word文檔 郭超英主編 2第一章 巖土工程勘察的基本技術(shù)要求

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1、第一章 巖土工程勘察的基本技術(shù)要求 本章重點：本章介紹了巖土工程勘察的基本知識，巖土工程勘察的基本任務(wù)、基本程序、勘察的分級、勘察階段的劃分和主要工作以及巖土工程勘察的基本方法。并介紹了工程巖土的分類原則和方法。 學(xué)習(xí)要求：通過學(xué)習(xí)，要十分明確巖土工程勘察在建設(shè)工程中的重要性，掌握不同勘察階段、不同勘察等級時的任務(wù)，細(xì)化巖土工程勘察工作，實現(xiàn)更好地為工程服務(wù)的目的。 本章提要 巖土工程勘察是根據(jù)建設(shè)工程的要求，查明、分析、評價建設(shè)場地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件，編制勘察文件的活動。包括工程地質(zhì)測繪與調(diào)查、勘察與巖土取樣、原位測試與室內(nèi)實驗、巖土工程評價與監(jiān)測等內(nèi)容，巖土

2、工程勘察應(yīng)符合下列基本程序： （1）通過調(diào)查、搜集資料、現(xiàn)場踏勘或工程地質(zhì)測繪，初步了解場地的工程地質(zhì)條件及主要巖土工程問題，明確工程中設(shè)計與施工方案中所需解決的巖土工程問題以及要求提供的巖土技術(shù)參數(shù)。 （2）有針對性地制定勘察方案，選擇有效的勘探測試手段，積極采用新技術(shù)和綜合方法，布置合理的工作量，獲得所需的巖土技術(shù)參數(shù)。 （3）認(rèn)真分析工程中巖土體性狀與室內(nèi)實驗和現(xiàn)場測試的巖土樣性狀間的關(guān)系，通過統(tǒng)計分析和判斷，提供工程所需的巖土指標(biāo)和計算參數(shù)。 （4）運(yùn)用合理的分析原理和計算模式，依據(jù)建議的巖土設(shè)計參數(shù)，加上工程經(jīng)驗的判斷，對特定的巖土工程問題做出分析評價。 巖土工程勘察的主要

3、目的是為工程建設(shè)的規(guī)劃選址、可行性研究、設(shè)計、施工、以及工程建成后的運(yùn)營監(jiān)測提供技術(shù)成果和技術(shù)服務(wù)。 第一節(jié) 巖土工程勘察分級 巖土工程勘察等級劃分的主要目的，是為了勘察工作的布置及勘察工作量的確定。顯然，工程規(guī)模較大或較重要、場地地質(zhì)條件以及巖土體分布和性狀較復(fù)雜者，所投入的勘察工作量就較大。反之則較小。按《規(guī)范》規(guī)定，巖土工程勘察的等級，是由工程安全等級、場地和地基的復(fù)雜程度三項因素決定的。首先應(yīng)分別對三項因素進(jìn)行分級，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析，以確定巖土工程勘察的等級劃分。下面先分別論述三項因素等級劃分的依據(jù)及具體規(guī)定，隨后綜合劃分巖土工程勘察的等級。 一、工程重要性等級 工程重

4、要性等級，是根據(jù)工程的規(guī)模和特征，以及由于巖土工程問題造成工程破壞或影響正常使用的后果，可分為三個工程重要性等級： 表1-1 工程安全等級 工程重要性等級 工程的規(guī)模和特征 破壞后果 一級 重要工程 很嚴(yán)重 二級 一般工程 嚴(yán)重 三級 次要工程 不嚴(yán)重 對于不同類型的工程來說，應(yīng)根據(jù)工程的規(guī)模和特征具體劃分。目前房屋建筑與構(gòu)筑物的設(shè)計等級，已在國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2002）中明確規(guī)定根據(jù)地基復(fù)雜程度，建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基問題可能造成建筑物破壞或影響正常使作的程度，將地基基礎(chǔ)設(shè)計分為三個設(shè)計等級,設(shè)計時應(yīng)

5、根據(jù)具體情況,按表1-2選用。 表1-2 地基基礎(chǔ)設(shè)計等級 設(shè)計等級 工程的規(guī)模 建筑和地基類型 甲級 重要工程 重要的工業(yè)與民用建筑物；30層以上的高層建筑；體型復(fù)雜，層數(shù)相差超過10層的高低層連成一體建筑物；大面積的多層地下建筑物(如地下車庫，商場.運(yùn)動場等)；對地基變形有特殊要求的建筑物；復(fù)雜地質(zhì)條件下的坡上建筑物(包括高邊坡)；對原有工程影響較大的新建建筑物；場地和地基條件復(fù)雜的一般建筑物；位于復(fù)雜地質(zhì)條件及軟土地區(qū)的二層及二層以上地下室的基坑工程 乙級 一般工程 除甲級，丙級以外的工業(yè)與民用建筑物 丙級 次要工程 場地和地基條件簡單，荷載分布均

6、勻的七層及七層以下民用建筑及一般工業(yè)建筑物;次要的輕型建筑物 目前，地下洞室、深基坑開挖、大面積巖土處理等尚無工程安全等級的具體規(guī)定，可根據(jù)實際情況劃分。大型沉井和沉箱、超長樁基和墩基、有特殊要求的精密設(shè)備和超高壓設(shè)備、有特殊要求的深基坑開挖和支護(hù)工程、大型豎井和平洞、大型基礎(chǔ)托換和補(bǔ)強(qiáng)工程，以及其他難度大、破壞后果嚴(yán)重的工程，以列為一級安全等級為宜。 二、 場地復(fù)雜程度等級 場地復(fù)雜程度等級是由建筑抗震穩(wěn)定性、不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況、地質(zhì)環(huán)境破壞程度、地形地貌條件和地下水等五個條件衡量的。根據(jù)場地的復(fù)雜程度，可按下列規(guī)定分為三個場地等級： 1.符合下列條件之一者為一級場地(復(fù)雜場地

