岩土工程勘察基本技術方法

2021-08-05 19:23:59 字數 5030 閱讀 5350

(6學時)

§1-1 工程地質測繪與調查

(一) 概述

工程地質測繪與調查俗稱工程地質填圖,它是為了查明擬建場地及其鄰近地段的工程地質條件而進行的一項調查研究工作。其本質就是運用地質、工程地質理論和技術方法,對與工程建設有關的各種地表地質現象進行詳細的觀察和描述,並將其中的地貌、地層岩性、構造、不良地質作用等界線以及井、泉、不良地質作用等的位置按一定的比例填繪在地形底圖上,然後繪製成工程地質圖件。通過這些圖件分析各種地表地質現象的性質與規律,推測地下地質情況。

再結合工程建設的要求,對擬建場地的穩定性和適宜性作出初步評價。進而為場地選擇、勘探、試驗等工作的布置提供依據。因此,工程地質測繪與調查是岩土工程勘察中的一項基礎性工作。

也是岩土工程勘察工作中,尤其是初級岩土工程勘察工作中最常用的一種基本工作方法。

工程地質測繪與調查的特點是可在較短時間內查明廣大地區的主要工程地質條件,不需複雜的裝置,大量資金和材料。因此,一般在可行性研究(選址)階段或初步設計階段岩土工程勘察中進行,在詳細勘察階段一般不進行此項工作。但如果為了研究某乙個或幾個專門性的問題而必須進行時,則可在初步勘察階段工程地質測繪與調查基礎上作必要的補充即可。

工程地質測繪與調查的內容一般應包括工程地質條件的各個方面,即包括地層岩性、地形地貌、地質構造、水文地質條件、不良地質作用以及天然建築材料等。在實際工作中究竟要做哪些內容的測繪與調查則主要根據具體建築物的要求以及測區的工作和研究程度而定。凡與工程建設密切相關的內容應重點調查,而與工程建設關係不大或無關的內容則可粗略些,甚至不予研究。

如果測區的工程地質工作與研究程度較高,某些方面的內容可通過資料收集便可得到的,在測繪時就不再需要進行這方面的工作。

(二) 工程地質測繪的技術要求

從客觀上講,工程地質測繪與調查質量的高低在很大程度上取決於測區的自然條件。當測區切割強烈,岩層出露條件良好,地貌形態完整,井、泉出露充分時,就可較全面地查明測區地表的地層岩性、地貌特徵、地質構造和水文地質條件等,較好地得到岩土物理力學性質形成和空間變化的初步概念,通過分析可對地下地質情況有乙個比較準確的推斷,測繪質量就會高些。反之,當測區植被發育,岩層出露條件很差,地貌形態不清,井、泉地下水出露很少時,測繪質量必然會有所降低。

這些客觀條件是人為因素難以改變的,但為了保證測繪質量能滿足工程建設的需要,在主觀上可以採用一定的技術措施來提高測繪的質量。

1 工程地質測繪比例尺的選擇

一般而言,工程地質測繪比例尺越大,圖中所能表示的各種地質內容便越詳細,位置越具體,質量越容易得到保證。但所需的測繪工作量也越多,越不經濟。因此,如何選擇乙個正確的比例尺,使測繪成果既能滿足工程建築對地質的要求,同時又最經濟,便成為工程地質測繪與調查工作中必須首先解決的問題之一。

工程建築對地質條件研究程度的要求主要取決於設計階段。在工程設計的初級階段,屬於規劃選點性質,往往有若干個比較方案,建築場地的位置並不具體,測繪範圍較大,對地質條件的研究程度要求不高,因此,可選用較小的比例尺以節省測繪工作量。隨著設計階段的提高,建築場地的位置越來越具體,測繪範圍越來越小,對地質條件研究程度的要求越來越高,所選用的比例尺也將越來越大。

在同一設計階段,測繪比例尺的選擇取決於測區工程地質條件的複雜程度和建築物的型別、規模及其重要性。地質條件複雜、建築物規模大而重要者,就需選擇較大的比例尺。

因此,工程地質測繪比例尺選擇的基本原則是:(1)與勘察階段相適應。初級階段,採用較小比例尺,高階階段,採用較大比例尺。

(2)充分考慮測區工程地質條件的複雜程度,建築物的型別、規模及其重要性。具體來說就是:

