工程地質(zhì) 第九章 工程地質(zhì)勘測

第9章工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察的目的和任務查明條件分析問題作出評價選擇場地提出建議制定措施預測新問題工程地質(zhì)條件與工程建筑物有關(guān)的各種地質(zhì)因素的綜合。

包括：巖土類型及性質(zhì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造地形地貌水文地質(zhì)物理地質(zhì)現(xiàn)象天然建筑材料工程地質(zhì)勘察階段的劃分可行性研究勘察階段初步勘察階段詳細勘察階段

施工勘察階段勘察方法:搜集資料踏勘物探可行性研究勘察階段主要任務是選定建筑場址(或線路方案)。通過勘察對其穩(wěn)定性和適宜性作出評價，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證選擇最優(yōu)方案。初步勘察階段勘察方法:鉆探試驗補充測繪和物探長期觀測 主要任務是確定建筑物的具體位置、選擇建筑物地基基礎方案、對不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治措施進行論證。需詳細查明建筑場地工程地質(zhì)條件。詳細勘察階段勘察方法:試驗補充勘探配合技術(shù)設計或施工圖設計,按不同建筑物提出詳細的工程地質(zhì)資料和設計所需的巖土技術(shù)參數(shù)。對工程地質(zhì)條件復雜或有特殊要求的重要工程，還需進行施工勘察。它包括施工地質(zhì)編錄、地基驗槽與監(jiān)測和施工超前預報，以校核已有的勘察成果資料。工程地質(zhì)測繪(survey)

通過對地質(zhì)現(xiàn)象的詳細觀察和描述，并將其反映到一定比例尺的地形圖上。據(jù)測繪成果可以分析各種地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布、發(fā)展變化規(guī)律以及對工程建筑的影響，還可為勘探、試驗等其他工作的布置奠定基礎。工程地質(zhì)測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪。一、工程地質(zhì)測繪的研究內(nèi)容

包括工程地質(zhì)條件的全部要素。二、工程地質(zhì)測繪的范圍、比例尺和精度

取決于擬建建筑物的類型和規(guī)模、設計階段以及工程地質(zhì)條件的復雜程度。一般房屋建筑局限于有限范圍內(nèi)。道路測繪主要采取沿線調(diào)查的方法。

比例尺一般規(guī)定為：規(guī)劃階段的踏勘及路線測繪采用1:20萬~1:50萬可行性階段采用1:5000~1:50000

初步勘察階段采用1:2000~1:5000

詳細勘察階段采用1:100~1:1000三、工程地質(zhì)測繪的方法像片成圖法利用地面攝影、航空(衛(wèi)星)攝影等像片，在室內(nèi)進行判釋。實地測繪法路線法(穿越法和追索法)

布點法工程地質(zhì)勘探(exploration)勘探工作的主要任務是：查明建筑場地地下有關(guān)的地質(zhì)情況。提取巖土樣及水樣，供室內(nèi)試驗分析之用。利用勘探坑孔進行現(xiàn)場原位試驗和布設長期觀測點。

一、物探(geophysicalexploration)：

以專門儀器探測地質(zhì)體的物理場來進行地層劃分，判定地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的勘探方法。物探分為：電法、磁法、震法、重力法及放射性勘探，但應用最廣泛的是電法和震法。1、電法勘探是對地質(zhì)體以人工形成電場，通過電測儀測定地質(zhì)體視電阻率的大小及變化，從而推斷地下一定范圍地質(zhì)體的情況。它可以用作劃分地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、覆蓋層或風化層的厚度、含水層的分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范圍和儲量。在尋找地下水時廣泛應用。2、震法勘探是以人工激發(fā)的彈性波，在地殼內(nèi)的傳播規(guī)律來探測地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法，是石油勘探中的一種重要方法。工程地質(zhì)勘察中應用最多的是高頻(<200～250Hz)地震波淺層折射法。三.坑探(subsurfaceexcavation)

是用人工或機械掘進的方式來探明地表淺部的工程地質(zhì)條件，包括：探坑、探槽、斜井、淺井、豎井、平洞等。坑探工程的編錄主要是繪制展示圖。二、鉆探(drilling)