7、)： （1）對建筑抗震危險的地段； （2）不良地質(zhì)作用強(qiáng)烈發(fā)育； （3）地質(zhì)環(huán)境已經(jīng)或可能受到強(qiáng)烈破壞； （4）地形地貌復(fù)雜； （5）有影響工程的多層地下水，巖溶裂隙水或其他水文地質(zhì)條件復(fù)雜，需專門研究的場地。 2.符合下列條件之一者為二級場地(中等復(fù)雜場地)： （1）對建筑抗震不利的地段； （2）不良地質(zhì)作用一般發(fā)育； （3）地質(zhì)環(huán)境已經(jīng)或可能受到一般破壞； （4）地形地貌較復(fù)雜； （5）基礎(chǔ)位于地下水位以下的場地； 3.符合下列條件者為三級場地(簡單場地)： （1）抗震設(shè)防烈度等于或小于6度，或?qū)ㄖ拐鹩欣牡囟危? （2）不良地質(zhì)作用不發(fā)育； （3）地質(zhì)環(huán)境

8、基本未受破壞； （4）地形地貌簡單； （5）地下水對工程無影響； 以上劃分從一級開始，向二級，三級推定，以最先滿足的為準(zhǔn)。參見表1-3。 表1-3 場地復(fù)雜程度等級 等級 一級 二級 三級 建筑抗震穩(wěn)定性 危險 不利 有利(或地震設(shè)防烈度≤6度) 不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 強(qiáng)烈發(fā)育 一般發(fā)育 不發(fā)育 地質(zhì)環(huán)境破壞程度 已經(jīng)或可能強(qiáng)烈破壞 已經(jīng)或可能受到一般破壞 基本未受破壞 地形地貌條件 復(fù)雜 較復(fù)雜 簡單 地下水條件 多層水、水文地質(zhì)條件復(fù)雜 基礎(chǔ)位于地下水位以下 無影響 注：一級、二級場地各條件中只要符合其中任一條件

9、者即可。 （一）建筑抗震穩(wěn)定性 按國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011－2001）規(guī)定，選擇建筑場地時，對建筑抗震穩(wěn)定性地段的劃分規(guī)定為： (1)危險地段：地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表位錯的部位。 (2)不利地段：軟弱土和液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡、河岸和斜坡邊緣，平面分布上成因、巖性和性狀明顯不均勻的土層(如古河道、斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷及半填半挖地基)等。 (3)有利地段：穩(wěn)定基巖、堅硬土，開闊、平坦、密實均勻的中硬土等。 （二）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育情況 “不良地質(zhì)作用強(qiáng)烈發(fā)育”是指泥石流溝谷、崩

10、塌、土洞、塌陷、岸邊沖刷、地下水強(qiáng)烈潛蝕等極不穩(wěn)定的場地，這些不良地質(zhì)作用直接威脅著工程的安全；“不良地質(zhì)作用一般發(fā)育”是指雖有上述不良地質(zhì)作用，但并不十分強(qiáng)烈，對工程設(shè)施安全的影響不嚴(yán)重；或者說對工程安全可能有潛在的威脅 。 （三）地質(zhì)環(huán)境破壞程度 “地質(zhì)環(huán)境”是指人為因素和自然因素引起的地下采空、地面沉降、地裂縫、化學(xué)污染、水位上升等。 由于人類工程——經(jīng)濟(jì)活動導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境的干擾破壞，是多種多樣的。例如，采掘固體礦產(chǎn)資源引起的地下采空；抽汲地下液體(地下水、石油)引起的地面沉降、地面塌陷和地裂縫；修建水庫引起的邊岸再造、浸沒、土壤沼澤化；排除廢液引起巖土的化學(xué)污染；等等。地質(zhì)環(huán)境破壞

11、對巖土工程實踐的負(fù)影響是不容忽視的，往往對場地穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。地質(zhì)環(huán)境 “受到強(qiáng)烈破壞”，是指由于地質(zhì)環(huán)境的破壞，已對工程安全構(gòu)成直接威脅；如礦山淺層采空導(dǎo)致明顯的地面變形、橫跨地裂縫等?！笆艿揭话闫茐摹笔侵敢延谢?qū)⒂械刭|(zhì)環(huán)境的干擾破壞，但并不強(qiáng)烈，對工程安全的影響不嚴(yán)重。 （四）地形地貌條件 主要指的是地形起伏和地貌單元(尤其是微地貌單元)的變化情況。一般地說，山區(qū)和丘陵區(qū)場地地形起伏大，工程布局較困難，挖填土石方量較大，土層分布較薄且下伏基巖面高低不平。地貌單元分布較復(fù)雜，一個建筑場地可能跨越多個地貌單元，因此地形地貌條件復(fù)雜或較復(fù)雜。平原場地地形平坦，地貌單元均一，土層厚度大且結(jié)構(gòu)簡

12、單，因此地形地貌條件簡單。 （五）地下水條件 地下水是影響場地穩(wěn)定性的重要因素。地下水的埋藏條件、類型、和地下水位等直接影響工程及其建設(shè)。 綜合以上因素，把場地復(fù)雜程度劃分為一級、二級、三級三個等級。 三、 地基復(fù)雜程度等級 地基復(fù)雜程度依據(jù)巖土種類、地下水的影響；特殊土的影響也劃分為三級： 1.一級地基 符合下列條件之一者即為一級地基： (1)巖土種類多，性質(zhì)變化大，地下水對工程影響大，且需特殊處理； (2)多年凍土及濕陷、膨脹、鹽漬、污染嚴(yán)重的特殊性巖土，對工程影響大，需作專門處理的；變化復(fù)雜，同一場地上存在多種的或強(qiáng)烈程度不同的特殊性巖土也屬之。 2.二級地基 符合

