第5章-工程地质勘察技术方法

1第5章工程地质勘察技术方法5.1工程地质勘察的目的、任务及勘察阶段5.2工程地质测绘5.3工程地质勘探5.4岩土测试5.5现场检验与长期监测5.6工程地质勘察报告2第一节工程地质勘察目的、任务、分级与勘察阶段工程地质勘察，简称工程勘察，执行国家标准：《岩土工程勘察规范》——勘察工程学一、工程地质勘察的目的与任务1、目的：工程地质勘察的目的是按照不同勘察阶段的要求，为工程设计、施工及岩土体病害治理等提供地质资料和必要的技术参数，对有关工程地质问题做出论证和评价。32、任务：1）查明并分析研究建筑地区的工程地质条件，指出有利和不利因素。2）优选建筑场地，避开不利条，降低工程造价。3）查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供地质资料和岩土技术参数4）分析存在的工程地质问题，做出定性和定量分析，为设计和施工提供地质结论。5）根据场地工程地质条件，对建筑总平面布置及不良地质现象治理的方案论证和建议。6）预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响，提出保护措施的建议。43、工程地质条件工程地质条件是指客观存在的地质环境中与工程建筑有关的地质要素之综合。它包括6个方面。1）岩土类型：规划阶段可行性分析时，按成因类型划分，从宏观上、总体上判断是否适合建设规划的工程；在详细勘察阶段按物理力学性质划分，要测试各种参数；对软土，软岩、软弱夹层、破碎岩体等，不利于地基、边坡和洞室的稳定，应重点勘察，查清其分布、厚度变化、物理力学参数。2）地质结构：土体结构（各层土的类型、厚度和空间变化、埋深等，对地基承载力和沉降起决定作用）和岩体结构（层面、泥化夹层、断层带、节理裂隙面等结构面的性质等）。3）地形地貌条件：地形形态等级、起伏及地面切割情况；地貌单元特征及相互关系等。如沟谷、山坡、河谷等。4）水文地质条件：地下水的类型、水位及变化、含水层和隔水层分布、透水性、空隙水与裂隙水及其渗透压力、地下水补给、排泄、水质、侵蚀性等。5）物理地质现象：地震、滑坡、崩塌、泥石流、海岸冲刷、风化、侵蚀等。6）天然建筑材料：储量、质量、运输条件等关系到工程造价。“就近取材、就地取材”的原则。54、房屋建筑工程勘察任务房屋建筑和构筑物的岩土工程勘察，应在搜集建筑物上部荷载、功能特点、结构类型、基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。其主要工作内容应符合下列规定1）查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不良地质作用等；62）提供满足设计、施工所需的岩土参数。确定地基承载力，预测地基变形性状;3）提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议;4）提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议;5）对于抗震设防烈度等于或大于6度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。7二、工程地质勘察分级为了勘查工作量的布置，划分工程地质勘察等级。根据工程安全等级、场地、地基复杂程度三项因素综合分析确定。工程安全等级：安全等级破坏后果工程类型一级很严重重要工程二级严重一般工程三级不严重次要工程8场地等级一级二级三级建筑抗震稳定性危险不利有利不良地质现象发育情况强烈发育一般发育不发育地质环境破坏程度已经或可能强烈破坏已经或可能受到一般破坏基本未受破坏地形地貌条件复杂较复杂简单9地基复杂程度划分三级：一级：岩土种类多，性质变化大，地下水对工程影响大，多年冻土及特殊性岩土对工程影响大二级：岩土种类较多，性质变化较大，地下水对工程有不利影响，有特殊性岩土三级岩土种类单一，性质变化不大，地下水对工程无影响。10勘察等级勘察等级因素工程安全等级场地等级地基等级甲级一级任意任意二级一级任意任意一级乙级二级二级二级或三级三级二级三级一级任意任意一级二级二级丙级二级三级三级三级二级三级三级二级或三级11三、工程地质勘察阶段划分及要求（一）规划勘察阶段主要任务：查明区域工程地质条件，对区域稳定性问题进行论证，对开发地段和可能的建筑区提出几个比较方案以供选择搜集、分析已有资料，进行现场踏勘，工程地质测绘，少量勘探工作。