岩土工程勘察基本技术
方法精编
Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
一、岩土工程地质分类
各行业岩土工程地质分类不尽相同。这里综合介绍国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）、《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）和省标《建筑地基基础设计规范》（GBJ15-31-2003）的岩土分类方法。其他行业的岩土分类大同小异。
（一）岩石分类
1．岩石坚硬程度划分如表1。
岩石坚硬程度分类表
表1
坚硬程度分
类
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＞
5fr≤5
注：1.无法取得fr值时，可用点荷载强度指数换算，见国标《工程岩体分级标准》（GB50218-94）3.4.1式；
2.定性划分可参考《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）表
A.0.1。
2．岩体完整程度划分如表2。
岩体完整程度分类表
表2
完整程度完整较完善较破碎破碎极破碎
完整性系
数＞0.75
0.75~0.5
5
0.55~0.3
5
0.35~0.1
5＜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。应选代表性岩体、岩块测试。无波速测试资料时，可按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）表A.0.2定性划分。
3．按岩石坚硬程度和岩体完整程度，岩体基本质量等级分为5类，如表3。
岩体基本质量等级分类表
表3
完整程度
坚硬程度
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
4．石按软化系数分为易软化岩石和不软化岩石。
软化系数，fr、frd分别为饱和单轴抗压强度和干燥单轴抗压强度。Kd≤0.75为易软化岩石，Kd＞0.75为不软化岩石。
5．岩石风化程度按表4划分。
岩石按风化程度分类表
表4
风化
程度特征
参数指标
波速
比
Kv
风化系
数
Kf
标贯实
测击数
N’
未风化岩质新鲜，偶见风化痕迹。0.9~1
.0
0.9~1.
微风化结构基本未变，仅节理面有铁
锰质渲染或矿物略有变色，有
少量风化裂隙。
0.8~0
.9
0.8~0.
9
中风化结构部分破坏，矿物成分基本未变，沿节理面出现次生矿
物，风化裂隙发育。岩体被节0.6~0
.8
0.4~0.
8
理、裂隙分割成块状
（20~50cm）。用镐难挖掘，岩芯钻方可钻进。
强风化结构大部分破坏，矿物成分显
着变化，风化裂隙很发育，岩
体破碎，被节理、裂隙分割成
碎块状（2~20cm）。岩块用手
可折断。用镐可挖掘，干钻不
易钻进。
0.4~0
.6
＜0.4≥50
全风化结构基本破坏，但尚可辨认。
呈坚硬粘性土或密实粉土状。
可用镐挖，干钻可钻进。
0.2~0
.4
30~50
残积土结构全部破坏，已成土状，锹
镐易挖掘，干钻易钻进，具可
塑性。
＜0.2＜30
注：1．波速比为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比；
2．风化系数为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。（二）土层分类
1．按形成年代划分
（1）老沉积土：晚更新世（Q3）及以前沉积的土层；
（2）一般沉积土：全新世（Q4）早、中期沉积的土层；
（3）新沉积土：全新世（Q4）中、近期沉积的土层。
2．按成因类型划分
分为人工填土、冲积土、洪积土、海积土、海陆混合堆积土、坡积土、残积土、风积土、冰积土等。
3．按颗粒级配或塑性指数划分
（1）碎石土
指粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%的土，按表5进一步分类。
碎石土分类表表5
土名颗粒形状颗粒级配
漂石圆形、亚圆形为
主粒径大于200mm的颗粒质量超过
总质量的50%
块石棱角形为主
卵石圆形、亚圆形为
住粒径大于20mm的颗粒质量超过总
质量的50%
碎石棱角为主
圆砾圆形、亚圆形为
住粒径大于2mm的颗粒质量超过总
质量的50%
