水利水電工程水文地質(zhì)勘察

1、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)勘察第一節(jié) 地質(zhì)勘察工作的目的及任務(wù) 一、工程地質(zhì)勘察的目的及任務(wù) 工程地質(zhì)勘察的目的是查明工程建筑物地區(qū)的工程地質(zhì)條件，分析預(yù)測可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題，充分利用有利的地質(zhì)條件，避開或改造不利的地質(zhì)因素，為工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運用和管理提供可靠的地質(zhì)資料。 工程地質(zhì)勘察工作一般可劃分為規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計和技施設(shè)計四個勘察階段。各勘察階段的工作應(yīng)循序漸進，逐步深入，并與各設(shè)計階段相適應(yīng)。 (一)規(guī)劃勘察 規(guī)劃勘察的目的，是為工程選點提供初步的工程地質(zhì)資料和地質(zhì)依據(jù)。該階段的主要勘察任務(wù)為：搜集、整編區(qū)域地質(zhì)、地形地貌和地震資料；了解工程建設(shè)地點的基本地質(zhì)條件和主要工

2、程地質(zhì)問題；分析工程建設(shè)的可能性；了解各規(guī)劃方案所需天然建筑材料概況，進行建筑材料的普查。水利水電工程在規(guī)劃勘察階段的勘察內(nèi)容主要包括：河流或河段的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地震、物理地質(zhì)現(xiàn)象和水文地質(zhì)條件；庫區(qū)地質(zhì)條件及有關(guān)滲漏、浸沒、坍岸和淤積物來源；以及壩區(qū)和引水線路的地貌、地層、巖性、構(gòu)造、地震烈度、物理地質(zhì)現(xiàn)象和水文地質(zhì)條件。 (二)可行性研究勘察 可行性研究勘察，是在河流或河段規(guī)劃選定方案的基礎(chǔ)上進行的勘察。其目的是為選定壩址、基本壩型、引水線路和樞紐布置方案進行地質(zhì)論證，并提供工程地質(zhì)資料。該階段勘察的主要任務(wù)是區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性研究，并對工程場地的構(gòu)造穩(wěn)定性和地震危險性作出評價

3、；調(diào)查并評價水庫區(qū)主要工程地質(zhì)問題，調(diào)查壩址引水線路和其他主要建筑物場地工程地質(zhì)條件，并初步評價有關(guān)主要工程地質(zhì)問題；以及天然建筑材料初查。勘察的主要任務(wù)是：查明區(qū)域地質(zhì)概況，尤其是區(qū)域性大斷裂、活動斷裂和地震活動性；查明庫區(qū)地質(zhì)概況，重點是水庫滲漏、浸沒、庫岸穩(wěn)定和發(fā)生水庫誘發(fā)地震的可能性等工程地質(zhì)問題的初步評價；查明和比較壩址的工程地質(zhì)條件以及軟弱夾層、構(gòu)造斷裂、巖體風(fēng)化程度分帶和風(fēng)化深度、邊坡穩(wěn)定性、巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)、可溶巖地區(qū)滲漏問題等；比較引水線路和廠址的工程地質(zhì)條件，選定線路工程地質(zhì)分段等。 (三)初步設(shè)計勘察 初步設(shè)計勘察，是在可行性研究階段選定的壩址和建筑場地上進行的勘察。其

4、目的是查明水庫區(qū)及建筑物地區(qū)的工程地質(zhì)條件，為選定壩型、樞紐布置進行地質(zhì)論證，并為建筑物設(shè)計提供地質(zhì)資料。該階段勘察的主要任務(wù)是查明水庫區(qū)專門性水文地質(zhì)、工程地質(zhì)問題和預(yù)測蓄水后變化；查明建筑物區(qū)工程地質(zhì)條件并進行評價，為選定各建筑物的軸線和地基處理方案提供地質(zhì)資料與建議；查明導(dǎo)流工程的工程地質(zhì)條件；天然建筑材料詳查；地下水動態(tài)觀測和巖土體位移監(jiān)測。該階段主要勘察內(nèi)容包括：水庫區(qū)地質(zhì)條件，水庫滲漏，水庫浸沒、庫岸穩(wěn)定和水庫誘發(fā)地震的形成條件及預(yù)測發(fā)生情況(范圍、大小)等；壩、閘址主要地質(zhì)條件，與選定壩型、壩軸線、樞紐有關(guān)的工程地質(zhì)條件，壩基巖體工程地質(zhì)分類，工程地質(zhì)問題及評價和處理建議；引水遂

