测试，获取其工程参数的方法它可以避免取样和运输过程中对岩土的扰动，提高测试结果的准确性优点•测试结果更接近岩土的实际状态•测试效率高，成本低•可以获取动态参数缺点•测试结果受人为因素影响较大•测试设备复杂，操作要求高•测试深度有限标准贯入试验（）SPT1试验原理2试验设备将标准贯入器打入土中，记录标准贯入器、钻杆、锤击系统每打入30cm所需的锤击数，作为土的抗剪强度指标3应用评估砂土的密实度和粘性土的硬度，为地基承载力评估提供依据静力触探试验（）CPT试验设备2触探车、触探杆、触探头试验原理1将触探头以恒定速度压入土中，测量触探头所受的阻力，作为土的抗剪强度指标应用评估土的类型、密实度和强度，为地基3承载力评估和沉降计算提供依据十字板剪切试验试验原理试验设备应用将十字板插入土中，旋转十字板，测十字板、扭矩仪、钻杆评估软粘土的抗剪强度，为边坡稳定量土的抗剪强度性分析和地基承载力评估提供依据平板载荷试验试验原理试验设备在一定面积的平板上施加荷载，测量平板的沉降量，根据荷载与•平板、千斤顶、压力传感器、沉降观测仪沉降的关系，评估地基的承载力•试验步骤分级加载、观测沉降、绘制荷载-沉降曲线、确定地基承载力岩土工程物探方法概述定义岩土工程物探方法是指利用地球物理学的原理和方法，探测地下岩土的性质和结构，为工程建设提供依据优点•无损探测、快速高效、成本低廉•可以获取大范围的地质信息缺点•分辨率较低、受干扰因素影响较大•需要进行校正和验证地震波法方法2•人工震源法、天然地震法原理•瑞雷波勘探法1利用地震波在不同岩土介质中的传播速度差异，探测地下岩土的结构和性质应用探测地质构造、岩土分布、地下水位和3空洞等电法勘探原理方法利用岩土的电性差异，探测地下岩土的结构和性质不同的岩土•电阻率法、电磁法、激电法具有不同的电阻率，通过测量地下的电场分布，可以推断岩土的分布情况地质雷达法1原理2方法利用高频电磁波在地下介质中发射雷达波，接收反射波，根的反射和散射，探测地下岩土据反射波的强度和时间，推断的结构和性质雷达波在不同地下介质的分布情况介质中传播速度不同，遇到界面会发生反射3应用探测地下管线、空洞、裂缝和埋藏物等岩土工程室内试验概述目的内容通过对岩土样品进行室内试验，获取岩土的物理性质和力学性质•土的物理性质试验含水量、密度、孔隙比、液塑限等参数，为工程设计提供依据室内试验可以控制试验条件，获取•土的力学性质试验压缩试验、剪切试验、固结试验等更准确的参数•岩石力学试验单轴抗压强度试验、三轴压缩试验、直剪试验等土的物理性质试验含水量试验测定土中水的质量占土的质量的百分比，反映土的湿润程度密度试验测定土的单位体积的质量，反映土的密实程度液塑限试验测定土由塑性状态转变为液性状态和由半固态转变为塑性状态的含水量，反映土的粘性和塑性土的压缩试验试验设备2压缩仪、压力传感器、沉降观测仪试验原理1在一定的压力下，测量土的压缩量，根据压力与压缩量的关系，确定土的压缩系数和压缩模量应用计算地基的沉降量，评估地基的稳定性3土的剪切强度试验1直剪试验2三轴压缩试验在一定的法向压力下，对土样在三向压力作用下，对土样施施加剪切力，测量土的抗剪强加轴向压力，测量土的抗剪强度指标，例如，内摩擦角和粘度指标，可以模拟土在不同应聚力力状态下的强度3应用评估土的抗剪强度，为边坡稳定性分析和地基承载力评估提供依据岩石力学试验三轴压缩试验在三向压力作用下，测量岩石的抗剪强2度指标，可以模拟岩石在不同应力状态下的强度单轴抗压强度试验1在单轴压力作用下，测量岩石的抗压强度直剪试验在一定的法向压力下，对岩石施加剪切3力，测量岩石的抗剪强度指标地下水勘察方法水文地质调查钻探勘探收集区域水文地质资料，了解地下水的分布、补给、径流和排泄•进行水文地质钻探，获取地下水样品，测量地下水位和水温条件包括查阅水文地质图、水文资料和水文地质钻孔资料•进行抽水试验和注水试验，确定水文地质参数水文地质参数测定渗透系数反映岩土透水能力的指标，可以通过室内渗透试验和抽水试验测定给水度反映含水层释放水的能力的指标，可以通过抽水试验测定导水系数反映含水层导水能力的指标，可以通过抽水试验测定抽水试验设计与实施1试验设计2试验实施确定抽水井的位置、抽水速率安装抽水设备和观测设备；进、观测井的位置和数量、观测行抽水，并记录水位变化；绘时间等制水位降深曲线3资料分析根据水位降深曲线，计算水文地质参数地下水动态观测方法2•人工观测、自动观测、遥感观测目的了解地下水位的变化规律，为工程设计1和