(1)可行性研究勘察階段,可選用1﹕5000~1﹕50000。

(2)初步勘察階段,可選用1﹕2000~1﹕10000。

(3)詳細勘察階段,可選用1﹕500~1﹕2000。

條件複雜時,比例尺可適當放大。

2 工程地質測繪範圍的確定

一般而言,測繪範圍越大,越有利於對各種地質現象的分析與推斷,對岩土工程問題的分析評價質量有所提高,但測繪工作量也較大;測繪範圍越小,測繪工作量越小,但範圍過小,又不能滿足岩土工程問題分析評價對地質條件的要求。因此,如何選擇乙個恰當的測繪範圍,是工程地質測繪工作必須解決的另外乙個問題。

工程地質測繪範圍確定的原則是:既要能解決實際工程地質問題,又不浪費測繪工作量。一般略比擬建場地範圍大一些,包括擬建場地及其鄰近地段。具體應考慮以下三個方面:

(1)建築物的型別與規模:不同型別與規模的建築物,與自然地質條件相互作用的規模與強度也不相同,所要解決的岩土工程問題也不相同,因此測繪範圍的大小也不相同。但其範圍均應以建築物為中心,包括鄰近地段。

(2)設計階段:初級設計階段,要做多方案比較,範圍較大;高階設計階段,建築位置已定,範圍較小。

(3)工程地質條件的複雜程度:包含兩種情況,一種是建築場區範圍內工程地質條件非常複雜,如構造形態複雜,地層零亂,岩溶發育等;另一種是建築場區範圍內工程地質條件並不複雜,但鄰近地區存在有不良地質作用的影響,如建築場區鄰近存在有滑坡、泥石流、活動性斷裂等。這兩種情況都直接影響建築場區的區域穩定性和地基穩定性,僅在乙個較小的範圍內進行測繪是難以查清的。

為了獲取足夠的資料進行岩土工程評價,就必然根據具體情況擴大測繪範圍。例如對於泥石流,測繪範圍不僅包括與工程建築有關的堆積區,還應包括遠離建築場區的流通區和形成區。

3工程地質測繪精度要求

工程地質測繪精度是指在測繪過程中對野外各種地質現象進行觀察、描述的詳細程度及其在圖上表示的詳細和準確程度。工程地質測繪精度主要根據編制工程地質圖以及對主要岩土工程地質問題的分析評價要求來確定。它主要包括三個方面:

填圖單元的最小尺寸;各種界線在圖上標繪時的誤差大小;對各種自然地質現象觀察描述的詳細程度。

(1)測繪填圖時所劃分的填圖單元應盡量細微。填圖單元的最小尺寸一般為圖上的2mm,即凡是在圖上大於2mm的地質體,都應標在圖上。根據這一規定,最小填圖單元的實際尺寸應為2mm乘以填圖比例尺的分母。

對出露寬度小於最小填圖單元實際尺寸的地質體,一般情況下可不標繪在圖上(但應有觀察描述記錄),但對那些對工程建築的安全穩定有重要影響的單元體,其實際尺寸即使在圖上小於2mm,也應採用擴大比例尺將其標繪在圖上。

(2)觀測點及各種填圖單元界線要準確地標繪在圖上。要求在建築地段其標繪誤差不超過3mm,其他地段標繪誤差不超過5mm。

(3)對野外各種地質現象的觀察描述要盡量詳細。其詳細程度是以每平方公里的觀測點數和觀測路線長度來控制的。其數量目前認為,觀測點、線間距在圖上宜為2~5cm。

也可根據地質條件的複雜程度並結合對具體工程的影響適當加密或放寬。

為了達到精度要求,現場測繪時所採用的工作底圖比例尺可比提交的成圖比例尺大一級,待工作結束後再縮成提交成圖的比例尺。

(三) 工程地質測繪的研究內容

概括地說,工程地質測繪與調查的研究內容一般應包括工程地質條件的各個方面,即地層岩性、地形地貌、地質構造、水文地質條件、不良地質作用以及天然建築材料等。

1 對地層岩性的研究

其內容主要包括:綜合分層,以確定填圖單元;確定地層層序、分布規律等;調查了解各地層的工程地質性質與特徵;描述各地層的岩性。

2 對地形地貌條件的研究

其內容主要包括:查明地形地貌的分布和形態特徵,劃分地貌單元;測量或調查微地貌形態,描述其特徵,調查其分布情況;查明地貌與岩性、地層、構造、不良地質作用、第四紀堆積物的關係以及餘地表水、地下水的關係;分析、確定地貌的成因型別。

