第八章 工程地质勘察

第八章工程地质勘察工程地质学退出§8.1建筑工程地质勘察的方法和内容§8.2建筑工程地质勘察的报告书和图件工程地质勘察的目的为了获取建筑场地及其相关地区的工程地质条件的原始资料和工程地质论证工程地质勘察的原则工程地质勘察的要求工程地质勘察的方法为工程建设服务，结合具体建筑物类型、要求和特点以及当地的自然条件和环境来进行，勘察工作要有明确的目的性和针对性按勘察阶段的要求，正确反映工程地质条件，提出工程地质评价，为设计、施工提供依据工程地质测绘、工程地质勘探与取样、工程地质现场测试与长期观测、工程地质资料室内整理等岩土工程勘察分级1.根据工程的规模和特征，以及岩土工程问题造成工程破坏或影响正常使用的后果，分为：一级工程、二级工程、三级工程2.根据场地复杂程度，分为场地等级一级场地、二级场地、三级场地3.根据地基的复杂程度，分为三个地基等级一级地基、二级地基、三级地基根据工程重要性、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级，可将岩土工程勘察进一步划分为甲、乙、丙三级。甲级：以上三项，有一项或多项为一级乙级：除甲级、丙级之外为乙级丙级：以上三项等级均为三级§8.1建筑工程地质勘察的方法和内容8.1.1工程地质勘察阶段可行性研究勘察阶段—探明工程场地的稳定性和适宜性1.收集资料2.现场踏勘3.测绘和必要的勘探避开地区或地段初步勘察阶段—对工程场地的稳定性作出岩土工程评价1.搜集可行性研究阶段岩土勘察报告，建筑范围地形图及有关工程性质、规模的文件；2.初步查明地层、构造、岩土物理力学性质、地下水埋藏条件及冻结深度；3.查明场地不良地质现象的成因、分布、对场地稳定性的影响及其发展趋势4.判定场地和地基的地震效应。详细勘察与施工勘察阶段1.详勘与施工图设计相对应，按不同的建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数，对地基作出工程分析评价，为基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等作出方案及论证，提出建议。2.施工勘察与设计施工相结合进行的地基验槽，桩基工程与地基处理的质量和效果的检验，特别在施工阶段发现地质情况与勘察不符时要进行施工勘察，补充必要数据，为施工阶段的地基基础设计变更提出相应的地基资料。8.1.2工程地质测绘内容和比例尺1.内容：包括有工程地质条件的全部要素，即拟建场地的地层、岩性、地质构造、地貌、水文地质条件、物理地质作用和现象、已有建筑物的变形和破坏状况和建筑经验、可利用的天然建筑材料的质量及其分布等2.比例尺：①小比例尺测绘：1:5000－1:50000(选址阶段)②中比例尺测绘：1:2000－1:50000(初勘阶段)③大比例尺测绘：1:100－1:1000(详勘阶段)在地质条件复杂时，比例尺可适当放大。最基本的勘察方法和基础性的工作，用于勘察的前期阶段，在野外将各种地质现象进行观察、描述、记录，并反映到一定比例尺的地形图上，编绘成地质图或工程地质图。工程地质测绘方法实地测绘法1.测绘前的准备工作2.布置地质观察测绘路线，方法：①路线穿越法分为：直线形或折线形路线方向大致与岩层走向、构造线及地貌单元相垂直②布点法预先在地形图上布置一定数量的观测路线和观测点，常用于大、中比例的工程地质测绘③界限追索法沿地层走向或某一地质构造线或某些不良地质现象界限进行布点追索，查明局部的工程地质问题3.工程地质观测点的工作内容①工程地质观察点的类型②测定地质点的位置③在地质点应认真观察，仔细描述，照实做好野外记录④采集有代表性的岩石（土）样标本、化石标本等4.野外实测地质剖面图5.测绘工作的内业整理①将野外测绘观察成果资料进行鉴定分析，确定岩石性质及地质年代，将地质观察点标定在地形图上，并将各点的主要岩层界限、构造线画出，其它的主要地质要素用特殊符号标出，连结所有相同地质界限及构造线，得到所绘制的工程地质图②利用实测剖面图或在平面图上切取纵横两方向的工程地质剖面图③将所得资料进行综合分析，编制成工程地质测绘报告像片成图法1.