综合重点工程地质课件第九章综合重点工程地质勘探.doc

9 工程地质勘察

一、总论
㈠勘察目标
获取建设场地地质资料，为工程建设计划、设计、施工提供依据，确保建筑物安全稳定、经济合理和正常使用。同时使兴建工程有利于保护自然环境，预防恶化地质环境甚至引发地质灾难（如滑坡、流石、地震、泥石流等）。
㈡勘察任务
⑴查明场区工程地质条件（含有利、不利条件）。
⑵分析和建设相关工程地责问题，并作出定性、定量评价，提出设计施工依据。
⑶鄰选地质条件很好建筑场地。
⑷提出建筑物类型、结构及施工方法提议。
⑸为改善和防治不良地质现象提供地质依据。
⑹估计工程兴建以后对地质环境造成影响，制订保护环境方法。
㈢勘察阶段划分：（通常）
⑴可行性研究勘察阶段——选址、确定场地，评价场地稳定性、适宜性。
① 搜集资料：区域地质地形地貌、地震、建筑经验等。
② 踏勘：了解场地地层、结构、土性、水文、不良地质现象等条件。
③ 场地条件复杂应作测绘和补勘。
⑵初步勘察阶段——对场地内建筑地段稳定性作评价。
① 搜集资料：可行性汇报、场址地形图、工程情况、规模等。
② 初步查明地层、结构、土性、地下水条件、不良地质现象成因、分布及影响，依据需要作测绘、勘探及测试。
⑶详勘阶段：
结合施工图设计提供具体地质资料和设计所需岩土参数对地基进行评价。对基础设计、地基处理、不良地质现象防治等方案作出论证、提议和结论。

二、勘察方法
包含工程地质测绘、工程地质勘探、岩土测试和观察、资料分析整理。
㈠工程地质测绘
——在野外地质表现象进行观察描述，将其表示在相关图表上，反应地面地质现象，并推测地下地质情况，为勘探工作部署提供依据。是勘察基础方法，是其它勘察工作基础和依据。
*测绘内容：
野外地表填图，配合少许轻型勘探、试验方法完成。工程地质条件全部要素，即均地层、岩性、结构、地貌、水文等。
1、测绘范围、百分比——工民建筑为场地范围，复杂地域应合适扩大。
百分比尺：和勘察阶段、建筑类型、等级、规模、场地复杂程度相关。
通常工民建筑：
踏勘：1∶50000～1∶00
可行性勘察：1∶5000～1∶50000
初勘：1∶～1∶5000
详勘：1∶100～1∶1000
2、测绘精度：通常反应在图上大于2mm一切地质现象。
3、测绘方法：关键为实地测绘法（还有像片成图法）。
⑴路线法；
⑵布点法；
⑶追踪法。

㈡工程地质勘探：
——关键查明地下工程地质和水文地质情况。
方法：工程地质物探（地球物理勘探）、钻探、
坑探
1、物探：——用专门仪器探测地壳表层多种地质体场（电、磁、重力场等）。经过测场特征及差异制明地下多种地质现象和参数。
2、钻探：——勘探关键手段，从钻孔中抽取岩土样进行判别定名，取样分析测出土工参数。编制钻孔地质柱状图，百分比1∶100～1∶500。图中标示地质年代、土层埋深、土层厚度、标高、岩土描述、水位等。图10－2所表示。
3、坑探：直接开挖槽坑观察岩土层，天然状态及地层间接触关系。

4、触探：
勘探部署：
平面上：以测绘、物探为基础，部署数量、精度和勘探阶段相适应：即可行性——初勘——详勘 沿基础轴线部署；
总体部署勘探点——线——网 沿地质条件改变大方向布勘线；范围：大——小；点线：由稀——密。
深度：据工程性质、地质条件考虑，符合规范和设计需要及地质评价需要。如穿过可能滑动面（滑坡稳定问题）、达成对应隔水层（坝基渗漏问题），抵达压缩层以下2～3倍基底宽、桩基之下一定深度等。
㈢岩土测试和长久观察：
1、测试：了解岩土物、力性质，获岩土参数。分为原位（靠近实际）、室内（简单、价低、但结果和实际有差距）
原位测试——载荷试验（图10－8所表示），十字板剪切、静力触探、动力触探。
室内测试——含水量、重度、强度试验等。

