工程地質(zhì)勘察

1、第五章 工程地質(zhì)勘察§5-1 緒 論一、工程地質(zhì)勘察的任務與目的工程地質(zhì)勘察的任務與目的是查明建設地區(qū)的工程地質(zhì)條件，預測和分析工程地質(zhì)問題，為工程建設的規(guī)劃、設計、施工和運用提供地質(zhì)資料的依據(jù)，以便選擇優(yōu)良的工程場地，使工程建筑與當?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境相適應，保證工程建筑的穩(wěn)定安全、經(jīng)濟合理和正常運用。作為一門實踐性極強的學科，工程地質(zhì)勘察是如何運用地質(zhì)、工程地質(zhì)的理論和實踐經(jīng)驗，解決與工程建設有關的地質(zhì)問題的學科，也是一門探討工程地質(zhì)調(diào)查和勘探方法的學科。因此，隨著技術方法、勘探設備的更新與發(fā)展，工程地質(zhì)勘察的理論、方法及手段等將更加完善。二、工程地質(zhì)勘察的主要方法和手段在工程地質(zhì)勘察過

2、程中，要采用工程地質(zhì)學所有的研究方法，即：地質(zhì)學方法、試驗方法、工程地質(zhì)類比法、模型實驗法、概率統(tǒng)計法和理論計算法。以上各種研究方法在實際工作中是通過各種工程地質(zhì)勘察方法和手段來實現(xiàn)的。對于不同工程要求的，不同工作內(nèi)容的，所采用的工程地質(zhì)勘察方法與手段也是不一樣的。但總的來說，一般包括以下幾個方面：1 工程地質(zhì)測繪；如：地面測繪、航測、衛(wèi)測等，是基礎，是根本。2 工程地質(zhì)勘察；包括物探、化探、鉆控等。3 工程地質(zhì)室內(nèi)試驗和野外試驗；大型現(xiàn)場試驗、室內(nèi)土工試驗等。4 工程地質(zhì)長期觀測；對房屋變形、地下水位、地面沉降等進行動態(tài)的長期觀測。5 勘察資料的室內(nèi)整理及計算。三、工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容和要求由

3、于我們的工作對象是不同的工程對象，因而對工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容和精度的要求是不一樣的。即使是同一工程，在不同的勘察階段對其工作要求和研究的內(nèi)容也不盡相同。按照建設工程項目管理中對一般工程項目的階段劃分，可將其分為：預可研、可研、初設、施工圖設計、施工、工程使用管理等六個主要階段，而工程地質(zhì)勘察工作主要是集中在前四個階段。各階段對應的工勘階段及內(nèi)容如下：1 預可研階段主要是收集整理已有資料，特別是區(qū)域性地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等資料（包括各種圖件、文字報告、影像資料如航衛(wèi)片等）（項目建議書）根據(jù)預可研階段成果編制項目建議書，可以根據(jù)需要做少量踏勘的調(diào)研或?qū)嵉乜疾??？煽彪A段2 可研階段 根據(jù)批復的項目

4、建議書審查意見，組織安排一次性的工勘工作，主要任務是選址、選線。完成方案比選所需要的工程地質(zhì)資料及工程地質(zhì)條件評價，為項目的可研報告的編制提供必要的依據(jù)。同時對重大工程還要解決工程項目中主要問題的研究方向等。初勘階段3 初設階段 根據(jù)可研報告的批復意見和可研階段的成果，詳細查明所確定的場址、線路等工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。確定場址、線路的具體位置，為初步設計提供必要的工程地質(zhì)資料及評價。詳勘階段4 施工圖設計階段根據(jù)初設成果，開展詳細勘察和專題研究，有針對性地對需解決的工程地質(zhì)問題提出設計及措施，為完成施工圖設計工作提供一切必需的工程地質(zhì)資料。補充勘察階段5 施工階段 解決施工中遇到的工程地質(zhì)問

5、題，可做一定程度的專題研究。配合施工（可以少量變更設計圖），開展監(jiān)測工作。6 工程使用管理針對工程交付使用后出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題，研究并加以解決，提出原則性意見。需要特別指出的是，由于工程對象、內(nèi)容、行業(yè)管理等不同，在工程地質(zhì)勘察工作的廣度、深度和精度的要求上也有所差別，因而有時可適當?shù)睾喜ⅲ偟脑瓌t是隨著工程項目的階段深入，工勘工作的深度將越來越深，精度也會越來越高，而廣度則可能越來越小。盡管各階段的工程地質(zhì)工作的內(nèi)容和要求可能會因為實際情況有所不同或有所側重，但各階段的工程地質(zhì)的工作程序卻基本相同：1 準備工作；（收集資料，組織、編制工作、設計文件和要求）2 工程地質(zhì)調(diào)查測繪；3 工程地質(zhì)