利用航空（卫星）摄影的像片，先在室内根据判释标志，并结合所掌握的区域地质资料，把判明的地层岩性、地质构造地貌、水系及不良地质现象等，描述在单张像片上。2.然后在像片选择需要调查的若干点和路线，据此去实地进行调查，校对修正绘成底图，3.最后，将结果转绘成工程地质图比例尺：航片1:25000~1:100000陆地卫星影像1:250000~1:500000热红外图像1:50000—遥感技术8.1.4工程地质勘察坑、槽探用人工或机械方式进行挖掘坑、槽，直接观察岩土层的天然状态及各地层之间接触关系等地质结构，取出实际的原状结构土样优点：使用工具简单，技术要求不高，应用广泛，揭露面积较大，可直接观察地质现象，采取原状结构试样，可作现场大型原位试验缺点：可达深度较浅且成本较高探槽试坑竖井平洞浅井石门坑探的编录工作：除了做详细的描述记录之外，还要绘制展视图展视图种类：四壁辐射展开法（适用于探坑）四壁平行展开法（适用于浅井或竖井）地层年代层厚（m）标高（m）四壁方位岩性描述北东南西Q1.7~2.7砂砾岩D1.7~2.3石灰岩D1.9~2.0石英砂岩四壁平行展开法绘制的浅井展视图150148146144钻探1.概念和用途借助于钻机机械和工具在岩层中钻孔的一种勘察方法。钻孔分为鉴别孔和技术孔；控制孔与一般孔。①可以直接探明地层岩性、地质构造、地下水埋深、含水层类型和厚度、滑坡滑动面的位置以及岩溶发育情况等②还可以取出岩芯作为试样或在钻孔中进行抽压水试验、声波测试、触探或长期监测等2.优势①与坑探相比，钻探深度大，且选位不受地形、地质条件的限制②与物探相比，钻探是直接的勘探手段，精确高，准确可靠3.钻探方法和设备钻探工具根据动力来源分为人力和机械两种，前者仅用土层、浅孔，后者则岩土层均用，效率高、孔深大常用人力钻探工具：洛阳铲、锥探、麻花钻、小螺纹钻等洛阳铲：钻孔直径小深度较大的圆形孔；取出扰动土样；冲进深度一般可达10m，黄土中可达30m；弧形铲头适用于黄土及黏性土层，圆形铲头可安装缺十字或活叶，可钻进并取出砂土，掌形铲头可将孔内较大碎石、卵石击碎锥探：用锥具向下冲入土中，凭感觉来探明疏松覆盖层厚度；探深可达10m，用于查明沼泽和软土厚度、黄土陷穴麻花钻或小螺纹钻：每节长1m的钢管钻杆和管子钳，首端为麻花形钻头；螺旋取出扰动土样，孔径小；适用于粘性土及砂类土；探深6m以内机械钻探的工具是各式钻机按照钻进方法：冲击钻进、回转钻进、振动钻进、冲洗钻进冲击钻进：利用钻具的自重，反复自由下落的冲击力，使钻头冲击孔底以破碎岩石而逐渐钻进；适用于砾、卵石层及基岩；不能取得完整岩芯，能保持较大的钻孔口径回转钻进：利用钻机回转，是钻头的切刀或加研磨材料削磨岩石而不断钻进；适用于软硬不同的地层；能取得原状土或完整岩芯振动钻进：利用机械动力产生的振动力，使土的抗剪强度降低，借振动器和钻具的自重，切削孔底土层不断钻进；不能得原状土或完整岩芯冲洗钻进：通过高压射水破坏孔底土层从而实现钻进，适用于砂层、粉土层、不太坚硬粘土层4.岩土取样在取样的工程中，力求排除各种可能的扰动因素，使试样的扰动程度降至尽可能小的程度，其中取土器是影响取土质量的重要因素目前外钻孔取土器样式：对开筒式、圆筒推出式，重大工程尽量选用活塞薄壁取土器（软土），三重管取土器（坚硬土）级别扰动程度试验内容Ⅰ不扰动土的定名、含水量、密度、强度试验、固结试验Ⅱ轻微扰动土的定名、含水量、密度Ⅲ显著扰动土的定名、含水量Ⅳ完全扰动土的定名土试样质量等级划分不同等级土试样的取样工具和方法见《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）5.钻孔观测、编录和资料整理1.岩芯观察、描述和编录2.钻孔水文地质观测3.钻进动态观察和记录4.编制钻孔柱状图，比例一般为1:100~1:500地球物理勘探1.运用场合：①作为钻探的先行手段②作为钻探的辅助手段③作为原位测试手段2.方法：①电法勘探②磁法勘探③重力勘探④地震勘探⑤放射性勘探⑥红外探测方法、声波探测技术等电法勘探1.