13、下列條件之一者即為二級地基： (1)巖土種類較多，性質(zhì)變化較大，地下水對工程有不利影響； (2)除上述規(guī)定之外的特殊性巖土。 3.三級地基 (1)巖土種類單一，性質(zhì)變化不大，地下水對工程無影響； (2)無特殊性巖土。 四、巖土工程勘察等級 綜合上述三項因素的分級，即可劃分巖土工程勘察的等級，根據(jù)工程重要性等級、場地復(fù)雜程度等級和地基復(fù)雜程度等級、可按下列條件劃分巖土工程勘察等級。 甲級：在工程重要性、場地復(fù)雜程度和地基復(fù)雜程度等級中，有一項或多項為一級； 乙級：除勘察等級為甲級和丙級以外的勘察項目； 丙級：工程重要性、場地復(fù)雜程度和地基復(fù)雜程度等級均為三級。 注:建筑在巖

14、質(zhì)地基上的一級工程，當(dāng)場地復(fù)雜程度等級和地基復(fù)雜程度等級均為三級時，巖土工程勘察等級可定為乙級。 第二節(jié) 巖土工程勘察階段的劃分 為保證工程建筑物自規(guī)劃設(shè)計到施工和使用全過程達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、合用的標(biāo)準(zhǔn)，使建筑物場地、結(jié)構(gòu)、規(guī)模、類型與地質(zhì)環(huán)境、場地工程地質(zhì)條件相互適應(yīng)。任何工程的規(guī)劃設(shè)計過程必須遵照循序漸進(jìn)的原則，即科學(xué)地劃分為若干階段進(jìn)行。 建筑物的巖土工程勘察宜分階段進(jìn)行,可行性研究勘察應(yīng)符合選擇場址方案的要求；初步勘察應(yīng)符合初步設(shè)計的要求；詳細(xì)勘察應(yīng)符合施工圖設(shè)計的要求；場地條件復(fù)雜或有特殊要求的工程，宜進(jìn)行施工勘察。場地較小且無特殊要求的工程可合并勘察階段。當(dāng)建筑物平面布置已經(jīng)

15、確定,且場地或其附近已有巖土工程資料時，可根據(jù)實際情況，直接進(jìn)行詳細(xì)勘察。 按照《規(guī)范》要求，巖土工程勘察的工作可劃分為以下幾個階段： 一、可行性研究勘察 可行性研究勘察也稱為選址勘察，其目的是根據(jù)建設(shè)條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證，提出設(shè)計比較方案?？辈斓闹饕蝿?wù)是對擬選場址的穩(wěn)定性和適宜性做出巖土工程評價；進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證和方案比較，滿足確定場地方案的要求。這一階段的勘察范圍是在可能進(jìn)行建筑的建筑地段，一般有若干個可供選擇的場址方案，都要進(jìn)行勘察；各方案對場地工程地質(zhì)條件的了解程度應(yīng)該是相近，并對主要的巖土工程問題的作初步分析評價，以此比較說明各方案的優(yōu)劣，選取最優(yōu)的建筑場地。本階段的勘察方

16、法主要是在搜集、分析已有資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行現(xiàn)場踏勘、了解場地的工程地質(zhì)條件。如果場地工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜，已有資料不足以說明問題時，應(yīng)進(jìn)行工程地質(zhì)測繪，或必要的勘探工作。工程結(jié)束時，應(yīng)對場址穩(wěn)定性和適宜性做出巖土工程評價，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和方案比較。并應(yīng)符合下列要求： 1.搜集區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)、當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)、巖土工程和建筑經(jīng)驗等資料； 2.在充分搜集和分析已有資料的基礎(chǔ)上，通過踏勘了解場地的地層、構(gòu)造、巖性、不良地質(zhì)作用和地下水等工程地質(zhì)條件； 3.當(dāng)擬建場地工程地質(zhì)條件復(fù)雜，已有資料不能滿足要求時，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行工程地質(zhì)測繪和必要的勘探工作； 4.當(dāng)有兩個或兩個以

17、上擬選場地時應(yīng)進(jìn)行比選分析。 二、初步勘察 初步勘察的目的，是密切結(jié)合工程初步設(shè)計的要求，提出巖土工程方案設(shè)計和論證。其主要任務(wù)是在可行性勘察的基礎(chǔ)上，對場地內(nèi)擬建建筑地段的穩(wěn)定性做出巖土工程評價，為確定建筑物總平面布置、主要建筑物地基基礎(chǔ)方案、對不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程方案進(jìn)行論證?？辈祀A段的工作范圍一般限定于建筑地段內(nèi)，相對比較集中。本階段的勘察方法，在分析已有資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要進(jìn)行工程地質(zhì)測繪，并以勘探、物探或原位測試為主。應(yīng)根據(jù)具體的地形地貌、地層和地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件，布置勘探點、線、網(wǎng)，其密度和孔（坑）按不同的工程類型和巖土工程勘察等級確定。原則上每一巖土層應(yīng)取樣和進(jìn)行原位測試，取樣