利用鉆探機械和工具在巖土層中鉆孔的勘探方法?？芍苯犹矫鞯貙訋r性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深、含水層類型和厚度、滑坡位置及巖溶情況，還可取巖心，在鉆孔中試驗。(一)鉆探方法和設備工民建勘察常用簡易、輕便的SH－30鉆機回轉(zhuǎn)鉆進，對軟土用薄壁取土器，對松散的砂卵石層采用沖擊鉆進或振動鉆進；對軟弱地層或破碎帶采用干鉆法、雙層巖芯管法。工程地質(zhì)鉆探的常規(guī)口徑為：開孔168mm，終孔91mm。有些工程還采用大口徑或小口徑鉆進方法。(二)鉆孔觀測、編錄與資料整理巖心觀察、描述和編錄鉆孔水文地質(zhì)觀測鉆進動態(tài)觀測

四、工程地質(zhì)勘探的布置1、勘探布置的一般原則在地質(zhì)測繪和物探的基礎上布置勘探工作勘探工程的布置與勘察階段相適應勘探布置因建筑物類型和規(guī)模而異勘探布置應考慮地質(zhì)條件變化大的部位多種勘探方法相互配合2.勘探孔深度確定應根據(jù)建筑類型、勘察階段地質(zhì)條件復雜程度綜合考慮布孔深度。工民建的孔深應達到地基壓縮層之下（2~3倍基底寬度）或可能的樁基深度之下。調(diào)查收集資料

測繪

物探

坑探和鉆探室內(nèi)外試驗長期觀測工程地質(zhì)勘察的施工程序工程地質(zhì)野外試驗(fieldtest)優(yōu)點：可測定難以取樣的巖土體的性質(zhì)。影響范圍大，因而更具代表性?？蛇B續(xù)進行，因而可得到完整的地層剖面。快速、經(jīng)濟，能大大縮短勘察周期。缺點：難以控制邊界條件費工費時，成本高所測參數(shù)和巖土工程性質(zhì)之間關(guān)系建立在大量統(tǒng)計的經(jīng)驗關(guān)系之上。野外試驗分為三類：巖土力學性質(zhì)試驗水文地質(zhì)試驗地基處理試驗一、載荷試驗

(Loadingtest)在一定面積的承壓板上向地基逐級施加荷載，并觀測每級荷載下地基變形特性，從而評定地基的承載力，計算地基的變形模量并預測基礎的沉降量。二、靜力觸探試驗(conepenetrationtest)

用靜力將一個內(nèi)部裝有阻力傳感器的圓錐形探頭均勻壓入土中，測定土層對探頭的貫入阻力，以此來間接判斷分析地基土的物理力學性質(zhì)。靜力觸探成果的應用1、劃分土層2、估算土的物理力學指標3、確定淺基礎的承載力4、預估單樁承載力5、判定飽和砂土和粉土的液化勢靜力觸探具有測試連續(xù)、快速、效率高、功能多的特點，兼勘探與測試雙重作用。適用于粘性土、粉土、砂土，但對碎石類土難以貫入。三、動力觸探試驗(dynamicsounding)圓錐動力觸探試驗（DPT）標準貫入試驗（SPT）其共同點是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打入土中一定深度所需的能量來判定土的性質(zhì)，并對土進行分層。

標準貫入試驗設備主要是由貫入器、貫入探桿和穿心錘三部分組成的,錘重63.5kg，在76cm的自由落距下，通過圓筒型的貫入器，貫入土層15cm，再打入30cm深度，以后30cm的錘擊數(shù)稱為標貫擊數(shù)，用N63.5來表示，一般寫作N。標準貫入試驗成果的應用1．劃分土的類別或土層剖面；2．判斷砂土的密實度及地震液化問題；3．判斷粘性土的稠度狀態(tài)及C、值；4．評定土的變形模量E0和壓縮模量ES；5．確定地基承載力；四、十字板剪切試驗（VST）十字板剪切試驗是用插入軟粘土中的十字板頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，測出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強度?，F(xiàn)場檢驗與監(jiān)測(observation)巖土體形狀的監(jiān)測：物理力學特性測試變形觀測應力量測環(huán)境條件的監(jiān)測：地下水監(jiān)測滑坡監(jiān)測地基基礎的監(jiān)測：天然地基的驗槽與監(jiān)測樁基工程的監(jiān)測地基加固和處理的監(jiān)測深基坑支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)測建筑沉降的監(jiān)測

