中南大学地质工程毕业论文

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中南大学2010届毕业设计摘要近年来，随着国民经济的高速发展，中国的铁路建设也进入了一个前所未有的时代。2008年4月18日，我国自主知识产权的和谐号动车下线，开创了我国高速铁路的新时代，继而京津高铁的建成通车拉开了我国高速铁路建设的序幕。京沪高铁、郑西高铁的投入建设标志着我国高速铁路建设高峰期的到来。火车速度一次比一次高，当然对铁路建设的要求也就会越来越高和越来越严格，并且建设的地质环境也越来越复杂。因此，这对铁路工程地质勘查的理论和技术方法的要求也越来越高。以便于为铁路建设提供更加准确可靠的地质依据。铁路工程地质勘察是铁路建设中最基本也是最重要的一个环节，是铁路建设的基础性工作。它的主要任务是查明铁路沿线的工程地质条件、不良工程地质问题并进行分析和评价。为铁路建设提供可靠的、准确的、完整的勘察资料和地质依据，并且要考虑到环境地质问题，以确保铁路建设的安全稳定、经济合理。本文主要是关于武广客运专线衡阳站岩土工程详细地质勘察。为了能够提供可靠准确的地质资料，本次勘察采用了多种勘察方法和手段。包括全取芯钻探、现场标贯试验、动、静力触探试验、波速测试、注水试验等。对采集的资料进行综合的分析与整理，为铁路建设部门提供相关的推荐值。本文还对衡阳站建设场地的水文地质条件、不良工程地质问题进行了分析与评价，并给出了处理意见。对于地基和桩基也结合材料给了建议，供有关部门设计参考。此工程预算造价为2635766元。关键词：工程地质勘察；标准贯入试验；液化；地基ii 中南大学2010届毕业设计AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofthenationaleconomy,China'srailwayconstructionhasenteredanunprecedentedage.onApril18,2008,ourcountryproprietaryintellectualpropertyright’straintheharmnationmovingwhichfoundedourcountryhigh-speedrailroad'snewtimes.ThenBeijingandTianjinhigh-speedrailroadhasbuildandrevolving.Thisopenstothetrafficandraisesthecurtainforhigh-speedrailwayconstructionofourcountry.whileBeijing-Shanghaihigh-speedrailwayandZhengzhou-Xianhighspeedrailwaybuildingwhichsymbolizesourcountryhigh-speedrailroadconstructionpeakarrival.Thetrain’sspeedonetimecomparedtohigh,Andtherequirementsoftherailwayconstructionwillalsomoreandmorehighandmoreandmorestrict,andtheconstruction’senvironmentbecomesmoreandmorecomplex.Therefore,thegeologicalsurvey’srequirementsoftherailwayworksintheoryandtechniquearemoreandmorehigh,InordertoprovideamoreaccurateandreliablegeologicalbasisforRailwayconstruction.Railwayengineeringgeologicalreconnaissanceoftherailwayconstructionisthemostbasicandmostimportantaspect.Alsoisthefoundationoftherailwayconstructionwork.Itsprimarymissionisverifiesengineeringgeologyconditionthebadengineeringgeologyquestionandanalysisandevaluationtheproblem.Providesreliable,accurate,thecompletereconnaissancematerialandthegeologicalbasisfortherailroadconstruction,andtakingintoaccounttheenvironmentalgeologicalproblemsinordertoensurethesafetyandstabilityeconomicalandreasonableoftherailway.ThisarticleismainlyaboutHengyangstation,Wuhan-GuangzhouPassengerDedicatedLinepreliminaryengineeringgeologicalreconnaissance.Inordertobeabletoprovidereliableandaccurategeologicalinformation,thereconnaissancehasusedmanykindsofreconnaissancemethods.Thisisincludingcoredrilling,SPT-sitetesting,dynamicandstaticconepenetrationtests.AnalysisandcollatecomprehensivetheCollecteddataandprovidestherelatedrecommendationvaluefortherailroadconstructiondepartment.ThisarticlealsoanalysisandevaluatehydrogeologicalconditionsandadversegeologicalengineeringproblemoftheHengyangstation.Andgivetheviewsofthetreatmentforthefoundation,hasalsogivethesuggestionfordesigndepartment’sreference.ThisprojectbudgetcostofconstructionisRMB2635766.Keywords:EngineeringGeologicalInvestigation；StandardPenetrationTest；Liquefaction；Foundationii 中南大学2010届毕业设计前言本设计主要介绍了武广客运专线衡阳站项目的详细工程地质勘察。从多方面多角度阐述了工程地质勘察的各个程序，初步了解了工程地质勘察行业的部分规范及要求。本设计共分为五部分。第一部分主要介绍了岩土工程勘察纲要，包括了拟建工程的工程概况和任务来源以及本次勘察的目的和要求等。第二部分是勘查技术的设计，包括了各种勘察方法的原理、内容，拟解决的问题和预期成果等。第三部分为野外工作施工组织设计，包括施工准备工作和施工质量保证措施以及施工费用预算。第四部分为岩土试验与测试，包括岩土试验的方法与规程以及试验数据的记录整理与分析等。第五部分勘察成果应用，主要是水文及工程地质评价以及基础方案的论证及结论。55 中南大学2010届毕业设计第一章岩土工程勘察纲要1.1工程概况及任务来源1.1.1拟建工程概况及其勘察等级确定拟建新衡阳站位于衡南县咸塘镇，西南临近耒河,旁有机耕道和施工便道通过，交通较为方便。勘察场地站台雨棚区标高58.07～59.76m,站房区标高56.83～57.99m。本工程建筑安全等级为一级，拟采用框架结构和变形设计，主要由两部分组成：（1）主站房为一层（局部夹层，局部有地下室），其最大柱底内力标准值约为4500KN，地基基础设计等级为乙级，地面设计标高57.407m，基础面标高-2.00m以下，其中地下通道标高56.407m；（2）站台雨棚（单层），其最大柱底轴力标准值为1500KN。根据《岩土工程勘查规范》（GB50021-2001）和《铁路工程地质勘查规范》（TB10012—2001）关于工程勘察的基本技术准则确定：工程的重要性等级：一级（重要工程、破坏后果很严重）。建筑类别：三类。设计使用年限：50年。结构安全等级：一级。由于所建场地位于河流冲蚀形成的河流阶地，地势较平坦，但是地层地质情况复杂，场地等级为二级（对建筑抗争不利地段，不良地质作用发育一般，地形地貌复杂，基础位于地下水位以上）。地基等级：中等复杂二级。根据岩土工程勘察基本技术准则确定工程勘察等级，由于衡阳新建火车站工程重要等级为一级，场地复杂等级为二级，地基复杂等级为二级，综合分析确定：本次工程勘察等级:甲级。1.1.2区域地质概况根据区域地质资料，勘察区内无影响场地稳定的地质构造，地震基本烈度为小于六度，场地区域地质稳定。1.1.3地形地貌及交通条件拟建站房位于衡南县咸塘镇王江村，地貌单元属于河流阶地地貌，场地地形比较平缓，测得各钻孔孔口标高变化于56.83～59.76m之间。勘察区位于衡南县咸塘镇王江村，有机耕道及施工便道与省道S315相连，交通较为便利。1.1.4气象特征拟建场地属亚热带湿润季风气候，年平均气温16.5℃，无霜期约180～250天。年平均降雨量1100～1400mm，降水量6月～7月最高，月降雨量超过200mm。1.1.5环境特征根据本次调查结果，拟建项目区内地面民房已基本拆除，勘察区内地表原有一条小溪沟横穿而过，现场地已经回填、整平压实，勘察区内无电力电信网线，亦未见古建筑遗址。1.1.6任务来源55 中南大学2010届毕业设计该项目由武广铁路客运专线有限责任公司投资兴建，由中南建筑设计院设计。中南建筑设计院委托我院进行武广铁路客运专线新衡阳站站房及站台雨棚的岩土工程详细勘察工作。1.2本纲目勘察目的及要求1.2.1勘察要求工程勘察的目的是在定测勘察的基础上，通过钻探和各种原位实验以及室内试验定性和定量的查明地质情况，为初步设计提供准确的、可靠的岩土工程地质勘察资料。其主要的任务有七点：1）查明建筑场地的地质构造，就该场地作为多层建筑的场地，作出评价和建议。2）提供场地岩土层分布图。3）提供场地各岩土层的物理力学指标，应按不同的基础型式提供基础承载力和变形计算所需的各岩土层相应的物理力学指标。4）查明场地内有无不良地质现象。若有不良地质现象，应查明其成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案的建议。5）提供深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数，对基坑开挖中的边坡稳定性和对周围建筑物和地下设施的影响等作出分析与评价。