工程地質(zhì)學(xué)——第12章 工程地質(zhì)勘察

1、第十二章 工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)退出退出12.1建筑工程地質(zhì)勘察的方法和內(nèi)容12.2建筑工程地質(zhì)勘察的報告書和圖件第一節(jié)不同工程勘察階段的第一節(jié)不同工程勘察階段的勘察要求勘察要求一、工程地質(zhì)勘察的任務(wù)與目的一、工程地質(zhì)勘察的任務(wù)與目的工程地質(zhì)勘察的任務(wù)與目的是查明工程地質(zhì)勘察的任務(wù)與目的是查明建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)條件，預(yù)測和分析工建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)條件，預(yù)測和分析工程地質(zhì)問題，為工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計、程地質(zhì)問題，為工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計、施工和運用提供地質(zhì)資料的依據(jù)，以便選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(dāng)?shù)氐膿駜?yōu)良的工程場地，使工程建筑與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境相適應(yīng)

2、，保證工程建筑的穩(wěn)定安地質(zhì)環(huán)境相適應(yīng)，保證工程建筑的穩(wěn)定安全、經(jīng)濟(jì)合理和正常運用。全、經(jīng)濟(jì)合理和正常運用。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(yù)測新問題工程地質(zhì)勘察的目的為了獲取建筑場地及其相關(guān)地區(qū)的工程地質(zhì)條件的原始資料和工程地質(zhì)論證工程地質(zhì)勘察的原則工程地質(zhì)勘察的要求工程地質(zhì)勘察的方法為工程建設(shè)服務(wù)，結(jié)合具體建筑物類型、要求和特點以及當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和環(huán)境來進(jìn)行，勘察工作要有明確的目的性和針對性按勘察階段的要求，正確反映工程地質(zhì)條件，提出工程地質(zhì)評價，為設(shè)計、施工提供依據(jù)工程地質(zhì)測繪、工程地質(zhì)勘探與取樣、工程地質(zhì)現(xiàn)場測試與長期觀測、工程地質(zhì)資料室內(nèi)整理等巖土工程勘察分級1.根據(jù)工

3、程的規(guī)模和特征，以及巖土工程問題造成工程破壞或影響正常使用的后果，分為：一級工程、二級工程、三級工程2.根據(jù)場地復(fù)雜程度，分為場地等級一級場地、二級場地、三級場地3.根據(jù)地基的復(fù)雜程度，分為三個地基等級一級地基、二級地基、三級地基 根據(jù)工程重要性、場地復(fù)雜程度等級和地基復(fù)雜程度等級，可將巖土工程勘察進(jìn)一步劃分為甲、乙、丙三級。甲級：以上三項，有一項或多項為一級乙級：除甲級、丙級之外為乙級丙級：以上三項等級均為三級12.1 建筑工程地質(zhì)勘察的方法和內(nèi)容12.1.1 工程地質(zhì)勘察階段可行性研究勘察階段探明工程場地的穩(wěn)定性和適宜性1.收集資料2.現(xiàn)場踏勘3.測繪和必要的勘探避開地區(qū)或地段初步勘察階段

4、對工程場地的穩(wěn)定性作出巖土工程評價1.搜集可行性研究階段巖土勘察報告，建筑范圍地形圖及有關(guān)工程性質(zhì)、規(guī)模的文件；2.初步查明地層、構(gòu)造、巖土物理力學(xué)性質(zhì)、地下水埋藏條件及凍結(jié)深度；3.查明場地不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布、對場地穩(wěn)定性的影響及其發(fā)展趨勢4.判定場地和地基的地震效應(yīng)。詳細(xì)勘察與施工勘察階段1.詳勘與施工圖設(shè)計相對應(yīng)，按不同的建筑物或建筑群提出詳細(xì)的巖土工程資料和設(shè)計所需的巖土技術(shù)參數(shù)，對地基作出工程分析評價，為基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治等作出方案及論證，提出建議。2.施工勘察與設(shè)計施工相結(jié)合進(jìn)行的地基驗槽，樁基工程與地基處理的質(zhì)量和效果的檢驗，特別在施工階段發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與