工程地質(zhì)勘察資料的整理勘察報告的基本內(nèi)容（1）委托單位、場地位置、工作簡況、勘察的目的、要求和任務；（2）勘察方法及各項勘察工作的數(shù)量布置及依據(jù)；（3）場地工程地質(zhì)條件分析，包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)和不良地質(zhì)現(xiàn)象等內(nèi)容，對場地穩(wěn)定性和適宜性作出評價；（4）巖土參數(shù)的分析與選用，包括各項巖土性質(zhì)指標的測試成果及其可靠性和適宜性，評價其變異性，提出其標準值。（5）工程施工和運營期間可能發(fā)生的工程地質(zhì)問題的預測及監(jiān)控、預防措施的建議。（6）根據(jù)地質(zhì)和巖土條件、工程結(jié)構(gòu)特點及場地環(huán)境情況，提出地基基礎方案、不良地質(zhì)現(xiàn)象整治方案、開挖和邊坡加固方案等巖土利用、整治和改造方案的建議；（7）對建筑結(jié)構(gòu)設計和監(jiān)測工作的建議，工程施工和使用期間應注意的問題，下一步巖土工程勘察工作的建議等。

報告應附的圖表：（1）場地工程地質(zhì)圖（附勘察工程布置）。（2）工程地質(zhì)柱狀圖、剖面圖或立體投影圖。（3）室內(nèi)試驗和原位測試成果圖表。（4）巖土利用、整治、改造方案的有關(guān)圖表。（5）巖土工程計算簡圖及計算成果圖表。單項報告（1）工程地質(zhì)測試報告。（2）工程地質(zhì)檢驗或監(jiān)測報告。（3）工程地質(zhì)事故調(diào)查與分析報告。（4）巖土利用、整治或改造方案報告。（5）專門工程地質(zhì)問題的技術(shù)咨詢報告。第6-3章道路與橋梁工程地質(zhì)

(Geologyinroadandbridge)一.道路工程地質(zhì)道路結(jié)構(gòu)由三類建筑物組成:路基工程(包括路堤和路塹)橋隧工程(包括橋梁.隧道.涵洞)防護建筑物(包括明硐.擋土墻.護坡.排水溝)道路選線的工程地質(zhì)論證線路類型及特點:河谷線跨谷線越嶺線山坡線山脊線路線方案:大方案-路線基本走向小方案-線位河岸選擇山麓緩坡、低階地陽坡逆向坡避免斷層破碎帶避免山區(qū)滑坡等災害沿河線:2.路線高度高線:路線曲折,回旋余地小.低線:邊坡常受洪水威脅,最好利用一級階地.越嶺線越嶺方案:路塹隧道下列情況可考慮隧道:縮短路線長度高寒山區(qū)滑坡.崩塌地段越嶺線布局:埡口選擇:標高較低的埡口寬厚的埡口宜淺挖低填;瘠薄的埡口宜深挖斷層破碎帶埡口、易風化巖層埡口不宜深挖2.展線山坡選擇:坡度平緩切割少的山坡逆向坡平原區(qū)應選擇:地勢較高處地下水位較深處土質(zhì)較好的地帶砂石材料豐富的地段強震區(qū)遠離河岸、水渠地質(zhì)條件不良地段的選線原則及防護措施泥石流區(qū):

以大跨高橋.明硐.或隧道通過?；聟^(qū)：當線路高時，以不挖不填方式從滑坡頂通過；當線路低時，從滑坡前緣修擋土墻.路堤或用高架橋通過。巖溶區(qū)：在地表覆蓋較厚,巖溶洞穴充填好的地段通過。沼澤區(qū)：采用壓密.擠淤.兩側(cè)加反壓護道的方法。風沙區(qū)：線路盡可能與盛行風平行，并盡量減少彎道以免積沙。線路以填方低路堤為主。凍土區(qū):從熱融滑坍體下方通過，從地下冰厚度較小的地帶通過，以低路堤形式通過。工程地質(zhì)選線實例路基主要工程地質(zhì)問題