6）查明地下水的类型、埋藏情况及侵蚀性，并查明土层的透水性、地下水位变化幅度及规律；提供施工降水的有关技术参数并对施工降水方案提出建议；提供计算地下室水浮力的设计水位。7）本工程抗震设防烈度为小于6度。1.2.2勘察目的勘察的主要目的是查明建筑物范围内的地形,地质构造及不良地质构造,提供岩石及各土层的物理力学性质,各层承载力及其它设计指标,担供采用桩基础的各层物理力学指标,如有不良地质构造,应提供防治工程所要的计算指标和资料,查明地下水的埋藏条件和侵蚀性,确定该地区的地震烈度,各土层的剪切波速,场地的类别及场地土液化不、判定,对建筑物场地和基础进行综合评价,勘察的深度应满足变形要求,控制深度应入基岩或进入持力层深度不小于10米.1.2.3本次勘察执行的主要标准本次勘察内外业依据的技术标准是中国铁路系列的标准、规范、规程及相关的岩土工程勘察的标准、规范、规程。主要参照技术标准有：1)中南设计院提供的《工程地质勘察任务委托书及勘察技术要求》；2)《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）；3)《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；4)《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；5)《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；6)《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；7)《建筑地基基础技术规范》（DB42/242-2003）；8)《基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；55 中南大学2010届毕业设计9)《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）；10)《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2007）；11)《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2004）。1.3勘察纲要1.3.1岩土工程勘察基本程序本次勘察执行的基本程序如图1-1：收集资料，了解场地岩土工程条件收集资料，了解场地岩土工程条件收集资料，了解场地岩土工程条件明确要求制定勘察纲要现场踏勘，测验有无意外情况测绘调查勘探原位测试现场取样室内试验数据整理分析，判断有无矛盾和疑问，资料是否有遗漏做出场地地基评价，结论和建议，提交岩土工程勘察报告和相应图件考虑技术经济条件图1-1岩土工程勘察基本程序图1.3.2各种勘察方法的工程布置及预计完成工作量表1-1勘察工作量统计表工作项目单位工作量1勘探钻孔m/孔4486.7/1192取样原状土样组62扰动土样组16岩样组11水样组43原位测试标准贯入试验次202重型动力触探试验m/次13.5m/72次4土工试验常规试验组62颗分试验组165岩石试验抗压试验组116水样试验水质分析试验组47稳定水位水位观测孔1198测量勘探点点1199原位测试单孔波速测试m69.110注水试验段255 中南大学2010届毕业设计根据任务要求，本次勘察共布置钻孔119个，勘探深度为30-40米，其编号依次为ZK001～ZK119，其中控制性勘探孔51个，一般性勘探孔68个，土样78组，岩样11组，水样四组。其中钻孔布置按照沿着建筑物周边或柱列线布置，间距20-35m，桩端持力层或软弱下卧层层位变化大时，加密勘探点的原则；控制孔的布置按照占总数的1/2-1/3要求布置；图样的取样和原位测试则按桩基础要求的勘探孔深度内每一主要土层，取样和原位测试数量≥6个进行；而岩样就按嵌岩桩端持力层岩石，取≥6个岩石饱和单轴抗压强度实验样；标准贯入试验按土层中从1米处开始每2米一次；动力触探试验按遇强风化基岩及碎石类土2米一次进行；预计其完成的工作量见上表1-1。55 中南大学2010届毕业设计第二章勘察技术设计2.1工程地质测绘2.1.1工程地质测绘概述工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，在诸项勘察方法中最先进行。按一般勘察程序，主要是在可行性研究和初步勘察阶段安排此项工作。但在详细勘察阶段为了对某些专门的地质问题作补充调查，也进行工程地质测绘。工程地质测绘是运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描述，初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。将工程地质条件诸要素采用不同的颜色、符号，按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上，并结合勘探、测试和其他勘察工作的资料，编制成工程地质图。这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适宜性作出评价。2.1.2采用的测绘方法及其内容本工程的工程地质测拟采用的方法为实地测绘法，实地测绘主要用布点法，布点法是工程地质测绘的基本方法，也就是根据不同的比例尺预先在地形图上一定数量的观测路线和观测点。本次工程地质测绘主要任务包括下列内容：1）查明地形，地貌特征，地貌单元形成过程及其与地层，构造，不良地质现象的关系，划分地貌单元；2）查明岩土的性质，成因，年代，厚度和分布，对岩层应查明风化程度，对土层应区分新近沉积土，特殊性土的分布及其工程地质条件；3）查明岩层产状及构造类型，软弱结构面的产状及性质，包括断层的位置，类型，产状，断距，破碎带的宽度充填胶结情况，岩土层的接触面及软弱夹层的特性等，第四纪构造活动的行迹，特点及与地震活动关系。4）查明地下水的类型，补给来源，排泄条件及井、泉的位置，含水层的岩性特征，埋藏深度，水位变化，污染性况及其与地表水的关系等5）收集气象，水文，植被，土的最大冻结深度等资料，调查最高洪水位及其发生时间，淹没范围；6）查明岩溶，土洞，滑坡，等不良地质现象的形成，分布，形态，规模，发育程度及其对工程建设的影响；7）调查人类活动对场地稳定性的影响，包括人工洞穴，地下采空，大挖大填，抽水排水等；8）收集建筑物的变形沉降资料及其他建筑经验。2.1.3测绘范围和测绘比例尺55 中南大学2010届毕业设计对于工业，民用建筑，测绘范应包括建筑场地及其邻近地段。另如建筑物拟建在靠过斜坡的地段，测绘范围应考虑到斜坡可能产生的不良地质现象的影响地带。对于测绘范围，在一般情况下，应稍大于建筑面积，但也不宜过大，以解决实际问题为前提。测绘精度要求：主要指图幅的精确度，也就是比例尺大小。按照《岩土工程勘察规范》GB50021-2001，详细勘察阶段比例尺选用1：500-1:2000。根据现场实际情况，这里我们选用1:1000的比例尺。2.2工程测量2.2.1测量目的施工测量的目的是把设计的建筑，构筑物的平面位置和高程，按设计要求以一定的精度测设在地面上，作为施工的依据。并在施工过程中进行一系列的测量工作，以衔接和指导工序间的施工。这里的测量主要是将设计中的钻孔的精确位置测设在场地中并标记好。测设精度的要求取决于建筑物的大小，材料，用途和施工方法等因素。施工测量工作与工程质量及施工进度有密切的联系。测量人员必须了解设计的内容，性质及其对测量工作的精度要求，熟悉图纸上的尺寸和高程数据，了解施工的全过程，并掌握施工现场的变动情况，使施工测量工作能够与施工密切配合。另外，施工现场工种多，交叉作业频繁，并有大量土，石方填挖，地面变动大等。因此各种测量标志必须埋设稳固且在不易破坏的位置。还应经常检查，如有破坏，应及时恢复。施工工测量的原则：施工测量和测绘地形图一样，遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。即先在施工现场建立统一的平面控制网和高程控制网，然后以此为基础，测设出地面上的地物，地貌。对施工测量所使用仪器，工具应进行检验，校正，否则不能使用。工作中必须注意人身和仪器的安全。2.2.2测量仪器全站仪是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。微处理机（CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置（接口），输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。本次测量选用了徕卡TS02power全站仪，它是一款测量精度较高且稳定性较好的全站仪，其技术参数如表2-1。2.2.3测量方法本次勘察钻孔位置系根据钻孔平面图计算出各钻孔坐标，根据施工方中铁三局提供的两个GPS测量坐标点SJTK26B（X：2976626.6380，Y：470768.136，H＝58.895）和SJTK27B（X：2976537.286、Y：470450.092），利用全站仪实地放点、施测，以测定每个孔的位置和高程。其测量方法如下：1）仪器的安置。（1）在实验场地上选择一点，作为测站，另外两点作为观测点。55 中南大学2010届毕业设计（2）将全站仪安置于测站点，对中、整平。（3）在两点分别安置棱镜。表2-1徕卡TS02power全站仪技术参数角度测量-精度（标准偏差ISO-17123-3）2″角度测量-最小读数0.1″/0.1mgon/0.01mil角度测量-设置精度0.5″，1.5″，2″距离测量-圆棱镜测程（GPR1）3500m距离测量-反射片测距250m距离测量-精度/测量时间（标准偏差ISO-17123-4）标准：1.5mm+2×10-6D/2.4s，快速：3mm+2×10-6D/0.8s，跟踪：3mm+2×10-6D/＜0.15s数据存储通讯-可扩展内存最大：24000固定点，最大：13500测量点数据存储通讯-接口串口（波特率从1200到115200）数据存储通讯-数据格式GSI/DXF/LandXML/用户自定义ASCII格式望远镜放大倍数30×望远镜分辨率3″望远镜视场130′，100m处：2.7m望远镜调焦范围1.7m至无穷远显示屏图形化显示，160×280像素，5级亮度可调键盘标准键盘电池类型锂电池操作时间一般为20小时全站仪重量（包括GEB211和基座）5.1kg2）竖直度盘和水平度盘指标的设置。（1）竖直度盘指标设置：松开竖直度盘制动钮，将望远镜纵转一周（望远镜处于盘左，当物镜穿过水平面时），竖直度盘指标即已设置。随即听见一声鸣响，并显示出竖直角。（2）水平度盘指标设置：松开水平制动螺旋，旋转照准部360，水平度盘指标即自动设置。随即一声鸣响，同时显示水平角。至此，竖直度盘和水平度盘指标已设置完毕。注意：每当打开仪器电源时，必须重新设置和的指标。3）调焦与照准目标：其操作步骤与一般经纬仪相同，注意消除视差。4）坐标测量步骤：（1）设定测站点的三维坐标。