5、勘察不符時要進(jìn)行施工勘察，補(bǔ)充必要數(shù)據(jù)，為施工階段的地基基礎(chǔ)設(shè)計變更提出相應(yīng)的地基資料。12.1.2 工程地質(zhì)測繪內(nèi)容和比例尺1.內(nèi)容：包括有工程地質(zhì)條件的全部要素，即擬建場地的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)作用和現(xiàn)象、已有建筑物的變形和破壞狀況和建筑經(jīng)驗、可利用的天然建筑材料的質(zhì)量及其分布等2.比例尺：小比例尺測繪：1:50001:50000(選址階段)中比例尺測繪：1:20001:10000(初勘階段)大比例尺測繪：1:5001:2000(詳勘階段)在地質(zhì)條件復(fù)雜時，比例尺可適當(dāng)放大。最基本的勘察方法和基礎(chǔ)性的工作，用于勘察的前期階段，在野外將各種地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、描述

6、、記錄，并反映到一定比例尺的地形圖上，編繪成地質(zhì)圖或工程地質(zhì)圖。工程地質(zhì)測繪方法實地測繪法1.測繪前的準(zhǔn)備工作2.布置地質(zhì)觀察測繪路線，方法：路線穿越法分為：直線形或折線形路線方向大致與巖層走向、構(gòu)造線及地貌單元相垂直布點法預(yù)先在地形圖上布置一定數(shù)量的觀測路線和觀測點，常用于大、中比例的工程地質(zhì)測繪界限追索法沿地層走向或某一地質(zhì)構(gòu)造線或某些不良地質(zhì)現(xiàn)象界限進(jìn)行布點追索，查明局部的工程地質(zhì)問題3.工程地質(zhì)觀測點的工作內(nèi)容工程地質(zhì)觀察點的類型測定地質(zhì)點的位置在地質(zhì)點應(yīng)認(rèn)真觀察，仔細(xì)描述，照實做好野外記錄采集有代表性的巖石（土）樣標(biāo)本、化石標(biāo)本等4.野外實測地質(zhì)剖面圖5.測繪工作的內(nèi)業(yè)整理將野外測繪

7、觀察成果資料進(jìn)行鑒定分析，確定巖石性質(zhì)及地質(zhì)年代，將地質(zhì)觀察點標(biāo)定在地形圖上，并將各點的主要巖層界限、構(gòu)造線畫出，其它的主要地質(zhì)要素用特殊符號標(biāo)出，連結(jié)所有相同地質(zhì)界限及構(gòu)造線，得到所繪制的工程地質(zhì)圖利用實測剖面圖或在平面圖上切取縱橫兩方向的工程地質(zhì)剖面圖將所得資料進(jìn)行綜合分析，編制成工程地質(zhì)測繪報告像片成圖法1.利用航空（衛(wèi)星）攝影的像片，先在室內(nèi)根據(jù)判釋標(biāo)志，并結(jié)合所掌握的區(qū)域地質(zhì)資料，把判明的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造地貌、水系及不良地質(zhì)現(xiàn)象等，描述在單張像片上。2.然后在像片選擇需要調(diào)查的若干點和路線，據(jù)此去實地進(jìn)行調(diào)查，校對修正繪成底圖，3.最后，將結(jié)果轉(zhuǎn)繪成工程地質(zhì)圖比例尺：航片 1:25

8、0001:100000 陸地衛(wèi)星影像 1:2500001:500000 熱紅外圖像 1:50000遙感技術(shù)12.1.4 工程地質(zhì)勘察坑、槽探用人工或機(jī)械方式進(jìn)行挖掘坑、槽，直接觀察巖土層的天然狀態(tài)及各地層之間接觸關(guān)系等地質(zhì)結(jié)構(gòu)，取出實際的原狀結(jié)構(gòu)土樣優(yōu)點：使用工具簡單，技術(shù)要求不高，應(yīng)用廣泛，揭露面積較大，可直接觀察地質(zhì)現(xiàn)象，采取原狀結(jié)構(gòu)試樣，可作現(xiàn)場大型原位試驗缺點：可達(dá)深度較淺且成本較高探槽試坑豎井平洞淺井石門坑探的編錄工作：除了做詳細(xì)的描述記錄之外，還要繪制展視圖展視圖種類： 四壁輻射展開法（適用于探坑） 四壁平行展開法（適用于淺井或豎井）地層年代層厚（m）標(biāo)高（m）四壁方位巖性描述北東

