工程地質(zhì)及水文地質(zhì)勘察課件[全面]

1、1.4 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(cè)可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題，充分利用有利的地質(zhì)條件，避開(kāi)或改造不利的地質(zhì)因素，為工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)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(jì)和技施設(shè)計(jì)四個(gè)勘察階段。各勘察階段的工作應(yīng)循序漸進(jìn)，逐步深入，并與各設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn)的基本地質(zhì)條

2、件和主要工程地質(zhì)問(wèn)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(jìn)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(kù)區(qū)地質(zhì)條件及有關(guān)滲漏、浸沒(méi)、坍岸和淤積物來(lái)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(jìn)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(jìn)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(duì)工程場(chǎng)地的構(gòu)造穩(wěn)定性和地震危險(xiǎn)

3、性作出評(píng)價(jià)；調(diào)查并評(píng)價(jià)水庫(kù)區(qū)主要工程地質(zhì)問(wèn)題，調(diào)查壩址引水線路和其他主要建筑物場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，并初步評(píng)價(jià)有關(guān)主要工程地質(zhì)問(wèn)題；以及天然建筑材料初查?？辈斓闹饕蝿?wù)是：查明區(qū)域地質(zhì)概況，尤其是區(qū)域性大斷裂、活動(dòng)斷裂和地震活動(dòng)性；查明庫(kù)區(qū)地質(zhì)概況，重點(diǎn)是水庫(kù)滲漏、浸沒(méi)、庫(kù)岸穩(wěn)定和發(fā)生水庫(kù)誘發(fā)地震的可能性等工程地質(zhì)問(wèn)題的初步評(píng)價(jià)；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(wèn)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(jì)勘察,初步設(shè)計(jì)勘察，是在可行性研究階段選定的壩址和建筑場(chǎng)地上進(jìn)行

4、的勘察。其目的是查明水庫(kù)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(jìn)行地質(zhì)論證，并為建筑物設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。該階段勘察的主要任務(wù)是查明水庫(kù)區(qū)專(zhuān)門(mén)性水文地質(zhì)、工程地質(zhì)問(wèn)題和預(yù)測(cè)蓄水后變化；查明建筑物區(qū)工程地質(zhì)條件并進(jìn)行評(píng)價(jià)，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(dòng)態(tài)觀測(cè)和巖土體位移監(jiān)測(cè)。該階段主要勘察內(nèi)容包括：水庫(kù)區(qū)地質(zhì)條件，水庫(kù)滲漏，水庫(kù)浸沒(méi)、庫(kù)岸穩(wěn)定和水庫(kù)誘發(fā)地震的形成條件及預(yù)測(cè)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(lèi)，工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)和處理建

5、議；引水遂洞工程地質(zhì)條件分段特征，圍巖工程地質(zhì)分類(lèi)，主要工程地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)及處理建議。,(四)技施設(shè)計(jì)勘察,技施設(shè)計(jì)勘察是在初步設(shè)計(jì)階段選定的樞紐建筑物場(chǎng)地上進(jìn)行的勘察。其目的是檢驗(yàn)前期勘察的地質(zhì)資料與結(jié)論，為優(yōu)化建筑物設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。技施設(shè)計(jì)勘察的任務(wù)主要包括：對(duì)在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)審批中要求補(bǔ)充論證的和施工開(kāi)挖中出現(xiàn)的專(zhuān)門(mén)性工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行勘察；進(jìn)行施工地質(zhì)工作；提出施工和運(yùn)行期工程地質(zhì)監(jiān)測(cè)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(cè)資料。勘察的主要內(nèi)容有：專(zhuān)門(mén)性工程地質(zhì)問(wèn)題勘察；水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)，不穩(wěn)定岸坡監(jiān)測(cè)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

6、及地基加固和防滲處理措施建議；預(yù)測(cè)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(yàn)前期勘查資料，進(jìn)行建筑物基坑、地下建筑物巖壁的地質(zhì)編錄和測(cè)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(duì)地下水資源作出水量與水質(zhì)評(píng)價(jià)，從而為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供水文地質(zhì)依據(jù)。由于各項(xiàng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)所要求解決的水文地質(zhì)問(wèn)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(wèn)題。所以這些專(zhuān)門(mén)的水文

