淺談工程地質(zhì)測繪技術與發(fā)展 PPT課件

淺談工程地質(zhì)測繪技術與發(fā)展匯報人 xxx 1 工程地質(zhì)測繪是巖土工程勘察中一項重要的和基本的勘察方法 它是運用地質(zhì) 工程地質(zhì)理論對與工程建設有關的各種地質(zhì)現(xiàn)象進行詳細的觀察和描述 以查明擬建場地內(nèi)工程地質(zhì)條件的空間分布和各要素之間的內(nèi)在聯(lián)系 并按照精度要求將它們?nèi)鐚嵉胤从吃谝欢ū壤叩牡匦蔚讏D上 作為巖土工程勘察的重要成果提供給建筑物規(guī)劃 設計和施工部門使用 前言 2 工程地質(zhì)條件可以理解為與工程建設有關的地質(zhì)要素之綜合 包括地形地貌 巖土類型及其工程地質(zhì)性質(zhì) 地質(zhì)結構 水文地質(zhì) 物理地質(zhì)現(xiàn)象以及天然建筑材料等六個要素 工程地質(zhì)條件是一個綜合概念 在我們提到工程地質(zhì)條件一詞時 實際上是指上述六個要素的總體 而不是指任何單一要素 單獨一兩個要素不能稱之為工程地質(zhì)條件 而只能按本身應有的術語稱之 工程地質(zhì)測繪是工程地質(zhì)勘察中一項最重要最基本的勘察方法 也是諸勘察工作中走在前面的一項勘察工作 它是運用地質(zhì) 工程地質(zhì)理論對與工程建設有關的各種地質(zhì)現(xiàn)象進行詳細觀察和描述 以查明擬定建筑區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件的空間分布和各要素之間的內(nèi)在聯(lián)系 并按照精度要求將它們?nèi)鐚嵉胤从吃谝欢ū壤叩牡匦卧O計圖上 配合工程地質(zhì)勘探 試驗等所取得的資料編制成工程地質(zhì)圖 作為工程地質(zhì)勘察的重要成果提供給建筑物規(guī)劃 設計和施工部門參考 工程地質(zhì)測繪 3 工程地質(zhì)測繪方法和一般地質(zhì)測繪方法相同 即沿一定的觀察路線作沿途觀察 在關鍵的點上進行詳細觀察和描述 觀察線的布置應以最短的路線觀察到最多的工程地質(zhì)現(xiàn)象為原則 范圍較大的中小比例尺工程地質(zhì)測繪 一般以穿越巖層走向或地貌 物理地質(zhì)現(xiàn)象單元來布置觀察路線為宜 大比例尺詳細測繪 則應以穿越巖層走向和追索界線的方法相結合來布置觀察路線 以便能較準確的圈定各工程地質(zhì)單元的邊界 在工程地質(zhì)測繪過程中 最重要的是要把點與點 線與線之間所觀察到的現(xiàn)象聯(lián)系起來 克服只孤立地在各個點上觀察而不作沿途連續(xù)觀察和不及時對觀察到的現(xiàn)象進行綜合分析的偏向 同時還要將工程地質(zhì)條件和擬進行的工程活動聯(lián)系起來 以便能確切地預測工程地質(zhì)問題的性質(zhì)和規(guī)模 工程地質(zhì)測繪的程序和其它地質(zhì)測繪工作相同 首先是收集 查閱已有的地質(zhì)資料 明確本次測繪需要重點研究的問題并編制出工作計劃或設計書 進行航衛(wèi)片的解譯 對區(qū)域工程地質(zhì)條件作出初步的總體評價 判明工程地質(zhì)各要素的一些標志 進行現(xiàn)場踏勘 選定測制標準剖面位置 確定分層原則 單位劃分和標準層 測制地貌剖面以便劃分地貌單元和各單元特征 全面開展地面測繪工作 工程地質(zhì)測繪最終的成果資料應包括 工程地質(zhì)測繪實際材料圖 綜合工程地質(zhì)圖或工程地質(zhì)分區(qū)圖 綜合地質(zhì)柱狀圖 工程地質(zhì)剖面圖以及各種素描圖 照片 錄相和文字報告 工程地質(zhì)測繪的方法和程序 4 一 工程地質(zhì)測繪范圍的確定工程地質(zhì)測繪一般不像普通地質(zhì)測繪那樣按照圖幅逐步完成 而是根據(jù)規(guī)劃與設計建筑物的需要在與該項工程活動有關的范圍內(nèi)進行 