（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。（3）设置棱镜常数。（4）设置大气改正值或气温、气压值。（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。55 中南大学2010届毕业设计（6）输入测点的坐标，计算并显示测点的方位角及距离。（7）移动棱镜到适当位置，并不断调整其位置，直至全站仪中显示距离和方位角一致时，然后测量其高程并做好标记。2．3工程物探地球物理勘探（简称物探）是利用物理学的基本原理和现代科学技术的新成就来勘查矿产资源，解决地质问题的各种方法的总称。工程物探指为土木工程服务的物探方法，主要解决岩土工程勘察和供水水文地质勘察中的地质问题。与钻探相比，它具有成本低、工效高的特点，是多、快、好省的地质勘察方法。工程物探以浅层地震、声波测定为主，此外还常用电法、磁法、放射性勘探和测井、遥感等方法。2.3.1物探选用原则1）作为钻探的先行手段，了解隐蔽的地质界线、界面或异常点。2）在钻孔之间增加地球物理勘探点，为钻探成果的内插外推提供依据。3）作为原位测试手段，测定岩土体的波速、动弹性模量、动剪切模量、卓越周期、电阻率。放射性辐射参数。土对金属的腐蚀性等。2.3.2应用物探应具备条件1）被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异。2）被探测对象具备一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常。3）能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。4）有代表性的地段进行方法的有效性试验。地球物理勘探，应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异，选择有效的方法。在进行地球物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息与干扰信号。必要时，应采用多种方法探测，进行综合判释，并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。物探方法有其局限性，即条件性和多解性。所谓条件性是指探测对象是否具备必要的地质和地球物理前提及适当的野外施工条件；另外，当观测中遇到干扰时能否满足精度要求的可分辨异常。所谓多解性就是形态相同的物性异常曲线可以由多种地质因素引起，而同一地质体在不同条件下所反映的物性曲线在形态上又是千差万别的。所以物探常常与勘探相结合，优势互补来探明地质情况。2.3.3波速探测波速测试作为地基土动力特性测试项目之一，也是一种简便、快速、准确的原位测试技术。其测试原理为：当固体介质受到外力冲击时，介质受到应力作用而产生应变，在作用于介质的应力消失后，应变和应力失去平衡，应变就在介质中以弹性波的形式由介质中的质点依次向周围传播，这种弹性波既有面波又有体波，体波又分为压缩波(P波)和剪切波(S波)，剪切波的垂直分量叫SV波，其水平分量称Sh波。在地层表面传播的面波可分为瑞雷波(Raylcigh)和拉夫波(Love)，各种波在介质中传播的特征和速度不相同。55 中南大学2010届毕业设计剪切波速测试，是通过测量由振源传播到振动接收点的直达波的时间以及距离，根据波走时与深度关系计算地层波速。波列图中前面信号弱的部分属纵波序列，后面振幅明显增强部分则为剪切波序列。剪切波测试可逆振波形图中两道波形分别为正，反向激振后接收的信号，从剪切波序列可以看出明显的相位反置，能过两组信号的迭加，其交叉点即为剪切波的初至。波走时换算成垂直下行至测点的波走后，绘制垂直进距曲线，垂直时距曲线上一点的切线在时间轴上的斜率就是相应深度地层的波速。我们通过波速测试可获得岩(土)体的弹性波速，为工程设计提供所需的动弹性力学参数、划分建筑物场地类别、评价地震效应、进行场地地震反应分析等。2．4钻探取样技术设计2.4.1钻探在岩土工程勘探中的目的:在岩土工程勘探中钻探仍是目前最主要最有效的勘探手段之一。它的目的主要有：1）揭露并划分地层，量测界线；采取岩土试样，鉴定和描述岩土的岩性和成分。2）了解地质构造，不良地质现象的分布，界线及形态等。3）自钻孔中选取岩土试样，供试验室试验分析，据以确定岩土的物理学性质。4）揭露并测量地下水的埋藏深度，了解地下水的类型，采取水样，化验分析地下水的物理和化学性质。5）利用钻孔进行孔内原位测试，以及水文地质试验和长期观测等。2.4.2钻探工具组成钻探主要工具由钻机，钻塔，钻杆，钻头，泵，套管等组成。2.4.3钻机及泥浆泵的选择岩土钻掘工程的目的和施工对象各异，因而钻机种类较多。钻机可按用途分类，如岩心钻机，石油钻机，水文地质调查与水井钻机，工和地质勘查钻机，坑道钻机及工程施工钻机等。我们这里选用的是工程地质勘查钻机。钻机可选用XY-4和GY-200型钻机。这两类钻机是比较典型的工程地质勘查钻机。XY-4钻机主要适用于进行固体矿床勘探，工程地质勘察，也可以用作浅层石油，天然气，地下水钻探和堤坝灌浆，坑道通风，排水孔的钻进。GY-200型钻机主要用于大型，重机工业建设，民用高层建筑及公路，铁路，桥梁，水坝等深部工程地质勘察，水文地质普查，小型灌注桩浅孔钻进。于XY-4钻机相比，GY-200型钻机的设计比较先进，布局合理，结构紧凑，操作灵活，坚固耐用，可折性好，便于搬迁，修理方面。我们这里主要大型工业建筑,所以比较适合采用GY-200型工程勘察钻机。其技术参数见表2-2.泥浆泵是在钻探过程中，向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械。泥浆泵是钻探机械设备的重要组成部分。它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下，起着冷却钻头，清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，并将打钻后岩屑带回地面的作用。泥浆泵性能的两个主要参数为排量和压力。排量以每分钟排出若干升计算，它与钻孔直径及所要求的冲洗液自孔底上返速度有关，即孔径越大，所需排量越大。要求冲洗液的上返速度能够把钻头切削下来的岩屑、岩粉及时冲离孔底，并可靠地携带到地表。由于我们这里是岩土工程勘察，孔径比较小，钻进深度比较低，所以我们选择小型的泥浆泵。这里我们选用岩土勘察中常用的HB-3系列泥浆泵。HB系列泥浆泵既可用于地质勘探，也可用于注浆工程。用于注浆工程时，具备流量大且流量可调的特点，并且可实现单、双液注浆且双液比例可调；55 中南大学2010届毕业设计表2-2GY-200-1A型工程钻机技术参数钻孔深度200钻杆直径42～50mm钻杆直径42～50mm立轴转速（正）900  578  388  205  157  68 r/min立轴转速（反）  256   85  r/min最大扭矩2000N*m立轴倾角0°~360°油缸最大给进力29KN油缸最大上顶力39KN钢丝绳直径12.5mm钢丝绳容量30m卷扬机单绳最大提升力30KN卷筒线速度0.27 0.64 0.831.58 1.64m/s动力机型号ZS1110型柴油机额定功率13.2Kw转速2200r/min钻机质量 800KgHB-3型泥浆泵是根据广大客户的建议，对泵进行了较大的改进，使其效率更高和更加可靠，适用于水泥浆和一定比例的砂浆；其具有体积小，重量轻，适用于各种环境下作业。其具体参数见表2-3。表2-3HB-3型泥浆泵参数表型号HB-3型式卧式、单缸、单作用柱塞式流量(L/min)50压力(MPa)1.5配套功率(kW)4吸水高度(m)2进水管直径(mm)65排水管直径(mm)25外形尺寸(mm)1130×470×1050重量(kg)2502.4.4钻进工艺和取芯钻具的选择及其结构要素1）钻进方法的选择选择钻探方法应考虑的原则（1）能够有效地钻至所需的深度，并能以一定的精度对钻穿的地层鉴定岩土类别和特性，确定其埋藏深度、变层界线和厚度；55 中南大学2010届毕业设计（2）能够采取符合质量要求的试样或进行原位测试，避免或减轻对取样段的扰动；（3）能够查明钻进深度范围内地下水的贮存情况。根据以上原则结合各种钻探方法的适用范围和特点，针对收集到的资料和相邻场地经验，场地上部为粘性土层，下部为强风化～中风化岩层。再根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001中的钻探方法适用表2-4可知，本工程适合在上部土层中采用机动冲击钻进，下部岩层采用回转转进。表2-4钻探方法适用范围钻探方法钻探地层勘察要求（直观鉴别）粘性土粉土砂土碎石土岩石扰动样不扰动样回转螺旋钻探++++--++++无岩芯钻探+++++++++--岩芯钻探+++++++++++++冲击冲击钻探-+++++---锤击钻探+++++++-++++震动钻探+++++++-+++锤击钻探+++++----注：++：适用；+：部分适用；-：不适用。2）孔径的确定根据《建筑工程地质钻探技术标准》JGJ87-92【1】规定：钻探口径应根据钻探目的和钻进工艺确定，取原状土样的钻孔，口径不得低于91mm。所以我们这里选择终孔孔径91mm，开孔孔径130mm。钻杆选用常用的42mm钻杆。3）钻头的选择根据《建筑工程地质钻探技术标准》JGJ87-92的规定，我们综合考虑选用孕镶金刚石取芯钻头。金刚石钻头根据碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体(包括复合片)金刚石钻头。我国钻探生产主要用孕镶钻头，比表镶钻头具有以下优越性：（1）对于金刚石品级的要求低于表镶钻头；（2）抗冲击载荷能力较好，如果唇面金刚石发生剪崩对钻进效果的影响小，对违反操作规程的敏感程度也小。（3）不必用手工摆放金刚石颗粒，工业制造过程更简单，价格相对便宜。4）土样等级的选择原状土取样是岩土工程勘察中的一项基础工作。目前我国在这一方面无论是设备还是操作技术都缺乏统一的标准，严重影响基础资料的质量，致使原状土的采取成为勘察工作中的一个薄弱环节。原状土样质量低劣就不可能正确反映地基土层的真实性状，既可能导致对地基的估计过高，使工程设计偏于危险；更多的是导致对土层的评价降低，无形中浪费大量宝贵的建设资金。所以选好取芯取样工具是勘察的重要环节之一。55 中南大学2010届毕业设计土样的质量取决于土样的扰动程度。所谓的不扰动土样（传统上称为原状土样），是指尽管原位应力状态已改变，但基本上保持土的天然结构、天然密度和含水量，且能满足室内试验各项要求的土样。但不是所有的试验都要求使用这种高标准的土样，不同的试验对土样有不同的扰动程度的控制要求。另一方面，采取不同等级土试样的成本差别很大，因此，根据国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）【2】将土试样质量根据试验目的分为四个等级，如表2-5。