7、地質(zhì)勘察的目的還要根據(jù)不同的工程建設(shè)需要來(lái)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(yùn)用各種不同的測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)、觀測(cè)方法，經(jīng)過(guò)一定的勘察程序查明基本的水文地質(zhì)條件和解決專(zhuān)門(mén)性的水文地質(zhì)問(wèn)題。例如，對(duì)農(nóng)田供水的水文地質(zhì)勘察任務(wù)來(lái)講，除了查明地下水的形成、分布規(guī)律和補(bǔ)給、徑流、排泄這些基本的水文地質(zhì)條件外，還應(yīng)著重對(duì)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(píng)價(jià)，并進(jìn)行灌溉水質(zhì)評(píng)價(jià)和開(kāi)采技術(shù)條件的論證，為經(jīng)濟(jì)合理地開(kāi)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(kāi)采三個(gè)階段進(jìn)行。水文地質(zhì)勘察階段的劃分和主要工作內(nèi)容見(jiàn)表151。,表

8、151 水文地質(zhì)勘察階段的劃分(根據(jù)工作精度),(一)普查階段勘察,普查階段是一項(xiàng)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(zhuān)門(mén)性的水文地質(zhì)問(wèn)題，其主要任務(wù)是查明區(qū)域的水文地質(zhì)條件，如各類(lèi)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(bǔ)給、徑流、排泄等條件。在普查階段通常進(jìn)行1：20萬(wàn)比例尺的水文地質(zhì)測(cè)繪工作，在一些嚴(yán)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(wàn)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(lái)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(jìn)行。在這個(gè)階段工作中要求解決專(zhuān)門(mén)性的水文地質(zhì)問(wèn)題，為各種國(guó)民經(jīng)濟(jì)

9、建設(shè)部門(mén)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(kāi)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(wàn)1：2.5萬(wàn)。詳查的任務(wù)：除查明基本的水文地質(zhì)條件外，還要求對(duì)含水層的水文地質(zhì)參數(shù)、地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、各類(lèi)供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及開(kāi)采井的數(shù)量與布局，提出切實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，并應(yīng)預(yù)測(cè)出將來(lái)開(kāi)采后可能出現(xiàn)的水文地質(zhì)問(wèn)題。,(三)開(kāi)采階段勘察,開(kāi)采階段的水文地質(zhì)勘察工作，是根據(jù)開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)的水文地質(zhì)問(wèn)題確定具體任務(wù)。這些水文地質(zhì)問(wèn)題，有的是因在開(kāi)采前從未進(jìn)行過(guò)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(guò)正式的水文地質(zhì)勘察工作，但是由于勘察精度不夠高

10、，提出的數(shù)據(jù)不可靠，甚至是作出了錯(cuò)誤的勘察結(jié)論所造成的；有的則是不可能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的一些問(wèn)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(yán)重干擾，地下水降落漏斗的不斷擴(kuò)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(kāi)采階段應(yīng)該解決的水文地質(zhì)問(wèn)題。開(kāi)采階段的水文地質(zhì)勘察工作比例尺大于1：2.5萬(wàn)。由于它大都帶有研究的性質(zhì)，所以不一定開(kāi)展更小比例尺精度的全面勘察工作，而是應(yīng)該針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)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(cè)繪的比例尺主要取決于不同的設(shè)計(jì)階段。在同一設(shè)計(jì)階段內(nèi)，比例尺的選擇又取決于建筑物的類(lèi)型、規(guī)模和工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度。工程地質(zhì)測(cè)繪的比例尺可分為小比

11、例尺(1：10萬(wàn)1：5萬(wàn))測(cè)繪、中比例尺(1：2.5萬(wàn)1：1萬(wàn))測(cè)繪和大比例尺(1：50001：1000)測(cè)繪。 工程地質(zhì)測(cè)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(cè)繪比例尺的地形圖。圖件的精度和詳細(xì)程度，應(yīng)與地質(zhì)測(cè)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(kuò)大比例尺表示，并注示其實(shí)際數(shù)據(jù)。地質(zhì)界線誤差，一般不超過(guò)相應(yīng)比例尺圖上的2mm。 工程地質(zhì)測(cè)繪的精度還取決于單位面積上地質(zhì)點(diǎn)的多少，地質(zhì)點(diǎn)越多，精度越高。 野外工程地質(zhì)測(cè)繪工作，根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，在搜集并分析測(cè)繪區(qū)已有的地形地質(zhì)資料、確定比例尺、范圍及工作內(nèi)