3 對地質構造的研究

除特大型工程的區域性工程地質測繪外,一般工程建設的工程地質測繪均側重於對小範圍地質構造的研究,即所謂「小構造」問題,包括小構造變形、斷裂構造和節理裂隙等。因為這些「小構造」直接控制著岩體的完整性、強度和透水性,是評價工程岩體穩定性的重要依據。其內容主要包括:

岩體結構型別及其所屬的構造體系;各類結構面(尤其是軟弱結構面)的產狀和性質(尤其是力學性質);巖、土接觸面和軟弱夾層的特性;新構造運動的形跡及其與**活動的關係等。

4 對水文地質條件的研究

主要目的是為了研究與解決與地下水活動有關的岩土工程問題,或研究與地下水活動有關的不良地質作用。其內容主要包括:含水層與隔水層的分布;地下水的型別、補給**、逕流與排洩條件;含水層的岩性特徵、埋藏深度、水位變化、汙染情況;含水層的構造、富水性及其與地表水體的關係;測區井、泉的位置、水質、水量、水位及其動態變化。

同時還應收集測區水文、氣象、植被、土的標準凍深等資料,調查最高洪水位及其發生時間、淹沒範圍等。

5 對不良地質作用的研究

不良地質作用是指由地球內力或外力產生的對工程可能造成危害的地質作用,如岩溶、土洞、塌陷、滑坡、崩塌、泥石流、**、斷裂、潛蝕、岸邊沖刷、地面沉降等。其主要研究內容包括:調查與研究各種不良地質作用的分布位置、形態特徵、規模、型別及其發育程度;調查與研究各種不良地質作用的形成機制、發展與演變趨勢;調查與研究各種不良地質作用對工程建設的影響與危害。

同時還應調查人類活動對場地穩定性的影響,包括人工洞穴、地下採空、大挖大填、抽水排水以及水庫誘發**等。

6 對天然建築材料的研究

大型水利樞紐、道路以及國防工程等的興建,往往需消耗大量工程建築材料,因此,在建築場區及其附近有無足夠的天然建築材料,將直接影響到工程的造價,有時甚至還決定到工程的選址或建築型別的選擇。因此,對這些工程,在進行工程地質測繪時,必須對天然建築材料進行調查與研究。其內容主要包括:

塊石料;砂石料;土料;天然建築材料的開採與運輸條件;天然建築材料的儲量計算等。

此外,在工程地質測繪過程中,還應注意調查與研究測區已有建築物的變形、地區建築經驗等。

(四)工程地質測繪的一般程式及基本工作方法

1 工程地質測繪的一般程式

工程地質測繪一般分為三個階段,即準備階段、現場測繪階段和室內資料整理階段。準備階段主要是開展和做好測繪前的準備工作,這些工作主要有:收集和研究資料;現場踏勘;編制工程地質測繪綱要。

現場測繪階段主要就是根據測繪任務和測繪綱要的要求,全面開展野外工程地質測繪與調查工作,以查明測區的工程地質條件。室內資料整理階段主要就是對野外測繪資料進行校審、整理與分析,編制工程地質圖件和工程地質測繪報告書。

2 工程地質測繪的基本工作方法

工程地質測繪的基本工作方法主要有三種:路線穿越法、界線追索法和布點控制法。

(1)路線穿越法:就是沿著一定的路線,穿越測繪場地,把走過的路線正確地描繪在地形圖上,並沿途詳細觀察地質情況,把各種地質界線、地貌界線、地質構造線、岩層產狀及各種不良地質作用等標繪在地形圖上。路線的起點應選擇在有明顯的地物或地形標誌處,其方向應盡量垂直岩層走向、地質構造線方向或地貌界線。

整個線路上要求露頭多,覆蓋層薄。此法可用於各模擬例尺的工程地質測繪,尤以中、小比例尺採用較多。

岩土工程勘察方法

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