施工提供依据长期观测可以发现地下水位的变化趋势，为地下水资源管理提供依据内容观测地下水位、水温、水质等3特殊性岩土的勘察软土特点勘察要点•含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低•详细查明软土的分布范围和厚度•易产生沉降和蠕变•进行原位测试和室内试验，确定软土的物理力学参数•进行沉降计算和稳定性分析特殊性岩土的勘察膨胀土特点具有遇水膨胀、失水收缩的特性，易引起地基开裂和建筑物破坏膨胀土中含有大量的蒙脱石等粘土矿物，具有很强的吸水性勘察要点•详细查明膨胀土的分布范围和厚度•测定膨胀土的胀缩率和自由膨胀率•进行膨胀土的改良处理研究特殊性岩土的勘察湿陷性黄土1特点2勘察要点3防治措施在天然状态下强度较高，但在水的•详细查明湿陷性黄土的分布范围宜采用换填、压实、注浆等方法进作用下，结构迅速破坏，产生较大和厚度行地基处理，消除湿陷性的附加沉降，具有湿陷性湿陷性•测定湿陷性黄土的湿陷系数和湿黄土的孔隙结构发育，含有大量的陷等级可溶盐•进行湿陷性黄土的地基处理研究特殊性岩土的勘察冻土勘察要点•详细查明冻土的分布范围和厚度2•测定冻土的温度和含冰量特点•进行冻土的地基处理研究1温度低于0℃，含有冰的土冻土的力学性质受温度影响很大，易产生冻胀和融沉防治措施宜采用保温、隔热、通风等措施，防止3冻土融化岩溶地区的工程地质勘察特点勘察要点•岩溶发育、地下水丰富、易产生塌陷和突泥涌水•查明岩溶的分布范围和发育程度•岩溶地区的岩土分布不均匀，力学性质差异大•确定岩溶的类型和规模•评估岩溶对工程的影响滑坡地质灾害勘察目的查明滑坡的类型、规模、滑动面位置和滑动原因，评估滑坡的稳定性和危害程度，为滑坡的治理提供依据内容•地质调查查明滑坡的地形地貌、地质构造、岩土分布和水文地质条件•勘探钻探、槽探、物探等•监测地表位移监测、地下水位监测等泥石流灾害勘察1目的2内容查明泥石流的类型、规模、流•流域调查查明流域的地域特征和形成原因，评估泥石形地貌、地质构造、植被流的危害程度，为泥石流的防覆盖和降雨情况治提供依据•沟道调查查明沟道的长度、宽度、坡度和泥沙来源•泥石流调查查明泥石流的类型、规模、流速和冲刷范围3防治措施修建拦砂坝、排导沟、护岸等工程，减少泥石流的危害地面沉降勘察内容•测量进行精密水准测量，确定地面沉降的速率和范围2•地质调查查明地下的地质构造、目的岩土分布和地下水位变化1查明地面沉降的范围、速率和沉降原因•水文地质调查查明地下水的开采，评估地面沉降对工程的影响，为地面量和补给量沉降的防治提供依据防治措施3控制地下水的开采量，进行地下水回灌，加固地基等地震灾害勘察目的内容评估工程场地的地震危险性，确定地震动参数，为抗震设计提供•地震地质调查查明区域的地震构造、地震活动和历史地震依据地震动参数包括地震峰值加速度、特征周期和反应谱等资料•场地地震效应分析评估场地土对地震动的影响，确定场地地震动参数•地震液化评估评估砂土的地震液化可能性勘察报告的编制基本要求真实性勘察报告的内容必须真实可靠，不得弄虚作假所有数据和结论必须有充分的依据完整性勘察报告的内容必须完整，包括所有的勘察工作和试验结果不得遗漏重要的信息准确性勘察报告的内容必须准确，不得出现错误所有数据和结论必须经过严格的审核规范性勘察报告的编制必须符合国家和行业的规范要求报告的格式、内容和图表必须规范统一勘察报告的编制主要内容1绪论介绍工程概况、勘察目的、勘察范围和勘察依据2区域地质概况介绍区域的地质构造、岩土分布和地震活动等情况3场地地质条件介绍场地的地貌、地质构造、岩土分布、水文地质条件和不良地质现象等情况4岩土工程评价对场地的岩土工程条件进行综合评价，提出工程建设的建议勘察报告的编制图表制作表格•岩土物理力学参数表、地下水水质分析表等2图件•表格必须简洁明了，能够反映试验结果•地质图、地质剖面图、地质柱状图