表2-5土试样质量等级级别扰动程度试验内容Ⅰ不扰动土类定名、含水量、密度、强度试验、固结试验Ⅱ轻微扰动土类定名、含水量、密度Ⅲ显著扰动土类定名、含水量Ⅳ完全扰动土类定名注：①不扰动是指原位应力状态虽已改变，但土的结构、密度和含水量变化很小，能满足室内试验各项要求；②除地基基础设计等级为甲级的工程外，在工程技术要求允许的情况下可用Ⅱ级土试样进行强度和固结试验，但宜对土试样受扰动程度抽样鉴定，判定用于试验的适宜性，并结合地区经验使用试验成果。根据考虑土层的特点、操作水平和地区经验，结合设备和操作条件，相邻场地经验。本工程拟采取Ⅰ级土样以达到预期的质量等级。5）取土工具的选择取土器是影响土样质量的重要因素，所以勘察部门都注重取土器的设计、制造。对取土器的基本要求是：尽可能使土样不受或少受扰动；能顺利切入土层中，并取上土样；结构简单且使用方便。取土器又分为贯入式取土器和回转式取土器，国内主要使用贯入式取土器。贯入式取土器取样时，采用击入或压入的方法将取土器贯入土中。这类取土器又可分为敞口取土器和活塞取土器两类。敞口取土器按取样管壁厚分厚壁、薄壁和束节式三种；活塞取土器又有固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。现将它们的结构特点、适用上类及优缺点列于表2-6.（摘抄自《原状土取样技术标准》JGJ89-92【3】）从技术和经济的角度综合考虑，我们选用敞口取土器中的厚壁式取土器。其结构组成见图2-1。图2-1厚壁式取土器结构图 6）土样的封装和贮存55 中南大学2010届毕业设计(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级土样应妥善密封。密封方法有蜡封和粘胶带缠绕等。应避免暴晒和冰冻。表2-6贯入式取土器汇总表取土器种类结构特点适用土类优缺点敞口取土器厚壁式取样管为两个对分半圆管，内设衬管；其上端接装有上提活阀的取土器头部，下端接加厚管靴.均匀的粘性土，部分粉土和砂土结构简单，操作方便，不易变形受损，能取多种土类；土样易受扰动，质量为II-III级，且易逃土。薄壁式取样管为薄壁（厚1.5-2.0mm）无缝管，内不设衬管；上端与取土器头部用螺丝连接；下端无管靴，通过卷口切削形成一定的刃口角度和内间隙比。取土器提出地面后，卸下固定螺丝，土样与取样管一起封装。可塑-流塑状粘性土，部分粉土和粉砂土。土样扰动少，质量II-III级，适用于较软土层；需备有许多取样管，管材消耗大，不经济，遇较硬、密实土体刃口易损坏。束节式综合厚壁式与薄壁式优点的变径取土器，即下端刃口段为薄壁管；取样管整圆或对分半圆，内装衬管或环刀；上端取土器头部结构与厚壁式相同可塑-流塑状粘性土，粉土和粉砂土。土样扰动少，质量II-III级；不能取较硬、密实主体，否则刃口段易损坏。活塞取土器水压固定活塞式具上下两个活塞，下活塞固定，通过一段活塞杆与取土器头部及钻杆相接。上活塞可动，连接在取样管上端，还连接一压力缸。取样开始时，将钻杆下活塞固定，且下活塞在孔底封闭取样管；通过钻杆施加水压，驱动上活塞及取样管向下贯入取样；贯入达满行程时，压力水通过活塞杆的泄水孔排出，压力下降。取样管厚薄壁皆可。软塑-流塑状粘性土，部分可塑状粘性土、粉土和粉砂土。具有固定活塞取土器的基本优点，土样质量I-II级；操作较方便，但结构较复杂；一般只限于取较软的土样。固定活塞薄壁式在敞口薄壁取上器的基础上，加设一个与取样管内径匹配的活塞。取样开始时，活塞位置处于取样管底端，封闭取样管；贯入取样过程中上提活塞；贯入结束提升取土器时，活塞可隔绝土样顶部水压力。软塑-流塑状粘性土，部分可塑状粘性土，粉土和粉砂土。为高质量取土器，土样质量I级；取土成功率高，逃土可能性小。结构较复杂，安装和操作较麻烦；只能取软土。将固定活塞取土器的活塞延伸杆去掉，仅保留活塞通向取土器头部的一段。通过装设于取土器头部的弹簧锥卡来限制活塞的反向位移。贯入取样时，活塞可随着土样相对于取样管而向上移动。可塑-流塑状粘性土，部分粉土和粉砂土。结构和操作较简单，类似于一般敞口薄壁取土器。土样上顶活塞时易受扰动，故可塑状粘性土才能取得I级土55 中南大学2010届毕业设计自由活塞薄壁式样，流塑-软塑状粘性土只能取II级土样。(2)尽可能缩短取样至试验之间的贮存时间，一般不宜超过3周。取样后应快送到实验室做相关实验(3)土样在运输途中要避免震动。对易于震动液化和水分离析的土样应就近进行试验。7）取岩芯工具选型及工艺钻探过程中，保证质量最关键的环节是采取岩芯。岩芯是供地质人员正确描述地层岩性和真实地反映地层情况的依据。在钻进过程中，进入岩芯管的岩芯往往由于钻具震动而破碎、磨耗、产生变化等振动，致使采芯率达不到100％。为了避免或减少这些干扰，根据地质情况和设备条件，合理选择钻进方法和取芯工具，遵守操作规程，保证采取岩芯的质量。（1）常用的卡取岩芯的方法有：卡料卡取法、卡簧卡取法、干钻卡取法、沉淀卡取法和楔段器卡取法。这里我们根据操作水平和地区经验，结合设备和操作条件拟采用简单实用的沉淀卡取法。（2）取芯工具的选择根据工程相邻场地已建建筑物所揭露的地层情况，下部岩层为强风化到中风化，节理裂隙极发育～较发育，岩体破碎～完整，为极软～软质岩。由卡取岩芯的特点及其适用情况，本工程拟采用沉淀卡取法为取芯方法，双动双层岩芯管为取芯钻具。图2-2双层双动管钻具结构图1－回水孔；2－双管接头；3－球阀；4－球阀座；5－外管；6－内管；7、8－外、内钻头；9－送水孔双层岩芯管钻具用在软地层及硬脆碎岩层中钻进，是提高岩芯采取率的有效工具。这类钻具分为双动双管和单动双管两类。双动钻具用于硬质合金钻进和金刚石钻进55 中南大学2010届毕业设计，单动钻具用于硬质合金和钻粒钻进。本工程采用双动钻具，双管钻具的冲洗液是从两岩芯管之间的空隙流到孔底，又由孔壁间隙返回孔口，而收存岩芯的内管中不通过冲洗液流。这样能够保存岩芯免受冲洗液的扰动，但仍受机械震动和摩擦的影响。双动双管钻具的结构如上图2-2。8）采取水试样的基本规定和要求：（1）水试样应能代表天然条件下的水质情况。（2）简单分析水样取100ml；分析侵蚀性二氧化碳的水样取500ml，并加大理石粉2～3g；全分析水样取300ml。（3）取水容器要洗净，取样前应用水试样的水对水样瓶反复冲洗三次。（4）采取水样时，应将水样瓶沉入水中预定深度缓慢将水注入瓶中，严防杂物混入，水面与瓶塞间要留1cm左右的空隙。（5）水样采取后要立即封好瓶口，贴好水样标签，及时送化验室。（6）水试样应及时试验，，清洁水放置时间不宜超过72h，稍受污染的水不宜超过48h，受污染的水不宜超过12h。水试样的采取和试验项目应符合水的腐蚀性试验的规定。由于不能认定工程场地的水对建筑材料是否具有腐蚀性，因此，应采取水试样进行试验，并评定其对建筑物的腐蚀性。采取水试样应符合下列规定：（1）混凝土或钢结构处于以下时，应采取地下水试样，做腐蚀性试验。（2）混凝土或钢结构处于地表水中时，应采取地表水试样，做水的腐蚀性试验。（3）水取样数量每个场地不少于2件，对建筑群不宜少于3件。本工程设计取水样4件进行腐蚀性分析。2.4.5护壁与堵漏在岩土层中钻进，除能保持孔壁稳定的粘性土层和完整岩层外，均应采取护壁措施。土层由于容易下套管，因此在土层中采用套管护壁。在岩层中由于选用硬质合金回转转进，因此，采用泥浆护壁。泥浆具有携带、悬浮和排除岩粉、冷却钻头、润滑钻具，保护孔壁和堵漏功能。为了使泥浆符合钻进工艺所要求，需加入适量的化学处理剂，加入量通过试验确定。烧碱或纯碱可增粘度、增静切力、调节pH值，纯碱投入量一般为土质量的2％；单宁酸钠可降粘度、降失水量、降静切力、一般加入量不超过3％～5％；当需要提高泥浆比重时可投放适量的重晶石粉、石粉、岩粉等物质。2.4.6钻探冲洗液钻进中选择适用冲洗液，主要是根据钻进地层情况来选用，原则是：1)钻进致密、稳定地层、选用清水作冲洗液；2)钻进松散、掉块、裂隙或遇水膨胀等地层，应选用淡水泥浆或不分散低固相泥浆，也可以采用钙处理泥浆冲洗液；3)钻进易溶解的矿层（如岩盐、光卤石等），为了保护矿心，防止冲蚀孔壁，应选用盐水泥浆作冲洗液；4)金刚石钻进，应选用聚丙酰胺不分散低固相泥浆、乳化泥浆作冲洗液。根据综合考虑，本工程在岩层钻探时选用聚丙酰胺不分散低固相泥浆做冲洗液。2．5水文地质勘探55 中南大学2010届毕业设计水文地质勘探由地下水质分析和水文地质测试组成。地下水质分析主要环境水对建筑材料的腐蚀性评价分析，建筑场地地地下水污染调查分析。水质分析往往用各种开式的指标值及水化学表达式来表示。具体方法有以下内容：1离子含量指标，2分子含量指标，3综合指标。这里我们主要采用离子含量指标法。取水试样要求：采取的地下水试样必须代表天然条件下的客观水质情况。水文地质勘察中常用的野外试验有水文地质试验、钻孔压水试验、抽水试验、渗水试验、岩溶连通试验、回灌试验、地下水流向和实际流速测定试验等，（摘自《水文地质学基础》【4】）这类试验是为了获取地层的相关水文地质参数。2.5.1注水试验注水试验是通过钻孔祥试验段注水，保持固定水头高度量测注入岩土层水量或量测水头高度与试验时间的变化率来确定岩土层的渗透系数的方法。此次使用的是钻孔降水头注水试验，其适用于地下水位以下渗透率较低的粘性土层。注水试验可根据以下公式计算含水层的渗透系数：（2－1）（2－2）（2－3）上式中：F—形状系数，由钻孔和水流边界条件确定。K—试验土层的渗透系数。T—滞后时间。H—试验的水头。A—注水管内径截面积。L—试验段长度。r—钻孔半径。t—试验时间。本次勘察工程中的注水试验计算过程及注水试验成果图见附图9。2.5.2水位观测水位观测应注意以下几点：55 中南大学2010届毕业设计1)遇地下水位时应测量水位。2)稳定水位应在初始水位后一定的稳定时间后量测3)对多层含水层的水位量测，应采取止水措施，将被测含水层与其他含水层隔开。初见水位和稳定水位可在钻孔内直接量测，稳定水位的间隔时间按地层的渗透性确定，对于砂土和碎石土不得少于0.5h，对粉土和粘性土不得少于8h，并宜在勘察结束后统一量测稳定水位，量测读数至厘米，精确度不得低于2cm。2．6原位测试技术设计动力触探试验（英文缩写DPT）是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数（或以能量表示）来判定土的性质，并对土进行粗略的力学分层的一种原位测试方法。动力触探技术在国内外应用极为广泛，是一种主要的土的原位测试技术，这是和它所具有的独特优点分不开的。其优点是：设备简单且坚固耐用；操作及测试方法容易；适应性广，砂土、粉土、砾石土、软岩、强风化岩石及粘性土均可；快速、经济，能连续测试土层；有些动力触探测试（如标准贯入），可同时取样观察描述。虽然动力触探试验方法很多，但可以归为两大类，即圆锥动力触探试验和标准贯入试验。前者根据所用穿心锤的重量将其分为轻型、重型及超重型动力触探试验。一般将圆锥动力触探试验简称为动力触探或动探，将标准贯入试验简称为标贯。由于动力触探试验具有简易及适应性广等突出优点，特别是用静力触探不能贯入的碎石类土，动力触探则可大有用武之地。动力触探及其成果应用已被列于多种勘察规范中，在勘察实践中应用较广，主要应用于以下几个方面：1）划分土类或土层剖面。2）确定地基土承载力。3）求桩基承载力和确定桩基持力层。