角砾
棱角为主
注：定名时按颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
碎石土的密实度按表6划分为松散、稍密、中密和密实。在野外可根据骨架颗粒含量和排列情况、可挖性及可钻性定性划分碎石土密实度，见《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）附录B。
碎石土密实度划分表表6
密实度修正后的重型圆锥动力触探实验锤击数N63.5
松散N63.5≤5
稍密5＜N63.5≤10
中密10＜N63.5≤20
密实
N63.5＞20
注：本表适用于平均粒径等于或小于50mm、且最大粒径小于100mm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鉴别，见《岩土工程勘
察规范》（GB50001-2001）表3.3.8-2。野外鉴别可按该规范表A.0.6执行。
（2）砂土
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。按表7进一步分类。
砂土分类表表7
土名颗粒级配
砾砂粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25~50%
粗砂粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50%
中砂粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50%
细砂粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85%
粉砂
颗粒大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%注：定名时按颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
砂土的密实度按表8划分为松散、稍密、中密和密实4级。
砂土密实度划分表表8
密实度标准贯入试验实测击数N‘
松散N‘≤10
稍密10＜N‘≤15
中密15＜N‘≤30
密实
N‘＞30
（3）粉土
介于砂土和粘性土之间，塑性指数Ip≤10，且粒径大于
0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土。其密实度按表9划分为松散、稍密、中密和密实4级。
粉土密实度划分表表9
密实度孔隙比e 标准贯入试验实测击数
N‘
松散N‘≤5
稍密e＞0.905＜N‘≤10中密0.75≤e≤0.9010＜N‘≤15
密实e＜0.75
N‘＞15
（4）粘性土
塑性指数Ip＞10的土。其中Ip＞17的为粘土，10＜Ip≤17为粉质粘土。粘性土状态按表10划分。
粘性土状态划分表表10
状态液性指数IL 标准贯入实验实测击数
N，
坚硬IL≤0N，≥30
硬塑0＜IL≤0.2530＞N，≥15可塑0.25＜IL≤0.7515＞N，≥4软塑0.75＜IL≤14＞N，≥2
流塑IL＞1
N，＜2
4．特殊性土
常见的有五类：
（1）填土
①素填土：由碎石土、砂土、粉土、粘性土的一种或几中组成，不含杂物或含杂物很少。
②杂填土：含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾，其物质组成和密实度常不均匀。
③冲填土：由水力冲填泥砂形成。
④压实填土：经压实和夯实的填土
（2）软土
空隙比e≥1、且天然含水量W＞液限WL的土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。
（3）红粘土
碳酸盐岩类残积土中空隙比大于1、液塑等于或大于50%的棕红、褐黄色高塑性粘土。原生红粘土经过搬运、沉积后仍保留其基本特征，且液限大于或等于45%者称为次生红粘土。
（4）花岗岩残积土
粒径＞2mm颗粒含量超过总质量的20%者为砾质粘性土，不超过20%者为砂质粘性土，不含者为粘性土。
二、岩土工程勘察等级和阶段划分
（一）勘察等级
按工程安全等级（表11）、场地等级（表12）和地基等级（表13），将岩土工程勘察划分为甲、乙、丙三级，见表14。
工程安全等级表表11
安全等级工程破坏或影响正常使用的
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