18、和原位測試的坑孔的數(shù)量應(yīng)占相當(dāng)大的比重。此階段進(jìn)行下列主要工作： 1.搜集擬建工程的有關(guān)文件、工程地質(zhì)和巖土工程資料以及工程場地范圍的地形圖； 2.初步查明地質(zhì)構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、巖土工程特性、地下水埋藏條件； 3.查明場地不良地質(zhì)作用的成因、分布、規(guī)模、發(fā)展趨勢，并對場地的穩(wěn)定性做出評價。 4.對抗震設(shè)防烈度等于或大于6度的場地，應(yīng)對場地和地基的地震效應(yīng)做出初步評價； 5.季節(jié)性凍土地區(qū)，應(yīng)調(diào)查場地土的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度； 6.初步判定水和土對建筑材料的腐蝕性； 7.高層建筑初步勘察時，應(yīng)對可能采取的地基基礎(chǔ)類型、基坑開挖與支護(hù)、工程降水方案進(jìn)行初步分析評價。 三、詳細(xì)勘察 詳細(xì)勘察

19、的目的，是對巖土工程設(shè)計、巖土提出利于加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程進(jìn)行計算與評價，以滿足施工圖設(shè)計的要求。此階段的任務(wù)應(yīng)按單體建筑物或建筑群提出詳細(xì)的巖土工程資料和設(shè)計、施工所需的巖土參數(shù)；對建筑地基做出巖土工程評價,并對地基類型、基礎(chǔ)形式、地基處理、基坑支護(hù)、工程降水和不良地質(zhì)作用的防治等提出建議?？辈斓姆秶饕诮ㄖ鼗鶅?nèi)。本階段的勘察方法以勘探和原位測試為主?？碧近c一般應(yīng)按建筑物輪廓線布置，其間距根據(jù)巖土工程勘察等級確定，較之初勘階段密度更大、深度更深?？碧娇涌椎纳疃纫话阋越ㄖこ袒A(chǔ)底面為準(zhǔn)算起。采取巖土試樣和進(jìn)行原位測試的坑孔數(shù)量，也較初勘階段要大。為了與后續(xù)的施工監(jiān)理銜接，此階段應(yīng)

20、適當(dāng)布置監(jiān)測工作。在此階段主要應(yīng)進(jìn)行下列工作： 1.搜集附有坐標(biāo)和地形的建筑總平面圖，場區(qū)的地面整平標(biāo)高，建筑物的性質(zhì)、規(guī)模、荷載、結(jié)構(gòu)特點、基礎(chǔ)形式、埋置深度、地基允許變形等資料； 2.查明不良地質(zhì)作用的類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢和危害程度，提出整治方案的建議； 3.查明建筑范圍內(nèi)巖土層的類型、深度、分布、工程特性、分析和評價地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力； 4.對需進(jìn)行沉降計算的建筑物，提供地基變形計算參數(shù)，預(yù)測建筑物的變形特征； 5.查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物； 6.查明地下水的埋藏條件，提供地下水位及其變化幅度； 7.在季節(jié)性凍土地區(qū)，

21、提供場地土的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度； 8.判定水和土對建筑材料的腐蝕性。 四、施工勘察 施工勘察不作為一個固定階段，視工程的實際需要而定，對條件復(fù)雜或有特殊施工要求的重大工程地基，需進(jìn)行施工勘察。施工勘察包括施工階段的勘察和竣工運(yùn)營工程中的一些必要的勘察工作，主要是檢驗與監(jiān)測工作、施工地質(zhì)編錄和施工超前地質(zhì)預(yù)報、檢驗地基加固效果。它可以起到核對已取得的地質(zhì)資料和所作評價結(jié)論準(zhǔn)確性的作用。此外，對一些規(guī)模不大且工程地質(zhì)條件簡單的場地，或者由建筑經(jīng)驗的地區(qū)，可簡化勘察階段。 第三節(jié) 巖土工程勘察的方法及其相互關(guān)系 巖土工程勘察的方法或技術(shù)手段，有以下幾種： 1.工程地質(zhì)測繪。 2.勘

22、探與取樣。 3.原位測試與室內(nèi)試驗。 4.現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測。 工程地質(zhì)測繪是巖土工程勘察的基礎(chǔ)工作，一般在勘察的初期階段進(jìn)行。這一方法的本質(zhì)是運(yùn)用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對地面的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和描述，分析其性質(zhì)和規(guī)律，并藉以推斷地下地質(zhì)情況，為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。在地形地貌和地質(zhì)條件較復(fù)雜的場地，必須進(jìn)行工程地質(zhì)測繪；但對地形平坦、地質(zhì)條件簡單且較狹小的場地，則可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)測繪。工程地質(zhì)測繪是認(rèn)識場地工程地質(zhì)條件最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法，高質(zhì)量的測繪工作能相當(dāng)準(zhǔn)確地推斷地下地質(zhì)情況，起到有效地指導(dǎo)其他勘察方法的作用。 勘探工作包括物探、鉆探和坑探等各種方法。它是被用

23、來調(diào)查地下地質(zhì)情況的；并且可利用勘探工程取樣進(jìn)行原位測試和監(jiān)測。應(yīng)根據(jù)勘察目的及巖土的特性選用上述各種勘探方法。 物探是一種間接的勘探手段，它的優(yōu)點是較之鉆探和坑探輕便、經(jīng)濟(jì)而迅速，能夠及時解決工程地質(zhì)測繪中難于推斷而又急待了解的地下地質(zhì)情況，所以常常與測繪工作配合使用。它又可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。但是，物探成果判釋往往具多解性，方法的使用又受地形條件等的限制，其成果需用勘探工程來驗證。 鉆探和坑探也稱勘探工程，均是直接勘探手段，能可靠地了解地下地質(zhì)情況，在巖土工程勘察中是必不可少的。其中鉆探工作使用最為廣泛，可根據(jù)地層類別和勘察要求選用不同的鉆探方法。當(dāng)鉆探方法難以查明地下地質(zhì)