5、洞工程地質(zhì)條件分段特征，圍巖工程地質(zhì)分類，主要工程地質(zhì)問題評價及處理建議。 (四)技施設(shè)計勘察 技施設(shè)計勘察是在初步設(shè)計階段選定的樞紐建筑物場地上進行的勘察。其目的是檢驗前期勘察的地質(zhì)資料與結(jié)論，為優(yōu)化建筑物設(shè)計提供地質(zhì)資料。技施設(shè)計勘察的任務(wù)主要包括：對在進行初步設(shè)計審批中要求補充論證的和施工開挖中出現(xiàn)的專門性工程地質(zhì)問題進行勘察；進行施工地質(zhì)工作；提出施工和運行期工程地質(zhì)監(jiān)測內(nèi)容、布置方案和技術(shù)要求的建議；分析施工期工程地質(zhì)監(jiān)測資料?？辈斓闹饕獌?nèi)容有：專門性工程地質(zhì)問題勘察；水庫誘發(fā)地震監(jiān)測，不穩(wěn)定岸坡監(jiān)測并研究失穩(wěn)可能性；局部壩段、壩塊壩基巖土體變形和穩(wěn)定情況，可利用基巖面深度及地基加固

6、和防滲處理措施建議；預(yù)測圍巖穩(wěn)定條件和漏水、涌砂情況；必要的天然建筑材料復(fù)查等。施工地質(zhì)工作：檢驗前期勘查資料，進行建筑物基坑、地下建筑物巖壁的地質(zhì)編錄和測繪等。二、水文地質(zhì)勘察的目的及任務(wù) 水文地質(zhì)勘察是研究水文地質(zhì)條件的主要手段。水文地質(zhì)勘察的目的，是為了查明地下水的形成、分布規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上對地下水資源作出水量與水質(zhì)評價，從而為國民經(jīng)濟建設(shè)提供水文地質(zhì)依據(jù)。由于各項國民經(jīng)濟建設(shè)所要求解決的水文地質(zhì)問題是各不相同的，例如小范圍的城市工礦企業(yè)供水水源地的水文地質(zhì)勘察、大面積的農(nóng)田供水水文地質(zhì)勘察、地下熱水田的水文地質(zhì)勘察等，它們都有各自需要解決的水文地質(zhì)問題。所以這些專門的水文地質(zhì)勘察的目

7、的還要根據(jù)不同的工程建設(shè)需要來決定。從事任何水文地質(zhì)勘察工作，都應(yīng)該有明確的目的性。水文地質(zhì)勘察工作的任務(wù)，就是運用各種不同的測繪、勘探、試驗、觀測方法，經(jīng)過一定的勘察程序查明基本的水文地質(zhì)條件和解決專門性的水文地質(zhì)問題。例如，對農(nóng)田供水的水文地質(zhì)勘察任務(wù)來講，除了查明地下水的形成、分布規(guī)律和補給、徑流、排泄這些基本的水文地質(zhì)條件外，還應(yīng)著重對地下水資源數(shù)量能否滿足灌溉需水量要求作出定量的評價，并進行灌溉水質(zhì)評價和開采技術(shù)條件的論證，為經(jīng)濟合理地開發(fā)利用地下水提供所需的水文地質(zhì)資料。水文地質(zhì)勘察通常按普查、詳查和開采三個階段進行。水文地質(zhì)勘察階段的劃分和主要工作內(nèi)容見表151。表151 水文地

8、質(zhì)勘察階段的劃分(根據(jù)工作精度) 勘察階段工作內(nèi)容普查階段詳查階段開采階段水文地質(zhì)測繪比例尺1：10萬1：20萬比例尺1：2.5萬1：5萬比例尺大于1：2.5萬水文地質(zhì)物探以航空物探成果為主，地面物探在局部重點地區(qū)進行，以點為主，點線結(jié)合以進行詳細的地面物探為主，線網(wǎng)結(jié)合；并配合鉆探和試驗進行專門性物探工作以井下物探為主，并結(jié)合勘探工作進行專門性物探模擬試驗水文地質(zhì)鉆探鉆探工作為單孔和控制性的基準鉆，了解不同深度的含水層以勘探線網(wǎng)為主，勘探深度以開采層位為主充分利用開采井孔資料進行綜合研究水文地質(zhì)試驗單孔抽水為主，進行必要的多孔抽水試驗抽水孔數(shù)在基巖地區(qū)占鉆孔總數(shù)80以上；巖性變化不大的松散地

9、層抽水孔占3050；變化較大的松散地層占5080；要進行必要的群孔、分層和干擾抽水試驗除進行群孔、干擾抽水試驗外，選擇典型地段進行人工回灌試驗水文地質(zhì)參數(shù)測定及地下水資源評價根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，搜集資料和部分實測資料，估算地下水資源大部分為實測參數(shù)，初步評價地下水資源全部實測并根據(jù)開采井的水量和水位資料，進行水文地質(zhì)參數(shù)計算與地下水資源評價地下水動態(tài)長期觀測以訪問為主，實測枯水期地下水動態(tài)布置長期觀測網(wǎng)，觀測時間要求不少于一個水文年，并進行簡易人滲觀測布置長期觀測網(wǎng)，觀測時間要求不少于3個水文年，進行地下水動態(tài)預(yù)報實驗室工作以水質(zhì)簡易分析為主，進行部分巖樣、土樣鑒定和孢粉分析水質(zhì)簡易分析及部分全分析