路基邊坡穩(wěn)定性(stabilityofslope)路基基底穩(wěn)定性(stabilityofroadbed)道路凍害(freezeinjuryinroad)建筑材料(constructionmaterial)一.路基邊坡穩(wěn)定性路基邊坡包括:天然邊坡半挖半填路基邊坡路塹邊坡破壞形式:滑坡崩塌錯落當剪應力>巖土體強度時,發(fā)生失穩(wěn).土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性取決于親水性粘土礦物含量.影響因素:土層結(jié)構(gòu)和成因類型水文地質(zhì)條件自然條件施工方法巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性取決于巖體中結(jié)構(gòu)面.須同時具備臨空面、滑動面和切割面。影響因素：巖石性質(zhì)地質(zhì)構(gòu)造巖體結(jié)構(gòu)類型水文地質(zhì)條件施工條件二.路基基底穩(wěn)定性破壞形式:整體滑移擠出變形路堤塌陷影響因素:基底土的力學性質(zhì)基底面的傾斜程度軟弱結(jié)構(gòu)面水文地質(zhì)條件處理措施:放緩邊坡,設反壓護道采用換填、預壓等地基處理方法三.道路凍害破壞形式:路面凍脹路基翻漿影響因素:氣溫路基土的性質(zhì)水文地質(zhì)條件地形特征和植被情況防治措施:鋪設毛細割斷層;換土;設排水溝;提高路基標高;修筑隔熱層.四.建筑材料路基工程需要的天然建筑材料種類多,數(shù)量大,而且要求各種材料產(chǎn)地沿線兩側(cè)零散分布.建筑材料直接影響工程的設計方案和布局以及質(zhì)量和造價.道路工程地質(zhì)勘察的工作內(nèi)容:路線工程地質(zhì)勘察不良地段工程地質(zhì)勘察路基路面工程地質(zhì)勘察橋渡工程地質(zhì)勘察隧道工程地質(zhì)勘察筑路材料勘察第6-4橋梁工程地質(zhì)橋梁組成:正橋:位于河兩岸橋臺之間,橋墩位于河中引橋:連接正橋與原線的建筑物,可以是高路堤導流建筑:護岸、護坡、導流堤等橋址選擇的工程地質(zhì)論證應選在河床窄,河道順直,

河槽變遷不大、水流平穩(wěn)、兩岸地勢較高而穩(wěn)定、施工方便的地方。避免選在具有遷移性（強烈沖刷的、淤積的、經(jīng)常改道的）河床，活動性大河灣，大砂洲或大支流匯合處。橋位還應遠離上游的水壩、水閘。2.選擇覆蓋層薄，河床基底為堅硬完整的巖體。若覆蓋層太厚，應選在無漫灘相和牛軛湖相淤泥成泥炭的地段。避免選在尖滅層發(fā)育和非均質(zhì)土層地區(qū)。3.選擇在區(qū)域穩(wěn)定性條件較好，地質(zhì)構(gòu)造簡單，斷裂不發(fā)育的地段，橋線方向應與主要構(gòu)造線垂直或大交角通過。橋墩和橋臺盡量不置于斷層破碎帶和褶皺軸線上，特別在高地震基本烈度區(qū)，必須遠離活動斷裂和主斷裂帶。4.盡可能避開滑坡，巖溶，可液化土層等發(fā)育的地段。5.在山區(qū)峽谷河流選擇橋址時，力爭采用單孔跨越。在較寬的深切河谷，應選擇兩岸較低的地方通過，要求兩岸巖質(zhì)堅硬完整，地形稍寬一些，適當降低橋臺的高度，降低造價，減少施工的困難。橋梁工程地質(zhì)問題橋墩臺地基穩(wěn)定性問題橋臺偏心受