24、情況時，可采用坑探方法?？犹焦こ痰念愋洼^多，應(yīng)根據(jù)勘察要求選用。勘探工程一般都需要動用機(jī)械和動力設(shè)備，耗費人力、物力較多，有些勘探工程施工周期又較長，而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)觀點，布置勘探工程需要以工程地質(zhì)測繪和物探成果為依據(jù)，切避盲目性和隨意性。 原位測試與室內(nèi)試驗的主要目的，是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術(shù)參數(shù)，包括巖土的物性指標(biāo)、強(qiáng)度參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)、滲透性參數(shù)和應(yīng)力、應(yīng)變時間關(guān)系的參數(shù)等。原位測試一般都藉助于勘探工程進(jìn)行，是詳細(xì)勘察階段主要的一種勘察方法。 原位測試與室內(nèi)試驗相比，各有優(yōu)缺點。原位測試的優(yōu)點是：試樣不脫離原來的環(huán)境，基本上在原

25、位應(yīng)力條件下進(jìn)行試驗；所測定的巖土體尺寸大，能反映宏觀結(jié)構(gòu)對巖土性質(zhì)的影響，代表性好；試驗周期較短，效率高；尤其對難以采樣的巖土層仍能通過試驗評定其工程性質(zhì)。缺點是：試驗時的應(yīng)力路徑難以控制；邊界條件也較復(fù)雜；有些試驗耗費人力、物力較多，不可能大量進(jìn)行。室內(nèi)試驗的優(yōu)點是：試驗條件比較容易控制(邊界條件明確，應(yīng)力應(yīng)變條件可以控制等)；可以大量取樣。主要的缺點是：試樣尺寸小，不能反映宏觀結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)性對巖土性質(zhì)的影響，代表性差；試樣不可能真正保持原狀，而且有些巖土也很難取得原狀試樣。 現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測是構(gòu)成巖土工程系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，大量工作在施工和運(yùn)營期間進(jìn)行；但是這項工作一般需在高級勘察階段開

26、始實施，所以又被列為一種勘察方法。它的主要目的在于保證工程質(zhì)量和安全，提高工程效益。 現(xiàn)場檢驗的涵義，包括施工階段對先前巖土工程勘察成果的驗證核查以及巖土工程施工監(jiān)理和質(zhì)量控制。現(xiàn)場監(jiān)測則主要包含施工作用和各類荷載對巖土反應(yīng)性狀的監(jiān)測、施工和運(yùn)營中的結(jié)構(gòu)物監(jiān)測和對環(huán)境影響的監(jiān)測等方面。 檢驗與監(jiān)測所獲取的資料，可以反求出某些工程技術(shù)參數(shù)，并以此為依據(jù)及時修正設(shè)計，使之在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面優(yōu)化。此項工作主要是在施工期間內(nèi)進(jìn)行，但對有特殊要求的工程以及一些對工程有重要影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象，應(yīng)在建筑物竣工運(yùn)營期間繼續(xù)進(jìn)行。 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在巖土工程勘察領(lǐng)域中不斷引進(jìn)高新技術(shù)。例如，工程地質(zhì)

27、綜合分析、工程地質(zhì)測繪制圖和不良地質(zhì)現(xiàn)象監(jiān)測中遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)即“3S”技術(shù)的引進(jìn)；勘探工作中地質(zhì)雷達(dá)和地球物理層成像技術(shù)(CT)的應(yīng)用等。 第四節(jié) 巖土的工程分類 巖土的工程分類是巖土工程勘察和設(shè)計的基礎(chǔ)，從工程的角度來說，巖土分類就是系統(tǒng)的把自然界中不同的巖土分別根據(jù)工程地質(zhì)性質(zhì)的相似性劃分到各個不同的巖土組合中去，以使人們有可能依據(jù)同類巖土一致的工程地質(zhì)性質(zhì)去評價其性質(zhì)、或提供人們一個比較確切的描述巖土的方法。 一、分類的目的、原則和分類體系 土的分類體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)差異將土劃分成一定的類別，目的在于通過通用的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，便

28、于在不同土類間作有價值的比較、評價、積累以及學(xué)術(shù)與經(jīng)驗的交流。分類原則如下: 1.分類要簡明，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要測定方法簡單，使用方便。 2.土的分類體系所采用的指標(biāo)要在一定程度上反映不同類工程用土的不同特性。 巖體的分類體系有： ⑴建筑工程系統(tǒng)分類體系 側(cè)重作為建筑地基和環(huán)境的巖土，例如：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)地基土分類方法、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021－2001）巖土的分類。 ⑵工程材料系統(tǒng)分類體系 側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土地基工程。研究對象為擾動土，例如：《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ145—90)工程用土

29、的分類和《公路土工試驗規(guī)程》(JTJ051—93)土的工程分類。 二、分類方法: （一）巖石的分類和鑒定 在進(jìn)行巖土工程勘察時，應(yīng)鑒定巖石的地質(zhì)名稱和風(fēng)化程度，并進(jìn)行巖石堅硬程度、巖體結(jié)構(gòu)、完整程度和巖體基本質(zhì)量等級的劃分。 1.巖石按成因可劃分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖等類型。 2.巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD) 用直徑為75mm 的金剛石鉆頭和雙層巖芯管在巖石中鉆進(jìn)，連續(xù)取芯，回次鉆進(jìn)所取巖芯中，長度大于10cm 的巖芯段長度之和與該回次進(jìn)尺的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。 表1-4 巖石質(zhì)量指標(biāo)的劃分 巖石質(zhì)量指標(biāo) 好的 較好的 比較差的 差的 極差的 RQD