岩土的电阻率——不同的岩土有不同的电阻率火成岩的电阻率最大，变质岩次之，沉积岩最低岩土类别电阻率（Ω.m）岩浆岩变质岩沉积岩粘土软页岩硬页岩砂砂岩多孔灰岩致密灰岩01011021031041051061002.电探方法电剖面法电测深法电剖面法——通过分析对比，了解地下勘探深度以上沿侧线水平方向上岩土的电性变化电测深法——可以求得岩土层的电阻率及其随深度的变化，从而得到判释地下地质的依据ABMN工程地质勘探的布置1.恰当运用物探、钻探、轻重型坑探各类勘探手段，扬长避短，互相配合，有效快速解决问题，并节省投资2.不同勘察阶段工程地质勘探的深度和广度不一样，随着勘察阶段提高，勘探工作应遵循：范围由大到小、点线由稀到密，探勘的总体结构常常是由初期的线状或局部点状到高级阶段网状3.充分考虑工程地质条件复杂程度及规律和待研究问题的性质，合理布置勘察①了解场地工程地质条件，勘探线垂直岩层走向、构造单元和河谷②在条件复杂场地，点的距离适当加密③各勘探点在深度上要互相衔接④滑坡的主滑床方向上布置主勘探线且点加密，同时布置辅助勘探线4.勘探布置应随建筑物类型和规模而异一般原则：根据建筑物类型、勘察阶段、地质条件复杂程度综合考虑布孔深度，一般按工程地质勘察规范要求，同时考虑设计要求、工程地质评价需要1.对滑坡的稳定分析需要穿过可能的滑动面2.了解岩石风化层厚度，需要达到确是新鲜基岩为止3.研究断层带的宽度和性质的坑孔，应穿过断层直达下盘完整基岩4.对工业民用建筑的地基沉降计算应达地层压缩层之下（2倍或3倍基础宽度）或可能的桩基深度之下5.对地下硐室应达其底板高程以下10m左右6.有时候根据地质测绘和物探初步确定坑孔深度，按实际情况再作调整勘探坑、孔深度确定§8.2建筑工程地质勘察的报告书和图件工程地质勘察的内业整理是勘察工作的主要组成部分，它把现场勘察得到的工程地质资料和与工程地质评价有关的其它资料进行统计、归纳和分析，编成图件和表格；将现场和各个方面搜集得来的材料，按工程要求和分析问题的需要进行去伪存真、系统整理，适应工程设计和工程地质评价的实际需要勘察资料的内业整理工作包括1.现场和室内试验数据的整理和统计2.工程图件的编制3.工程地质报告书的编写8.2.1勘察数据的整理与分析步骤1.划分工程地质单元①具有同一地质年代、成因类型，并处于同一构造部位和同一地貌单元的岩土层②具有基本相同的岩土性特征：矿物成分、结构构造、风化程度、物理力学性能、工程性能的岩土性③影响岩土体工程地质的因素是基本相似的④对布均匀变形反映敏感的某些建（构）筑物的关键部位，视需要划分更小的单元2.对地质数据和试验数据进行分析和归纳整理，使其能更好反映岩土体性质和地质特征的变化规律8.2.2工程地质图的编制工程地质图的分类1.工程地质勘察实际材料图图中反映该工程场地勘察的实际工作，包括地质点、钻孔点、勘探坑洞、试验点、长期观测点等。从实际材料图上可得出勘察工作量、勘察点位置以及勘察工作布置的合理性等。2.工程地质编录图由一套图件构成，包括有钻孔柱状图、基坑编录图、平洞展视图及其他地质勘探和测绘点的编录。3.工程地质分析图图中突出反映一种或两种工程地质因素或岩土某一性质的指标的变化情况，如天然地基持力层的埋深和厚度等值线图等。4.专门工程地质图为勘察某一专门工程地质问题而编制的图件，突出反映与该工程地质问题有关的地质特征、空间分布和其相互组合关系；评价地质问题有关的地质和力学数据。5.综合性工程地质图和分区图针对建筑类型把与之有关的地质条件和勘探试验成果综合地反映在图上，并对建筑地区地工程地质条件提出总地评价。作为建筑物总体布置、设计方案与处理措施的基本依据。工程地质图的内容及编制原则1.地形地貌：包括地势和主要地貌单元。2.岩土类型及其工程性质：包括地层年代、地基土成因类型、变化、分布规律以及物理力学指标的变化范围和代表值。3.地质构造：一般包括各种岩土层的分布范围、产状、褶曲轴线及断层破碎带的位置、类型及其活动性等，另对某些工程（如边坡、洞室工程）应包括岩石的裂隙性情况