12、容的基礎(chǔ)上進(jìn)行。一般采用路線測(cè)繪法、地質(zhì)點(diǎn)測(cè)繪法、野外實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面法等。此外，遙感技術(shù)在工程地質(zhì)測(cè)繪中也得到了普遍的應(yīng)用。,(二)水文地質(zhì)測(cè)繪,1水文地質(zhì)測(cè)繪的目的及任務(wù) 水文地質(zhì)測(cè)繪是水文地質(zhì)勘察工作的基礎(chǔ)與先行工作，是認(rèn)識(shí)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(cè)繪的目的在于通過(guò)對(duì)地質(zhì)、地貌、第四紀(jì)地質(zhì)、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地下水點(diǎn)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(kāi)發(fā)利用遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)，并對(duì)區(qū)內(nèi)存的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題等提出防治措施進(jìn)行論證。水文地質(zhì)測(cè)繪還將進(jìn)一步為水文地質(zhì)勘探、試驗(yàn)和觀測(cè)工作提供設(shè)計(jì)依據(jù)。因此，水文地質(zhì)測(cè)繪的基

13、本任務(wù)應(yīng)是查明以下各項(xiàng)： (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(jì)地質(zhì)特征。 (3)地下水的補(bǔ)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(duì)地下水資源及其開(kāi)采條件進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)部門(mén)合理開(kāi)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(cè)繪的主要工作步驟，包括準(zhǔn)備工作、野外工作及內(nèi)業(yè)整編三個(gè)方面。測(cè)繪工作結(jié)束時(shí)，應(yīng)提出相應(yīng)的地質(zhì)圖、地貌圖、第四紀(jì)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(bào)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，常用的勘察手段和方法有測(cè)繪、

14、勘探、試驗(yàn)和長(zhǎng)期觀測(cè)等。 一、地質(zhì)測(cè)繪 (一)工程地質(zhì)測(cè)繪 1工程地質(zhì)測(cè)繪的目的和任務(wù) 工程地質(zhì)測(cè)繪是工程地質(zhì)勘察中最重要、最基本的勘察方法。它是運(yùn)用地質(zhì)學(xué)的理論和方法，通過(guò)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(yàn)及長(zhǎng)期觀測(cè)工作打下基礎(chǔ)。 2工程地質(zhì)測(cè)繪的范圍和精度 工程地質(zhì)測(cè)繪的范圍，一方面取決于建筑物類(lèi)型、規(guī)模和設(shè)計(jì)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(jì)的開(kāi)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(cè)繪的范圍就應(yīng)大一

15、些。,2水文地質(zhì)測(cè)繪的精度,通過(guò)水文地質(zhì)測(cè)繪所取得的成果，主要反映在各種圖件上，因此，測(cè)繪的精度要求，主要通過(guò)圖幅的比例尺大小來(lái)反映的。不同比例尺填圖的精確度，取決于地層劃分的詳細(xì)程度和地質(zhì)界線描繪的精度，以及對(duì)地區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)現(xiàn)象的研究和闡明的詳細(xì)、準(zhǔn)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(cè)點(diǎn)及觀測(cè)路線長(zhǎng)度見(jiàn)表152。一般在1：5萬(wàn)地形圖上每隔12cm布置一條觀測(cè)線，每隔0.51cm應(yīng)有一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，條件簡(jiǎn)單者可以放寬1倍。觀測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)盡量利用天然露頭。當(dāng)天然露頭不足時(shí)，可布置少量的勘探點(diǎn)，并選取少量的試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。,表15-2 水文地質(zhì)測(cè)繪的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)和觀測(cè)路線長(zhǎng)度,注 1同