场地等级表表12
场地等级建筑抗震地
段
不良地质
作用
地质环
境
地形地
貌
地下水
一级危险地段强烈发育强烈破
坏
复杂
水文地质条
件复杂
二级不利地段一般发育一般破
坏
较复杂
基础在地下
水位下
三级抗震设防烈
度≤6度或
有利地段
不发育
未受破
坏
简单对工程无影
响
地基等级表表13地基等岩土种类和均匀性特殊岩土情况
级
一级种类多，很不均匀，性
质表化大，需要特殊处
理
严重湿陷、膨胀、盐渍、
污染土，以及其他情况复
杂，需作专门处理的岩土
二级种类较多，不均匀，性
质变化大
上述之外的特殊性岩土
三级种类单一，均匀，性质
变化不大无特殊性岩土
勘察等级划分表表14
勘察等级
确定条件
工程安全等级场地等级地基等级甲级
一级任意任意
二级或三级
一级任意
任意一级乙级二级二级或三级二级或三级
二级二级或三级
三级
二级或三级二级
丙级三级三级
三级
（二）勘察阶段
各类工程勘察阶段的划分不尽相同。房屋建筑和构筑物的勘察阶段分为：
1．可行性研究勘察
在充分收集区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料的基础上，通过踏勘了解场地的地层、岩性、构造、不良地质作用、水文地质、工程地质条件，根据具体情况布置必要工程地质和勘探工作，对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价。当有两个以上的拟建场地时，应进行比选分析。
2．初步勘察
收集拟建工程的有关文件、工程地质、岩土工程资料和工程场地地形图，根据工程重要性、地基复杂性和地貌特点布置勘探孔，初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件；查明不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势；在抗震设防烈度等于或大于6度区，初步评价场地和地基的地震效应；对建筑地段的稳定性作出评价；初步判定地下水对建筑材料的腐蚀性；对地基基础类型进行初步分析评价。为确定建筑物的总平面布置和选择基础方案提供依据。
3．详细勘察
按单体建筑物和建筑群布置勘察工作，提供详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数；对建筑地基做出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议，为施工图设计提供依据。应进行下列工作：
（1）收集附有坐标和地形的建筑总平面图，场区地面的整平标高、建筑物的性质、规模、荷载、结构特点，基础形式、埋深，地基允许变形等资料；
（2）查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案建议；
（3）查明建筑范围类岩土类型、分布、埋深、工程特征，分析评价地基的稳定性、均匀性和承载力；
（4）对需要进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数，预测建筑物的变形特征；
（5）查明河道、沟渠、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；
（6）查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及变化幅度，判定水和土对建筑材料的腐蚀性；
（7）在地震设防烈度等于或大于6度的地区，划分场地土类型，确定对抗震有利、不利或危险地段，对饱和砂土、粉土进行液化判别，确定液化指数和液化等级。
4．施工勘察
遇下列情况之一时，应进行施工勘察：
（1）基槽开挖后，岩土条件与原勘察资料不符时；
（2）地基处理和基坑开挖需进一步提供或确认岩土参数时；
（3）桩基工程施工需进一步查明持力层时；
（4）地基中溶洞、土洞发育，需进一步查明并提出处理建议时；
（5）需进一步查明地下管线或地下障碍物时；
（6）施工中建筑边坡有失稳危险时。
已掌握的工程地质资料和建筑经验较充分时，可简化勘察阶段。
三、岩土工程勘察方法
岩土工程勘察方法有工程地质测绘、勘探、原位测试、室内实验、现场检验和监测。
（一）工程地质测绘
工程地质测绘一般在可行性研究勘察和初步勘察阶段进行，详细勘察阶段可对某些专门问题作补充调查。工作中应充分利用遥感影像资料。