4）确定砂土密实度及液化势。5）确定粘性土稠度及粘聚力和内摩擦角值。2.6.1重型圆锥动力触探试验选用原因动力触探试验具有勘探和测试双重功能，最基本的成果应用就是作为勘探手段，用来判别土类和划分土层。作为测试手段，动力触探试验的成果应用主要有以下几个方面：1）评价土的状态或密实度，这是碎石土密实度最主要的评价方法。2）估算土的强度指标。3）估算土的压缩性指标。4）评价地基承载力。5）估算单桩承载力。6）查明土洞、滑动面及软硬土层界面等。7）进行地基处理效果的检测。8）应用试验成果时，是否对其修正或如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。2.6.2标准贯入试验选用原因55 中南大学2010届毕业设计1）评价砂土的密实度和粘性土的状态。这是砂土密实度的最主要判定方法。2）估算土的强度指标，包括砂土的内摩擦角和粘性土的不排水强度。3）估算土的压缩性指标，包括压缩模量和变形模量。4）评价地基承载力。5）估算单桩承载力。6）对砂土或粉土进行液化判别分析。这是进一步判别液化的首选方法。7）估算沉桩阻力，进行预制桩的沉桩可能性分析。8）进行地基处理效果的检测。2．7现场技术工作2.7.1与编录有关的野外工作程序1）提钻后，测量并登记残留岩土芯长度，可用小尺子或钢尺测量岩芯管下端空管长度，岩土芯不平整时取岩芯管中点及两端空管长度平均值。2）测孔深、孔斜及水位、填写班报表。常见的工业与民用建筑岩土工程勘察时，要求垂直钻探且钻孔较浅，孔斜不必测量，一般当孔深大于100m或有特殊要求时，应测孔斜。水位应测初见水位及稳定水位，地下水有多层时，应分层测量。3）装岩土芯箱，按顺序摆放，每回次之间摆放铅笔填写的岩芯票，其格式大致如下所示：单位————工程————孔号————孔深————米至————米，进尺————米残留————米，岩(土)芯长度————米提升回次————岩芯编号及块数————日期————记录人————其中岩芯编号及块数示例如。式中：4指第4回次，3表示该回次岩芯有3块，2表示为第2块。4）初步鉴定岩土层，分层逐回次描述。5）岩土芯采取率的确定当无残留岩芯时，某回次岩土芯采取率为：当有残留岩土芯时，岩土芯采取率N为：式中：l—指该回次的岩土芯长；L—该回次进尺；55 中南大学2010届毕业设计L2—指本回次残留岩土芯长度；L1—上回次残留岩土芯长度。6）计算换层深度HH=上回次累计孔深L0+本回次分界面以上岩土芯所代表进尺Lm。上回次累计孔深L0指本回次以上进尺的累计孔深，计算换层深度步骤为：（1）找到换层界面所在回次，并测量该回次中岩土层分界面以上提取的岩土芯长度lm；（2）若该回次岩土芯采取率为n%，则lm/(n%)即代表分界面以上在该回次中的进尺：Lm=lm/(n%)；（3）将上一回次累计孔深Lo加上Lm即得换算深度。7）校正孔深孔深=总钻具长-机上余尺-机高8）岩土芯轴夹角测量岩土层产状不能在钻孔中直接度量，宜配合地表及其他资料，据有关公式换算。需要计算岩土层产状时，可参考有关教材和参考书籍。9）在分层处插入分界牌，填写地质记录。10）采样或原位测试，并及时记录位置及测试结果。土工试验样及水样应认真采取和包装，及时送至实验室进行测试。11）据室内土工试验和原位测试结果对野外记录进行补充和修正。2.7.2、钻孔编录要求、格式和内容1）钻孔编录要求（1）野外记录应由受过专业训练的人员承担，记录应真实及时，按钻进回次逐段填写，严禁事后追记。（2）钻探记录可采用肉眼鉴别和手触方法，有条件时或需要时应采用定量化、标准化方法(包括微型贯入仪、点荷载仪、孟塞尔色标及砂土粒度样模等)。（3）钻探成果可用钻孔野外柱状图或分层记录表示；岩土芯可据具体工程要求保存一定时间或长期保存。可拍摄岩土芯彩照纳入工程勘察成果资料。2）野外编录管理规则野外编录管理规则要点如下：（1）所有野外文件(钻探班报表、采样记录薄、观察记录册等等)均应有确切的户头——各级单位名称、有关研究目标的名称、钻孔编号等。（2）记载应该有一定顺序、清晰明了，不省略文字。数字用印刷体书写，记述出现错误和笔误，用单线扛掉并就近改写。擦涂或数字压数字的涂写是不允许的。（3）用普通软铅笔(2H)记载。不允许使用化学铅笔和墨水。（4）野外编录应该是原始记录，即直接的野外现场记录，不做中间转记。进行誉写以达到文件“清洁”是不允许的。（5）野外编录上，由负责人进行的所有修改，均应作为代替原始记录的补充，并要负责人签名。55 中南大学2010届毕业设计（6）所有野外文件，均应含有每天的编录日期，而且要有编录员和相应负责人的签名。3）钻孔编录格式钻孔现场记录可参照下列格式，也可按照施工单位的编录表格进行填写。钻孔现场记录表工程钻探野外记录全页，第页钻孔(探井)编号孔(井)口标高m，孔(口)位座标：x:y:工程地点钻机型号钻孔孔径：开孔m，终孔m地下水位：初见m时间：自年月日时起静止m至年月日时止4）记录内容钻孔记录内容包括两大类：一类为钻进过程记录，另一类为岩土芯描述（1）钻进过程记录填写钻探日志时要认真记录，具体钻进过程的观察和记录包括以下内容：回次进尺地层名称地层描述岩石质量指标RQD岩土芯采取率岩土样原位测试类型与成果钻进过程情况记载自至颜色状态密度湿度成分及其他编号取样深度取土器型号回收率钻探单位钻探机长钻探班长记录员①钻进方法、钻头类型及规格、更换钻头情况及原因；②钻具突然陷落(掉钻)或进尺变快处的起迄深度，借以判断洞穴、软弱夹层及破碎带的位置和规模；③遇有涌砂现象应注明涌砂深度、漏升高度及所采取的措施；④冲洗液的消耗量、回水颜色和沉渣成分及在不同深度的变化情况等；⑤发现地下水应注明初见水位及稳定水位、涌水量、水质、含水层性质及各含水层的水力联系；⑥孔壁坍塌掉块及钻具振动情况、钻孔弯曲、下钻难易、钻孔止水方法及钻进中发生的事故等；⑦每次取的岩芯应按顺序排列，按有关规定编号、整理、描述、装箱及保管；55 中南大学2010届毕业设计⑧注明所取原状土样、水样和岩样的数量及深度，包装运输；⑨钻进中所作的各种试验，应按有关规定认真填写记录。钻进过程描述内容可能包含一些间接或直接的与工程勘察有关的信息，也是岩土体及某些地质现象或地质体的间接或直接确定的依据，应明确记录，不应忽视。（2）岩土描述岩土芯描述按钻进提取的岩土芯不同而描述的内容也有不同，按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)要求，不同岩土芯描述内容包括下列内容：①碎石土：描述颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分，风化程度，充填物性质及充填程度，密实度等。②砂土：描述颜色、矿物组成、颗粒级配、颗粒形状、粘粒含量、湿度和密实度等。③粉土应描述颜色、状态、包含物、光泽反映、摇震反应、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特殊土除上述土类规定内容外，还应描述其特殊成分和特殊性质，有关特殊土特征可参照土力学及相关教材或参考书。⑥对同一土层中相同的韵律沉积，薄层与厚层的厚度之比>1/3，定为“互层”；1/10～1/3定为“夹层”；对>1/10且多次出现的薄层，定为“夹薄层”。具有互层、夹层、夹薄层特征的土，应描述各层的厚度及特征。⑦.岩石应描述地质年代、名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造及岩石质量指标RQD。对沉积岩石着重描述颗粒大小、形状、胶结物成分和胶结程度；对岩浆岩及变质岩应着重描述矿物结晶大小和结晶程度。⑧.岩体应描述结构面、结构体、岩层厚度、结构类型等内容，并符合下列规定：a.结构面描述包括类型、性质、产状、结合形式、发育程度、闭合程度、粗糙程度、充填情况及充填物性质及充水情况等。b.结构体应描述类型、形状、大小及结构体在围岩中受力情况。c.岩石厚度>1.0m时为厚层，大于0.5而小于等于1m为厚层，大于0.1m而小于等于0.5m为中厚层，小于等于0.1m为薄层。d.对地下洞室及边坡工程岩体，尚应确定岩体结构类型，岩体结构类型划分可参考《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)附录A表A.0.4执行。(3)对岩体基本质量等级为Ⅳ及Ⅴ级岩体，其鉴定和描述除上述有关内容外，还应包括下列内容：①对软岩及极软岩，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原因。如断层风化等。③开挖后是否有进一步风化的特性。5)钻孔资料整理钻进工作全部完成后，要整理钻孔资料，主要成果有：(1)钻孔柱状图：把孔内岩土层真实情况，按一定比例尺编制成柱状图。还应在相应位置标上岩土芯采取、原位测试的位置和结果及地下水位。55 中南大学2010届毕业设计(2)钻探日志及水文地质日志图：反映钻进过程、钻探技术、水文地质以及相互间的关系。(3)岩芯素描图：对岩芯的形状、完整程度及特点予以说明。钻孔柱状图现在大都由绘图软件作出，不同软件的图件形式和内容大同小异。手工绘制钻孔柱状图时，可参照教材图12-3或施工单位钻孔柱状图格式。上述野外记录是钻探过程中的文字记录，岩土芯样则是文字记录的辅助资料，它不仅对原始记录的检查和校对是必要的，而且对日后施工开挖过程的资料核对也有重要价值，故应在一段时间内妥善保存。2．8室内试验设计2.8.1土的室内试验设计根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001中11.2.1条规定：各类工程均应测定下列土的分类指标和物理性质指标：砂土:颗粒级配、比重、天然含水量、天然密度、最大和最小密度。粉土:颗粒级配、液限、塑限、比重、天然含水量、天然密度和有机质含量。粘性土：液限、塑限、比重、天然含水量、天然密度和有机质含量。并且有以下注释：1)对砂土，如无法取得Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级土试样时，可只进行颗粒级配试验；2)目测鉴定不含有机质时，可不进行有机质含量试验。当需进行渗流分析，基坑降水设计等要求提供土的透水性参数时,可进行渗透试验。常水头试验适用于砂土和碎石土；变水头试验适用于粉土和粘性土；透水性很低的软土可通过固结试验测定固结系数、体积压缩系数，计算渗透系数。土的渗透系数取值应与野外抽水试验或注水试验的成果比较后确定。当需对土方回填或填筑工程进行质量控制时，应进行击实试验，测定土的干密度与含水量关系，确定最大干密度和最优含水量。当需进行土的应力应变关系分析，为非线性弹性弹塑性、模型提供参数时，可进行三轴压缩试验，2.8.2岩石室内试验设计岩石的成分和物理性质试验可根据工程需要选定下列项目：岩矿鉴定、颗粒密度和块体密度试验、吸水率和饱和吸水率试验、耐崩解性试验、膨胀试验和冻融试验。单轴抗压强度试验应分别测定干燥和饱和状态下的强度,并提供极限抗压强度和软化系数。岩石的弹性模量和泊松比，可根据单轴压缩变形试验测定。对各向异性明显的岩石应分别测定平行和垂直层理面的强度。