30、 ＞90% 75%-90% 50%-75% 25%-50% ＜25% 3.巖石按風(fēng)化程度可劃分為六個級別，見表1-5。 表1-5 巖石按風(fēng)化程度分類 風(fēng)化程度 野外特征 風(fēng)化程度參數(shù)指標(biāo) 波速比Kv 風(fēng)化系數(shù)Kf 未風(fēng)化 巖質(zhì)新鮮、偶見風(fēng)化痕跡 0.9-1.0 0.9-1.0 微風(fēng)化 結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)里面有渲染，或略有變形，有少量風(fēng)化痕跡 0.8-0.9 0.8-0.9 中等風(fēng)化 結(jié)構(gòu)部分變化，沿節(jié)理有次生礦物，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體被切割成巖塊。用鎬難挖，用巖芯鉆進(jìn)方可鉆進(jìn) 0.6-0.8 0.4-0.8

31、 強(qiáng)風(fēng)化 結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物部分顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎。可用鎬挖，干鉆不易鉆進(jìn) 0.4-0.6 ＜0.4 全風(fēng)化 結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可確認(rèn)，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可用鎬挖，干鉆可鉆進(jìn) 0.2-0.4 -- 殘積土 組織結(jié)構(gòu)全部破壞，已風(fēng)化成土狀，鎬易挖掘，干鉆易鉆進(jìn)，具有可塑性 ＜0.2 -- 注：①波速比為風(fēng)化巖石與新鮮巖石壓縮波速度之比。 ②風(fēng)化系數(shù)為風(fēng)化巖石與新鮮巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度之比。 ③巖石風(fēng)化強(qiáng)度，除按表列特征和定量指標(biāo)劃分外，也可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗劃分。 ④花崗巖類巖石，可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗劃分，為強(qiáng)風(fēng)化；為全風(fēng)化；為殘積土。 ⑤泥巖和半成巖，可

32、不進(jìn)行風(fēng)化程度劃分。 4.巖體按結(jié)構(gòu)可分為五大類（見表1-6） 表1-6 巖體按結(jié)構(gòu)類型劃分 巖體結(jié)構(gòu)類型 巖體地質(zhì)類型 結(jié)構(gòu)面形狀 結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況 巖體工程特征 可能發(fā)生的巖體工程問題 整體狀結(jié)構(gòu) 巨塊狀巖漿巖和變質(zhì)巖，巨厚層沉積巖 巨塊狀 以層面和原生、構(gòu)造節(jié)理為主，多呈閉合性，間距大于1.5m，一般為1~2組，無危險結(jié)構(gòu)面 巖體穩(wěn)定，可視為均質(zhì)彈性各向同性體 局部滑動或坍塌，深埋洞室的巖爆 塊狀結(jié)構(gòu) 厚層狀沉積巖，塊狀沉積巖和變質(zhì)巖 塊狀 柱狀 有少量貫穿性節(jié)理裂隙，節(jié)理面間距0.7~1.5m，一般有2~3組，有少量分離體 結(jié)

33、構(gòu)面相互牽制，巖體基本穩(wěn)定，接近彈性各向同性體 層狀結(jié)構(gòu) 多韻律薄層、中厚層狀沉積巖，副變質(zhì)巖 層狀 板狀 有層理、片理、節(jié)理，常有層間錯動帶 變形和強(qiáng)度受層面控制，可視為各向異性彈塑性體，穩(wěn)定性較差 可沿結(jié)構(gòu)面滑塌，軟巖可產(chǎn)生塑性變形 碎裂結(jié)構(gòu) 構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎巖層 碎塊狀 斷層、節(jié)理、片理、層理發(fā)育，結(jié)構(gòu)面間距0.25~0.50m，一般3組以上，有許多分離體 整體強(qiáng)度較低，并受軟弱結(jié)構(gòu)面控制，呈彈塑性體，穩(wěn)定性差 易發(fā)生規(guī)模較大的巖體失穩(wěn)，地下水加劇失穩(wěn) 散體狀結(jié)構(gòu) 斷層破碎帶，強(qiáng)風(fēng)化及全風(fēng)化帶 碎屑狀 構(gòu)造和風(fēng)化裂隙密集，結(jié)構(gòu)面錯綜復(fù)雜，多充填粘性土，

34、形成無序小塊和碎屑 完整性遭極大破壞，穩(wěn)定性極差，接近松散介質(zhì) 易發(fā)生規(guī)模較大的巖體失穩(wěn)，地下水加劇失穩(wěn) 5.巖石堅硬程度、巖體完整程度和巖體基本質(zhì)量等級的劃分，應(yīng)分別按表1-8～表1-11執(zhí)行 （1）巖石的堅硬程度等級可按表1-7定性劃分。 按表1-7 巖石的堅硬程度等級定性劃分 名稱 定性鑒定 代表性巖石 硬質(zhì)巖 堅硬巖 捶擊聲清脆，有回彈，震手，難擊碎，基本無吸水反應(yīng) 未風(fēng)化-微風(fēng)化的：花崗巖、閃長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英巖、石英砂巖、硅質(zhì)礫巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等 較堅硬巖 捶擊聲較清脆，有輕微回彈，稍震手，較難擊碎，有輕微吸

35、水反應(yīng) 弱風(fēng)化的堅硬巖：未風(fēng)化-微風(fēng)化凝灰?guī)r、大理巖、板巖、白云巖、石灰?guī)r、鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖等 軟質(zhì)巖 較軟巖 捶擊聲不清脆，無回彈，較易擊碎，浸水后，指甲可刻出指痕 強(qiáng)風(fēng)化堅硬巖；弱風(fēng)化較堅硬巖；未風(fēng)化-微風(fēng)化：千枚巖、頁巖等 軟巖 捶擊聲啞，無回彈，有凹痕，易擊碎，浸水后，手可掰開 強(qiáng)風(fēng)化堅硬巖；弱風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化的較堅硬巖；弱風(fēng)化較軟巖；微風(fēng)化的泥巖 極軟巖 捶擊聲啞，無回彈，有較深凹痕，手可捏碎，浸水后，手可捏成團(tuán) 全風(fēng)化的各種巖石；各種未成巖 （2）巖石的堅硬程度等級可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度frk定量分類（表1-8）。 表1-8 巖石堅硬程度的定量分