9、南西Q1.72.7砂礫巖D1.72.3石灰?guī)rD1.92.0石英砂巖四壁平行展開法繪制的淺井展視圖150148146144鉆 探1.概念和用途借助于鉆機(jī)機(jī)械和工具在巖層中鉆孔的一種勘察方法。鉆孔分為鑒別孔和技術(shù)孔；控制孔與一般孔?？梢灾苯犹矫鞯貙訋r性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深、含水層類型和厚度、滑坡滑動面的位置以及巖溶發(fā)育情況等還可以取出巖芯作為試樣或在鉆孔中進(jìn)行抽壓水試驗、聲波測試、觸探或長期監(jiān)測等2.優(yōu)勢與坑探相比，鉆探深度大，且選位不受地形、地質(zhì)條件的限制與物探相比，鉆探是直接的勘探手段，精確高，準(zhǔn)確可靠3.鉆探方法和設(shè)備鉆探工具根據(jù)動力來源分為人力和機(jī)械兩種，前者僅用土層、淺孔，后者則巖土層

10、均用，效率高、孔深大常用人力鉆探工具：洛陽鏟、錐探、麻花鉆、小螺紋鉆等洛陽鏟：鉆孔直徑小深度較大的圓形孔；取出擾動土樣；沖進(jìn)深度一般可達(dá)10m，黃土中可達(dá)30m；弧形鏟頭適用于黃土及黏性土層，圓形鏟頭可安裝缺十字或活葉，可鉆進(jìn)并取出砂土，掌形鏟頭可將孔內(nèi)較大碎石、卵石擊碎錐探：用錐具向下沖入土中，憑感覺來探明疏松覆蓋層厚度；探深可達(dá)10m，用于查明沼澤和軟土厚度、黃土陷穴麻花鉆或小螺紋鉆：每節(jié)長1m的鋼管鉆桿和管子鉗，首端為麻花形鉆頭；螺旋取出擾動土樣，孔徑小；適用于粘性土及砂類土；探深6m以內(nèi)機(jī)械鉆探的工具是各式鉆機(jī)按照鉆進(jìn)方法：沖擊鉆進(jìn)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、振動鉆進(jìn)、沖洗鉆進(jìn)沖擊鉆進(jìn)：利用鉆具的自重

11、，反復(fù)自由下落的沖擊力，使鉆頭沖擊孔底以破碎巖石而逐漸鉆進(jìn)；適用于礫、卵石層及基巖；不能取得完整巖芯，能保持較大的鉆孔口徑回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：利用鉆機(jī)回轉(zhuǎn)，是鉆頭的切刀或加研磨材料削磨巖石而不斷鉆進(jìn)；適用于軟硬不同的地層；能取得原狀土或完整巖芯振動鉆進(jìn)：利用機(jī)械動力產(chǎn)生的振動力，使土的抗剪強(qiáng)度降低，借振動器和鉆具的自重，切削孔底土層不斷鉆進(jìn)；不能得原狀土或完整巖芯沖洗鉆進(jìn)：通過高壓射水破壞孔底土層從而實現(xiàn)鉆進(jìn)，適用于砂層、粉土層、不太堅硬粘土層4.巖土取樣在取樣的工程中，力求排除各種可能的擾動因素，使試樣的擾動程度降至盡可能小的程度，其中取土器是影響取土質(zhì)量的重要因素目前外鉆孔取土器樣式：對開筒式、圓筒

12、推出式，重大工程盡量選用活塞薄壁取土器（軟土），三重管取土器（堅硬土）級別擾動程度試驗內(nèi)容不擾動土的定名、含水量、密度、強(qiáng)度試驗、固結(jié)試驗輕微擾動土的定名、含水量、密度顯著擾動土的定名、含水量完全擾動土的定名土試樣質(zhì)量等級劃分不同等級土試樣的取樣工具和方法見巖土工程勘察規(guī)范（GB500212001）5.鉆孔觀測、編錄和資料整理1.巖芯觀察、描述和編錄2.鉆孔水文地質(zhì)觀測3.鉆進(jìn)動態(tài)觀察和記錄4.編制鉆孔柱狀圖，比例一般為1:1001:500地球物理勘探1.運用場合：作為鉆探的先行手段作為鉆探的輔助手段作為原位測試手段2.方法：電法勘探磁法勘探重力勘探地震勘探放射性勘探紅外探測方法、聲波探測技術(shù)