岩石直接剪切试验可测定岩石以及节理面、滑动面、断层面或岩层层面等不连续面上的抗剪强度，并提供c、Φ值和各法向应力下的剪应力与位移曲线。岩石三轴压缩试验可提供试验中不同围压下的主应力差与轴向应变关系、抗剪强度包络线和强度参数c、Φ值。2.8.3水和土腐蚀性的评价55 中南大学2010届毕业设计当有足够经验或充分资料，认定工程场地的土或水(地下水或地表水)对建筑材料不具腐蚀性时,可不取样进行腐蚀性评价。否则，应取水试样或土试样进行试验，并按本章评定其对建筑材料的腐蚀性。采取水试样和土试样应符合下列规定：1)混凝土或钢结构处于地下水位以下时，应采取地下水试样和地下水位以上的土试样，并分别作腐蚀性试验。2)混凝土或钢结构处于地下水位以上时，应采取土试样作土的腐蚀性试验；3)混凝土或钢结构处于地表水中时，应采取地表水试样，作水的腐蚀性试验；4)水和土的取样数量每个场地不应少于各2件，对建筑群不宜少于各3件。第三章野外工作施工组织设计3．1施工准备工作3.1.1施工前期准备工作1）开工前施工现场做到“三通一平”,修筑施工临时道路以保证机械的正常进场以及清除障碍物。2）充分研究初勘资料，对周边环境深入调查，确切掌握初步设计审批的有关内容，了解设计意图，弄清建筑物的结构特征以及特殊要求。明确勘察重点有针对性的进行详细勘察。3）进行场地的地质调查与研究，收集该地区的区域地质概况资料。了解该场地的地质情况。4）做好控制点和勘探点等测量资料的交接工作。5）做好机械设备的进场工作,确保设备完好进入施工现场，做好施工用具的选用和购买工作，及时进场和存放。6）做好设计单位(外部)及施工单位(内部)两级技术交底工作,认真学习领会设计图纸及质量要求，做好开工前的资料报验工作。7）了解场地内各种地下障碍物的情况，做好与有关施工管理部门的协调工作，办理好各种施工用证件。8）施工用水，施工用电的连接及临时设施搭建以及安排好附近民房租用。9）对施工人员进行生产，技术，质量，安全等方面的交底。10）根据施工现场实际情况调整修改施工方案。11）根据现场进一步完善施工组织方案，绘制工地挂图包括平面，剖面设计图及施工平面布置图。12）健全指挥系统及安全施工，工程质量及环保保障体系。13）设计编制人员及技术主管同现场技术及施工人员召开会议，做详细技术交底及总体施工规划。3.2人员编制及组织机构，岗位责任55 中南大学2010届毕业设计3.2.1编制原则1）严格遵守招标文件要求，保质保量、安全地按期完成勘察任务；2）确保施工期间连续施工，全面平衡机具和人员，实现均衡生产；3）妥善安排施工现场，确保安全生产，实现文明施工。3.2.2组织机构体系为确保工程的顺利完成，采用6台钻机同时进行，首期进行控制孔的钻进，每台钻机安排3人。其它相应岗位按下表配置。在工程未竣工之前，劳动力不得中途退场，以便项目部随时调整，确保施工任务按期完成。其中人员配备见表3-1，施工组织机构见图3-1.表3—1人员配置表项目经理1人项目总工程师1人施工技术部4人安全质量部1人计划财务部1人材料设备部1人测量队1人钻探队18人综合办公司1人实验室1人司机1人合计31项目经理部综合办公室计划财务部安全质量部施工技术部项目总工程师项目经理内部质量监理公司专家组钻探队测量队材料设备部试验室图3-1施工组织机构框图3.2.2岗位责任1）项目部经理工作职责（1）贯彻执行国家和工程所在地政府的有关法律、法规、技术、安全法规规范、规程和标准。执行公司的各项管理制度。负责履行岩土工程勘察承包合同的全部职责。55 中南大学2010届毕业设计（2）执行项目经济责任制中由项目经理履行的各项条款。对施工中的工期、质量、安全、成本、人、财物管理全面负责。（3）建立项目管理组织机构，选聘人员，遵照公司的规章制度，制定管理人员岗位职责的实施细则，并进行检查监督考核。负责贯标工作，及时作出项目管理决策，使项目部高效能地开展工作。（4）组织编制工程项目施工组织设计（送公司审批），对工程总进度、质量、安全生产和文明施工以及降低工程成本进行科学策划，明确总目标，阶段性目标，确保项目建设成功。（5）负责本项目工程的劳动保护和施工安全领导工作（本项目的安全生产第一责任人），执行公司《安全管理制度和安全生产责任制》，按公司安检制度组织安检，严格遵守有关安全技术标准规范、规程，确保安全生产和文明施工。（6）按施工组织设计的施工总平面图要求，组织施工现场临时设施的搭建，安排办理开工手续。做好施工准备工作。（7）建立生产调度制，对工程进度进行有效的控制。要根据工程总进度要求，组织编制作业计划（送公司审批），参加公司的生产调度会，主持召开项目部的生产调度会，及时解决问题，确保工程进度按计划进行。（8）加强技术管理，严格执行国家《工程建设标准强制性条文》及有关技术标准和规范。积极推广应用新技术新工艺，按要求建立项目管理和质量保证体系的有效运行，负责组织编制项目质量计划并贯彻执行，确保工程质量，实现“以质取胜”的方针。（9）严格执行公司的材料物资采购和管理制度。杜绝伪劣产品进入工地，防止材料浪费。2）项目部施工技术负责人职责施工员是在项目总工程师领导下，遵照设计图纸、施工规范、规程，和施工组织设计与作业计划的安排，具体组织指挥作业队（班组）在所在单位工程进行施工作业的管理人员。对所负责的分部分项工程的进度、质量、安全直接负责。具体工作职责如下：（1）彻执行国家《工程建设标准强制性条文》及有关技术、安全法规、规范、规程和标准。（2）熟悉施工图纸，参加图纸自审，确保按图施工。（3）参与编制单位工程施工组织设计，负责编制分部分项工程施工方案。（4）检查监督工人是否遵守操作规程，及时发现并制止违章作业行为，及时处理施工中存在的问题，确保安全施工和工程质量。（5）做好勘察施工过程的检验。按照有关程序，处理工程质量事故。（6）组织工人班组进行质量自检，做好工序交接手续。（7）做好施工日记，收集整理竣工验收的有关技术内业资料。3）项目部安全员工作职责（1）熟练掌握国家《工程建设标准强制性条文》及政府有关劳动保护、安全生产法规和施工安全技术规范、规程、标准，并认真贯彻执行，确保安全生产和文明施工。（2）55 中南大学2010届毕业设计在项目经理领导下，具体负责建立安全生产责任制，制定安全管理目标（安全达标、文明施工）和贯彻公司安全生产管理制度的措施。（3）熟悉施工图纸、参加图纸自审。（4）负责安全教育，对特殊工种和新进场工人的操作证进行审查。（5）检查督促按时发放并用好劳保用品。（6）按《建筑施工安全检查标准》，组织内部定期检查评比（项目部安全组每旬组织一次检查）。负责接待外部的检查。（7）参加工伤事故的调查处理，上报工伤事故统计报表。4）项目部材料设备员工作职责（1）了解常用材料性质及有关材料消耗定额。（2）对远离公司的工程在项目部经理领导下，具体组织工程材料，设备等采购工作。（3）严格按照采购合同和贯标要求组织材料采购和验证，把好材料质量关。保证只有经检验合格的材料才能发出使用或安装。（4）组织材料的验收进场和退场以及存储工作。5）计划财务部工作职责（1）熟悉并执行国家《经济合同法》，有关统计法等经济法规。（2）熟悉施工图纸、招标函件、总分包合同、预算书。（3）参与择优选择作业队和供应商，审核分承包商的报价，起草并办理签订分承包合同（送公司经营科审查经理签字）。（4）按合同规定的付款办法，向业主办理拨款申请，审核分承包商的请款书（项目经理审定，报公司经营科检查，总会审核、经理批准）。（5）做好成本核算和经济分析工作，提供领导决策。（6）负责做好单位工程竣工结算（送公司经营科审核）。6）项目部试验室工作职责（1）严格按试验方法、操作规程进行材料的试验工作。（2）做好试验全过程的原始记录，填写有关质量凭证。（3）负责配合材料的抽样送检及试验报告的取回，对不合格的试验结论及时通知项目经理。（4）负责试验设备的使用保管，未经确认合格的设备、仪器不得使用。7）项目部综合办公室工作职责（1）管理印鉴、会议通知，负责来往函件的分发等文秘工作。（2）负责做好劳工人事具体工作：招聘人员、业务培训、建立档案、造工资册、劳保福利，以及做好后勤管理工作。8）项目部测量队工作职责（1）项目经理部在与建设单位办理好现场交接手续后，根据业主提供的定位轴线和高程基准点，建立测量控制网。测量控制网建立后须经业主/监理复核后方可开始施工。（2）测量工作开始前，应熟悉设计图纸及有关技术资料，根据设计图纸要求，结合现场实际情况，制定测量技术方案。（3）按照相关规范及其要求，建立测量网，进行孔位的坐标和高程测量。55 中南大学2010届毕业设计9）项目部钻探队工作职责（1）负责现场的钻探，按照相关规范实施，保障安全问题。（2）照项目部制定的施工进度安排，保质保量完成钻探任务。3.3施工进度安排及工期保证措施3.3.1施工进度安排本工程计划工期为30天，我们将充分发挥项目部的作用力争在计划工期内按时优质的完成勘察工作。我们将先熟悉、研究初勘资料，收集工程场地的一些资料，编写施工组织设计、施工动员工作及人员落实、施工机械运输进场计划，然后进行现场操作。结合本工程特点及公司现有人员、机械设备等相关条件，合理安排各项施工及其日程进度。其施工进度安排如表3-2。表3-2施工进度表日期工序第一周第二周第三周第四周第五周熟悉、研究初勘资料，收集工程场地的一些资料，编写施工组织设计施工动员工作及人员落实施工机械运输进场测量放点钻探原位测试整理资料提交勘察成果3.3.2工期保证措施1）保证工期的技术组织措施（1）建立健全领导组织机构和工期保证体系。（2）选派能力强、水平高、经验丰富的干部进入各级管理层，选择良好的社会信誉和施工业绩精良的队伍投入本工程。（3）加强职工教育工作，定期召开生产会议，使工程始终处于受控状态。（4）为确保工期，配备充足的交通工具，保障材料及时供应、设备及早就位。（5）精心编制实施性施工组织设计，实行动态管理，不断优化施工方案。（6）55 中南大学2010届毕业设计认真做好现场技术工作，同时做好图纸审核、交底及实施性施工组织设计的编制等工作。加强施工环节的控制，对难点、重点项目成立QC（质量控制）攻关小组。3.4施工质量标准及质量保证措施3.4.1施工质量标准为了确保工程质量，实现创优目标，建立适合本项目的工程质量保证体系，以制度规范质量管理行为。开工前编制科学的施工组织设计及可行的质量计划和作业指导作为质量保证的基础，施工中落实各种检查制度作为手段，并开展广泛的群众性QC小组，形成全员管理质量的氛围。1）质量方针：争创行业第一，实现顾客期望，奉献满意工程。2）质量目标：打造优良工程，杜绝各类质量事故。一次性检验合格率90％以上。3）工序流程如图3-2。4）钻孔施工质量控制水位观测地质编录标准贯入试验取样依此对需要原位测试的钻孔进行动力触探试验放线、定孔位场地平整提交成果室内试验验收合格后依此钻进所有钻孔直到完成放钻继续钻进重复上步直到钻进完成设置泥浆池钻进第一个钻孔至一定深度后提钻图3-2施工工序流程图（1）施工现场孔斜的预防：①安装设备前，地基要平整、坚实,填方部分不得超过1／3，基台木要水平、稳固。②钻机立轴倾角的方向要符合设计要求，上对塔上天车，下对设计孔位。同时，在钻进过程中还要经常检查和校正立轴方向。55 中南大学2010届毕业设计③要保证按设计方向开孔，粗径钻具要直，长度要逐渐加长至10m左右。