36、類 堅硬程度類別 堅硬巖 較硬巖 較軟巖 軟巖 極軟巖 飽和單軸抗壓強(qiáng)度frk(MPa) frk＞60 30＜frk≤60 15＜frk≤30 5＜frk≤15 frk≤5 （3）巖體的完整性程度等級可按野外鑒定特征定性劃分（表1-9） 表1-9 巖體的完整性程度等級定性劃分 名稱 結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度 主要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度 主要結(jié)構(gòu)面類型 相應(yīng)結(jié)構(gòu)面類型 組數(shù) 平均間距（m） 完整 1~2 ＞1.0 結(jié)合好或結(jié)合一般 裂隙、層面 整體狀或厚層狀結(jié)構(gòu) 較完整 1~2 ＞1.0 結(jié)合差 裂隙、層面 塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu) 2~

37、3 1.0~0.4 結(jié)合好或一般 塊狀結(jié)構(gòu) 較破碎 2~3 1.0~0.4 結(jié)合差 裂隙、層面 小斷層 鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu) ≥3 0.4~0.2 結(jié)合好 中、薄層狀結(jié)構(gòu) 結(jié)合一般 裂隙塊狀結(jié)構(gòu) 破碎 ≥3 0.4~0.3 結(jié)合差 各種類型結(jié)構(gòu)面 裂隙塊狀結(jié)構(gòu) ≤0.2 結(jié)合一般或結(jié)合差 碎裂狀結(jié)構(gòu) 極破碎 無序 結(jié)合很差 散體狀結(jié)構(gòu) （4）巖體的完整性程度等級按表1-10定量劃分 表1-10 巖體的完整性程度等級定量劃分 完整程度等級 完整 較完整 較破碎 破碎 極破碎 完整性系數(shù) ＞0.75 0.

38、75-0.55 0.55-0.35 0.35-0.15 ＜0.15 注：完整性系數(shù)為巖體壓縮波速度與巖塊壓縮波速度之比的平方，選定巖體和巖塊測定波速時應(yīng)注意代表性。 (5)巖體的基本質(zhì)量指標(biāo)的劃分 巖體基本質(zhì)量等級的劃分依據(jù)巖石的堅硬程度等級和巖體的完整程度等級來劃分，見表1-11。 表1-11 巖體基本質(zhì)量等級的劃分 完整程度 堅硬程度 完整 較完整 較破碎 破碎 極破碎 堅硬巖 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 較堅硬巖 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅴ 較軟巖 Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ 軟巖 Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ Ⅴ 極軟巖 Ⅴ Ⅴ

39、 Ⅴ Ⅴ Ⅴ （二）地基土的分類和鑒定 地基土的分類可按成沉積時代、地質(zhì)成因、有機(jī)質(zhì)含量及土粒大小、塑性指數(shù)劃分為如下幾類： 1.土按沉積時代劃分：晚更新世Q3及其以前沉積的土，應(yīng)定為老沉積土；第四紀(jì)全新世中近期沉積的土，應(yīng)定為新近沉積土。 2.根據(jù)地質(zhì)成因，可劃分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土和風(fēng)積土等。 3.土根據(jù)有機(jī)質(zhì)含量分類，應(yīng)按表1-12執(zhí)行。 表1-12 土根據(jù)有機(jī)質(zhì)含量分類 分類名稱 有機(jī)質(zhì)含量 Wu(%) 現(xiàn)場鑒定特征 說明 無機(jī)土 Wu＜5% 有機(jī)質(zhì)土 5%≤Wu≤10% 深灰色，有光澤，味臭，除腐殖

40、質(zhì)外尚含有少量未完全分解的動植物體，浸水后水面出現(xiàn)氣泡，干燥后體積收縮 1如現(xiàn)場能鑒定或由地區(qū)經(jīng)驗時，可不做有機(jī)質(zhì)含量測定 2當(dāng)w＞wL，1.0≤e＜1.5時稱為淤泥質(zhì)土 3當(dāng)w＞wL， e≥1.5，時稱為淤泥 泥炭質(zhì)土 10%＜Wu≤60% 深灰色或黑色，有腥臭味，能看到未完全分解的植物結(jié)構(gòu)，浸水體脹，易崩解，有植物殘渣浮于水中，干縮現(xiàn)象明顯 可根據(jù)地區(qū)特點和需要， 按Wu細(xì)分為： 弱泥炭質(zhì)土（10%＜Wu≤25%） 中泥炭質(zhì)土（25%＜Wu≤40%） 強(qiáng)泥炭質(zhì)土（40%＜Wu≤60%） 泥炭 Wu＞60% 除有泥炭質(zhì)土特征之外，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)很輕，暗無光澤，干縮

41、現(xiàn)象極為明顯 4. 根據(jù)土粒大小、土的塑性指數(shù)把地基土分為碎石土、砂土、粉土和粘性土四大類。 （1）碎石土的分類 粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土稱為碎石土（表1-134）。 表1-13 碎石土的分類 土的名稱 顆粒形狀 顆粒級配 漂石 圓形及亞圓形為主 粒徑大于200mm的顆粒含量超過全重50％ 塊石 棱角形為主 卵石 圓形及亞圓形為主 粒徑大于20mm的顆粒含量超過全重50％ 碎石 棱角形為主 圓礫 圓形及亞圓形為主 粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50％ 角礫 棱角形為主 注：定名時應(yīng)根據(jù)顆粒級配由大到小以

