第9章--工程地质勘察

工程地质主编张士彩目录下页上页9工程地质勘察目录下页上页内容提要能力要求主要内容：1）工程地质勘察的任务及分级，简要介绍工程地质勘探，工程地质勘察报告的组成和阅读。2）与土木工程设计施工有关的勘察要点。教学重点：勘察分级、勘察报告的阅读，土木工程设计、施工的勘察要点。教学难点：土木工程的勘察要点。（1）掌握工程地质勘察的基本要求和内容。（2）了解地质勘探的方法。（3）了解阅读地质图的内容和方法。（4）了解各类工程地质勘察的重点。9.1工程地质勘察的任务和分级9.2工程地质勘察方法介绍9.3工程地质勘察报告9.4与工程有关的勘察要点◎习题与思考题目录下页上页9工程地质勘查目录下页上页§9.1工程地质勘察的任务和分级工程建设项目兴建之前，需要进行测绘、水文、工程地质、水文地质以及其他的工程勘察工作，工程地质勘察是工程勘察内容的组成部分，目的是根据建设工程项目的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察报告，为工程建设项目规划、设计和施工服务。9.1.1工程地质勘察的任务工程地质勘察完成以下任务：(1)查明区域和建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质的发育情况及其对工程建设的影响，对区域稳定性和场地稳定性作出评价。(2)查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。(3)分析评价与建筑有关的工程地质问题，为建筑物的设计、施工、运行提供可靠的地质依据。(4)对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。(5)预测工程施工过程中对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。指导工程在运营和使用期间的长期观测，如建筑物的沉降和变形观测。9.1.2工程地质勘察的分级岩土工程勘察等级划分的主要目的是为了勘察工作量的合理布置。勘察等级是根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级综合分析确定，分为甲级、乙级和丙级三个等级。9.1.2工程地质勘察的分级(1)工程重要性等级是根据工程的规模和特征，以及由于岩土工程问题造成工程破坏或影响使用的后果，分为三级一级工程:重要工程，后果很严重;二级工程:一般工程，后果严重;三级工程:次要工程，后果不严重;(2)场地等级根据场地复杂程度分为三个等级，一级场地、二级场地、三级场地。(3)地基等级根据地基复杂程度分为三个等级，一级地基、二级地基、三级地基。(4)岩土工程勘察按下列条件划分为甲级、乙级和丙级:§9.1.2①甲级:在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度中，有一项或多项为一级者定为甲级;②乙级:除勘察等级为甲级和丙级外的勘察项目(特例：建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，岩土工程勘察等级可定为乙级);③丙级:工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级者定为丙级。9.1.2工程地质勘察的分级§9.1.3工程地质勘察阶段的取决于不同设计阶段对工程勘察工作的要求不同。各类建设工程的勘察对象不同，如房屋建筑物和构筑物、地下硐室、边坡工程、基础工程等，设计对勘察工作的要求也不相同，勘察阶段所采用的规范不同。《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）(2009年版），将岩土工程勘察分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段进行，场地条件复杂或有特殊要求的工程，还要进行施工勘察。每个工程地质勘察阶段都应依据勘察任务书，根据各专业有关工程地质勘察规范和工作手册进行勘察，编制勘察报告。各阶段的勘察目的、要求和主要工作方法（如表9-1所示）。