孔口管要固定牢，其方位和倾角要符合设计要求。④换径时，应采用带导向的综合式异径钻具。（2）钻孔弯曲的纠正①使顶角下垂的方法。②采用带人工支点的悬垂钻具等方法慢慢使钻孔轨迹下垂。（3）方位角偏斜纠正：在钻孔方位顺钻头回转方向偏斜时(右旋)，采取左旋钻具的方法纠正。或者采用反孔钻杆。5）取样控制（1）钻进中应保持钻孔孔壁垂直，以避免取土器切刮孔壁。（2）取土过程中每个操作工序，均应细致稳妥，以免造成扰动；取出的土应及时用蜡密封，并注明上下，贴上标签，做好记录；在土样封存、运输和开土做试验时，都应注意避免扰动，严防振动、日晒、雨淋和冻结。（3）在正式取土前，把已受一定程度扰动的孔底土柱清理掉，避免废土过多，以及取土器顶部挤压土样；取土前还应准确丈量取土器深度和进尺深度等尺寸。6）水位观测每次提钻后、下钻前个测量一次。在进尺少提钻次数频繁时，可2－3个回次或每班原材料、构配件品种、数量质保或检验单计量验收质量抽检、测试不合格合格退货、禁止使用进入现场待用有疑义者抽样复试合格使用不合格图3-3原材料、构配件质保证体系平面图纸、技术标准、操作规程55 中南大学2010届毕业设计技术交底施工成孔成孔取样质量检验（有无孔坍塌）返工，分析原因不合格合格技术员验收完工，打下一个孔图3-4工程质量质保体系测定一次。因故停钻时间较长时，观测时间视水位变化快慢而定。一般1-4小时观测一次，直到稳定为止。开钻前再测一次。遇水位突变的水层，应停钻测其静止水位或水头高度。在观测时应注意：观测基准点必须固定；经常检查测绳长度、一般10m内误差不超过5cm。3.4.2质量保证措施1）完善内部质量保证体系健全和完善质量管理网络；健全和完善原材料、构配件质保证体系（主要为钻探所用材料及各种设备的构配件）见上图3-3；健全和完善工程质量质保体系，如上图3-4。3.5安全生产和文明施工措施3.5.1安全施工保证措施1）安全生产应贯彻谁负责生产谁负责安全的安全责任制，明确各级领导人员的安全生产责任；2）建立安全管理网络，负责人在施工现场巡回检查，对各种不安全因素，及时提出改进措施，将不安全隐患消灭在萌芽状态之中；3）认真做好安全交底工作，新工人严格执行三级安全教育制度，严禁违章作业；4）工地电线不准随地乱拉，工地入口处及关键部位悬挂各种安全警示牌，现场设置一定的消防栓；结合本工程实际，坚持“安全第一，预防为主”的方针，明确安全目标，成立第一领文明施工领导小组组长:总工程师副组长：办公室负责人钻探机长文明施工员地质技术员工程管理负责人安全质量部负责人材料设备部负责人施工技术负责人55 中南大学2010届毕业设计试验员图3-5文明施工保证措施体系导为组长的各级安全管理组织，坚持安全交底、安全教育、持证上岗制度，组织经常性的安全检查，创建安全标准工地建设，最终实现安全目标。3.5.2文明施工保证措施建立文明施工保证措施体系，如上图3-5。3.6施工设备一览施工设备和工具见表3-3。表3-3施工设备和工具一览表设备名称设备型号设备数量工程地质钻机GY-200-1A型6台泥浆泵HB-3型6台全站仪徕卡TS02power1套土样盒镀锌铁皮220个钻杆42mm240m套管130mm110mm40m30m清水泵2台金刚石取芯钻头飞碟牌人造金刚石地质工程钻头40个敞口厚壁式取土器12个双管双动岩芯管8个标准贯入器6套重型动力触探器6套地质罗盘1个相机1部3．7施工费用预算3.5.1编制依据与说明工程名称：武广客运专线衡阳站55 中南大学2010届毕业设计1）本预算工程计算依据建设单位提供的招标文件，武广铁路客运专线有限责任公司武广客运专线衡阳站岩土工程详细勘察报告，中南建筑设计院提供的设计图纸、技术要求、说明、施工方案及有关技术资料。2）本工程预算取费执行2002年国家计委、建设部颁发的《工程勘察收费标准》（2002版）【5】通用工程勘察收费按照下列公式计算：（1）工程勘察收费＝工程勘察收费基准价×（1±浮动幅度值）（2）工程勘察收费基准价＝工程勘察实物工作收费＋工程勘察技术工作收费（3）工程勘察实物工作收费＝工程勘察实物工作收费基价×实物工作量×附加调整系数（4）工程勘察技术工作收费=工程勘察实物工作收费×技术工作收费比例通用工程勘察收费采取实物工作量定额计费方法计算，由实物工作收费和技术工作收费两部分组成。3）工程勘察收费基准价工程勘察收费基准价是按照本收费标准计算出的工程勘察基准收费额，发包人和勘察人可以根据实际情况在规定的浮动幅度内协商确定工程勘察收费合同额。4）工程勘察实物工作收费基价工程勘察实物工作收费基价是完成每单位工程勘察实物工作内容的基本价格。工程勘察实物工作收费基价在相关章节的《实物工作收费基价表》中查找确定。5）实物工作量实物工作量由勘察人按照工程勘察规范、规程的规定和勘察作业实际情况在勘察纲要中提出，经发包人同意后，在工程勘察合同中约定。6）附加调整系数附加调整系数是对工程勘察的自然条件、作业内容和复杂程度差异进行调整的系数。附加调整系数分别列于总则和各章节中。附加调整系数为两个或者两个以上的，附加调整系数不能连乘。将各附加调整系数相加,减去附加调整系数的个数,加上定值1，作为附加调整系数值。根据此次勘察场地环境确定其附加调整系数为1.0。7）岩土工程勘察岩土工程勘察实物工作量统计见表3-4.表3-4岩土工程勘察实物工作量统计表项目名称单位工程量备注岩土工程勘察工程地质测绘km20.011:1000比例尺简单地形钻孔m1190Ⅱ类土层,D<10米钻孔m342.72Ⅲ类土层，D>10米钻孔m847.28Ⅴ类岩层，10米10米3类钻孔m377847.28319424.56Ⅴ类岩层，10米50平均值17.417.677.696.328.88标准差4.9493.7123.5671.6452.011变异系数0.2580.2100.4640.2600.226标准值16.6915.346.715.78.3注：重型圆锥动力触探试验击数数据已按规程、规范进行了杆长修正。55 中南大学2010届毕业设计第五章勘查成果应用5.1场地环境及地质灾害评价根据本次勘察结果分析，勘察区内未见不良地质构造；场地内地面较为平坦，原为农田和鱼塘，目前已经被铁路局施工队压实整平，场地内无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象。场地内原有民房均已基本拆除，无电力、电信等地下网线，对施工无不良影响。5.2场地稳定性评价根据本次勘察结果，勘察区内无断裂构造通过，区域地质稳定；拟建场地地形较平坦开阔，第四系覆盖层厚度不大，未见不良地质构造及现象；根据国家质量技术监督局2001年2月出版的《中国地震烈度区划图（GB18306-2001）》，本场地地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为小于Ⅵ度。本场地无可液化地层，场地区域地质稳定，适宜建筑。5.3地层岩土性能评价综合分析岩土层主要物理力学指标统计成果和地层特征，现将场地内各岩土层工程性能评价如下：素填土①：该层分布于整个场地，为人工压实填土，下部已经做过CFG桩和预应力管桩处理，在桩顶部有厚度约0.3～0.7m砂卵石垫层。站台区素填土组成成分主要是粉质粘土，含有25%～38％左右的卵石及圆砾，经人工分层压实形成，根据本次钻孔内重型圆锥动力触探试验成果分析，素填土呈中密～密实状，厚度不均，工程力学性质稍差，不宜作拟建建筑的天然地基持力层。站房区素填土主要成分为粉质粘土，含有少量砂砾及卵石，呈中密状，厚度较薄，分布不均，工程力学性质较差，不能作拟建建筑的天然地基持力层。粉质粘土②１：软塑～可塑状，属高缩性土，工程力学性质差，不能作拟建建筑物的天然地基持力层。粉质粘土②55 中南大学2010届毕业设计2：可塑～硬塑状，属中等压缩性土，工程力学性质较好，但厚薄不一，厚度大的地方，可考虑作拟建建筑物的天然地基持力层，但不宜做拟建建筑物的桩基持力层。粉土③：稍密～中密状，工程力学性质较好，仅在场地南东角有揭露，分布不均一，不宜作拟建建筑物的地基持力层。粗砂④：松散～稍密状，工程力学性质差，厚度变化大，分布不均一，不宜作拟建建筑物的地基持力层。圆砾⑤：稍密状，工程力学性质较好，但局部缺失，分布不均一，不宜作拟建建筑物的地基持力层。强风化泥岩⑥：属于半成岩，为场地下伏基岩，基岩出露高程变化不大，工程力学性质相对较好，厚度较大，埋深一般，可作为拟建建筑物的桩基持力层。中风化泥岩⑦：中厚层状，泥质结构，节理裂隙较发育，岩石较完整，力学性质较好，承载力较高，厚度较大，埋深一般，是拟建站房和站台雨棚较好的桩基持力层。5.4水文地质条件评价场地地表水主要为耒河，水塘及水渠中的水，水量较大，对砼结构无腐蚀性，可作为施工用水。场地地下水主要类型为第四系素填土中的上层滞水和赋存于粗砂、圆砾层中的孔隙水。赋存于第四系素填土中的上层滞水水量较小，补给来源于大气降水和地表水，水位变化较大，水量不大，易疏干，基坑开挖时，采取适当的集、排水或隔水措施即可处理，对基础施工影响不大。赋存于粉砂、圆砾层的孔隙水水量较丰富，具承压性，承压水稳定水头埋深多在54.26～56.91m之间，接受大气降水与地下迳流补给，丰水季节地下水丰富，承压水头较高，枯水季节承压水头较低。为确定含水层的渗透系数，在ZK022和ZK074两孔中进行了注水试验，测得综合含水层渗透系数为25.34～35.67m/d，含水层为强透水层，且富水性好。该孔隙水对桩基础施工有一定影响，应该采取相应的护壁措施。人行地下通道地板设计标高为56.407m，基坑开挖后将座落于隔水顶板上，没有揭穿承压含水层，隔水层厚度7.0～8.8m，承压水头最大压力小于隔水顶板的自重压力，基底的设计可不考虑到地下水的浮力。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）附录G判定：本场地环境类型为Ⅱ类。水质评价：根据本次勘察所取上层滞水（ZK102）、孔隙水（ZK114）及地表水水样《水质简易分析报告》结果，按有关规范判定：场地环境类型为Ⅱ类，上层滞水和孔隙水对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性；地表水对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。建筑场地地层的透水性评价：拟建场地表层人工填土，结构较为松散，具一定的透水性，属弱透水层，其余的一般黏性土层、老黏性土层包括下伏中、微风化基岩在内均属稳定的隔水层。拟建场地含水层有关注水试验结果，可参考下表5-1。表5-1含水层的综合渗透系数表钻孔号渗透系数K（cm/min）ZK0222.4855 中南大学2010届毕业设计ZK-741.765.5地震效应评价据国家质量技术监督局于2001年2月2日发布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），拟建场地地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为小于Ⅵ度，设计地震分组为第一组，为抗震有利地段，设计可不考虑地基土地震液化问题。