第6章-水利水电工程地质勘察

第六章水利水电工程地质勘察水利水电工程地质勘察的目的和任务查明条件分析问题作出评价选择场地提出建议制定措施预测新问题工程地质条件与水工建筑物有关的各种地质因素的综合。包括：•岩土类型及性质•河谷地质结构•地质构造•地形地貌•水文地质•物理地质现象•天然建筑材料测绘物探坑探钻探勘探室内试验室外试验试验监测工程地质勘察方法水利水电工程地质勘察阶段划分规划阶段勘察-河流规划水电近期开发可行性研究阶段勘察-河段选库坝址初步设计阶段勘察-具体坝址和建筑技施设计阶段勘察-补充论证专门问题工程地质测绘(survey)通过对地质现象的详细观察和描述，并将其反映到一定比例尺的地形图上。据测绘成果可以分析各种地质现象的成因、分布、发展变化规律以及对工程建筑的影响，还可为勘探、试验等其他工作的布置奠定基础。工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘。一、工程地质测绘的研究内容包括工程地质条件的全部要素。二、工程地质测绘的范围、比例尺和精度取决于拟建库坝及建筑物类型和规模、设计阶段以及工程地质条件的复杂程度。一般房屋建筑局限于有限范围内。道路测绘主要采取沿线调查的方法。水电工程范围大一些。比例尺一般规定为：规划阶段的踏勘及路线测绘采用1:20万~1:50万可行性阶段采用1:5000~1:50000初步设计阶段采用1:2000~1:5000技施勘察阶段采用1:100~1:1000；实践中依据SL299-2004《水利水电工程地质测绘规程》选取相应的比例尺。三、工程地质测绘的方法•像片成图法利用地面摄影、航空(卫星)摄影等像片，在室内进行判释。•实地测绘法1.路线法(穿越法和追索法)2.布点法工程地质勘探(exploration)勘探工作的主要任务是：1.查明场地地下有关的地质情况。2.提取岩土样及水样，供室内试验分析之用。3.利用勘探坑孔进行现场原位试验和布设长期观测点。一、物探(geophysicalexploration)：以专门仪器探测地质体的物理场来进行地层划分，判定地质构造、水文地质条件及各种物理地质现象的勘探方法。物探分为：电法、磁法、地震法、重力法及放射性勘探，但应用最广泛的电法和地震法1、电法勘探是对地质体以人工形成电场，通过电测仪测定地质体视电阻率的大小及变化，从而推断地下一定范围地质体的情况。它可以用作划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的厚度、含水层的分布和深度、古河道及天然建筑材料分布范围和储量。在寻找地下水时广泛应用。2、震法勘探是以人工激发的弹性波，在地壳内的传播规律来探测地质结构的方法，是石油勘探中的一种重要方法。工程地质勘察中应用最多的是高频(200～250Hz)地震波浅层折射法。三.坑探(subsurfaceexcavation)是用人工或机械掘进的方式来探明地表浅部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、浅井、竖井、平洞等。坑探工程的编录主要是绘制展示图。二、钻探(drilling)利用钻探机械和工具在岩土层中钻孔的勘探方法。可直接探明地层岩性、地质构造、地下水埋深、含水层类型和厚度、滑坡位置及岩溶情况，还可取岩心，在钻孔中试验。(一)钻探方法和设备冲洗钻探振动钻探回转钻探冲击钻探各式钻机机械洛阳铲、麻花钻人力)()(勘察常用简易、轻便的SH－30钻机回转钻进，对软土用薄壁取土器，对松散的砂卵石层采用冲击钻进或振动钻进；对软弱地层或破碎带采用干钻法、双层岩芯管法。工程地质钻探的常规口径为：开孔168mm，终孔91mm。有些工程还采用大口径（d1.2m）或小口径钻进方法-三峡工程，大孔径岩芯、人进入孔内观察地质现象。(二)钻孔观测、编录与资料整理1.岩心观察、描述和编录2.钻孔水文地质观测3.钻进动态观测4.井下电视、孔内摄影、计算机技术四、工程地质勘探的布置1、勘探布置的一般原则在地质测绘和物探的基础上布置勘探工作勘探工程的布置与勘察阶段相适应勘探布置因建筑物类型和规模而异勘探布置应考虑地质条件变化大的部位多种勘探方法相互配合2.勘探孔深度确定应根据建筑类型、勘察阶段地质条件复杂程度综合考虑布孔深度。孔深应达到地基压缩层之下或可能的桩基深度之下或软弱构造层以下。调查收集资料测绘物探坑探和钻探室内外试验长期观测工程地质勘察的施工程序工程地质野外试验(fieldtest)优点：1.