13、等電法勘探1.巖土的電阻率不同的巖土有不同的電阻率火成巖的電阻率最大，變質(zhì)巖次之，沉積巖最低巖土類別電阻率（.m）巖漿巖變質(zhì)巖沉積巖粘土軟頁巖硬頁巖砂砂巖多孔灰?guī)r致密灰?guī)r01011021031041051061002.電探方法電剖面法電測深法電剖面法通過分析對比，了解地下勘探深度以上沿側(cè)線水平方向上巖土的電性變化電測深法可以求得巖土層的電阻率及其隨深度的變化，從而得到判釋地下地質(zhì)的依據(jù)ABMN工程地質(zhì)勘探的布置1.恰當(dāng)運用物探、鉆探、輕重型坑探各類勘探手段，揚長避短，互相配合，有效快速解決問題，并節(jié)省投資2.不同勘察階段工程地質(zhì)勘探的深度和廣度不一樣，隨著勘察階段提高，勘探工作應(yīng)遵循：范圍由大

14、到小、點線由稀到密，探勘的總體結(jié)構(gòu)常常是由初期的線狀或局部點狀到高級階段網(wǎng)狀3.充分考慮工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度及規(guī)律和待研究問題的性質(zhì)，合理布置勘察了解場地工程地質(zhì)條件，勘探線垂直巖層走向、構(gòu)造單元和河谷在條件復(fù)雜場地，點的距離適當(dāng)加密各勘探點在深度上要互相銜接滑坡的主滑床方向上布置主勘探線且點加密，同時布置輔助勘探線4.勘探布置應(yīng)隨建筑物類型和規(guī)模而異一般原則：根據(jù)建筑物類型、勘察階段、地質(zhì)條件復(fù)雜程度綜合考慮布孔深度，一般按工程地質(zhì)勘察規(guī)范要求，同時考慮設(shè)計要求、工程地質(zhì)評價需要1.對滑坡的穩(wěn)定分析需要穿過可能的滑動面2.了解巖石風(fēng)化層厚度，需要達(dá)到確是新鮮基巖為止3.研究斷層帶的寬度和性質(zhì)

15、的坑孔，應(yīng)穿過斷層直達(dá)下盤完整基巖4.對工業(yè)民用建筑的地基沉降計算應(yīng)達(dá)地層壓縮層之下（2倍或3倍基礎(chǔ)寬度）或可能的樁基深度之下5.對地下硐室應(yīng)達(dá)其底板高程以下10m左右6.有時候根據(jù)地質(zhì)測繪和物探初步確定坑孔深度，按實際情況再作調(diào)整勘探坑、孔深度確定12.2 建筑工程地質(zhì)勘察的報告書和圖件工程地質(zhì)勘察的內(nèi)業(yè)整理是勘察工作的主要組成部分，它把現(xiàn)場勘察得到的工程地質(zhì)資料和與工程地質(zhì)評價有關(guān)的其它資料進(jìn)行統(tǒng)計、歸納和分析，編成圖件和表格；將現(xiàn)場和各個方面搜集得來的材料，按工程要求和分析問題的需要進(jìn)行去偽存真、系統(tǒng)整理，適應(yīng)工程設(shè)計和工程地質(zhì)評價的實際需要勘察資料的內(nèi)業(yè)整理工作包括1.現(xiàn)場和室內(nèi)試驗數(shù)

16、據(jù)的整理和統(tǒng)計2.工程圖件的編制3.工程地質(zhì)報告書的編寫12.2.1 勘察數(shù)據(jù)的整理與分析步 驟1.劃分工程地質(zhì)單元具有同一地質(zhì)年代、成因類型，并處于同一構(gòu)造部位和同一地貌單元的巖土層具有基本相同的巖土性特征：礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性能、工程性能的巖土性影響巖土體工程地質(zhì)的因素是基本相似的對布均勻變形反映敏感的某些建（構(gòu)）筑物的關(guān)鍵部位，視需要劃分更小的單元2.對地質(zhì)數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸納整理，使其能更好反映巖土體性質(zhì)和地質(zhì)特征的變化規(guī)律12.2.2 工程地質(zhì)圖的編制工程地質(zhì)圖的分類1.工程地質(zhì)勘察實際材料圖圖中反映該工程場地勘察的實際工作，包括地質(zhì)點、鉆孔點、勘探坑洞、