10、，并進行少量巖石水理性質(zhì)測定除水質(zhì)分析外，進行巖樣、土樣水理性質(zhì)測定 (一)普查階段勘察 普查階段是一項區(qū)域性小比例尺帶有戰(zhàn)略意義的工作。普查階段一般不要求解決專門性的水文地質(zhì)問題，其主要任務(wù)是查明區(qū)域的水文地質(zhì)條件，如各類含水層的賦存條件與分布規(guī)律，地下水的水質(zhì)、水量以及地下水的補給、徑流、排泄等條件。在普查階段通常進行1：20萬比例尺的水文地質(zhì)測繪工作，在一些嚴重缺水或工農(nóng)業(yè)集中發(fā)展的地區(qū)也可采用1：10萬的比例尺。比例尺的選擇應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)要求的深度和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度來確定。(二)詳查階段勘察 詳查階段的工作一般是在水文地質(zhì)普查的基礎(chǔ)上進行。在這個階段工作中要求解決專門性的水文地質(zhì)

11、問題，為各種國民經(jīng)濟建設(shè)部門提供所需的水文地質(zhì)依據(jù)。例如城市工礦企業(yè)供水、農(nóng)田供水、土壤改良或礦山開采等。詳查的面積除了農(nóng)田供外，一般都比較小，采取的比例尺精度通常是1：5萬1：2.5萬。詳查的任務(wù)：除查明基本的水文地質(zhì)條件外，還要求對含水層的水文地質(zhì)參數(shù)、地下水動態(tài)變化規(guī)律、各類供水水質(zhì)標準以及開采井的數(shù)量與布局，提出切實可靠的數(shù)據(jù)，并應(yīng)預(yù)測出將來開采后可能出現(xiàn)的水文地質(zhì)問題。 (三)開采階段勘察 開采階段的水文地質(zhì)勘察工作，是根據(jù)開采過程中出現(xiàn)的水文地質(zhì)問題確定具體任務(wù)。這些水文地質(zhì)問題，有的是因在開采前從未進行過水文地質(zhì)的勘察工作而必然要發(fā)生的；有的則是雖然經(jīng)過正式的水文地質(zhì)勘察工作，但

12、是由于勘察精度不夠高，提出的數(shù)據(jù)不可靠，甚至是作出了錯誤的勘察結(jié)論所造成的；有的則是不可能準確預(yù)測的一些問題。在供水水文地質(zhì)工作中，由于井距不合理導(dǎo)致水井間嚴重干擾，地下水降落漏斗的不斷擴展及由此引起的地面沉降、水量枯竭、水質(zhì)惡化等，都屬于開采階段應(yīng)該解決的水文地質(zhì)問題。開采階段的水文地質(zhì)勘察工作比例尺大于1：2.5萬。由于它大都帶有研究的性質(zhì)，所以不一定開展更小比例尺精度的全面勘察工作，而是應(yīng)該針對出現(xiàn)的問題作具體的分析，然后采取不同的勘察方法加以解決。工程地質(zhì)測繪的比例尺主要取決于不同的設(shè)計階段。在同一設(shè)計階段內(nèi)，比例尺的選擇又取決于建筑物的類型、規(guī)模和工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度。工程地質(zhì)測繪

13、的比例尺可分為小比例尺(1：10萬1：5萬)測繪、中比例尺(1：2.5萬1：1萬)測繪和大比例尺(1：50001：1000)測繪。 工程地質(zhì)測繪使用的地形圖必須是符合精度要求的同等或大于工程地質(zhì)測繪比例尺的地形圖。圖件的精度和詳細程度，應(yīng)與地質(zhì)測繪比例尺相適應(yīng)。在圖上，大于2mm的地質(zhì)現(xiàn)象應(yīng)盡量反映，寬度不足2mm的重要工程地質(zhì)單元，如軟弱夾層、斷層等，要擴大比例尺表示，并注示其實際數(shù)據(jù)。地質(zhì)界線誤差，一般不超過相應(yīng)比例尺圖上的2mm。 工程地質(zhì)測繪的精度還取決于單位面積上地質(zhì)點的多少，地質(zhì)點越多，精度越高。 野外工程地質(zhì)測繪工作，根據(jù)工程設(shè)計要求，在搜集并分析測繪區(qū)已有的地形地質(zhì)資料、確定比

14、例尺、范圍及工作內(nèi)容的基礎(chǔ)上進行。一般采用路線測繪法、地質(zhì)點測繪法、野外實測地質(zhì)剖面法等。此外，遙感技術(shù)在工程地質(zhì)測繪中也得到了普遍的應(yīng)用。 (二)水文地質(zhì)測繪 1水文地質(zhì)測繪的目的及任務(wù) 水文地質(zhì)測繪是水文地質(zhì)勘察工作的基礎(chǔ)與先行工作，是認識和掌握區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水文地質(zhì)條件的重要調(diào)查研究方法。水文地質(zhì)測繪的目的在于通過對地質(zhì)、地貌、第四紀地質(zhì)、新構(gòu)造運動，地下水點的調(diào)查和填繪水文地質(zhì)圖等，查明勘察區(qū)內(nèi)地下水形成與分布的基本規(guī)律，在此基礎(chǔ)上作出初步的開發(fā)利用遠景評價，并對區(qū)內(nèi)存的環(huán)境水文地質(zhì)問題等提出防治措施進行論證。水文地質(zhì)測繪還將進一步為水文地質(zhì)勘探、試驗和觀測工作提供設(shè)計依據(jù)。因此