对场址稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方案比较。12(二)可行性研究勘察阶段主要任务：进行现场踏勘、工程地质测绘、少量勘探工作等，为场址稳定性进行技术经济论证和方案比较。对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，主要进行工程地质测绘，勘探往往是配合测绘工作而开展的，而且较多地使用物探手段，钻探和坑探主要用来验证物探成果和取得基准剖面。应对拟建场地的稳定性和适宜性做出评价，并应符合下列要求:131、搜集区域地质、地形地貌、.地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料;2、在充分搜集和分析已有资料的基础上，通过踏勘了解场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件;3、当拟建场地工程地质条件复杂，已有资料不能满足要求时，应根据具体情况进行工程地质测绘和必要的勘探工作。4、当有两个或两个以上拟选场地时，应进行比选分析14（三）初步设计勘察阶段主要任务：为确定主要建筑物的总平面布置、主要建筑物的地基与基础设计方案、不良地质现象的防治工程方案等工作进行论证。初步勘察应对场地内拟建建筑地段的稳定性做出评价，并进行下列主要工作151、搜集拟建工程的有关文件、工程地质和岩土工程资料以及工程场地范围的地形图;2、初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件;3、查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势，并对场地的稳定性做出评价;4、对抗震设防烈度等于或大于6度的场地，应对场地和地基的地震效应做出初步评价;5、季节性冻土地区，应调查场地土的标准冻结深度;6、初步判定水和土对建筑材料的腐蚀性;7、高层建筑初步勘察时，应对可能采取的地基基础类型、基坑开挖与支护、工程降水方案进行初步分析评价16（四）详细勘察（技术设计）及施工勘察阶段1、基本要求技术设计勘察：对某些专门性工程地质问题进行补充性的分析，提出处理意见；选定建筑物位置、类型、尺寸。定量评价。对地基基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程进行岩土工程计算与评价，满足施工图设计的要求。施工地质勘察：解决施工过程中出现的新的工程地质问题。不作为一个固定阶段，视工程的实际需要而定，对条件复杂或有特殊施工要求的重大工程地基，需进行施工勘察。施工勘察包括：施工阶段的勘察和施工后一些必要的勘察工作，检验地基加固效果。对工程地质条件复杂、或有特殊要求的重要工程。如高层建筑施工基坑时验槽、地基处理后质量检验、施工中基坑边坡失稳滑动，需进行勘察和处理等。172、具体任务详细勘察应按单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所招的岩土参数;对建筑地基做出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议。主要应进行下列工作:1）搜集附有坐标和地形的建筑总平面图，场区的地面整平标高，建筑物的性质、规模、荷载、结构特点，基础形式、埋置深度.地基允许变形等资料;2）查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议:183）查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力;4）对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数.预测建筑物的变形特征;5）查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物;6）查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度;7）在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度;8）判定水和土对建筑材料的腐蚀性。