6、勘察；4 測試工作；5 文件編制。§5-2 工程地質(zhì)調(diào)查測繪一、工程地質(zhì)測繪的目的與任務（作用）1 查明擬定工程場址、線路等的工程地質(zhì)條件；2 編制工作區(qū)工程地質(zhì)圖件及工勘文字報告，并提交設計部門及人員使用；3 可縮小進一步勘察的面積，并初步掌握某些規(guī)律和發(fā)現(xiàn)需要進一步研究解決的工程地質(zhì)問題，也為開展其他類型的工勘工作等奠定良好的基礎，提供方向上的指導。二、工程地質(zhì)調(diào)查測繪內(nèi)容 P1851 地形、地貌條件；2 地層、巖性條件；3 地質(zhì)構造條件；4 水文地質(zhì)條件；5 不良地質(zhì)作用；6 土石工程性質(zhì)等；7 工程地質(zhì)現(xiàn)象。對已有的全部的工作區(qū)內(nèi)建筑物，特別是受損建筑物進行調(diào)查等。(1) 建

7、筑物位于不良的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)并有變形標志的；應注意查明不良地質(zhì)因素在什么條件下有害于那一類建筑物，并調(diào)查各種防護措施的有效性，以便尋求更有效的防護措施。(2) 建筑物位于不良的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)，但無變形標志：應注意查明是否采用了特殊結構，或是否以往對工程地質(zhì)條件的評價過低，這對于重新評價該地區(qū)工程地質(zhì)條件及建筑物的結構設計有重要的意義。(3) 建筑物位于有利的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)，但有變形標志：應注意查明是否是由于建材質(zhì)量或工程質(zhì)量問題造成的，以便證實與分析以往的工程地質(zhì)條件評價是否正確。(4) 建筑物位于有利的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)，無變形標志：還需注意查明是否采用了特殊結構，以致于將某些不利的地質(zhì)條件隱蔽起來了。三、工程

8、地質(zhì)調(diào)查測繪方法（一） 測繪范圍工程地質(zhì)測繪的范圍主要是依據(jù)工程對象及要求和區(qū)域地質(zhì)條件的復雜程度及其研究程度決定的。1 建筑物類型不同，規(guī)模大小不同，則它與自然條件相互作用的規(guī)模及強度也就不同。在選擇范圍時，首先應考慮到這一點。對于鐵路、公路等線狀工程而言，一般工程地質(zhì)測繪是沿線路在帶狀的范圍內(nèi)進行；2 滿足場址、線路方案比選、工程設計及病害治理為原則。測繪初期可適當擴大范圍，而后期則可集中在相對較小的范圍內(nèi)進行；3 地質(zhì)條件復雜，研究程度越不足，測繪的范圍就需要愈大。(1) 測繪范圍內(nèi)地質(zhì)條件復雜若僅限于較小的范圍內(nèi)將難于查清測繪區(qū)內(nèi)十分復雜的地質(zhì)條件；(2) 工作區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件雖不復雜，但

9、鄰近地歐存在能夠產(chǎn)生威脅建筑物安全的自然地質(zhì)作用，如泥石流、強烈地震的發(fā)震斷層等。（二） 調(diào)查測繪路線的布置及測繪寬度線路工程地質(zhì)調(diào)查測繪一般沿線路中線或?qū)Ь€進行，測繪寬度多限定在中線兩側各200300m的范圍。在測繪線路上應根據(jù)工程地質(zhì)勘察的精度、內(nèi)容、地質(zhì)條件的復雜程度合理地布置若干觀測點。（規(guī)范的要求）（三） 觀測點的選擇及測繪內(nèi)容P186（四） 測繪比例尺及精度1 比例尺的確定不同的工程對象、工作內(nèi)容、勘察階段及地質(zhì)條件的復雜程度等對測繪比例尺的要求是不一樣的，即使是不同的部門對測繪比例尺的要求也是不同的?？偟脑瓌t是必須滿足工程階段對測繪工作的要求和符合國家有關規(guī)范與規(guī)定。應該說對工程