15、，水文地質(zhì)測繪的基本任務(wù)應(yīng)是查明以下各項： (1)與地下水形成有關(guān)的區(qū)域水文、氣象因素。 (2)區(qū)域地質(zhì)、地貌及第四紀地質(zhì)特征。 (3)地下水的補給、徑流、排泄條件。 (4)含水層的埋藏條件及其分布。 最后，結(jié)合其他工作對地下水資源及其開采條件進行初步評價，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)部門合理開發(fā)利用地下水資源提供完整的水文地質(zhì)資料。水文地質(zhì)測繪的主要工作步驟，包括準備工作、野外工作及內(nèi)業(yè)整編三個方面。測繪工作結(jié)束時，應(yīng)提出相應(yīng)的地質(zhì)圖、地貌圖、第四紀地質(zhì)圖、綜合水文地質(zhì)圖、地下水水化學(xué)圖與有關(guān)的剖面圖，以及水文、氣象圖表和文字報告。第二節(jié) 勘察的基本手段和方法 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)勘察工作中，常用的勘察手

16、段和方法有測繪、勘探、試驗和長期觀測等。 一、地質(zhì)測繪 (一)工程地質(zhì)測繪 1工程地質(zhì)測繪的目的和任務(wù) 工程地質(zhì)測繪是工程地質(zhì)勘察中最重要、最基本的勘察方法。它是運用地質(zhì)學(xué)的理論和方法，通過野外調(diào)查和綜合研究勘察區(qū)的地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)現(xiàn)象、水文地質(zhì)條件等，并將它們填繪在適當(dāng)比例尺的地形圖上，為下一步布置勘探、試驗及長期觀測工作打下基礎(chǔ)。 2工程地質(zhì)測繪的范圍和精度 工程地質(zhì)測繪的范圍，一方面取決于建筑物類型、規(guī)模和設(shè)計階段；一方面取決于區(qū)域工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度和研究程度。通常，建筑規(guī)模大，并處在建筑物規(guī)劃和設(shè)計的開始階段，且工程地質(zhì)條件復(fù)雜而研究程度又較差的地區(qū)，其工程地質(zhì)測

17、繪的范圍就應(yīng)大一些。 2水文地質(zhì)測繪的精度 通過水文地質(zhì)測繪所取得的成果，主要反映在各種圖件上，因此，測繪的精度要求，主要通過圖幅的比例尺大小來反映的。不同比例尺填圖的精確度，取決于地層劃分的詳細程度和地質(zhì)界線描繪的精度，以及對地區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)現(xiàn)象的研究和闡明的詳細、準確程度。 根據(jù)不同比例尺的精度要求，在單位面積內(nèi)觀測點及觀測路線長度見表152。一般在1：5萬地形圖上每隔12cm布置一條觀測線，每隔0.51cm應(yīng)有一個觀測點，條件簡單者可以放寬1倍。觀測點的布置應(yīng)盡量利用天然露頭。當(dāng)天然露頭不足時，可布置少量的勘探點，并選取少量的試樣進行實驗。 表15-2 水文地質(zhì)測繪的觀測點數(shù)和觀測路

18、線長度 測繪比例尺地質(zhì)觀測點數(shù)(個k)水文地質(zhì)觀測點數(shù)(個k)觀測路線長度(kmk)松散巖層地區(qū)基巖地區(qū)1：100000O.10O.30O.25O.75O.10O.25O.501.OO1：50000O.30O.60O752.00O.20O.601.002.OO1：25000O.601.801.503.001.OO2.502.504.OO1：100001.803.603.OO8.OO2.507.504.OO6.OO1：50003.607.206.0016.OO5.0015.006.0012.00 注 1同時進行地質(zhì)和水文地質(zhì)測繪時，表中地質(zhì)觀測點數(shù)應(yīng)乘以2.5；復(fù)核性水文地質(zhì)測繪時，觀測點效為規(guī)

19、定數(shù)的4050。 2水文地質(zhì)條件簡單時采用小值，復(fù)雜時采用大值，條件中等時采用中間值。 為了達到所規(guī)定的精度要求，一般在野外測繪填圖中，采用比例尺較提交成果圖件比例尺大一級的地形圖作為填圖底圖，例如：當(dāng)進行1：5萬比例尺測繪時，常采用1：2.5萬比例尺的地形圖作為外業(yè)填圖底圖。外業(yè)填圖完成后，再縮制成1：5萬比例尺圖件作為正式資料提交。 二、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘探 勘探工作是工程地質(zhì)勘察的重要工作方法之一。對任何工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題，從地表到地下的研究，從定性到定量的評價，都離不開勘探工作。工程地質(zhì)勘探包括物探、鉆探、坑探等。這里重點介紹勘探工作在工程地質(zhì)勘察中的特點和適用條件。 (一)