测绘比例尺：可行性研究勘察选用1：5000~1：50000，初步勘察选用1：2000~1：10000，详细勘察选用1：500~1：2000。对工程有重大影响的地质单元体（滑坡、断层、软弱夹层、洞穴等），可采用扩大比例尺表示。
地质观测点的布置应有代表性，在地质构造线、地层分界线、岩性分界线、标准层、地下水露头和各种地质单元体应有地质观测点。应充分利用天然和人工露头，当露头不多时，布置适量的探坑和探槽。观测点的定位可用目测法、半仪器法和仪器法；地质构造线、地层岩性分界线、软弱夹层、地下水露头和不良地质作用等特殊地质观测点，宜用仪器定位。
测绘时应注意调查访问有关情况。
（二）勘探
1．钻探
钻探方法可根据岩土类别和勘察要求按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）表9.2.1选用，最常用的是回转岩芯钻探。
孔径应满足取样和抽水实验要求，孔深入目的层以下3~5m。深度量测精度不低于±5cm。
岩样采取率：完整、较完整岩体和粘性土、粉土不低于80%，较破碎、破碎岩体和碎石土、砂土不低于65%；对需重点查明的部位（滑动带、软弱夹层等），应采用双层岩芯管连续取芯；当需要确定岩石质量指标RQD时，应采用75mm口径双层岩芯管和金刚石钻头。
钻探中按要求取岩样、土样、水样和进行原位测试。对受力层取样和原位测试间距为1~2m；每一主要土层原状土样或原位测试数据不少于6件（组）。岩芯应由专业人员及时编录，柱状图岩土名称和性状应与原位测试和土工实验结果相互吻合。
2．井探、槽探和洞探
当钻探方法难于准确查明地下情况（如断层、滑坡、大坝、隧道、地下洞室等）时，采用井探、槽探和洞探。探井的深度不
宜超过地下水位，竖井、平洞的深（长）度和断面按工程要求确定。
3．物探
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。常见方法可查《岩土工程勘察规范》
（GB50021-2001）条文说明表9.2。宜采用多种方法探测，进行综合判释，并有钻孔验证。
在工程勘察中，物探既是一种勘探手段，也是一种原位测试手段，可测定岩土体的波速、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。
（三）原位测试
应根据岩土条件、设计对参数的要求、地区经验和测试方法的适用性等选用（表15）。
标准贯入实验是目前用得最多的一种原位测试方法。利用标准贯入击数判别岩石风化程度（强风化、全风化、残积土），粘性土、粉土、砂性土状态，饱和砂土、粉土液化可能性，确定土的变形参数时，用实测击数（N，）；查算地基承载力时用杆长校正后击数，可用标准值或最小平均值。
（四）室内实验
包括土的物理性质实验、土的压缩~固结实验、土的抗剪强度实验、土的动力性质实验、岩石实验和水质分析。岩土实验成果的应用见表16、表17。
（五）现场检验和监测
现场检验和监测一般在工程施工期间进行；对有特殊要求的工程，应在使用期间继续进行。包括：
1．基槽检验；
2．桩基检验：超声波检测、抽芯、动测（大应变、小应变）、载荷实验；
3．地基处理效果检验：触探、旁压实验、波速测试；
4．基坑变形监测；
5．建筑沉降监测；
6．不良地质作用和地质灾害（崩塌、滑坡、地面沉降、地面塌陷等）监测；
7．地下水的监测：时间应不少于1个水文年。
几种主要原位测试方法的基本原理、试验目的和适用范围
表15
试
验名称试验类
型
基本原理岩土参数及应用适用范围
载荷平板载
荷试验
利用P-S
曲线确定
各种特性
指标
1.确定地基土的承载力
和变形模量；
2.确定湿陷性黄土的湿
陷起始压力，判别土的
适用于碎石
土、砂土、粉
土、粘性土，
填土、软土和
试 验
湿陷性
软质岩石
螺旋板载荷试验
1.确定地基土的承载力
和变形模量；
2.估算地基土固结系数、不排水抗剪强度
适用于砂土、粉土、粘性土
和软土
桩基载荷试验
1.确定单桩竖向和水平承载力；
2.当埋设有桩底反力和桩身应力、应变量测元件时，可直接测定桩周
土的极限侧阻力和极限
端阻力以及测定桩身应力变化和桩身的弯距分布；
3.估算地基土的水平抗力系数的比例系数
适用于各类桩
基
动载荷试验
确定基础竖向震动力加速度a 和基底动压力Pd
适用于各类桩基
旁 压 试
预钻式旁压试
验
在钻孔内
利用旁压
器对孔壁施加水平
压力量测
1.确定地基土承载力；
2.确定地基土旁压模量 适用于粘性土、粉土、砂
土、碎石土、
填土和软质岩石、风化岩