42、最先符合者確定 （2）砂土的分類 粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%的土，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50%的土稱為砂土（表1-14）。 表1-14 砂土的分類 土的名稱 顆粒級配 礫砂 粒徑大于2mm的顆粒含量占全重25％～50％ 粗砂 粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過全重50％ 中砂 粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過全重50％ 細(xì)砂 粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重85％ 粉砂 粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50％ 注：定名時應(yīng)根據(jù)顆粒級配由大到小以最先符合者確定 （3）粉土的分類 粒徑大于0.0

43、75mm的顆粒含量超過全重50%，塑性指數(shù)IP≤10的土稱為粉土。 （4）粘性土的分類 粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%，塑性指數(shù)IP＞10的土稱為粘性土。粘性土根據(jù)塑性指數(shù)細(xì)分（表1-15）。 表1-15 粘性土的分類 土的名稱 塑性指數(shù) 粘土 IP＞17 粉質(zhì)粘土 10＜IP≤17 注：塑性指數(shù)由相應(yīng)于76g圓錐體沉入土樣中深度為10mm測定的液限計算而得 5.特殊土的分類 對特殊成因和年代的土類應(yīng)結(jié)合其成因和年代特征定名，特殊性土除應(yīng)描述上述相應(yīng)土類規(guī)定的內(nèi)容外，尚應(yīng)描述其特殊成分和特殊性質(zhì)；如對淤泥尚需描述嗅味，對填土尚

44、需描述物質(zhì)成分、堆積年代、密實度和厚度的均勻程度等。。 6.土的密實度鑒定 （1）碎石土的密實度可根據(jù)圓錐動力觸探錘擊數(shù)按表1-16或表1-17確定，表中的N63.5和N120應(yīng)進(jìn)行桿長修正。定性描述可按表1-18的規(guī)定執(zhí)行。 表1-16 碎石土密實度按N63.5分類 重型動力觸探捶擊數(shù)N63.5 密實度 重型動力觸探捶擊數(shù)N63.5 密實度 N63.5≤5 松散 10＜N63.5≤20 中密 5＜N63.5≤10 稍密 N63.5＞20 密實 注：本表適用于平均粒徑小于或等于50mm，且最大粒徑小于100mm的碎石土，對于平均粒徑大于50m

45、m，或最大粒徑大于100mm碎石土，可用超重型動力觸探或野外觀察鑒別。 表1-17 碎石土密實度按N120分類 重型動力觸探捶擊數(shù)N120 密實度 重型動力觸探捶擊數(shù)N120 密實度 N120≤3 松散 11＜N120≤14 密實 3＜N120≤6 稍密 N120＞14 很密 63＜N120≤11 中密 表1-18 碎石土密實度野外鑒別 密實度 骨架顆粒含量和排列 可挖性 可鉆性 松散 骨架顆粒含量小于總質(zhì)量的，排列混亂，大部分不接觸 鍬可以挖掘，井壁易坍塌，從井壁取出大顆粒后，立即崩落 鉆進(jìn)較易

46、，鉆桿稍有跳動，孔壁易坍塌 中密 骨架顆粒含量等于總質(zhì)量的，呈交錯排列，大部分接觸 鍬鎬可以挖掘，井壁有掉塊現(xiàn)象，從井壁取出大顆粒處，能保持凹面形狀 鉆進(jìn)較困難，鉆桿、吊錘跳動不劇烈，孔壁有坍塌現(xiàn)象 密實 骨架顆粒含量大于總質(zhì)量的，呈交錯排列，連續(xù)接觸 鍬鎬挖掘困難，用撬棍方能松動，井壁較穩(wěn)定 鉆進(jìn)困難，鉆桿、吊錘跳動不劇烈，孔壁較穩(wěn)定 注：密實度應(yīng)按表列各項特征綜合確定 （2）砂土的密實度應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)實測值N劃分為密實、中密、稍密和松散，并應(yīng)符合表1-19的規(guī)定。當(dāng)用靜力觸探探頭阻力劃分砂土密實度時，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。 表1-19

47、 砂土密實度分類 標(biāo)準(zhǔn)貫入捶擊數(shù)N 密實度 標(biāo)準(zhǔn)貫入捶擊數(shù)N 密實度 N≤10 松散 105＜N≤30 中密 10＜N≤15 稍密 N＞30 密實 （3）粉土的密實度應(yīng)根據(jù)孔隙比e劃分為密實、中密和稍密；其濕度應(yīng)根據(jù)含水量w(%)劃分為稍濕、濕、很濕。密實度和濕度的劃分應(yīng)分別符合表1-20和表1-21的規(guī)定。 表1-20 粉土密實度分類 孔隙比e 密實度 e＜0.75 密實 0.75≤10e≤0.90 中密 e＞0.9 稍密 表1-21 粉土濕度分類 含水量w 濕度 w＜20 稍濕 20≤w

48、≤30 濕 w＞30 很濕 (4)粘性土的狀態(tài)應(yīng)根據(jù)液性指數(shù)IL劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑，并符合表1-22的規(guī)定。 表1-22 粘性土的狀態(tài)分類 液性指數(shù) 狀態(tài) 液性指數(shù) 狀態(tài) IL≤0 堅硬 軟塑 0.75＜IL≤1 0＜IL≤0.25 硬塑 流塑 IL＞1 0.25＜IL≤0.75 可塑 思考題與習(xí)題： 1． 巖土工程勘察的任務(wù)？ 2． 巖土工程勘察是如何分級的？分級時應(yīng)考慮那些因素？ 3． 巖土工程勘察分幾個勘察階段？它們之間有何聯(lián)系？ 4． 試述巖土工程勘察的方法和各自的作用。 5． 試述工程巖土分類的目的和方法。