測繪范圍大可以觀察到較多的露頭和剖面 有利于更好的了解區(qū)域工程地質(zhì)條件 但是卻增大了測繪工作量 增加了投資 不利于勘察任務的完成 若測繪范圍過小 則不能充分查明工程地質(zhì)條件以滿足建筑物的需求 測繪范圍的確定 一是依據(jù)擬定建筑物的類型 規(guī)模和設計階段 二是考慮區(qū)域工程地質(zhì)條件的復雜程度和研究程度 建筑物類型不同 規(guī)模大小不同 則它與自然環(huán)境相互作用影響的范圍 規(guī)模和強度也不同 確定測繪范圍時首先應該考慮到這一點 例如 大型水工建筑物的興建 必然引起極大范圍內(nèi)的自然條件變化 這些變化又必將作用于建筑物而引起各種工程地質(zhì)問題 因此工程地質(zhì)測繪也就必須擴展到足夠大的范圍才能查明工程地質(zhì)條件 解決工程地質(zhì)問題 一般的房屋建筑與地質(zhì)環(huán)境相互作用所引起的自然條件的變化多局限在不大的范圍內(nèi) 對此測繪范圍僅局限在場地及附近地段即可 在建筑物規(guī)劃和設計的開始之時 為了選擇建筑地區(qū)或建筑場地 可能有較多的方案 且相互間又有一定距離 此時測繪范圍應把這些方案有關的地區(qū)都包括在內(nèi)予以調(diào)查研究 而到了初勘乃至詳勘時 只需在建筑區(qū)較小范圍內(nèi)進行測繪或?qū)ｉT性調(diào)查研究 工程地質(zhì)條件愈復雜 研究程度愈差 工程地質(zhì)測繪的范圍則愈大 在建筑區(qū)或鄰近地區(qū)內(nèi) 如有地質(zhì)研究資料應當充分收集并加以運用 工程地質(zhì)測繪的范圍 比例尺與精度要求 5 二 工程地質(zhì)測繪比例尺的確定和精度要求1 測繪所用地形圖的比例尺 可行性研究勘察階段可選用1 5000 1 50000 初步勘察階段可選用1 2000 1 10000 詳細勘察階段可選用1 200 1 2000 工程地質(zhì)條件復雜時 比例尺可適當放大 2 對工程有重要影響的地質(zhì)單元體 滑坡 斷層 軟弱夾層 洞穴等 必要時可采用擴大比例尺表示 3 建筑地段的地質(zhì)界線 地質(zhì)點測繪精度在圖上的誤差不應超過3mm 其它地段不應超過5mm 4 地質(zhì)觀測點的布置 密度和定位應滿足以下要求 1 在地質(zhì)構造線 地層接觸線 巖性分界線 標準層位和每個地質(zhì)單元體應有地質(zhì)觀測點 2 地質(zhì)觀測點的密度應根據(jù)場地的地貌 地質(zhì)條件 成圖比例尺及工程特點等確定 并應具代表性 3 地質(zhì)觀測點應充分利用天然和人工露頭 當露頭少時 根據(jù)具體情況布置一定數(shù)量的勘探工程 4 地質(zhì)觀測點的定位應根據(jù)精度要求和地質(zhì)條件的復雜程度選用目測法 半儀器法和儀器法 地質(zhì)構造線 地層接觸線 巖性分界線 軟弱夾層 地下露頭 有重要影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象等特殊地質(zhì)觀測點 宜用儀器法定位 6 一 工程地質(zhì)測繪中對巖土的研究巖土類型及其工程地質(zhì)性質(zhì)是工程地質(zhì)條件最基本的要素 任何建筑物都是脫離不開土體或巖體的 巖土類型不同 其性質(zhì)差異很大 工程意義大不一樣 巖土類型的劃分是一項重要工作 土的分類比較統(tǒng)一 在土工試驗規(guī)程中都有明確的指標體系和命名規(guī)則 巖石的工程地質(zhì)分類尚不完善 僅用巖石學的命名規(guī)則 不能滿足工程建筑的實際需要 特別是厚層巖體中的薄夾層存在會對建筑物構成重大威脅 因此 巖石的工程地質(zhì)分類在理論與實踐上都需進一步研究 巖土體分類的粗細與勘察階段還需相適應 如在可行性研究或初勘階段一般可按成因類型劃分即可 