第五章工程地質(zhì)勘察

PAGE工程地質(zhì)勘察§5-1緒論一、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)與目的是查明建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)條件，預(yù)測(cè)和分析工程地質(zhì)問(wèn)題，為工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)用提供地質(zhì)資料的依據(jù)，以便選擇優(yōu)良的工程場(chǎng)地，使工程建筑與當(dāng)?shù)氐牡刭|(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(yùn)用。作為一門(mén)實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，工程地質(zhì)勘察是如何運(yùn)用地質(zhì)、工程地質(zhì)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),解決與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題的學(xué)科，也是一門(mén)探討工程地質(zhì)調(diào)查和勘探方法的學(xué)科.因此，隨著技術(shù)方法、勘探設(shè)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(guò)程中,要采用工程地質(zhì)學(xué)所有的研究方法，即:地質(zhì)學(xué)方法、試驗(yàn)方法、工程地質(zhì)類(lèi)比法、模型實(shí)驗(yàn)法、概率統(tǒng)計(jì)法和理論計(jì)算法。以上各種研究方法在實(shí)際工作中是通過(guò)各種工程地質(zhì)勘察方法和手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)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(lái)說(shuō)，一般包括以下幾個(gè)方面：工程地質(zhì)測(cè)繪；如：地面測(cè)繪、航測(cè)、衛(wèi)測(cè)等,是基礎(chǔ)，是根本。工程地質(zhì)勘察;包括物探、化探、鉆控等。工程地質(zhì)室內(nèi)試驗(yàn)和野外試驗(yàn)；大型現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)等.工程地質(zhì)長(zhǎng)期觀測(cè)；對(duì)房屋變形、地下水位、地面沉降等進(jìn)行動(dòng)態(tài)的長(zhǎng)期觀測(cè)?？辈熨Y料的室內(nèi)整理及計(jì)算.三、工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容和要求由于我們的工作對(duì)象是不同的工程對(duì)象，因而對(duì)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(duì)其工作要求和研究的內(nèi)容也不盡相同.按照建設(shè)工程項(xiàng)目管理中對(duì)一般工程項(xiàng)目的階段劃分，可將其分為:預(yù)可研、可研、初設(shè)、施工圖設(shè)計(jì)、施工、工程使用管理等六個(gè)主要階段,而工程地質(zhì)勘察工作主要是集中在前四個(gè)階段。各階段對(duì)應(yīng)的工勘階段及內(nèi)容如下：↓預(yù)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(bào)告、影像資料如航衛(wèi)片等）↓↓（項(xiàng)目建議書(shū)）→根據(jù)預(yù)可研階段成果編制項(xiàng)目建議書(shū)，可以根據(jù)需要做少量↓〈踏勘〉的調(diào)研或?qū)嵉乜疾??！刺た薄怠纯煽彪A段〉↓可研階段→根據(jù)批復(fù)的項(xiàng)目建議書(shū)審查意見(jiàn)，組織安排一次性的工勘工作,主要任務(wù)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(píng)價(jià),為項(xiàng)目的可研報(bào)告的編制提供必要的依據(jù).同時(shí)對(duì)重大工程還要解決工程項(xiàng)目中主要問(wèn)題的研究方向等?！纯煽彪A段〉↓〈初勘階段〉↓初設(shè)階段→根據(jù)可研報(bào)告的批復(fù)意見(jiàn)和可研階段的成果，詳細(xì)查明所確定的場(chǎng)址、線路等工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件.確定場(chǎng)址、線路的具體位置，為初步設(shè)計(jì)提供必要的工程地質(zhì)資料及評(píng)價(jià)。〈初勘階段〉↓〈詳勘階段〉施工圖設(shè)計(jì)階段→根據(jù)初設(shè)成果,開(kāi)展詳細(xì)勘察和專(zhuān)題研究,有針對(duì)性地對(duì)需解決的工程地質(zhì)問(wèn)題提出設(shè)計(jì)及措施,為完成施工圖設(shè)計(jì)工作提供一切必需的工程地質(zhì)資料.〈詳勘階段〉〈補(bǔ)充勘察階段〉↓↓施工階段→解決施工中遇到的工程地質(zhì)問(wèn)題，可做一定程度的專(zhuān)題研究。配合施工（可以少量變更設(shè)計(jì)圖），開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作?！囱a(bǔ)充勘察階段〉↓↓工程使用管理→針對(duì)工程交付使用后出現(xiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題，研究并加以解決，提出原則性意見(jiàn)。