16、時(shí)進(jìn)行地質(zhì)和水文地質(zhì)測(cè)繪時(shí)，表中地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)應(yīng)乘以2.5；復(fù)核性水文地質(zhì)測(cè)繪時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)效為規(guī)定數(shù)的4050。 2水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單時(shí)采用小值，復(fù)雜時(shí)采用大值，條件中等時(shí)采用中間值。 為了達(dá)到所規(guī)定的精度要求，一般在野外測(cè)繪填圖中，采用比例尺較提交成果圖件比例尺大一級(jí)的地形圖作為填圖底圖，例如：當(dāng)進(jìn)行1：5萬(wàn)比例尺測(cè)繪時(shí)，常采用1：2.5萬(wàn)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(wàn)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(duì)任何工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問(wèn)題，從地表到地下的研究，從定性到定量的評(píng)價(jià)，都離不開(kāi)勘探工作。工程地

17、質(zhì)勘探包括物探、鉆探、坑探等。這里重點(diǎn)介紹勘探工作在工程地質(zhì)勘察中的特點(diǎn)和適用條件。 (一)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(zhuān)門(mén)儀器測(cè)定巖層物理參數(shù)，通過(guò)分析地球物理場(chǎng)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(cè)定人工或天然電場(chǎng)中巖土導(dǎo)電性的差異來(lái)識(shí)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(qiáng)弱等，對(duì)電法勘探結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生影響。這就要求配合一定數(shù)量的試坑或鉆孔進(jìn)行校驗(yàn)，才能較準(zhǔn)確地判別資料的可靠性。

18、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。 彈性波勘探包括地震勘探、聲波和超聲波探測(cè)。它是用人工激發(fā)震動(dòng)，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(cè)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(cè)定風(fēng)化層厚度和巖土的彈性參數(shù)等。用聲波法可探測(cè)小范圍巖體，如對(duì)地下洞室圍巖進(jìn)行分類(lèi)、測(cè)定圍巖松動(dòng)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

19、機(jī)和發(fā)射換能器。接收系統(tǒng)由接收機(jī)、接收換能器和用于數(shù)據(jù)記錄和處理用的微機(jī)組成。接收換能器接收巖體中傳來(lái)的聲波后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到接收機(jī)，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(shí)間t，據(jù)發(fā)射和接收換能器之間的距離l，計(jì)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(dòng)力的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)切割或沖擊鑿碎巖石，形成一個(gè)直徑較小而深度較大的圓形鉆孔。通過(guò)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(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，利用鉆孔可進(jìn)行工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及灌漿試驗(yàn)、長(zhǎng)期觀測(cè)工作以及地應(yīng)力測(cè)量等。 與物探相比，鉆探

20、的優(yōu)點(diǎn)是可以在各種環(huán)境下進(jìn)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、不受地下水限制、鉆進(jìn)速度快。,(三)坑探,坑探是用人工或機(jī)械掘進(jìn)的方式來(lái)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(jiàn)圖152)?？犹降奶攸c(diǎn)是使用工具簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高，運(yùn)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(lái)做現(xiàn)場(chǎng)大型試驗(yàn)。但勘探深度受到一定限制，且成本高，周期長(zhǎng)。 水利水電工程勘探中常用的坑探類(lèi)型、特點(diǎn)及用途見(jiàn)表153。,表153 工程地質(zhì)勘探中的坑探類(lèi)型,三、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)野外試驗(yàn),野外試驗(yàn)在工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察中是一項(xiàng)經(jīng)

21、常進(jìn)行的重要勘察方法，是獲得工程地質(zhì)水文地質(zhì)問(wèn)題定量評(píng)價(jià)、工程設(shè)計(jì)、施工和認(rèn)識(shí)區(qū)域水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)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(yàn)有三大類(lèi)：水文地質(zhì)試驗(yàn)：鉆孔壓水試驗(yàn)、抽水試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)、巖溶連通試驗(yàn)、回灌試驗(yàn)、地下水流向和實(shí)際流速測(cè)定試驗(yàn)等；巖土力學(xué)性質(zhì)及地基強(qiáng)度試驗(yàn)：載荷試驗(yàn)、巖土大型剪力試驗(yàn)、觸探、巖體彈性模量測(cè)定、地基土動(dòng)力參數(shù)測(cè)定等；地基處理試驗(yàn)：灌漿試驗(yàn)、樁基承載力試驗(yàn)等。下面對(duì)其中幾種主要的試驗(yàn)項(xiàng)目作一簡(jiǎn)要介紹。,(一)鉆孔壓水試驗(yàn),鉆孔壓水試驗(yàn)是用專(zhuān)門(mén)的止水設(shè)備把一定長(zhǎng)度的鉆孔段隔離開(kāi)，然后用固定的水頭向該段鉆孔壓水，水就從孔壁裂隙向周?chē)鷿B透