而在詳勘階段則須按物理力學性質(zhì)劃分 一般對軟土 軟巖 破碎巖 軟弱夾層等不利于地基穩(wěn)定性 邊坡易失穩(wěn) 洞室易塌落等應特別加重研究 對黃土的濕陷性 膨脹土的脹縮性等特殊土的研究也應視為重點 在巖土工程勘察中必須進行仔細地測繪 勘探 試驗 以查清分布情況 厚度變化 取得較準確的物理力學性質(zhì)指標 工程地質(zhì)測繪研究的內(nèi)容 7 二 工程地質(zhì)測繪中對地質(zhì)結構的研究地質(zhì)結構除了包含地質(zhì)構造之意外 它還包括巖土單元的組合關系及各類結構面的性質(zhì)和空間分布 土體和巖體的地質(zhì)結構有所不同 土體結構主要是指土層的組合關系 即由層面所分隔的各層土的類型 厚度及其空間變化 特別要注意到地基中強度高 低 透水性大 小的土層上 下關系及其相對厚度 這對確定地基承載力和建筑物的沉降變形起著決定性作用 巖體結構主要指巖層的構造變化及其組合關系 同時還包括各種結構面的組合 層面 不整合面和假整合面等 其特征是連續(xù)性強 延伸遠 這類結構面所分隔開來的不同部分 在物質(zhì)成分和結構構造上一般是互不相同的 差異十分明顯 屬于物質(zhì)分異面 構造結構面有的延續(xù)性也很強 如斷層帶 層間擠壓破碎帶等 有的連續(xù)性差 如節(jié)理面 劈理面等 但是數(shù)量多 有時密集 對巖體的連續(xù)性影響很大 次生結構面的存在對建筑物的安全穩(wěn)定也有重要影響 對結構面的研究是勘察工作中的重要內(nèi)容 巖體天然應力狀態(tài)與地質(zhì)構造關系密切 也應作為地質(zhì)結構的內(nèi)容之一加以考慮與研究 在巖土工程勘察中除對土體結構 巖體結構加強研究外 對傳統(tǒng)的地質(zhì)構造現(xiàn)象研究也是不可忽視的內(nèi)容之一 還應強調(diào)指出的是現(xiàn)代構造活動與活斷層是決定區(qū)域穩(wěn)定性的重要因素 對大型重要建筑物勘察時 必須在很大范圍內(nèi)研究活斷層和地震危險性 要預測大型水庫蓄水后能否誘發(fā)地震 也需要在庫區(qū)廣大范圍內(nèi)研究地質(zhì)構造 活斷層是否存在等 各種地質(zhì)構造現(xiàn)象的研究及其表示方法等在構造地質(zhì)學中已做詳細討論 在此不再贅述 8 三 工程地質(zhì)測繪中對地貌的研究地形地貌條件對建筑場地的選擇 特別是對線性建筑如鐵路 公路 運河渠道等的線路方案選擇意義重大 如能合理利用地形地貌條件 不但能夠大量節(jié)約投資 而且對建筑群中各種建筑物的布局和建筑物型式 規(guī)模 風格以及施工條件等都有直接影響 地形地貌條件也能反映出地區(qū)的地質(zhì)結構和水文地質(zhì)結構特征 具體研究的內(nèi)容是 地形形態(tài)等級 地貌單元的劃分 地形起伏變化 地面割切情況 例如溝谷的發(fā)育階段 形態(tài) 延展方向 割切密度 深度及寬度等 山坡形狀 高度 坡度 山脊山頂?shù)男螒B(tài) 寬度 平整程度等 河谷的寬度 深度 坡度 階地的發(fā)育狀態(tài) 階地級數(shù) 高程 階面寬度 成因類型 平整和完整程度等 不同地貌單元的特征及其相互關系等 地貌是巖性 地質(zhì)構造和新構造運動的綜合反映 也是近期內(nèi)外動力地質(zhì)作用的結果 所以研究地貌就有可能判明巖性 地質(zhì)構造 新構造運動的性質(zhì)和規(guī)模 表層沉積物的成因和結構 據(jù)此還可以了解各種外動力地質(zhì)作用 如滑坡 巖溶等 的發(fā)育歷史 河流發(fā)育史等 相同的地貌單元不僅地形特征相似 其表層地質(zhì)結構也往往相同 所以非基巖出露地區(qū)進行工程地質(zhì)測繪時要著重研究地貌 并以地貌作為工程地質(zhì)分區(qū)的依據(jù) 在中小比例尺工程地質(zhì)測繪中研究地貌時 