可测定难以取样的岩土体的性质。2.影响范围大，因而更具代表性。3.可连续进行，因而可得到完整的地层剖面。4.快速、经济，能大大缩短勘察周期。缺点：1.难以控制边界条件2.费工费时，成本高3.所测参数和岩土工程性质之间关系建立在大量统计的经验关系之上。野外试验分为三类：1.岩土力学性质试验2.水文地质试验3.地基处理试验岩体现场简易测试岩体原位应力测试岩体变形试验岩体强度试验岩体力学性质试验旁压试验十字板剪切试验动力触探试验静力触探试验荷载试验土体力学性质试验一、载荷试验(Loadingtest)在一定面积的承压板上向地基逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基变形特性，从而评定地基的承载力，计算地基的变形模量并预测基础的沉降量。二、静力触探试验(conepenetrationtest)用静力将一个内部装有阻力传感器的圆锥形探头均匀压入土中，测定土层对探头的贯入阻力，以此来间接判断分析地基土的物理力学性质。压力孔压探头：可测孔隙水锥尖阻力和侧壁摩阻力双桥探头：可分别测出阻力单桥探头：可测总贯入可分为静力触探成果的应用1、划分土层2、估算土的物理力学指标3、确定浅基础的承载力4、预估单桩承载力5、判定饱和砂土和粉土的液化势静力触探具有测试连续、快速、效率高、功能多的特点，兼勘探与测试双重作用。适用于粘性土、粉土、砂土，但对碎石类土难以贯入。三、动力触探试验(dynamicsounding)1.圆锥动力触探试验（DPT）2.标准贯入试验（SPT）其共同点是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度所需的能量来判定土的性质，并对土进行分层。标准贯入试验设备主要是由贯入器、贯入探杆和穿心锤三部分组成的,锤重63.5kg，在76cm的自由落距下，通过圆筒型的贯入器，贯入土层15cm，再打入30cm深度，以后30cm的锤击数称为标贯击数，用N63.5来表示，一般写作N。标准贯入试验成果的应用1．划分土的类别或土层剖面；2．判断砂土的密实度及地震液化问题；3．判断粘性土的稠度状态及C、值；4．评定土的变形模量E0和压缩模量ES；5．确定地基承载力；四、十字板剪切试验（VST）十字板剪切试验是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度。现场检验与监测(observation)岩土体形状的监测：物理力学特性测试变形观测应力量测环境条件的监测：地下水监测滑坡监测地基基础的监测：天然地基的验槽与监测桩基工程的监测地基加固和处理的监测深基坑支护结构的监测建筑沉降的监测工程地质勘察资料的整理勘察报告的基本内容（1）委托单位、场地位置、工作简况、勘察的目的、要求和任务；（2）勘察方法及各项勘察工作的数量布置及依据；（3）场地工程地质条件分析，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质和不良地质现象等内容，对场地稳定性和适宜性作出评价；（4）岩土参数的分析与选用，包括各项岩土性质指标的测试成果及其可靠性和适宜性，评价其变异性，提出其标准值。（5）工程施工和运营期间可能发生的工程地质问题的预测及监控、预防措施的建议。（6）根据地质和岩土条件、工程结构特点及场地环境情况，提出地基基础方案、不良地质现象整治方案、开挖和边坡加固方案等岩土利用、整治和改造方案的建议；（7）对建筑设计和监测工作的建议，工程施工和使用期间应注意的问题，下一步岩土工程勘察工作的建议等。报告应附的图表：（1）场地工程地质图（附勘察工程布置）。（2）工程地质柱状图、剖面图或立体投影图。（3）室内试验和原位测试成果图表。（4）岩土利用、整治、改造方案的有关图表。（5）岩土工程计算简图及计算成果图表。单项报告（1）工程地质测试报告。（2）工程地质检验或监测报告。（3）工程地质事故调查与分析报告。（4）岩土利用、整治或改造方案报告。（5）专门工程地质问题的技术咨询报告。1、工程地质勘察的四个阶段（规划、可行性研究、初步设计与技施设计勘察）；2、工程地质勘探方法（坑探、钻探、物探）；3、工程地质图件的阅读与使用；第六章水利水电工程地质勘察（自学）考试安排考试时间：11月5号（本周四）7、8节，15:20-17:00考试地点：基208