需要特別指出的是,由于工程對(duì)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(shí)可適當(dāng)?shù)睾喜?，但總的原則是隨著工程項(xiàng)目的階段深入,工勘工作的深度將越來(lái)越深，精度也會(huì)越來(lái)越高，而廣度則可能越來(lái)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(huì)因?yàn)閷?shí)際情況有所不同或有所側(cè)重，但各階段的工程地質(zhì)的工作程序卻基本相同：準(zhǔn)備工作；（收集資料，組織、編制工作、設(shè)計(jì)文件和要求……）工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪；工程地質(zhì)勘察；測(cè)試工作;文件編制。

§5-2工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪一、工程地質(zhì)測(cè)繪的目的與任務(wù)（作用）查明擬定工程場(chǎng)址、線路等的工程地質(zhì)條件；編制工作區(qū)工程地質(zhì)圖件及工勘文字報(bào)告,并提交設(shè)計(jì)部門(mén)及人員使用；可縮小進(jìn)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(jìn)一步研究解決的工程地質(zhì)問(wèn)題，也為開(kāi)展其他類(lèi)型的工勘工作等奠定良好的基礎(chǔ)，提供方向上的指導(dǎo)。二、工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪內(nèi)容P185地形、地貌條件；地層、巖性條件；地質(zhì)構(gòu)造條件；水文地質(zhì)條件；不良地質(zhì)作用；土石工程性質(zhì)等;工程地質(zhì)現(xiàn)象。對(duì)已有的全部的工作區(qū)內(nèi)建筑物,特別是受損建筑物進(jìn)行調(diào)查等。建筑物位于不良的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)并有變形標(biāo)志的；應(yīng)注意查明不良地質(zhì)因素在什么條件下有害于那一類(lèi)建筑物，并調(diào)查各種防護(hù)措施的有效性,以便尋求更有效的防護(hù)措施。建筑物位于不良的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)，但無(wú)變形標(biāo)志：應(yīng)注意查明是否采用了特殊結(jié)構(gòu)，或是否以往對(duì)工程地質(zhì)條件的評(píng)價(jià)過(guò)低，這對(duì)于重新評(píng)價(jià)該地區(qū)工程地質(zhì)條件及建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有重要的意義。建筑物位于有利的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)，但有變形標(biāo)志：應(yīng)注意查明是否是由于建材質(zhì)量或工程質(zhì)量問(wèn)題造成的,以便證實(shí)與分析以往的工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)是否正確。建筑物位于有利的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)，無(wú)變形標(biāo)志：還需注意查明是否采用了特殊結(jié)構(gòu)，以致于將某些不利的地質(zhì)條件隱蔽起來(lái)了。三、工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪方法測(cè)繪范圍工程地質(zhì)測(cè)繪的范圍主要是依據(jù)工程對(duì)象及要求和區(qū)域地質(zhì)條件的復(fù)雜程度及其研究程度決定的。建筑物類(lèi)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(qiáng)度也就不同。在選擇范圍時(shí)，首先應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。對(duì)于鐵路、公路等線狀工程而言，一般工程地質(zhì)測(cè)繪是沿線路在帶狀的范圍內(nèi)進(jìn)行；滿(mǎn)足場(chǎng)址、線路方案比選、工程設(shè)計(jì)及病害治理為原則。測(cè)繪初期可適當(dāng)擴(kuò)大范圍,而后期則可集中在相對(duì)較小的范圍內(nèi)進(jìn)行；地質(zhì)條件復(fù)雜,研究程度越不足，測(cè)繪的范圍就需要愈大。測(cè)繪范圍內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜若僅限于較小的范圍內(nèi)將難于查清測(cè)繪區(qū)內(nèi)十分復(fù)雜的地質(zhì)條件;工作區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件雖不復(fù)雜，但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(qiáng)烈地震的發(fā)震斷層等。調(diào)查測(cè)繪路線的布置及測(cè)繪寬度線路工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪一般沿線路中線或?qū)Ь€進(jìn)行，測(cè)繪寬度多限定在中線兩側(cè)各200～300m的范圍。在測(cè)繪線路上應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)勘察的精度、內(nèi)容、地質(zhì)條件的復(fù)雜程度合理地布置若干觀測(cè)點(diǎn)。