为了划分场地地基土类型和建筑场地类别，本次勘察在ZK008和ZK088两孔中进行了岩土波速测试，其测试结果详见各钻孔《波速测试成果表》。其计算公式取自《工程地质手册》（第四版）【8】。场地内各地层波速测试成果统计如下表5-2：表5-2场地各地层波速测试成果统计表岩土名称各层波速算术平均值Vse（m/s）土的类型卓越周期T(s)素填土①195.5中软土0.364粉质粘土②2332中硬土粗砂④178.5中软土圆砾⑤386中硬土强风化泥岩⑥512中硬土中风化泥岩⑦987岩石根据以下公式计算土层的等效剪切波速Vse=d0/t其中：Vse——土层等效剪切波速（m/s）d0——计算深度（m）t——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间di——计算深度范围内第i土层的厚度（m）Vsi——计算深度范围内第i土层的剪切波速（m/s）n——计算深度范围内土层的分层数根据经验公式计算场地的卓越周期。其卓越周期计算结果见表5-3。表5-3场地各钻孔等效剪切波速和场地卓越周期55 中南大学2010届毕业设计钻孔项目ZK008ZK088平均值等效剪切波速Vse（m/s）377.03384.26380.65卓越周期T（s）0.3760.3510.364根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）【9】第4.1.3、4.1.6条，结合场地内钻探揭露的覆盖层厚度综合判定：拟建场地覆盖层厚度小于15m，结合地方经验综合判定:拟建场地土类型属中硬场地土，建筑场地类别属Ⅱ类。拟建场地属可进行建设的一般地段。液化判别：本场地有厚约0.6-5.7m的粗砂层④和1.7-7.5m的粉土层③，粗砂层为松散～稍密状，稍湿～饱和；粉土层为稍密～中密状，稍湿，泥质弱胶结，场地地震设防烈度小于Ⅵ度，不会产生液化。5.6不良地质现象及特殊性岩土评价5.6.1不良地质现象及构造根据本次勘察结果，勘察场地地形较平坦开阔，覆盖层厚度较小，地层岩性较简单，没有滑坡、滑塌等不良地质现象，场地区域内未见不良地质现象及构造。5.6.2特殊性岩土特殊性岩土主要为软土，分布于站台区北侧临近河堤附近和站房区西侧临近河流附近，仅钻孔ZK001、ZK84、ZK99、ZK100有揭露，厚度分别为1.1m、2.1m、2.0ｍ和3.3ｍ，分布范围不大，厚度较小，其物理力学性质较差，对基础施工有一定的影响，需采取相应的防护措施。5.7基坑开挖及支护评价拟建人行地下通道位置为铁路填方路基，车站中心里程轨面设计高程为63.157m，勘察期间地面标高约58.88～59.66m，需再填高约4.3～3.5m。根据设计提供的委托书及勘察技术要求，站房地面设计标高约为57.407m，人行地下通道基底面标高约为56.407m，铁路路基施工完工后，人行地下通道处基坑开挖深度约为7.0m，基坑工程安全等级为二级；站房区现地面标高约为56.83～57.99m，为半填半挖区，填、挖深度约为0.6m，无需进行基坑支护设计。组成人行地下通道处基坑壁的土层为素填土①，由人工分层压实形成，未完成自动固结，基坑开挖时可采取排桩或者地下连续墙进行支护，支护系统可兼作为地下通道的侧墙，并设置好相应的疏、排水系统。地下孔隙水为承压水，勘察期间稳定水头约54.71～56.19m，基坑开挖后上部隔水层（粉质粘土②2）厚度约7.0～8.8m，因隔水层厚度较大，孔隙承压水水头最大压力小于隔水层顶板的自重压力，对施工不会产生不良影响，可不进行基坑抗浮设计。5.8基础方案评价依据设计要求，拟建主站房最大柱底内力标准值约为45000kN，站台雨棚的最大柱底轴力标准值为15000kN。根据本次勘察所得知的场地岩土工程地质条件，建议拟建主站房和站台雨棚都采用钻孔灌注桩基础，以中风化泥岩⑦作为持力层，基础进入持力层的深度应依据上部荷载要求确定。5.9结论与建议55 中南大学2010届毕业设计勘察结果表明，拟建场地无断裂构造通过，未见新构造活动痕迹，场地内区域地质稳定；拟建场地地形较平坦开阔，地貌单一，地层结构和水文地质条件较简单，作为建筑场地是适宜的。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），拟建场地抗震设防烈度为小于6度，设计基本地震加速度值小于0.05g，反应谱特征周期为0.35s，设计地震分组为第一组，拟建场地属可进行建设的一般场地。拟建场地土类型属中硬场地土，Ⅱ类建筑场地。拟建场地内无可液化层。建议拟建主站房和站台雨棚都采用钻孔灌注桩基础，以中风化泥岩⑦作为持力层，基础进入持力层的深度应依据上部荷载要求确定。根据本次勘察结果，参照《建筑地基基础设计规范》（GBJ50021－2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）等有关规范，参照地区工程经验，场地各地层工程特性指标建议采用下表5-4值。基坑开挖和支护建议在枯水期施工，基坑底板建议采用素混凝土垫层；基坑开挖后及时对坑内积水进行疏排，并设置好相应的疏、排水系统；基坑可不进行抗浮设计。表5-4各岩土层物理力学指标推荐值表指标地层承载力特征值fak(kPa)压缩模量Es(MPa)变形模量E0(MPa)钻孔灌注桩抗剪强度天然重度(g/cm3)土体与锚固体极限摩阻力标准值qsik（kPa）桩的侧阻力特征值qsia(kPa)桩端端阻力特征值qpa(kPa)内摩擦角ф(°)凝聚力C(kPa)Q4ml素填土①25018Qh粉质粘土②22406.03512.081.018.535Qh粉土③2007.03012.072.418.638Qh粗砂④160353555Qh圆砾⑤3504080180085E强风化泥岩⑥45045801800100E中风化泥岩⑦13005000注：1.表中端阻力特征值适用条件：桩底沉碴小于10cm，桩端进入持力层的深度大于1.0倍桩径且不小于1.0m；2.采用上表数值时，单桩竖向承载力特征值应根据有关规定进行试桩校核；3.采用《建筑桩基技术规范》（JTJ94-94）进行钻孔灌注桩设计时，桩的极限侧阻力标准值qsik和极限端阻力标准值qpk分别在上表qsia、qpa值上乘1.645取值。建议施工前或施工中应按照有关规范进行原位载荷试验，以校核基础持力层的承载力指标；建议基坑施工过程中应对其稳定性进行连续监测，以保证施工安全和工程质量；建议加强施工地质验槽工作，以便及时发现和解决施工中遇到的工程地质问题。55 中南大学2010届毕业设计结束语随着毕业设计的结束，四年的大学生活和学习也要画上一个句号了。本次毕业设计是在胡老师的精心指导和帮助下完成的。本次毕业设计过程中将四年所学的知识作了系统的整理与应用，并在次基础上将专业知识综合的应用与实践之中，提升了我的专业素质，为走上社会工作打下了基础。本次毕业设计也加深了我对本专业的进一步认识和了解。本次毕业设计以查明建设场地的工程地质条件、水文地质条件和不良工程地质问题为出发点，结合铁路工程地质勘查的各种规范和章程以及室内试验成果，对工程建设给出了初步的建议，并且涉及到了工程地质勘察的部分手段和方法。作本次毕业设计是严格按照各种工程地质勘察规范的要求，参照湖南省农林工业勘察设计研究总院的勘察报告进行的。目的在于培养我更加严谨的思维能力和应用专业知识解决问题的能力，以便于在以后的工作中能够写出合格的勘察报告。另外，通过本次毕业设计还培养了我参阅文献和著作来解决问题的能力。但是由于本人所学知识和能力有限，设计难免存在一些问题和缺陷，不足之处还请谅解。最后，我致上我最忠诚的感谢！在这里我要再次忠心的感谢在这次毕业设计过程中给予我精心辅导和帮助的胡老师，以及在这次实习过程中给予我指导和帮助的湖南省农林工业勘察设计研究总院岩土勘察分院的陈心灵主任和王海工程师，还有帮助过我的同学们。谢谢您们！本次毕业设计材料来源于湖南省农林工业勘察设计研究总院。经过在公司两个月的实地工作实习，对专业知识的理解和掌握有了很大的提高，对所学专业也有了一个理性的认识。为了系统将所学的理论知识归纳总结以及应用与实践，我将这次实习时间的成果和所学习的理论知识相结合，完成了本次毕业设计。55 中南大学2010届毕业设计参考文献[1]中华人民共和国建设部,JGJ87-92,建筑工程地质钻探技术标准[S],北京:中国建筑工业出版社,1992.[2]中华人民共和国建设部,GB50021-2001岩土工程勘察规范[S],北京：中国建筑工业出版社,2001.[3]中华人民共和国建设部,JGJ89-92,原状土取样技术标准[S],北京:中国建筑工业出版社,1992.[4]王大纯,水文地质学基础[M].北京:地质出版社,1986.[5]中华人民共和国建设部,中华人民共和国计划委员会,[2002]价字费10号,工程勘察收费标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.[6]中华人民共和国建设部,GBT50123-1999,土工试验方法标准[S],北京:中国建筑工业出版社,1999.[7]中华人民共和国建设部,GBT50266-99,工程岩体试验方法标准[S],北京:中国建筑工业出版社,1999.[8]常士骠等,工程地质手册（第四版）[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.[9]中华人民共和国建设部,GB50011-2001,建筑抗震设计规范[S],北京:中国建筑工业出版社,2001.55 中南大学2009届毕业设计附图（1）勘探点一览表（2）场地平面布置图（3）水质分析报告表（4）土壤力学性质试验报告表（5）岩石力学性质试验报告表（6）标准贯入试验数据统计表（7）重型圆锥动力触探试验成果表（8）地层统计表（9）注水试验成果表（10）波速试验成果表（11）总图例（12）钻孔平面布置表（13）工程地质剖面图（14）钻孔地质柱状图2 中南大学2009届毕业设计目录摘要iAbstractii前言iii第一章岩土工程勘察纲要11.1工程概况及任务来源11.2本纲目勘察目的及要求21.3勘察纲要3第二章勘察技术设计52.1工程地质测绘52.2工程测量62.3工程物探82.4钻探取样技术设计92.5水文地质勘探152.6原位测试技术设计162.7现场技术工作172.8室内试验设计21第三章野外工作施工组织设计233.1施工准备工作233.2人员编制及组织机构，岗位责任233.3施工进度安排及工期保证措施263.4施工质量标准及质量保证措施273.5安全生产和文明施工措施303.6施工设备一览313.7施工费用预算31第四章岩土试验与测试354.1岩土试验方法与规程354.2试验数据记录、整理与分析434.3岩土参数取值464.4原位测试统计分析47第五章勘查成果应用495.1场地环境及地质灾害评价495.2场地稳定性评价495.3地层岩土性能评价495.4水文地质条件评价495.5地震效应评价505.6不良地质现象及特殊性岩土评价515.7基坑开挖及支护评价522 中南大学2009届毕业设计5.8基础方案评价525.9结论与建议52结束语54参考文献55附图562