1.4工程地质及水文地质勘察

1.4工程地质及水文地质勘察第一节地质勘察工作的目的及任务一、工程地质勘察的目的及任务工程地质勘察的目的是查明工程建筑物地区的工程地质条件，分析预测可能出现的工程地质问题，充分利用有利的地质条件，避开或改造不利的地质因素，为工程的规划、设计、施工、运用和管理提供可靠的地质资料。工程地质勘察工作一般可划分为规划、可行性研究、初步设计和技施设计四个勘察阶段。各勘察阶段的工作应循序渐进，逐步深入，并与各设计阶段相适应。(一)规划勘察规划勘察的目的，是为工程选点提供初步的工程地质资料和地质依据。该阶段的主要勘察任务为：搜集、整编区域地质、地形地貌和地震资料；了解工程建设地点的基本地质条件和主要工程地质问题；分析工程建设的可能性；了解各规划方案所需天然建筑材料概况，进行建筑材料的普查。水利水电工程在规划勘察阶段的勘察内容主要包括：河流或河段的地形地貌、地层岩性、地质构造、地震、物理地质现象和水文地质条件；库区地质条件及有关渗漏、浸没、坍岸和淤积物来源；以及坝区和引水线路的地貌、地层、岩性、构造、地震烈度、物理地质现象和水文地质条件。(二)可行性研究勘察可行性研究勘察，是在河流或河段规划选定方案的基础上进行的勘察。其目的是为选定坝址、基本坝型、引水线路和枢纽布置方案进行地质论证，并提供工程地质资料。该阶段勘察的主要任务是区域构造稳定性研究，并对工程场地的构造稳定性和地震危险性作出评价；调查并评价水库区主要工程地质问题，调查坝址引水线路和其他主要建筑物场地工程地质条件，并初步评价有关主要工程地质问题；以及天然建筑材料初查。勘察的主要任务是：查明区域地质概况，尤其是区域性大断裂、活动断裂和地震活动性；查明库区地质概况，重点是水库渗漏、浸没、库岸稳定和发生水库诱发地震的可能性等工程地质问题的初步评价；查明和比较坝址的工程地质条件以及软弱夹层、构造断裂、岩体风化程度分带和风化深度、边坡稳定性、岩土的工程地质性质、可溶岩地区渗漏问题等；比较引水线路和厂址的工程地质条件，选定线路工程地质分段等。(三)初步设计勘察初步设计勘察，是在可行性研究阶段选定的坝址和建筑场地上进行的勘察。其目的是查明水库区及建筑物地区的工程地质条件，为选定坝型、枢纽布置进行地质论证，并为建筑物设计提供地质资料。该阶段勘察的主要任务是查明水库区专门性水文地质、工程地质问题和预测蓄水后变化；查明建筑物区工程地质条件并进行评价，为选定各建筑物的轴线和地基处理方案提供地质资料与建议；查明导流工程的工程地质条件；天然建筑材料详查；地下水动态观测和岩土体位移监测。该阶段主要勘察内容包括：水库区地质条件，水库渗漏，水库浸没、库岸稳定和水库诱发地震的形成条件及预测发生情况(范围、大小)等；坝、闸址主要地质条件，与选定坝型、坝轴线、枢纽有关的工程地质条件，坝基岩体工程地质分类，工程地质问题及评价和处理建议；引水遂洞工程地质条件分段特征，围岩工程地质分类，主要工程地质问题评价及处理建议。(四)技施设计勘察技施设计勘察是在初步设计阶段选定的枢纽建筑物场地上进行的勘察。其目的是检验前期勘察的地质资料与结论，为优化建筑物设计提供地质资料。技施设计勘察的任务主要包括：对在进行初步设计审批中要求补充论证的和施工开挖中出现的专门性工程地质问题进行勘察；进行施工地质工作；提出施工和运行期工程地质监测内容、布置方案和技术要求的建议；分析施工期工程地质监测资料。勘察的主要内容有：专门性工程地质问题勘察；水库诱发地震监测，不稳定岸坡监测并研究失稳可能性；局部坝段、坝块坝基岩土体变形和稳定情况，可利用基岩面深度及地基加固和防渗处理措施建议；预测围岩稳定条件和漏水、涌砂情况；必要的天然建筑材料复查等。施工地质工作：检验前期勘查资料，进行建筑物基坑、地下建筑物岩壁的地质编录和测绘等。二、水文地质勘察的目的及任务水文地质勘察是研究水文地质条件的主要手段。水文地质勘察的目的，是为了查明地下水的形成、分布规律，并在此基础上对地下水资源作出水量与水质评价，从而为国民经济建设提供水文地质依据。