(規(guī)范的要求)觀測(cè)點(diǎn)的選擇及測(cè)繪內(nèi)容P186測(cè)繪比例尺及精度比例尺的確定不同的工程對(duì)象、工作內(nèi)容、勘察階段及地質(zhì)條件的復(fù)雜程度等對(duì)測(cè)繪比例尺的要求是不一樣的,即使是不同的部門(mén)對(duì)測(cè)繪比例尺的要求也是不同的?？偟脑瓌t是必須滿(mǎn)足工程階段對(duì)測(cè)繪工作的要求和符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范與規(guī)定。應(yīng)該說(shuō)對(duì)工程要求越高、測(cè)繪內(nèi)容越全、工程階段越深入、測(cè)區(qū)地質(zhì)條件越復(fù)雜等，所要求的比例尺也就越大。這里需要強(qiáng)調(diào)的是不同的行業(yè)對(duì)大、中、小比例尺的認(rèn)定范圍會(huì)有所不同，實(shí)際工作中要注意相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)繪精度與測(cè)繪方法測(cè)繪精度是與測(cè)繪比例尺大小相適應(yīng)的。不同比例尺的測(cè)繪，對(duì)于測(cè)繪精度(即觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量、類(lèi)型、內(nèi)容等)要求也不盡相同，同時(shí)還須考慮測(cè)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件及復(fù)雜程度等。在測(cè)繪方法上，預(yù)可研、可研及初勘階段多采用簡(jiǎn)易工具如地質(zhì)羅盤(pán)、氣壓計(jì)、測(cè)斜儀等定向、步測(cè)、目測(cè)（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(shè)計(jì)階段，多采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺精確定向、定點(diǎn)的儀器進(jìn)行測(cè)繪.測(cè)繪工作的地位和作用工程地質(zhì)測(cè)繪是工程地質(zhì)工作中最基本，也是最重要的基礎(chǔ)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(chǔ)資料,同時(shí)也是進(jìn)一步開(kāi)展工勘的其它工作如勘探、試驗(yàn)等的重要基礎(chǔ)?；谏鲜鰧?duì)測(cè)繪工作重要性的講述，在實(shí)際工作中對(duì)測(cè)繪的原始記錄，需做到準(zhǔn)確可靠，層次條理清晰，文圖要符。要力求對(duì)觀測(cè)點(diǎn)及觀測(cè)線路的描述全面真實(shí)。近十幾年來(lái),各種先進(jìn)技術(shù)如高清晰度、高分辨率衛(wèi)星影像在工程地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用越來(lái)越普及，包括相應(yīng)的地理信息系統(tǒng)也正在建立?？梢韵嘈?，工程地質(zhì)測(cè)繪工作一定會(huì)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(cè)繪工作基本完成后，根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)的綜合條件,有針對(duì)性的布置勘探點(diǎn)、勘探深度的。用勘探工作的成果補(bǔ)充、檢驗(yàn)和修改調(diào)查測(cè)繪工作的成果.常用的勘探方法有三類(lèi)：物探、鉆探和坑探.一、簡(jiǎn)易勘探挖探：是最簡(jiǎn)易的勘探方法，常用的有剝土、槽探、坑探等。注意回填。輕便勘探:使用洛陽(yáng)鏟、錐具及螺紋鉆等進(jìn)行勘探.二、鉆探當(dāng)勘探深度較大或地層不適宜采用簡(jiǎn)易勘探方法時(shí)，可采用機(jī)具鉆探。常用鉆探的方法有回轉(zhuǎn)、沖擊及震動(dòng)鉆探。鉆頭類(lèi)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(jī)類(lèi)型與孔徑、深度的對(duì)照關(guān)系見(jiàn)P189表8—1。三、物探物探是以觀測(cè)地質(zhì)體的天然物理場(chǎng)或人工物理場(chǎng)的空間或時(shí)間分布狀態(tài)，不研究地層物理性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的方法。優(yōu)點(diǎn)與局限性物探方法效率高、成本低、裝備輕便，能從較大范圍勘察地質(zhì)構(gòu)造和測(cè)定地層各種物理參數(shù)等?？梢越?jīng)濟(jì)而迅速地探測(cè)較大范圍內(nèi)的情況：覆蓋層下基巖面的起伏變化;隱伏斷裂構(gòu)造；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(shè)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(duì)象是否具備某些基本條件。探測(cè)對(duì)象應(yīng)滿(mǎn)足的三個(gè)基本條件探測(cè)對(duì)象與圍巖的電阻率有顯著差異;探測(cè)對(duì)象的厚度或直徑、寬度與其埋深之比足夠大;用電測(cè)深確定地層界面深度時(shí)，界面傾角以及界面間夾角小于20，界面延續(xù)長(zhǎng)度數(shù)倍于埋藏深度。常用的物探方法P189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(cè)深法）地震勘探；聲波勘探；（聲波CT）磁法勘探；重力法勘探；觸探;測(cè)井；地質(zhì)雷達(dá)等.