20、物探工作 巖層有不同的物理性質(zhì)，如導(dǎo)電性、彈性、磁性、放射性和密度等。利用專門儀器測定巖層物理參數(shù)，通過分析地球物理場的異常特征，再結(jié)合地質(zhì)資料，便可了解地下深處地質(zhì)體的情況。工程地質(zhì)勘察中常用的是電法勘探和彈性波勘探。 電法勘探是利用儀器測定人工或天然電場中巖土導(dǎo)電性的差異來識別地下地質(zhì)情況的一組物探方法。電法勘探以巖石的電學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，不同巖石電性差異的大小、相同巖石的孑L隙大小以及富水程度的強弱等，對電法勘探結(jié)果都會產(chǎn)生影響。這就要求配合一定數(shù)量的試坑或鉆孔進行校驗，才能較準確地判別資料的可靠性。電法勘探受地形條件限制較大，要求工作范圍內(nèi)地形起伏差小，所以在平原和河谷區(qū)使用較普遍。 彈性

21、波勘探包括地震勘探、聲波和超聲波探測。它是用人工激發(fā)震動，研究彈性波在地質(zhì)體中的傳播規(guī)律，以判斷地下情況和巖體的特性和狀態(tài)。地震勘探是用人工震源(爆破或錘擊)在巖體中產(chǎn)生彈性波，可探測大范圍內(nèi)覆蓋層厚度和基巖起伏，探查含水層，追索古河道位置，查尋斷層破碎帶，測定風(fēng)化層厚度和巖土的彈性參數(shù)等。用聲波法可探測小范圍巖體，如對地下洞室圍巖進行分類、測定圍巖松動圈、檢查混凝土和帷幕灌漿質(zhì)量、劃分巖體風(fēng)化帶和鉆孔地層剖面等。 聲波通常由聲波儀(圖151)產(chǎn)生。聲波儀由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射機和發(fā)射換能器。接收系統(tǒng)由接收機、接收換能器和用于數(shù)據(jù)記錄和處理用的微機組成。接收換能器接收

22、巖體中傳來的聲波后轉(zhuǎn)換成電信號送到接收機，經(jīng)放大后在終端以波形和數(shù)字形式直接顯示聲波在巖體中的傳播時間t，據(jù)發(fā)射和接收換能器之間的距離l，計算出巖體波速(=l/t)；包括縱波速度p和橫波s。 (二)鉆探工作 鉆探是利用一定的設(shè)備和工具，在人力或動力的帶動下旋轉(zhuǎn)切割或沖擊鑿碎巖石，形成一個直徑較小而深度較大的圓形鉆孔。通過取出巖芯可直觀地確定地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風(fēng)化特征等。從鉆孔中取出巖樣、水樣可進行室內(nèi)試驗，利用鉆孔可進行工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及灌漿試驗、長期觀測工作以及地應(yīng)力測量等。 與物探相比，鉆探的優(yōu)點是可以在各種環(huán)境下進行，能直接觀察巖心和取樣，勘探精度高。與坑探比，勘探深度大、不受地

23、下水限制、鉆進速度快。(三)坑探 坑探是用人工或機械掘進的方式來探明地表以下淺部的工程地質(zhì)條件，主要包括探坑、探槽、淺井、斜井、豎井、平洞等(見圖152)?？犹降奶攸c是使用工具簡單，技術(shù)要求不高，運用廣泛，揭露的面積較大，可直接觀察地質(zhì)現(xiàn)象，不受限制地采取原狀結(jié)構(gòu)式樣，并可用來做現(xiàn)場大型試驗。但勘探深度受到一定限制，且成本高，周期長。 水利水電工程勘探中常用的坑探類型、特點及用途見表153。表153 工程地質(zhì)勘探中的坑探類型類型特 點用 途坑探 深度小于3m的小坑，形狀不定 局部剝除地表覆土，揭露基巖淺井 從地表向下垂直，斷面呈圓形或方形，深度510m 確定覆蓋層及風(fēng)化層的巖性及厚度，取原狀樣

24、，載荷試驗，滲水試驗探槽 在地表垂直巖層或構(gòu)造線挖掘成深度不大的(小于35m)長條形槽子 追索構(gòu)造線、斷層、探查殘積坡積層，風(fēng)化巖石的厚度和巖性，了解壩接頭處的地質(zhì)情況豎井 形狀與淺井同，但深度超過10m，一般在平緩山坡、漫灘、階地等巖層較平緩的地方，有時需支護 了解覆蓋層厚度及性質(zhì)，構(gòu)造線、巖石破碎情況、巖溶、滑坡等，巖層傾角較緩時效果較好平洞 在地面有出口的水平坑道，深度較大，適用于較陡的基巖邊坡 調(diào)查斜坡地質(zhì)構(gòu)造，對查明地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、卸荷裂隙、風(fēng)化巖層時效果較好，還可取樣或作原位試驗 三、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)野外試驗 野外試驗在工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察中是一項經(jīng)常進行的重要勘察

