对地质勘察流程的分析研究.doc
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4、关键词:地质勘察地质体宏观模型地质体分析地质测绘公路工程地质勘察工作是一项前期和基础工作,通过勘察、测试,分析公路走廊带范围内的工程地质条件,评价地基的承载能力,从静力学的角度提供基础设计和施工所需要的工程地质资料,着重解决保证基础对路基和其上构造物是否有足够的承载能力的有关问题及灾害环境下重大工程安全性的时空预测与分析评估。它的优劣程度直接影响到相关项目的设计与实施,所以必须制定一套合理的流程标准来规范其行为。公路工程地质勘察流程(见图1) 共分以下7 个步骤:收集资料、综合分析、建立地质体宏观模型、工程地质体分析、勘探方法的选择与布置、综合勘察手段的实施、归纳工程地质结论与建议。准备阶段理
5、论运用及初步抽象阶段理论结合实践与感性化阶段理论联系实践的具体化阶段实践回到理论寻求指导阶段概略工程地质测绘实践与理论反馈过程 总结实践成果用理论表达阶段外业的操作实施图1 公路工程地质勘察流程1 收集资料收集路线通过地区既有的有关资料,是前期的重要内容,也是勘察的一种主要方法。资料是否齐全对以后的勘察效果和质量有相当大的影响。资料包括以下几部分: 拟建公路资料,包括公路等级、路线通行方案、专家意见等。区域地质资料,包括岩土、地质构造、筑路材料等。地形地貌资料,主要为地形图,地形与地貌的类型、成因、特征及发展过程。区域水文地质资料,如地表水流水文资料,地下水类型、分带及分布情况,埋藏情况、变化
6、规律。各种特殊地质地段及不良地质现象的分布与发育特征。地震资料,如沿线及附近地区地震历史、地震烈度、峰值加速度及与地质构造、地貌的关系。其他资料,如区内代表性工程的主要工程措施与经验、室内试验成果、气象、人文工程活动等。2 综合分析对收集的资料进行综合分析与研判解释是一个很重要的步骤,它可以初步掌握路线所经地区的主要工程地质条件概况和特点,如地层层序、厚度、时代、成因及其分布情况;岩性、风化破碎程度及风化层大致厚度;土石类别、工程性质及对工程的影响。根据地貌形态特征,可以推断当地岩土与水文地质等条件,各地质单元形成原因和条件;从岩石的矿物组成、显微特征、岩体结构、物理力学性质、渗透性等诸方面可
7、研究与评价路线的工程横向分带性,系统研究各分带的工程地质特征能及早针对各带提出相应的工程对策。同时也会提出诸如以下的问题:地形是否复杂、地貌单元是否单一、岩土结构是否简单、有无特殊岩土层、基岩风化严重与否、基岩顶面起伏状况、区域地质构造发育程度、地下水对工程有无不良影响、路线走廊带是否稳定等工程地质条件的复杂程度问题。总之可以预见性地发现可能存在的主要工程地质问题,并通过对此类问题的研究、分析和工程经验的消化、吸收,减少今后工作的盲目性,对评价和合理选取岩体参数以及指导工程设计具有实际应用意义,对系统论证建在其上的构筑物的合理设计、工程措施和安全运行也具有重大意义,有一定的后果前瞻性,提高了工
8、作效率和工作质量。3 建立地质体宏观模型地球在漫长的内力地质作用下构架了现有宏观地质体,形成了大量规模不等的地质结构体、结构面,同时也造就了地质灾害发生的物质基础。通过对所收集资料的综合分析,可建立一个路线走廊带的地质体宏观模型,该模型是一个由地形地质图和纵断面图相互叠加的立体。按地质体与重大工程的多尺度结构及其赋存环境多源信息综合集成的方法和技术,对地质体进行三维建模处理,并对地质结构面及其多尺度关联、地质体的差异特性和分类及相似性进行研究,进而研究区域工程地质模型。在其上可概略性地总结地形与地貌特征、岩土性质(如软质岩和硬质岩) 及散体状岩土体的分布与发育规律、不良地质现象的分布范围。然后
9、按地貌、岩土组构与构造活动性进行初步横向分带与分段,并根据各模型段所体现的规律特征抽象成一个全线工程地质分段一览表,编制地质体宏观模型工程地质分段说明。在地质体模型上摆放路线就可充分认识到地质体与工程体接触界面分形形貌和力学机理,通过对多因素藕合的地质体与工程体进行整体稳定性分析,可选出拟用的工程大概施工方案及安全监控措施,总结各分形地质段的主要工程地质条件及其对路线与构造物的影响。建立地质体宏观模型是前期工作最重要的步骤,自此后大部分勘察工作都在计划之内,具有理论指导实践的意义。图2 地质体宏观模型示意图4 工程地质体分析地质体宏观模型上摆放路线和主要构造物后就有具体的微地貌及小范围内工程地
10、质条件的问题,也就是具有针对性的单个工程地质体的问题,这是公路工程地质勘察的重点,此步必须在野外踏勘,进行概略性工程地质测绘(踏勘) 后方有深层次的认识。首先是研究小尺度单个工程地质体的快速建模与表征方法,总结其基本模式与识别标志,并结合采用分形与随机扰动叠加的方法,用小尺度地质体基本模式,利用地质类比法重构中尺度地质体,综合分析工程体与地质岩土体的特征及其相互关系,提出合理的原则性勘察指导思想。工程地质测绘主要包括:土的成因、物理化学性质、工程分类及在水平与垂直方向上的变化规律;岩层的产状和接触关系,主导性软弱结构面的发育情况及对路线、路基的影响;地质构造如断裂、褶皱位置、构造线走向、产状等
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