由于各项国民经济建设所要求解决的水文地质问题是各不相同的，例如小范围的城市工矿企业供水水源地的水文地质勘察、大面积的农田供水水文地质勘察、地下热水田的水文地质勘察等，它们都有各自需要解决的水文地质问题。所以这些专门的水文地质勘察的目的还要根据不同的工程建设需要来决定。从事任何水文地质勘察工作，都应该有明确的目的性。水文地质勘察工作的任务，就是运用各种不同的测绘、勘探、试验、观测方法，经过一定的勘察程序查明基本的水文地质条件和解决专门性的水文地质问题。例如，对农田供水的水文地质勘察任务来讲，除了查明地下水的形成、分布规律和补给、径流、排泄这些基本的水文地质条件外，还应着重对地下水资源数量能否满足灌溉需水量要求作出定量的评价，并进行灌溉水质评价和开采技术条件的论证，为经济合理地开发利用地下水提供所需的水文地质资料。水文地质勘察通常按普查、详查和开采三个阶段进行。水文地质勘察阶段的划分和主要工作内容见表15—1。表15—1水文地质勘察阶段的划分(根据工作精度)勘察阶段工作内容普查阶段详查阶段开采阶段水文地质测绘比例尺1：10万～1：20万比例尺1：2.5万～1：5万比例尺大于1：2.5万水文地质物探以航空物探成果为主，地面物探在局部重点地区进行，以点为主，点线结合以进行详细的地面物探为主，线网结合；并配合钻探和试验进行专门性物探工作以井下物探为主，并结合勘探工作进行专门性物探模拟试验水文地质钻探钻探工作为单孔和控制性的基准钻，了解不同深度的含水层以勘探线网为主，勘探深度以开采层位为主充分利用开采井孔资料进行综合研究水文地质试验单孔抽水为主，进行必要的多孔抽水试验抽水孔数在基岩地区占钻孔总数80％以上；岩性变化不大的松散地层抽水孔占30％～50％；变化较大的松散地层占50％～80％；要进行必要的群孔、分层和干扰抽水试验除进行群孔、干扰抽水试验外，选择典型地段进行人工回灌试验水文地质参数测定及地下水资源评价根据经验数据，搜集资料和部分实测资料，估算地下水资源大部分为实测参数，初步评价地下水资源全部实测并根据开采井的水量和水位资料，进行水文地质参数计算与地下水资源评价地下水动态长期观测以访问为主，实测枯水期地下水动态布置长期观测网，观测时间要求不少于一个水文年，并进行简易人渗观测布置长期观测网，观测时间要求不少于3个水文年，进行地下水动态预报实验室工作以水质简易分析为主，进行部分岩样、土样鉴定和孢粉分析水质简易分析及部分全分析，并进行少量岩石水理性质测定除水质分析外，进行岩样、土样水理性质测定(一)普查阶段勘察普查阶段是一项区域性小比例尺带有战略意义的工作。普查阶段一般不要求解决专门性的水文地质问题，其主要任务是查明区域的水文地质条件，如各类含水层的赋存条件与分布规律，地下水的水质、水量以及地下水的补给、径流、排泄等条件。在普查阶段通常进行1：20万比例尺的水文地质测绘工作，在一些严重缺水或工农业集中发展的地区也可采用1：10万的比例尺。比例尺的选择应根据工程建设要求的深度和水文地质条件的复杂程度来确定。(二)详查阶段勘察详查阶段的工作一般是在水文地质普查的基础上进行。在这个阶段工作中要求解决专门性的水文地质问题，为各种国民经济建设部门提供所需的水文地质依据。例如城市工矿企业供水、农田供水、土壤改良或矿山开采等。详查的面积除了农田供外，一般都比较小，采取的比例尺精度通常是1：5万～1：2.5万。详查的任务：除查明基本的水文地质条件外，还要求对含水层的水文地质参数、地下水动态变化规律、各类供水水质标准以及开采井的数量与布局，提出切实可靠的数据，并应预测出将来开采后可能出现的水文地质问题。(三)开采阶段勘察开采阶段的水文地质勘察工作，是根据开采过程中出现的水文地质问题确定具体任务。这些水文地质问题，有的是因在开采前从未进行过水文地质的勘察工作而必然要发生的；有的则是虽然经过正式的水文地质勘察工作，但是由于勘察精度不够高，提出的数据不可靠，甚至是作出了错误的勘察结论所造成的；有的则是不可能准确预测的一些问题。