1、水文地质图等照片•图件必须清晰、准确、规范，能够反映场地的地质情况•反映场地的地貌、地质构造、岩土分布和不良地质现象等情况3•照片必须清晰、真实，能够反映场地的实际情况工程地质剖面图绘制准备工作绘制过程•收集地形图、地质图、钻孔资料等•绘制地形线和地层线•确定剖面线的位置和比例尺•标注钻孔位置和岩土分层情况•绘制地质构造线和不良地质现象岩土工程参数的确定方法室内试验原位测试经验公式通过对岩土样品进行室内试验，获取岩土在工程现场直接对岩土进行测试，获取其根据岩土的类型和物理性质，利用经验公的物理性质和力学性质参数室内试验可工程参数的方法它可以避免取样和运输式估算其工程参数经验公式具有简单方以控制试验条件，获取更准确的参数过程中对岩土的扰动，提高测试结果的准便的优点，但精度较低确性地基承载力计算1理论公式2规范公式3现场试验根据地基土的强度参数和地基的几根据国家和行业的规范，利用规范通过现场载荷试验直接测定地基的何尺寸，利用理论公式计算地基的公式计算地基的承载力规范公式承载力现场载荷试验可以反映地承载力常用的理论公式有太沙基是在理论公式的基础上，根据大量基的实际承载能力，但成本较高公式、梅耶霍夫公式等的工程实践经验进行修正得到的边坡稳定性分析有限元法将边坡离散成有限个单元，通过求解有2限元方程，计算边坡的应力、应变和稳极限平衡法定系数有限元法可以考虑复杂的边界条件和材料特性假设滑动面，根据力或力矩平衡条件，1计算边坡的稳定系数常用的极限平衡法有瑞典条分法、毕肖普法等可靠度分析法考虑岩土参数的随机性，计算边坡的失3效概率和可靠指标可靠度分析法可以更全面地评估边坡的稳定性地下水影响评价目的内容评估工程建设对地下水的影响，为地下水资源的保护提供依据•水文地质调查查明区域的水文地质条件影响包括地下水位的变化、水质的污染和地下水流场的变化等•数值模拟建立地下水数值模型，模拟工程建设对地下水的影响•提出防治措施根据评价结果，提出相应的防治措施勘察新技术三维地质建模定义利用计算机技术，将地质数据转化为三维模型，实现地质信息的可视化和空间分析三维地质模型可以更直观地反映地质体的空间分布和形态特征优点•可视化效果好、空间分析能力强、数据集成度高应用•地质灾害评估、矿产资源勘查、地下工程设计等勘察新技术无人机在勘察中的应用1地形测绘2地质调查利用无人机搭载相机，获取高利用无人机搭载可见光相机、分辨率的航片，生成数字地形多光谱相机和高光谱相机，获模型（DTM）和数字表面模取地表的地质信息，例如，岩型（DSM）性、构造和植被等3地质灾害监测利用无人机定期对地质灾害隐患点进行巡查，及时发现安全隐患勘察新技术物联网技术在勘察中的应用数据传输2利用无线网络将采集到的数据传输到云平台数据采集1利用传感器自动采集岩土的物理力学参数、地下水位和环境参数等数据数据分析利用大数据分析技术对数据进行分析，3实现智能化的勘察和监测勘察质量控制体系建立质量管理体系加强过程控制制定质量管理制度、质量控制流程和质量考核标准•对勘察工作的各个环节进行严格的质量控制•例如，钻探孔位的定位、取样的质量、试验的精度和报告的编制等勘察安全管理安全教育对勘察人员进行安全教育，提高安全意识和自我保护能力安全防护为勘察人员配备必要的安全防护用品，例如，安全帽、安全带、防尘口罩等安全检查定期对勘察现场进行安全检查，及时发现和消除安全隐患勘察工作的环境保护要求1减少环境污染2保护生态环境采取措施，减少勘察工作对环采取措施，保护勘察现场的生境的污染，例如，控制钻探泥态环境，例如，减少植被破坏浆的排放、防止地下水污染等、防止水土流失等3恢复环境原貌勘察工作结束后，及时恢复勘察现场的环境原貌勘察工作的法律法规《建设工程勘察设计管理条例》对建设工程的勘察、设计资质、勘察设2计合同和勘察设计质量等进行了规定《中华人民共和国建筑法》1对建筑工程的勘察、设计、施工和监理等环节进行了规定《工程建设强制性标准实施监督规定》对工程建设强制性标准的实施和监督进3行了规定工程勘察资质管理资质等级资质申请工程勘察资质分为甲、乙、丙三个等级不同等级的资质可以承•申请工程勘察资质需要满足一定的条件，例如，注册资本、担不同规模和复杂程度的工程勘察项目技术人员和仪器设备等•需要提交相关的申请材料，经过审核批准后才能获得资质土木工程勘察案例分析案例选择选择具有代表性的土木工程勘察案例，例如，高层建筑、桥梁、隧道、水利工程等案例分析对案例的勘察过程、勘察方法、勘察结果和工程应用进行分析，总结经验教训案例总结归纳案例的成功之处和不足之处，为以后的工程实践提供借鉴课程总结与展望课程总结课程展望本课程系统地介绍了土木工程勘察的基本理论、方法和技术随着科技的不断发展，土木工程勘察技术也在不断进步未，涵盖了工程地质调查、岩土测试、地下水勘察和特殊性岩来，三维地质建模、无人机技术和物联网技术将在勘察领域土勘察等方面的内容通过本课程的学习，学生可以掌握土得到更广泛的应用希望学生能够不断学习新的知识和技术木工程勘察的基本技能，为未来的工程实践奠定坚实的基础，为土木工程建设做出更大的贡献。