10、要求越高、測繪內(nèi)容越全、工程階段越深入、測區(qū)地質(zhì)條件越復雜等，所要求的比例尺也就越大。這里需要強調(diào)的是不同的行業(yè)對大、中、小比例尺的認定范圍會有所不同，實際工作中要注意相應的行業(yè)標準。2 測繪精度與測繪方法測繪精度是與測繪比例尺大小相適應的。不同比例尺的測繪，對于測繪精度（即觀測點的數(shù)量、類型、內(nèi)容等）要求也不盡相同，同時還須考慮測區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件及復雜程度等。在測繪方法上，預可研、可研及初勘階段多采用簡易工具如地質(zhì)羅盤、氣壓計、測斜儀等定向、步測、目測（距離及高程），而在詳勘或?qū)χ卮蠊こ?、不良地質(zhì)條件發(fā)育地段的施工設計階段，多采用經(jīng)緯儀、水準儀、鋼尺精確定向、定點的儀器進行測繪。3 測繪工作的

11、地位和作用工程地質(zhì)測繪是工程地質(zhì)工作中最基本，也是最重要的基礎性工作。它不僅可以幫助我們獲得大量的各種第一手的地質(zhì)基礎資料，同時也是進一步開展工勘的其它工作如勘探、試驗等的重要基礎。基于上述對測繪工作重要性的講述，在實際工作中對測繪的原始記錄，需做到準確可靠，層次條理清晰，文圖要符。要力求對觀測點及觀測線路的描述全面真實。近十幾年來，各種先進技術如高清晰度、高分辨率衛(wèi)星影像在工程地質(zhì)測繪中的應用越來越普及，包括相應的地理信息系統(tǒng)也正在建立?？梢韵嘈?，工程地質(zhì)測繪工作一定會有新的發(fā)展和突破。§5-3 工程地質(zhì)勘探工程地質(zhì)勘探工作一般是在測繪工作基本完成后，根據(jù)測區(qū)內(nèi)的綜合條件，有針對性

12、的布置勘探點、勘探深度的。用勘探工作的成果補充、檢驗和修改調(diào)查測繪工作的成果。常用的勘探方法有三類：物探、鉆探和坑探。一、簡易勘探1 挖探：是最簡易的勘探方法，常用的有剝土、槽探、坑探等。注意回填。2 輕便勘探：使用洛陽鏟、錐具及螺紋鉆等進行勘探。二、鉆探當勘探深度較大或地層不適宜采用簡易勘探方法時，可采用機具鉆探。常用鉆探的方法有回轉(zhuǎn)、沖擊及震動鉆探。鉆頭類型有硬質(zhì)合金肋骨鉆頭、鋼砂鉆頭、金剛石鉆頭、牙輪鉆頭等。鉆機類型與孔徑、深度的對照關系見P189表8-1。三、物探物探是以觀測地質(zhì)體的天然物理場或人工物理場的空間或時間分布狀態(tài)，不研究地層物理性質(zhì)和地質(zhì)構造的方法。（一） 優(yōu)點與局限性物探

13、方法效率高、成本低、裝備輕便，能從較大范圍勘察地質(zhì)構造和測定地層各種物理參數(shù)等?？梢越?jīng)濟而迅速地探測較大范圍內(nèi)的情況：1 覆蓋層下基巖面的起伏變化；2 隱伏斷裂構造；3 埋藏或隱伏的自然地質(zhì)現(xiàn)象（如巖溶等）等三維資料。因此一般在鉆探布設前安排物探工作。但是物探是一種非直觀的勘探方法，物探資料往往具有多解性；而且物探方法是否有效要取決于對象是否具備某些基本條件。（二） 探測對象應滿足的三個基本條件1 探測對象與圍巖的電阻率有顯著差異；2 探測對象的厚度或直徑、寬度與其埋深之比足夠大；3 用電測深確定地層界面深度時，界面傾角以及界面間夾角小于20°，界面延續(xù)長度數(shù)倍于埋藏深度。（三） 常

14、用的物探方法 P1891 電法勘探；（高密度電法、瞬變電磁法及可挖源音頻大地電磁測深法）2 地震勘探；3 聲波勘探；（聲波CT）4 磁法勘探；5 重力法勘探；6 觸探；7 測井；8 地質(zhì)雷達等。§5-4 航空工程地質(zhì)勘察及遙感技術的應用一、航空工程地質(zhì)勘察簡稱航空地質(zhì)，是直接或間接利用飛機或其它飛行工具，借助各種儀器對地面做各種地質(zhì)調(diào)查，通過野外核對工作，編制工程地質(zhì)圖的一種專門方法。航空地質(zhì)勘察主要進行兩項工作：航空目測和航攝像片判釋。航空地質(zhì)的作用：1 可將部分野外工作轉(zhuǎn)為室內(nèi)工作；2 縮短勘察周期，保證勘察質(zhì)量；3 可以確定露頭情況，清楚地分辨小型地貌；4 能勾畫出不同巖石分界