9.1.3工程地质勘察阶段勘察阶段工作内容可行性研究勘察（选址阶段）初步设计阶段勘察（初步勘察）施工图设计阶段勘察（详细勘察）施工勘察设计要求满足确定场地方案满足初步设计满足施工图设计满足施工中具体问题的设计，随勘察对象的不同而不同勘察目的对拟选厂址的稳定性和适宜性作出评价初步查明场地岩土条件，进一步评价场地的稳定性查明场地岩土条件，提出设计、施工所用参数，对设计、施工和不良地质作用的防治提出建议解决施工过程中出现的岩土工程问题主要工作方法收集分析已有资料，进行场地踏勘，必要时进行一些勘探和工程地质测绘工作。调查、测绘、物探、钻探、试验，目的不同，侧重点不同根据不同的勘察对象和要求确定，一般以勘探和室内外测试、试验为主施工验槽、钻探、原位测试§9.1.3表9-1勘察阶段的勘察目的、要求和主要工作方法9.1.3工程地质勘察阶段§9.1.3(1)可行性研究勘察主要应搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产和当地工程地质、岩土工程和建筑经验;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;必要时应进行工程地质测绘和勘探。在确定工程场地时，宜避开以下区段：①不良地质现象发育且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁的地段；②地基土性质严重不良的地段；③不利于抗震地段；④洪水或地下水对场地有严重不良影响且又难以有效预防和控制的地段；⑤地下有未开采的有价值矿藏地段；⑥埋藏有重要意义的文物古迹或未稳定的地下采空区的地段。9.1.3工程地质勘察阶段§9.1.3(2)初步勘察本阶段的地质勘察工作：①搜集工程有关文件、工程地质、岩土工程资料和地形图;②查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件、场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势;③对场地和地基地震效应初步评价;④调查标准冻结深度;⑤水对建筑材料的腐蚀性。高层建筑初勘，应对可能采取的地基基础类型、基坑开挖与支护、工程降水方案初步分析评价。9.1.3工程地质勘察阶段§9.1.3(3)详细勘察详细勘察应结合工程技术设计和施工图设计，针对不同的结构提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数;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查明不良地质作用发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议；③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、沟洪、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。9.1.3工程地质勘察阶段§9.1.3(4)施工勘察施工勘察主要是设计、施工单位相结合进行的地基验槽，桩基工程和地基工程处理和效果的检验，施工中的岩土工程监测和必要的补充勘察，解决与施工有关中的岩土工程问题。遇下列情况之一时，应进行施工勘察：①基槽开挖后，岩土条件与原勘察资料不符时；②地基处理和基坑开挖需进一步提供或确认岩土参数时；③桩基工程施工需进一步查明持力层时；④地基中溶洞、土洞发育，需进一步查明并提出处理建议时；⑤需进一步查明地下管线或地下障碍物时；⑥施工中建筑边坡有失稳危险时。9.1.3工程地质勘察阶段目录下页上页§9.2工程地质勘察方法介绍岩土工程勘察的方法：工程地质测绘（调查）、勘探、室内试验、原位测试、现场监测。主要介绍前两种方法。后三种方法在后续的土力学及地基基础课程中详细讲述。§9.1.39.2.1工程地质测绘9.2.1．1工程地质测绘（调查）工程地质测绘（调查）：是在工程设计之前，工程地质测绘即采用搜集资料、调查访问、地质测量、遥感解译等方法，查明场地工程地质要素，并绘制相应的工程地质图件。为规划、设计、施工部门提供参考。对于地质条件简单、范围较小的场地，一般用踏勘调查代替测绘。工程地质测绘分为综合性测绘和专门性测绘。