22、。最終滲透水量會(huì)趨向一穩(wěn)定值。根據(jù)壓水水頭、試段長(zhǎng)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(zhǎng)度(m)試段和單位時(shí)間內(nèi)的吸水量(Lmin)表示，稱(chēng)之為單位吸水量L(minmm)。通過(guò)壓水試驗(yàn)，可定性地了解地下不同深度處堅(jiān)硬或半堅(jiān)硬巖層的相對(duì)透水性和裂隙發(fā)育的相對(duì)程度，為評(píng)價(jià)巖層的完整性和透水程度、論證水工建筑物地基和庫(kù)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(yàn),抽水試驗(yàn)利用一定的抽水設(shè)備在鉆孔、各類(lèi)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(jìn)行，用以測(cè)定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，從而判斷地下水運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，了解地下水

23、與地表水以及不同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(yàn)可以分為試驗(yàn)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(lèi)型。,(三)巖土力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn),1巖體力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn) (1)巖體變形試驗(yàn)。巖體變形試驗(yàn)可分為承壓板法試驗(yàn)、水壓洞室試驗(yàn)、狹縫試驗(yàn)以及鉆孔變形試驗(yàn)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(jìn)行，用千斤頂施壓，通過(guò)有足夠剛性的承壓板將壓力傳遞到巖體上，測(cè)量巖體變形，按彈性理論計(jì)算巖體變形。 (2)巖體抗剪試驗(yàn)。巖體抗剪試驗(yàn)可分為三類(lèi)：巖體本身的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)

24、面的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)和混凝土與巖體膠結(jié)面的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。一般在平洞內(nèi)用兩個(gè)千斤頂平推法進(jìn)行。在制備好的試件上，利用垂直千斤頂對(duì)試樣施加一定的垂直荷載，然后通過(guò)另一個(gè)水平千斤頂逐級(jí)施加水平推力，根據(jù)試樣面積計(jì)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(diǎn)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(qiáng)度參數(shù)。 (3)巖體抗壓試驗(yàn)。巖石抗壓強(qiáng)度通常在室內(nèi)壓力機(jī)上進(jìn)行，將邊長(zhǎng)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(shí)的荷載與試件的面積比即是巖石的抗壓強(qiáng)度。,(4)點(diǎn)荷載試

25、驗(yàn)。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定不規(guī)則巖體的強(qiáng)度時(shí)，通常是將試件置于上下一對(duì)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(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)。此試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，可對(duì)不規(guī)則的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，無(wú)需巖樣加工，有利于降低試驗(yàn)成本，加快試驗(yàn)進(jìn)程，尤其是對(duì)于難以取樣和無(wú)法進(jìn)行巖樣加工的軟巖和嚴(yán)重風(fēng)化的巖石，更顯示出其優(yōu)越性。 2土體載荷試驗(yàn) 土體截荷試驗(yàn)是用于確定地基土體容許承載力、測(cè)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(yàn)，是一種現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)。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(yàn)相配合，可取得評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性比較可靠的結(jié)論。,四、長(zhǎng)期觀測(cè),長(zhǎng)期觀測(cè)

26、工作在工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘察中是一項(xiàng)很重要的工作。有些動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象及地質(zhì)營(yíng)力隨時(shí)間推移將不斷地明顯變化，尤其在工程活動(dòng)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(yùn)用。這時(shí)僅靠工程地質(zhì)測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)等工作，還不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和判斷各種動(dòng)力地質(zhì)作用的規(guī)律性及其對(duì)工程使用年限內(nèi)的影響，這就需要進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)工作。長(zhǎng)期觀測(cè)的主要任務(wù)是檢驗(yàn)測(cè)繪、勘探對(duì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)的正確性，查明動(dòng)力地質(zhì)作用及其影響因素隨時(shí)間的變化規(guī)律，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)工程地質(zhì)問(wèn)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(yùn)轉(zhuǎn)期間工程地質(zhì)