25、方法，是獲得工程地質(zhì)水文地質(zhì)問題定量評價、工程設(shè)計、施工和認識區(qū)域水文地質(zhì)條件評價地下水資源所需參數(shù)的主要手段。 工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘察中常用的野外試驗有三大類：水文地質(zhì)試驗：鉆孔壓水試驗、抽水試驗、滲水試驗、巖溶連通試驗、回灌試驗、地下水流向和實際流速測定試驗等；巖土力學(xué)性質(zhì)及地基強度試驗：載荷試驗、巖土大型剪力試驗、觸探、巖體彈性模量測定、地基土動力參數(shù)測定等；地基處理試驗：灌漿試驗、樁基承載力試驗等。下面對其中幾種主要的試驗項目作一簡要介紹。 (一)鉆孔壓水試驗 鉆孔壓水試驗是用專門的止水設(shè)備把一定長度的鉆孔段隔離開，然后用固定的水頭向該段鉆孔壓水，水就從孔壁裂隙向周圍滲透。最終滲透水量會

26、趨向一穩(wěn)定值。根據(jù)壓水水頭、試段長度和滲入水量，便可確定裂隙巖石的滲透性能，通常以單位水頭(m)、單位長度(m)試段和單位時間內(nèi)的吸水量(Lmin)表示，稱之為單位吸水量L(minmm)。通過壓水試驗，可定性地了解地下不同深度處堅硬或半堅硬巖層的相對透水性和裂隙發(fā)育的相對程度，為評價巖層的完整性和透水程度、論證水工建筑物地基和庫區(qū)巖層的透水情況、制定防滲與基礎(chǔ)處理方案，提供必需的基本資料。 (二)抽水試驗 抽水試驗利用一定的抽水設(shè)備在鉆孔、各類井以及某些流量較大的上升泉、深潭式的地下暗河、截潛流工程和方塘等上進行，用以測定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，從而判斷地下水運動性質(zhì)，了解地下水與地表水以及不同

27、含水層之間的水力聯(lián)系。根據(jù)水文地質(zhì)勘察工作的目的和水文地質(zhì)條件的差異，抽水試驗可以分為試驗抽水與正式抽水、單孔抽水與多孔抽水、完整井抽水與非完整井抽水、分層抽水與混合抽水、穩(wěn)定流抽水與非穩(wěn)定流抽水等不同類型。 (三)巖土力學(xué)性質(zhì)試驗 1巖體力學(xué)性質(zhì)試驗 (1)巖體變形試驗。巖體變形試驗可分為承壓板法試驗、水壓洞室試驗、狹縫試驗以及鉆孔變形試驗等。它們的基本原理相同。承壓板法一般是在預(yù)先挖好的平洞中進行，用千斤頂施壓，通過有足夠剛性的承壓板將壓力傳遞到巖體上，測量巖體變形，按彈性理論計算巖體變形。 (2)巖體抗剪試驗。巖體抗剪試驗可分為三類：巖體本身的抗剪強度試驗、巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度試驗

28、和混凝土與巖體膠結(jié)面的抗剪強度試驗。一般在平洞內(nèi)用兩個千斤頂平推法進行。在制備好的試件上，利用垂直千斤頂對試樣施加一定的垂直荷載，然后通過另一個水平千斤頂逐級施加水平推力，根據(jù)試樣面積計算出作用于剪切面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，繪制各法向應(yīng)力下的煎應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線。根據(jù)繪制的曲線確定各階段特征點剪應(yīng)力。繪制各階段的剪應(yīng)力與法向應(yīng)力關(guān)系曲線，確定相應(yīng)的抗剪強度參數(shù)。 (3)巖體抗壓試驗。巖石抗壓強度通常在室內(nèi)壓力機上進行，將邊長各為5cm的立方體(或更大些)或直徑與高均為5cm的圓柱體(或更大些)巖石試件加壓至破壞，破壞時的荷載與試件的面積比即是巖石的抗壓強度。 (4)點荷載試驗。在現(xiàn)場測定不

29、規(guī)則巖體的強度時，通常是將試件置于上下一對球端加荷器之間，施加集中荷載直至破壞，據(jù)此求得巖石點荷載強度指數(shù)。此試驗方法簡便，可對不規(guī)則的試樣進行試驗，無需巖樣加工，有利于降低試驗成本，加快試驗進程，尤其是對于難以取樣和無法進行巖樣加工的軟巖和嚴重風(fēng)化的巖石，更顯示出其優(yōu)越性。 2土體載荷試驗 土體截荷試驗是用于確定地基土體容許承載力、測定地基土體變形模量、研究地基土體變形范圍及應(yīng)力分布情況的試驗，是一種現(xiàn)場模擬試驗。在較不均勻和較軟弱地基的工程地質(zhì)勘察中應(yīng)用較多，尤其在大型工業(yè)與民用建筑的勘察中，與土的室內(nèi)試驗相配合，可取得評價地基穩(wěn)定性比較可靠的結(jié)論。 四、長期觀測 長期觀測工作在工程地質(zhì)水