§5-4航空工程地質(zhì)勘察及遙感技術(shù)的應(yīng)用一、航空工程地質(zhì)勘察簡(jiǎn)稱(chēng)航空地質(zhì)，是直接或間接利用飛機(jī)或其它飛行工具，借助各種儀器對(duì)地面做各種地質(zhì)調(diào)查，通過(guò)野外核對(duì)工作,編制工程地質(zhì)圖的一種專(zhuān)門(mén)方法。航空地質(zhì)勘察主要進(jìn)行兩項(xiàng)工作：航空目測(cè)和航攝像片判釋。航空地質(zhì)的作用：可將部分野外工作轉(zhuǎn)為室內(nèi)工作;縮短勘察周期,保證勘察質(zhì)量；可以確定露頭情況，清楚地分辨小型地貌;能勾畫(huà)出不同巖石分界線；確定觀測(cè)點(diǎn)，勘探點(diǎn)的大致位置與數(shù)量，確定調(diào)查測(cè)繪路線的方向。能正確確定地表形態(tài)發(fā)育階段；初步確定建筑材料產(chǎn)地。二、遙感技術(shù)的應(yīng)用遙感技術(shù)是指從高空（飛機(jī)或衛(wèi)星上）利用多種遙感器接收來(lái)自地面物體發(fā)射或反射的各種波長(zhǎng)的電磁波，從而根據(jù)收到的大量信息進(jìn)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(shù)的主要優(yōu)勢(shì)：攝像范圍大；資料獲取方便，不受地形的限制；影像所包含的信息種類(lèi)多，數(shù)量大，成圖迅速，一次成像就可完成；可分時(shí)段重復(fù)對(duì)某一地區(qū)進(jìn)行掃描,因此可對(duì)某一需監(jiān)測(cè)的目標(biāo)實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；成圖迅速，可通過(guò)數(shù)字化圖像處理技術(shù)進(jìn)行信息分離,制作有關(guān)專(zhuān)業(yè)圖件，因此成本相對(duì)低廉。遙感技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已被廣泛地應(yīng)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(zāi)害監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。遙感技術(shù)在道路工程地質(zhì)工作中的應(yīng)用研究主要集中在兩個(gè)方面：一是為地形、地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)的線路位置及重點(diǎn)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(dòng)態(tài)，以及危害工程建筑物的地質(zhì)構(gòu)造如大斷層等，提供預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，作為設(shè)計(jì)和施工的重要參考資料。但遙感技術(shù)作為一種還處于不斷完善與發(fā)展的新技術(shù),遙感技術(shù)還只是主要用于指導(dǎo)地區(qū)測(cè)繪或作為其它工勘的一種補(bǔ)充.當(dāng)然遙感技術(shù)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(cè)繪中大大減少傳統(tǒng)工勘數(shù)量，縮短工期，對(duì)測(cè)繪工作質(zhì)量也可得到提高。隨著遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,裝備不斷更新，解譯技術(shù)日趨完善。可以相信，傳統(tǒng)的工勘手段與方法在工勘工作中的比重將會(huì)逐漸減少。

§5—5測(cè)試及長(zhǎng)期觀測(cè)一、測(cè)試分類(lèi)按測(cè)試完成場(chǎng)所分為室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試兩大類(lèi);按指標(biāo)類(lèi)型分為物理力學(xué)和化學(xué)成分試驗(yàn)（化驗(yàn)）;按物質(zhì)性態(tài)分為巖土、水。當(dāng)然，分類(lèi)的方法還很多。程序室內(nèi)程序選擇取樣地點(diǎn)。要根據(jù)測(cè)試目的，要求和場(chǎng)地條件，合理地選擇具有代表性的測(cè)試樣品。使用正確的取樣方法、運(yùn)輸方法、包裝保存方法等取樣、裝樣、送樣和保管。按有關(guān)測(cè)試方法的國(guó)標(biāo)或行規(guī)等進(jìn)行測(cè)試。編制測(cè)試報(bào)告?，F(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)程序選擇現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試地點(diǎn)。一般先在該處取樣做室內(nèi)測(cè)試。按測(cè)試要求平整試驗(yàn)場(chǎng)地。安裝測(cè)試設(shè)備。按要求（規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定）進(jìn)行測(cè)試.編制測(cè)試報(bào)告。水文地質(zhì)試驗(yàn)水質(zhì)分析（簡(jiǎn)分析、全分析、特殊成分分析)抽水試驗(yàn)（注水、滲水試驗(yàn)）水位聯(lián)測(cè)一般是在同一時(shí)刻某地區(qū)內(nèi)全境的地下水位統(tǒng)測(cè)。P192～193。二、長(zhǎng)期觀測(cè)由于某些工程地質(zhì)條件具有隨時(shí)間變化的特性，如地下水位及地下水化學(xué)成分，巖土中的孔隙水壓力，季節(jié)性?xún)鼋Y(jié)層和多年凍結(jié)層的溫度、物理狀態(tài)等。僅依靠短時(shí)間的試驗(yàn)與觀測(cè)結(jié)果顯然是無(wú)法得出全面而準(zhǔn)確的結(jié)論的。因此在某些情況下，適當(dāng)安排對(duì)這些隨時(shí)間變化的工程地質(zhì)條件或要素進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)是十分必要的.對(duì)于工程地