191、工程地质勘察方法或技术手段概述（1）工程地质测绘（2）工程地质勘探（物探、钻探、坑探）（3）工程地质试验（实验室、原位测试）（4）现场检验与监测（工程地质长期观测，如长江三峡沿江两岸地址环境监测）（5）勘察资料分析整理、勘察报告。（类似挑选西瓜的办法）第二节工程地质测绘202、工程地质测绘——观察地表1）目的工程地质测绘是认识场地工程地质条件最有效的方法。它是运用地质、工程地质理论对与工程建设有关的各种地质现象进行详细观察和描述，以查明拟建区内工程地质条件的空间分布和各要素之间的内在联系，并按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上。配合工程地质勘探、测试等所取得的资料编制成工程地质图。为编写报告书提供准确依据。212）、测绘范围包括场地及其邻居地段。主要从以下三方面确定：建筑物的类型、规模工程所处设计阶段工程地质条件的复杂程度和研究程度223）工程地质调查测绘内容（1）地形、地貌条件；（2）地层、岩性条件；（3）地质构造条件；（4）水文地质条件；（5）不良地质作用；（6）土石工程性质等；（7）天然建筑材料分布范围、储量、工程性质。（8）已有建筑物情况。23工程地质测绘的研究内容（1）地层岩性地层岩性是工程地质条件最基本的要素和研究各种地质现象的基工程地质测绘对地层岩性研究的内容包括：①确定地层的时代和填图单位；②各类岩土层的分布、岩性、岩相及成因类型；③岩土层的正常层序、接触关系、厚度及其变化规律；④岩土的工程性质等。24（2）地质结构的研究工程地质条件中，结构构造因素是控制性因素，地质结构的研究具有重要意义。决定区域稳定性的首要因素，特别是活动构造•控制岩体结构及裂隙空间分布的主导因素，结构面(节理、片理、劈理等）是各种性质不同的结构面产生的基础，限定其空间分布规律，破坏了岩体的均一性和完整性，也是产生软弱结构面的基本因素。•是评价工程场地岩体稳定性的重要因素（坝基抗滑稳定性、边坡稳定性等）。•控制区域地貌、水文地质条件、物理地质现象的发育和分布。25（3）地形地貌的研究地形研究：由测量、地形图进行研究地貌研究：地貌是岩性、地质构造、新构造运动的综合反映和近期外动力地质作用的结果。利用地貌学原理，结合野外观察、航片解译可有效地解决工程地质测绘中的宏观判断。同一地貌单元，常具有相似的地形特征、地质结构、水文地质条件、动力地质作用过程。在工程地质分区中，常以地貌作为划分大区的标准。地貌研究的程度应与测绘比例尺相适应。26（4）水文地质条件的研究在工程地质测绘中研究水文地质的主要目的，是为研究与地下水活动有关的岩土工程问题和不良地质现象提供资料。例如，兴建房屋建筑和构筑物时，应研究岩土的渗透性、地下水的埋深和腐蚀性，以判明对基础砌置深度和基坑开挖等的影响。进行尾矿坝与贮灰坝勘察时，应研究坝基、库区和尾矿(灰碴)堆积体的渗透性和地下水浸润曲线，以判明坝体的渗透稳定性、坝基与库区的渗漏及其对环境的影响。在滑坡地段研究地下水的埋藏条件、出露情况、水位、形成条件以及动态变化，以判定其与滑坡形成的关系。因此水文地质条件也是一项重要的研究内容。在工程地质测绘过程中对水文地质条件的研究，应从地层岩性、地质构造、地貌特征和地下水露头的分布、类型、水量、水质等入手，并结合必要的勘探、测试工作，查明测区内地下水的类型、分布情况和埋藏条件；含水层、透水层和隔水层(相对隔水层)的分布，各含水层的富水性和它们之间的水力联系；地下水的补给、径流、排泄条件及动态变化；地下水与地表水之间的补、排关系；地下水的物理性质和化学成分等。在此基础上分析水文地质条件对岩土工程实践的影响。27（5）不良地质现象研究不良地质现象研究的目的，是为了评价建筑场地的稳定性，并预测其对各类岩土工程的不良影响。由于不良地质现象直接影响建筑物的安全、经济和正常使用，所以工程地质测绘时对测区内影研究不良地质现象要以地层岩性、地质构造、地貌和水文地质条件的研究为基础，并搜集气象、水文等自然地理因素资料。研究内容包括：各种不良地质现象(岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、冲沟、河流冲刷、岩石风化等)的分布、形态、规模、类型和发育程度，分析它们的形成机制和发展演化趋势，并预测其对工程建设的影响。28（6）已有建筑物的调查研究对已有建筑物的观察实际上相当于一次1:1的原型试验。根据建筑物变形、开裂情况分析场地工程地质条件及验证已有评价的可靠性。地质环境建筑物变形调查分析研究重点不良有a、分析变形原因、控制因