30、文地質(zhì)勘察中是一項很重要的工作。有些動力地質(zhì)現(xiàn)象及地質(zhì)營力隨時間推移將不斷地明顯變化，尤其在工程活動影響下的某些因素和現(xiàn)象將發(fā)生顯著變化，影響工程的安全、穩(wěn)定和正常運用。這時僅靠工程地質(zhì)測繪、勘探、試驗等工作，還不能準確預(yù)測和判斷各種動力地質(zhì)作用的規(guī)律性及其對工程使用年限內(nèi)的影響，這就需要進行長期觀測工作。長期觀測的主要任務(wù)是檢驗測繪、勘探對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件評價的正確性，查明動力地質(zhì)作用及其影響因素隨時間的變化規(guī)律，準確預(yù)測工程地質(zhì)問題，為防止不良地質(zhì)作用所采取的措施提供可靠的工程地質(zhì)依據(jù)，檢查為防治不良地質(zhì)作用而采取的處理措施的效果。 有關(guān)水利水電工程在運轉(zhuǎn)期間工程地質(zhì)及水文地質(zhì)需要長

31、期觀測的內(nèi)容，見表154。 表154 長期觀測項目和內(nèi)容 序號觀測項目觀 測 內(nèi) 容1 主要建筑物(壩、閘)地基巖(土)體變形、沉陷和穩(wěn)定觀測 沉陷量；水平位移；壩基應(yīng)力；揚壓力和滲透壓力；巖(土)性質(zhì)變化(泥化或軟化)2 滲透和滲透變形觀測 觀測鉆孔(壩基及兩岸地區(qū))測壓管水位；主要人滲點、溢出點和滲漏通道；滲透流量和流速；水質(zhì)、水溫和滲出水流中攜出物質(zhì)的成分和含量；管涌3 溢流壩、溢洪道和泄洪洞下游巖(土)體沖刷情況觀測 重復(fù)地形測量和地形分析4 岸邊穩(wěn)定性觀測 位移；邊坡巖(土)體裂隙；地下水位；重復(fù)攝影5 地震及現(xiàn)代構(gòu)造活動情況觀測 地震；地應(yīng)力；巖體變形或斷層相對位移；地形變形6 水

32、庫分水嶺地段滲漏情況觀測 地下水水位、水質(zhì)；水庫入滲點、溢出點的變化和滲透流量7 庫岸及水庫下游浸沒觀測和翌年發(fā)展情況觀測 各種浸沒現(xiàn)象，如沼澤化、鹽堿化、黃土濕陷等8 坍岸情況觀測和翌年坍岸情況預(yù)測 觀測斷面的重復(fù)地形測量(水下和水上)9 隧洞和地下建筑物地段工程地質(zhì)、水文地質(zhì)觀測 山巖壓力；地下水位及外水壓力；洞壁巖體變形10 地下水動態(tài) 地下水水位；地下水溫；地下水化學(xué)成分；涌水量11 其他有意義的工程水文地質(zhì)作用發(fā)展情況觀測第三節(jié) 天然建筑材料的勘察 一、天然建筑材料勘察的基本原則 天然建筑材料勘察的基本原則如下： (1)先進行大面積的普查，大致確定幾個產(chǎn)地，再綜合比較，從中選出最優(yōu)產(chǎn)

33、地，并進一步確定其可采儲量。 (2)材料產(chǎn)地的分布要先上游、后下游。施工條件允許的情況下，應(yīng)盡量利用水庫區(qū)將被淹沒的產(chǎn)地。要最大限度地減少或者避免占用農(nóng)田并應(yīng)盡量利用現(xiàn)有交通路線。 (3)對砂礫料產(chǎn)地，應(yīng)先水上、后水下進行調(diào)查。水下勘探深度，應(yīng)據(jù)施工條件而定；無條件水下開采，可只作水上勘探。石料應(yīng)考慮露天開采，盡量避免地下開采。 (4)在工程部位附近選用料場，應(yīng)慎重注意，對上游產(chǎn)地，當(dāng)壩基覆蓋層很厚、鉛直防滲深度不能達到基巖或隔水層時，不要破壞庫內(nèi)壩址附近的天然鋪蓋，下游產(chǎn)地距壩址不應(yīng)小于300500m。壩端產(chǎn)地開采，要保證不影響繞壩摻漏和邊坡的穩(wěn)定。在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量利用施工中輸水道