應以大地構造 巖性和地質(zhì)結構等方面的研究為基礎 并與水文地質(zhì)條件和物理地質(zhì)現(xiàn)象的研究聯(lián)系起來 著重查明地貌單元的成因類型和形態(tài)特征 各成因類型的分布 物質(zhì)組成和覆蓋層厚度等情況 在大比例尺工程地質(zhì)測繪中 則應側重與工程建筑物的布置 基礎類型 上部結構型式等有直接關系的微地貌形態(tài)研究 以使建筑物布局與自然地形起伏有機配合 渾然一體 錯落有趣 9 四 工程地質(zhì)測繪中對水文地質(zhì)條件的研究對工程建設有影響的因素是 地下水類型 地下水位及其變動幅度 含水層和隔水層的分布及組合關系 土層或巖層滲透性的強弱及其滲透系數(shù) 承壓含水層的特征及水頭 巖石裂隙水的特征 水動力條件 裂隙水滲透壓力 地下水的補給 徑流和排泄條件 地下水的水質(zhì)及侵蝕性等 在不同地區(qū) 為不同工程建筑物進行巖土工程勘察時 應有不同側重點的對上述內(nèi)容加以研究 應該強調(diào)指出的是 地下水位的高低對各種建筑物都很重要 在分析工程地質(zhì)問題時 地下水位以上和以下要分別對待 地基中各層土的物理力學性質(zhì)與天然含水量和稠度狀態(tài)關系密切 這又決定于地下水水位 黃土具有濕陷性 在黃土地區(qū)勘察中應充分重視地下水位升降幅度的測定 在分析道路翻漿 水庫滲漏 渠道滲漏 基坑涌水 流砂等工程地質(zhì)問題時 地下水位及其變幅是必須考慮的重要因素 含水層與隔水層的分布和組合對壩基防滲處理極為重要 地下建筑 礦山井巷 山體隧道開挖對基巖裂隙水的研究至關重要 在評價壩基滲透變形 壩基浮托力計算 壩肩側向水壓力計算時 非常關注地下水滲透壓力的研究 地下水對建筑材料的腐蝕性是工程建筑中必須充分注意的問題 地下水水質(zhì) 特別是地下水的侵蝕性研究是巖土工程勘察中的一項重要內(nèi)容 巖土工程勘察規(guī)范中對場地水 土腐蝕性調(diào)查 測試和評價做出明確規(guī)定 這是過去有關規(guī)范中所沒有的 10 五 工程地質(zhì)測繪中對物理地質(zhì)現(xiàn)象的研究在此專指對工程建設有影響的自然地質(zhì)作用和現(xiàn)象 地殼表層經(jīng)常處于內(nèi)外動力地質(zhì)作用的強烈影響之下 對建筑物造成威脅與破壞 對人類的生命財產(chǎn)也是一個嚴重危害 例如 一次地震使無數(shù)的建筑物遭受破壞 釀成巨大災難 一個大滑坡能使房屋 道路 甚至整個村莊被摧毀 泥石流 巖溶坍陷 崩塌 海岸沖刷等現(xiàn)象 都會給建筑物帶來危害 許多建筑物破壞往往不是建筑物本身不堅固或地基不穩(wěn)定 而是由于對與之有關的物理地質(zhì)現(xiàn)象認識不夠 缺乏調(diào)查研究和預測而造成的 所以在巖土工程勘察中必須把不良物理地質(zhì)現(xiàn)象作為重要對象加以研究 物理地質(zhì)現(xiàn)象研究內(nèi)容包括現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展規(guī)律 產(chǎn)生原因 影響其發(fā)生發(fā)展的因素 形成的條件和機制 發(fā)展的過程和階段等等 在研究方法上除了一般的測繪 勘探 試驗方法之外 還要進行長期觀測 以了解其動態(tài)和動力學特征 以便對它作出正確評價 制定合理的防治措施 對于特別嚴重又難以治理的可以設法避開 對于難于避開又必須治理的 則應在深入調(diào)查研究的基礎上 制定切實可行的方案予以治理 11 六 天然建筑材料許多建筑物的建筑材料就是取之于土和巖石 可稱之為天然建筑材料 天然建筑材料的數(shù)量和質(zhì)量以及開采運輸條件是對建筑物結構型式的選擇起決定性作用 例如在峽谷地區(qū) 一般是土料較少而石料豐富 水壩壩型就應當選擇堆石壩或砌石壩 如在河谷盆地地區(qū) 