15、線；5 確定觀測點，勘探點的大致位置與數(shù)量，確定調(diào)查測繪路線的方向。6 能正確確定地表形態(tài)發(fā)育階段；7 初步確定建筑材料產(chǎn)地。二、遙感技術的應用遙感技術是指從高空（飛機或衛(wèi)星上）利用多種遙感器接收來自地面物體發(fā)射或反射的各種波長的電磁波，從而根據(jù)收到的大量信息進行分析判斷，確定地面物體的存在及變化狀態(tài)的一種方法。遙感技術的主要優(yōu)勢：1 攝像范圍大；2 資料獲取方便，不受地形的限制；3 影像所包含的信息種類多，數(shù)量大，成圖迅速，一次成像就可完成；4 可分時段重復對某一地區(qū)進行掃描，因此可對某一需監(jiān)測的目標實施動態(tài)監(jiān)測；5 成圖迅速，可通過數(shù)字化圖像處理技術進行信息分離，制作有關專業(yè)圖件，因此成本

16、相對低廉。遙感技術在國內(nèi)外已被廣泛地應用于政治、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市供水、礦產(chǎn)資源調(diào)查、環(huán)境與災害監(jiān)測等多個領域。遙感技術在道路工程地質(zhì)工作中的應用研究主要集中在兩個方面：一是為地形、地質(zhì)復雜地區(qū)的線路位置及重點工程位置的選擇提供依據(jù)；二是為不良地質(zhì)現(xiàn)象如泥石流、滑坡等的分布范圍和動態(tài)，以及危害工程建筑物的地質(zhì)構造如大斷層等，提供預測預報，作為設計和施工的重要參考資料。但遙感技術作為一種還處于不斷完善與發(fā)展的新技術，遙感技術還只是主要用于指導地區(qū)測繪或作為其它工勘的一種補充。當然遙感技術也具有局限性，不可能完全替代傳統(tǒng)的工勘工作，但可以在地面測繪中大大減少傳統(tǒng)工勘數(shù)量，縮短工期，對測繪工作質(zhì)

17、量也可得到提高。隨著遙感技術的應用領域不斷擴大，裝備不斷更新，解譯技術日趨完善?？梢韵嘈牛瑐鹘y(tǒng)的工勘手段與方法在工勘工作中的比重將會逐漸減少。§5-5 測試及長期觀測一、測試（一） 分類1 按測試完成場所分為室內(nèi)試驗和現(xiàn)場測試兩大類；2 按指標類型分為物理力學和化學成分試驗（化驗）；3 按物質(zhì)性態(tài)分為巖土、水。當然，分類的方法還很多。（二） 程序1 室內(nèi)程序(1) 選擇取樣地點。要根據(jù)測試目的，要求和場地條件，合理地選擇具有代表性的測試樣品。(2) 使用正確的取樣方法、運輸方法、包裝保存方法等取樣、裝樣、送樣和保管。(3) 按有關測試方法的國標或行規(guī)等進行測試。(4) 編制測試報告。

18、2 現(xiàn)場土工試驗程序(1) 選擇現(xiàn)場測試地點。一般先在該處取樣做室內(nèi)測試。(2) 按測試要求平整試驗場地。(3) 安裝測試設備。(4) 按要求（規(guī)范、標準、規(guī)定）進行測試。(5) 編制測試報告。3 水文地質(zhì)試驗(1) 水質(zhì)分析（簡分析、全分析、特殊成分分析）(2) 抽水試驗（注水、滲水試驗）(3) 水位聯(lián)測一般是在同一時刻某地區(qū)內(nèi)全境的地下水位統(tǒng)測。P192193。二、長期觀測由于某些工程地質(zhì)條件具有隨時間變化的特性，如地下水位及地下水化學成分，巖土中的孔隙水壓力，季節(jié)性凍結層和多年凍結層的溫度、物理狀態(tài)等。僅依靠短時間的試驗與觀測結果顯然是無法得出全面而準確的結論的。因此在某些情況下，適當安排對這些隨時間變化的工程地質(zhì)條件或要素進行長期觀測是十分必要的。對于工程地質(zhì)