34、、溢洪道等開挖的棄料。 (5)各種建筑材料的質(zhì)量要符合設(shè)計要求，而且要有足夠儲量。 二、天然建筑材料的質(zhì)量要求 (一)塊石料的質(zhì)量要求 塊石料常用于堆石壩、砌石壩或護坡砌面等，應(yīng)是堅硬的、抗凍性強的新鮮巖石，抗風(fēng)化或抗侵蝕能力較高的致密塊狀或厚層狀巖石。軟弱的、多孔的、風(fēng)化的巖石不宜采用。不應(yīng)含有或僅有極少量的黃鐵礦及石膏等有害礦物，換算成S03的硫酸鹽及硫化物含量應(yīng)小于1。堆石壩用的塊石形狀沒有嚴格要求，但要盡可能達到最大堆砌密度，最大塊石直徑與最小塊石直徑比例不超過2。作砌石壩用的塊石則要形狀規(guī)則。石料技術(shù)指標，可參考表155及表156。 表155 堆石和砌石壩用石料質(zhì)量技術(shù)指標 項目名稱

35、技術(shù)指標備 注極限抗壓強度經(jīng)凍融25次后大于50Nc 選用巖石要比重大，能抵抗環(huán)境水的侵蝕作用，避免采用孔狀和球狀組織的巖石軟化系數(shù)大于0.85凍融損失小于1飽和系數(shù)小于O.8硫酸鹽及硫化物含量換算成S03小于1項目名稱技術(shù)指標備 注容重大于2.2tm3不含有粘土質(zhì)夾層及黃鐵礦吸水量小于O.6硬度大于6極限抗壓強度經(jīng)凍融25次后大于50Nc表15-6 護坡用石料質(zhì)量技術(shù)指標 (二)礫石料及砂料的質(zhì)量要求 1混凝土骨料用的礫石及砂 卵礫石或碎石是混凝土的粗骨料，其顆粒形狀影響水泥和石料的膠結(jié)及混凝土強度。渾圓、扁平或狹長的都會降低混凝土強度，尖角且表面粗糙的則可增加強度。碎石作粗骨料最好，但其孔

36、隙度及總表面積大于卵礫石，用水泥較多。為節(jié)省水泥用量，要求礫石料的孔隙體積很小，則礫石應(yīng)是混粒的。通常用由80、40、20、5mm組成的一套標準篩測定，以符合一定的級配要求。其他技術(shù)指標可參考表157。項 目指 標備 注表觀密度2.6gcm3堆積密度1.6gcm3空隙率4.5吸水率2.5抗寒性混凝土：1.5凍融損失率10針片狀顆粒含量15軟弱顆粒含量5含泥量1堿活性骨料含量有堿活性骨料時，應(yīng)做專門試驗論證硫酸鹽及硫化物含量(換算成s03)O.5有機質(zhì)含量淺于標準色粒度模數(shù)宜采用6.258.30輕物質(zhì)含量不允許存在表15-7混凝土粗骨料質(zhì)量指標砂是混凝土的細骨料，其顆粒形狀對混凝土強度影響也很大

37、。有棱角的山砂較渾圓的河沙好，但山砂雜質(zhì)較多，需淘洗，故采用較純凈的河砂反而有利。細砂總表面大，包圍這種沙粒所有表面需水泥多。粗砂總表面積較細砂小，但砂子過粗易使混凝土拌和物析出過多水分，影響混凝土的和易性。故攪拌混凝土的砂，宜用混粒砂。其質(zhì)量技術(shù)指標見表158。2反濾層用的礫石及砂 反濾層作用是預(yù)防潛蝕。它必須能順利排水以降低孔隙水壓力，還要阻止細顆粒通過反濾層的孔隙被滲水?dāng)y走。 三、天然建筑材料的勘探與試驗 勘探工作以前，通過普查已初步選定了天然建筑材料產(chǎn)地，對產(chǎn)地的地形、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件以及各種用料數(shù)量都要有初步了解。產(chǎn)地勘探時，為便于編制圖件和計算儲量，勘探網(wǎng)一般應(yīng)呈方形或矩形；為減少勘探工作量，勘探點布置盡量利用天然露頭及天然剖面。 (一)砂礫料產(chǎn)地勘探與試驗 水上部分以坑探為主，水下部分用鉆探；條件具備的，可坑探和鉆探相結(jié)合?？碧缴疃瓤筛鶕?jù)施工設(shè)備而定。有水下開采設(shè)備的，勘探深度應(yīng)達施工機械有效開采深度以下1m；若只能水上開采，則勘探深度至水上最大可能開挖的深度?？碧骄W(wǎng)的布置，應(yīng)按不同勘察階段，根據(jù)產(chǎn)地地層成因和有效層分布條件，采取不同間距的勘探網(wǎng)。土壩壩殼砂礫料的勘探間距可適當(dāng)放寬。 砂、礫石試樣采取，應(yīng)先將表土剝?nèi)ィ怪睂用娣较蚓鶆蛉?。水下開采，則水上水下應(yīng)分別取