17、試驗點、長期觀測點等。從實際材料圖上可得出勘察工作量、勘察點位置以及勘察工作布置的合理性等。2.工程地質(zhì)編錄圖由一套圖件構(gòu)成，包括有鉆孔柱狀圖、基坑編錄圖、平洞展視圖及其他地質(zhì)勘探和測繪點的編錄。3.工程地質(zhì)分析圖圖中突出反映一種或兩種工程地質(zhì)因素或巖土某一性質(zhì)的指標(biāo)的變化情況，如天然地基持力層的埋深和厚度等值線圖等。 4.專門工程地質(zhì)圖為勘察某一專門工程地質(zhì)問題而編制的圖件，突出反映與該工程地質(zhì)問題有關(guān)的地質(zhì)特征、空間分布和其相互組合關(guān)系；評價地質(zhì)問題有關(guān)的地質(zhì)和力學(xué)數(shù)據(jù)。5.綜合性工程地質(zhì)圖和分區(qū)圖針對建筑類型把與之有關(guān)的地質(zhì)條件和勘探試驗成果綜合地反映在圖上，并對建筑地區(qū)地工程地質(zhì)條件提

18、出總地評價。作為建筑物總體布置、設(shè)計方案與處理措施的基本依據(jù)。工程地質(zhì)圖的內(nèi)容及編制原則1.地形地貌：包括地勢和主要地貌單元。 2.巖土類型及其工程性質(zhì)：包括地層年代、地基土成因類型、變化、分布規(guī)律以及物理力學(xué)指標(biāo)的變化范圍和代表值。3.地質(zhì)構(gòu)造：一般包括各種巖土層的分布范圍、產(chǎn)狀、褶曲軸線及斷層破碎帶的位置、類型及其活動性等，另對某些工程（如邊坡、洞室工程）應(yīng)包括巖石的裂隙性情況、構(gòu)造特征等。 內(nèi) 容4.水文地質(zhì)條件：包括一般有地下水位，含潛水水位及對工程有影響的承壓水測壓水位及其變化幅度，地下水的化學(xué)成分及侵蝕性。5.物理地質(zhì)現(xiàn)象：包括各類物理地質(zhì)現(xiàn)象的形態(tài)、發(fā)育強(qiáng)度的等級及其活動性。工程

19、地質(zhì)圖系根據(jù)工程地質(zhì)條件各個方面的相應(yīng)比例尺的一套圖件編制的，這些基本圖件為：1.第四紀(jì)地質(zhì)圖或地質(zhì)圖；2.地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象圖；3.水文地質(zhì)圖；4.各種剖面圖、鉆孔柱狀圖及各種原位測試與室內(nèi)試驗成果圖表。將這些基本圖件上工程所需的內(nèi)容移繪到工程地質(zhì)圖上去。圖上應(yīng)畫出許多界線，如不同年代、不同成因類型和土性的土層界線，地貌分區(qū)界線，物理地質(zhì)現(xiàn)象分布界線及各級工程地質(zhì)分區(qū)界線等等。各種界線的繪制方法，一般是肯定者用實線，不肯定者用虛線。工程地質(zhì)圖上還可用各種花紋、線條、符號、代號來區(qū)分各種巖性、斷層線、物理地質(zhì)現(xiàn)象、土的成因類型等等。另外工程地質(zhì)圖上還可以用顏色表示工程地質(zhì)分區(qū)或巖性。 工程地質(zhì)

20、圖的編制方法12.2.3 工程地質(zhì)報告書和附件工程地質(zhì)報告書在內(nèi)容結(jié)構(gòu)上分為：1.緒論說明勘察工作的任務(wù)、采用的方法及取得的成果2.通論闡明勘察場地工程地質(zhì)條件，區(qū)域自然地理和地質(zhì)背景3.專論主要論證工程建筑所涉及到的有關(guān)工程地質(zhì)問題，評價工程的適宜性，并提出防治不良地質(zhì)作用措施的建議4.結(jié)論在專論的基礎(chǔ)上，對各種具體問題給予簡要的結(jié)論性意見工程地質(zhì)報告書工程地質(zhì)圖和其它附件1.勘探點平面位置圖2.工程地質(zhì)剖面圖3.地層綜合柱狀圖4.土工試驗圖表5.現(xiàn)場原位測試圖件6.其它專門圖件 12.3 現(xiàn)場檢驗和長期監(jiān)測 現(xiàn)場檢驗和長期監(jiān)測是工程地質(zhì)工作中一個重要環(huán)節(jié)，它與勘察、設(shè)計、施工一起，構(gòu)成巖土工程的完整體系現(xiàn)場檢驗1.驗證查核工程地質(zhì)勘察成果與評議建議，施工時獲得的第一手工程地質(zhì)和水文資料可以補(bǔ)充和修正勘察成果，如發(fā)現(xiàn)實際情況與勘