§9.1.3⑴工程地质测绘范围的确定测绘范围具体考虑以下要求：①工程建设引起的工程地质现象影响的范围。②影响工程建设的不良地质作用的发育阶段及其分布范围。③对查明测区地层岩性、地质构造、地貌单元等问题有重要意义的邻近地段。④地质条件特别复杂时可适当扩大范围。§9.1.3⑵比例尺的选择工程地质测绘的比例尺一般有以下三种：①小比例尺测绘：比例尺1:5000～1:50000，一般可行性研究勘察时采用。②中比例尺测绘：比例尺1:2000～1:5000，一般初步勘察时采用。③大比例尺测绘：比例尺1:500～1:2000，一般详细勘察时采用。当地质构造复杂或者重要的建筑物，比例尺可适当放大§9.1.39.2.1.2工程地质测绘方法⑴像片成图法像片成图法是利用地面摄影或航空（卫星）摄影的像片（如图9-1所示），在室内根据判释标志，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、水系和不良地质现象等，描绘在单张像片上，并在像片上选择需要调查的若干地点和路线，然后据此做实地调查、进行核对修正和补充。将调查得到的资料，转绘在等高线图上而成工程地质图。工程地质测绘方法有像片成图法和实地测绘法。§9.1.3图9-1航拍测绘图§9.1.3⑵实地测绘法常用的方法有三种：路线法、布点法、追索法。①路线法是沿着在测区内选择的一些路线，穿越测绘场地，把走过的路线正确地填绘在地形图上，并将沿途经过的地质界线、地貌界线、构造线、岩层产状和不良地质现象等信息填绘在底图上。路线形式有S形或直线形。路线法一般采用中小比例尺。§9.1.3测绘中注意以下问题：起点位置应有明显的地物，比如村庄、桥梁等；线路方向应大致与岩层走向、构造线方向及地貌单元相垂直，可以用较少的工作量获得较多的成果；观测路线应选择在露头较好或覆盖层较薄的地方。②布线测点法就是根据地质条件复杂程度和不同测绘比例尺的要求，先在地形图上布置一定数量的观测路线，然后在这些线路上设置若干观测点的方法。观测线路的长度必须满足要求，路线力求避免重复，尽量使一定的观察路线达到最广的观察地质现象的目的。§9.1.3③追索法是一种辅助方法，沿地层走向或某一地质构造方向进行布点追索的方法，以便查明某些局部复杂构造。⑶工程地质测绘新技术遥感技术是根据远距离目标的电磁辐射理论，应用各种探测器，从地面到高空各种对地球、天体观测的综合性技术系统。遥感技术包括航空摄影技术、航空遥感技术和航天遥感技术。§9.1.3它们所提供的遥感图像视野广阔、影像逼真、信息丰富。自20世纪70年代中期以来，中国开始陆续引进和研究现代遥感技术，用于工程地质测绘与制图中。遥感技术一般在勘察初期阶段的小、中比例尺工程地质测绘中应用，主要工作是解译遥感图像资料。在测绘过程中，遥感图像资料可用来校正所填绘的各种地质体和地质现象的位置和尺寸，或补充填图内容，为工程地质测绘提供确切的信息。§9.1.3勘探工作是工程地质勘察的重要方法和手段，在工程地质测绘的基础上进行。经过工程地质测绘，对建筑场地范围内的工程地质诸要素在地面上的特征有了初步了解，需要探明这些要素的地下情况，就需要开展工程地质勘探工作。工程地质勘探常用的手段有钻探、坑探和地球物理勘探。9.2.2工程地质勘探§9.1.3勘探工作是工程地质勘察的重要方法和手段，在工程地质测绘的基础上进行。经过工程地质测绘，对建筑场地范围内的工程地质诸要素在地面上的特征有了初步了解，需要探明这些要素的地下情况，就需要开展工程地质勘探工作。工程地质勘探常用的手段有钻探、坑探和地球物理勘探。9.2.2工程地质勘探§9.1.3钻探指用钻机设备来破碎地壳岩石或土层，从而在地层中形成一个直径较小、深度较大的钻孔，可取岩心或不取岩心来了解地层深部地质情况的过程。与坑探、物探相比，具有不受地形、地质条件限制的突出优点；能直接观察岩芯和取样，勘探精度较高；勘探深度大，效率高；能作原位测试和监测工作。因此，钻探工程是使用最广泛的勘察手段，应用于各类工程，同时适用于不同的勘察阶段。9.2.2．1钻探§9.1.3⑴钻探特点与一般的矿产资源钻探相比，岩土工程钻探有如下特点：①钻探工程的布置，不仅要考虑自然地质条件，还需结合工程类型及其结构特点。如房屋建筑与构筑物一般应按建筑物的轮廓线布孔。②钻孔孔深一般十余米至数十米，经常采用小型、轻便的钻机。深埋隧道以及为了解专门地质问题