土料豐富 則可選擇土壩 對需用天然建筑材料數(shù)量較大的建筑物來說 為減少造價 提高經(jīng)濟效益 則應當盡可能地做到 就地取材 天然建材勘察的要點 一是尋找滿足各種用途且符合質(zhì)量要求的材料 二是建材的數(shù)量應滿足建筑物施工的需要 12 一 GIS技術的應用目前 在國內(nèi)外的勘察工程中 GIS技術已經(jīng)得到了廣泛的應用 為工程進行帶來了很大的方便 GIS技術是一種綜合性的現(xiàn)代化技術 其融數(shù)字化測量 一體化測量 掃描矢量化以及數(shù)據(jù)等各項技術的長處 現(xiàn)結合相應的專業(yè)GIS系統(tǒng) 為工程創(chuàng)造出極大的效益 首先 在巖土勘察工程中 GIS技術的應用 為工程提供了大量詳細 科學 而且具有很強的規(guī)范性的地理信息數(shù)據(jù) 推進了地質(zhì)測繪技術的智能化發(fā)展 其次 在巖土勘察工程中 GIS技術的應用 在保證其質(zhì)量的同時 還在很大程度上 增加了數(shù)據(jù)種類 解決了地質(zhì)測繪中數(shù)據(jù)信息量大 處理方法過于復雜的難題 在地質(zhì)測繪中 GIS技術的應用 不僅節(jié)省了大量的人力和物力資源 將人們從繁忙的數(shù)據(jù)工作中解脫出來 投入到工程決策當中 而且 從客觀上講 提高測量的準確度和精度 避免了由于人為造成的失誤和誤差 現(xiàn)代測繪技術在工程地質(zhì)測繪中的應用 13 二 遙感技術的應用隨著近年來科學技術的大力發(fā)展 衛(wèi)星技術和電子信息技術取得了飛速發(fā)展 在巖土勘察工程中 遙感技術的應用使得地質(zhì)測繪取得了更大的進步 目前 遙感技術已經(jīng)成為地質(zhì)測繪技術發(fā)展的標志 與傳統(tǒng)形式下的地質(zhì)測繪技術相比 遙感技術的應用 一方面 擴大了地質(zhì)測繪的范圍 提升了測繪優(yōu)越的經(jīng)濟性能 另一方面 展現(xiàn)了現(xiàn)有地質(zhì)測繪的實效性 保證了數(shù)據(jù)的準確性 14 三 數(shù)字化技術的應用對于傳統(tǒng)形勢下的巖土勘察工程 工程所用的各類圖紙大都是手繪而成 這樣 不僅增加了工作量 而且不能夠保證圖紙的科學性和精確性 進而對工程造成了一定的影響 因此 為了有效解決以上問題 采用了具有高度優(yōu)越性的數(shù)字化技術 在地質(zhì)測繪中 一方面 通過地理信息系統(tǒng)和遙感技術所采集到的數(shù)據(jù)和圖像 經(jīng)過系統(tǒng)和數(shù)字化技術的處理 使這些數(shù)據(jù)成為數(shù)字地質(zhì)圖紙 并且結合專業(yè)的軟件修復 進而就會得到工程所要的地質(zhì)圖紙 另一方面 地質(zhì)繪制作為整個巖土勘察工程最為關鍵也最為突出的技術難題 數(shù)字化技術的應用 實現(xiàn)了圖紙繪制的自動化修補 同時 結合相關的系統(tǒng) 還可以分析出地質(zhì)的幾何特征以及地質(zhì)屬性和環(huán)境屬性 構成區(qū)域網(wǎng)絡 實現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源的共享 所以 這對巖土勘察工程而言 具有更大的促進意義 15 四 全球定位系統(tǒng)的應用利用GPS技術進行工程地質(zhì)地表移動監(jiān)測 水文觀測孔高程監(jiān)測 工程地質(zhì)控制網(wǎng)建立或復測 改造等 其應用于礦山測量工作的地面部分已成為現(xiàn)代礦山測量的一項重要支撐技術 以工程地質(zhì)資源環(huán)境信息系統(tǒng)為平臺 以各種測量技術為數(shù)據(jù)獲取的途徑 可以建立集數(shù)據(jù)采集 處理 管理 分