27、及水文地質(zhì)需要長(zhǎng)期觀測(cè)的內(nèi)容，見(jiàn)表154。,表154 長(zhǎng)期觀測(cè)項(xiàng)目和內(nèi)容,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(jìn)行大面積的普查，大致確定幾個(gè)產(chǎn)地，再綜合比較，從中選出最優(yōu)產(chǎn)地，并進(jìn)一步確定其可采儲(chǔ)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(kù)區(qū)將被淹沒(méi)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(duì)砂礫料產(chǎn)地，應(yīng)先水上、后水下進(jìn)行調(diào)查。水下勘探深度，應(yīng)據(jù)施工條件而定；無(wú)條件水下開(kāi)采，可只作水上勘探。石料應(yīng)考慮露天開(kāi)采，盡量避免地下開(kāi)采。 (4)在工程部位附近選用料場(chǎng)，

28、應(yīng)慎重注意，對(duì)上游產(chǎn)地，當(dāng)壩基覆蓋層很厚、鉛直防滲深度不能達(dá)到基巖或隔水層時(shí)，不要破壞庫(kù)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(kāi)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、溢洪道等開(kāi)挖的棄料。 (5)各種建筑材料的質(zhì)量要符合設(shè)計(jì)要求，而且要有足夠儲(chǔ)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(hù)坡砌面等，應(yīng)是堅(jiān)硬的、抗凍性強(qiáng)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

29、物含量應(yīng)小于1。堆石壩用的塊石形狀沒(méi)有嚴(yán)格要求，但要盡可能達(dá)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(guò)2。作砌石壩用的塊石則要形狀規(guī)則。石料技術(shù)指標(biāo)，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(biāo),表15-6 護(hù)坡用石料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo),(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(qiáng)度。渾圓、扁平或狹長(zhǎng)的都會(huì)降低混凝土強(qiáng)度，尖角且表面粗糙的則可增加強(qiáng)度。碎石作粗骨料最好，但其孔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、

30、40、20、5mm組成的一套標(biāo)準(zhǔn)篩測(cè)定，以符合一定的級(jí)配要求。其他技術(shù)指標(biāo)可參考表157。,表15-7混凝土粗骨料質(zhì)量指標(biāo),砂是混凝土的細(xì)骨料，其顆粒形狀對(duì)混凝土強(qiáng)度影響也很大。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(xì)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(xì)砂小，但砂子過(guò)粗易使混凝土拌和物析出過(guò)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(biāo)見(jiàn)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(xì)顆粒通過(guò)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(yàn),勘探工

31、作以前，通過(guò)普查已初步選定了天然建筑材料產(chǎn)地，對(duì)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(shí)，為便于編制圖件和計(jì)算儲(chǔ)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(diǎn)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(yàn) 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(kāi)采設(shè)備的，勘探深度應(yīng)達(dá)施工機(jī)械有效開(kāi)采深度以下1m；若只能水上開(kāi)采，則勘探深度至水上最大可能開(kāi)挖的深度。勘探網(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(kāi)采，則水上水下應(yīng)分別取樣。 (二)土料產(chǎn)地勘探與試驗(yàn) 土料產(chǎn)地勘探以坑探為主，適當(dāng)配合一定數(shù)量的鉆探，以便進(jìn)行野外試驗(yàn)及取樣室內(nèi)試驗(yàn)?？碧缴疃龋恒@探應(yīng)鉆至施工時(shí)最大可能開(kāi)采深度，或至地下水位以下0.5米，試坑為35米或至地下水位。勘探網(wǎng)布置：按不同勘探階段，可根據(jù)產(chǎn)地地形條件和地層成因的不同，布設(shè)勘探網(wǎng)。,四、天然建筑材料的儲(chǔ)量,普查勘探之后，應(yīng)根據(jù)所得資料進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算，以獲得與勘察階段相適應(yīng)的天然建筑材料儲(chǔ)量，作為設(shè)計(jì)的