在供水水文地质工作中，由于井距不合理导致水井间严重干扰，地下水降落漏斗的不断扩展及由此引起的地面沉降、水量枯竭、水质恶化等，都属于开采阶段应该解决的水文地质问题。开采阶段的水文地质勘察工作比例尺大于1：2.5万。由于它大都带有研究的性质，所以不一定开展更小比例尺精度的全面勘察工作，而是应该针对出现的问题作具体的分析，然后采取不同的勘察方法加以解决。工程地质测绘的比例尺主要取决于不同的设计阶段。在同一设计阶段内，比例尺的选择又取决于建筑物的类型、规模和工程地质条件的复杂程度。工程地质测绘的比例尺可分为小比例尺(1：10万～1：5万)测绘、中比例尺(1：2.5万～1：1万)测绘和大比例尺(1：5000～1：1000)测绘。工程地质测绘使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于工程地质测绘比例尺的地形图。图件的精度和详细程度，应与地质测绘比例尺相适应。在图上，大于2mm的地质现象应尽量反映，宽度不足2mm的重要工程地质单元，如软弱夹层、断层等，要扩大比例尺表示，并注示其实际数据。地质界线误差，一般不超过相应比例尺图上的2mm。工程地质测绘的精度还取决于单位面积上地质点的多少，地质点越多，精度越高。野外工程地质测绘工作，根据工程设计要求，在搜集并分析测绘区已有的地形地质资料、确定比例尺、范围及工作内容的基础上进行。一般采用路线测绘法、地质点测绘法、野外实测地质剖面法等。此外，遥感技术在工程地质测绘中也得到了普遍的应用。(二)水文地质测绘1．水文地质测绘的目的及任务水文地质测绘是水文地质勘察工作的基础与先行工作，是认识和掌握区域地质构造、地貌、水文地质条件的重要调查研究方法。水文地质测绘的目的在于通过对地质、地貌、第四纪地质、新构造运动，地下水点的调查和填绘水文地质图等，查明勘察区内地下水形成与分布的基本规律，在此基础上作出初步的开发利用远景评价，并对区内存的环境水文地质问题等提出防治措施进行论证。水文地质测绘还将进一步为水文地质勘探、试验和观测工作提供设计依据。因此，水文地质测绘的基本任务应是查明以下各项：(1)与地下水形成有关的区域水文、气象因素。(2)区域地质、地貌及第四纪地质特征。(3)地下水的补给、径流、排泄条件。(4)含水层的埋藏条件及其分布。最后，结合其他工作对地下水资源及其开采条件进行初步评价，为工农业生产建设部门合理开发利用地下水资源提供完整的水文地质资料。水文地质测绘的主要工作步骤，包括准备工作、野外工作及内业整编三个方面。测绘工作结束时，应提出相应的地质图、地貌图、第四纪地质图、综合水文地质图、地下水水化学图与有关的剖面图，以及水文、气象图表和文字报告。第二节勘察的基本手段和方法工程地质及水文地质勘察工作中，常用的勘察手段和方法有测绘、勘探、试验和长期观测等。一、地质测绘(一)工程地质测绘1．工程地质测绘的目的和任务工程地质测绘是工程地质勘察中最重要、最基本的勘察方法。它是运用地质学的理论和方法，通过野外调查和综合研究勘察区的地貌、地层岩性、地质构造、物理地质现象、水文地质条件等，并将它们填绘在适当比例尺的地形图上，为下一步布置勘探、试验及长期观测工作打下基础。2．工程地质测绘的范围和精度工程地质测绘的范围，一方面取决于建筑物类型、规模和设计阶段；一方面取决于区域工程地质条件的复杂程度和研究程度。通常，建筑规模大，并处在建筑物规划和设计的开始阶段，且工程地质条件复杂而研究程度又较差的地区，其工程地质测绘的范围就应大一些。2．水文地质测绘的精度通过水文地质测绘所取得的成果，主要反映在各种图件上，因此，测绘的精度要求，主要通过图幅的比例尺大小来反映的。不同比例尺填图的精确度，取决于地层划分的详细程度和地质界线描绘的精度，以及对地区的地质、水文地质现象的研究和阐明的详细、准确程度。根据不同比例尺的精度要求，在单位面积内观测点及观测路线长度见表15—2。一般在1：5万地形图上每隔