2、长久观察：为检验测绘、勘探正确性，寻求动力地质作用规律（随时间改变），估计、防治不良地责问题、灾难和工程兴建后出现工程地责问题。内容包含：
①地下水动态观察—评价地基承载力、基坑稳定性等。
②不良地质现象观察—了解改变动态、发展阶段和速度（滑坡、坍毁等），找出原因和原因。
③工程兴建后观察—如地基沉降、差异沉降等。

㈣勘察资料整理：最终结果—勘察汇报书、图件。
1、工程地质汇报——说明场区工程地质条件，分析存在工程地责问题，作出工程地质评价和结论。
2、工程地质图——含平面图、剖面、柱状图等。
⑴综合工程地质平面图——标出场地多种地质条件如地形地貌、地层岩性、结构、水文、不良地质现象等并对场区进行综合评价。
⑵勘探平面图——标出勘探点位置、标高、工程轮廓、场地位置等。
⑶工程地质剖面图——据各勘探点结果作出，反应结构、岩性、分层、地下水、各分层岩土物力指标等。
⑷地层综合柱状图—据钻孔资料作出，反应场地地层改变，描述各层地质特征及各岩土层物力性质指标。能够反应钻孔点个深度处岩石性质、岩层界线、基岩面高程、断层等结构线高度、结构面产状等。
⑸土工试验图表：抗剪强度曲线、压缩曲线。
⑹原位测试图件：载荷试验等。
三、建筑工程工程地质勘察任务及关键工程地责问题：
（一）各阶段勘察关键任务：
建筑工程地质勘察阶段通常可分为可行性研究勘察阶段、初步勘察阶段和具体勘察阶段。
（1）可行性研究勘察阶段，又称选址阶段，该阶段应对拟建场地稳定性和适宜性作出评价。
（2）初步勘察阶段应对场地内建筑地段稳定性作出岩土工程评价。
（3）具体勘察应亲密结合技术设计或施工图设计，按不一样建(构)筑物或建筑群提出具体工程地质资料和设计所需各项岩土技术参数，对建筑地基作出岩土工程分析评价，为基础设计、地基处理、物理地质现象防治等具体方案作出论证、结论和提议。

（二）关键工程地责问题：
1、地基稳定性问题：⑴承载力；⑵变形。
2、基础埋深和持力层确实定
3、基础开挖施工条件问题
4、地下水对基础侵蚀问题（水责问题）
四、路桥工程勘察
浅性、表层建筑物，穿过不一样复杂地质条件和地貌，不良地质现象对其影响大。
（一）道路：
路基（堤、堑）——主体
桥隧（涵）
防护建筑物（挡墙、护坡等）
1、内容：
⑴线路勘察；⑵特殊地条、不良地质现象；⑶路基路面；⑷桥梁；⑸隧道；⑹筑路材料
2、关键工程地责问题：
⑴选线：
①河谷线；
②山脊线；
③山坡线；
④越岭线；
⑤跨谷线。
⑵路基工程：
①边坡稳定；
②路基稳定；
③冻害。
3、道路工程勘察关键点：
⑴选线——跨越大分山岭、长隧、大河、大规模不良地质可行性阶段。
⑵路线、路基初勘。
⑶详勘。
（二）桥梁关键工程地责问题：
⑴桥墩、桥台地基稳定性。
⑵桥台偏心受压（侧土、动载等）。
⑶墩台地基冲刷。
勘察关键点（略）
五、地质勘察汇报阅读
（一）工程地质勘察汇报粗读：
1、了解关键任务和内容，包含
①工程概况；
②和建筑相关工程地责问题评价；
③拟建建筑物类型、结构、规模；
④施工方法提议；
⑤工程兴建工程地质环境评价。
2、所属勘察阶段
3、所采取工程地质勘察方法
4、工程地质勘察部署
5、建筑地域和场地工程地质条件（包含有没有不良地质现象）；
岩土类型、地质结构条件、地形地貌条件、水文地质条件、物理地质现象、天然建材条件等
（二）工程地质勘察汇报精读
1、正文：
（1)勘察任务要求及勘察工作概况；
（2）区域自然地理概述；
（3）场地地层分布、岩石和土均匀性、物理力学性质、地基承载力和其它设计计算指标；
（4）地下水埋藏条件和侵蚀性和土层冻结深度
（5）综合评价
2、图件
勘察点平面部署图、钻孔综合拄状图、工程地质剖面图、持力层顶面埋深图、岩土芯照片
3、附表
土工试验结果表、岩石抗压强度表、水质分析表

（三）阅读勘察汇报要达成目标
1、全方面仔细阅读后，了解场地工程地质条件
2、依据工程要求，查对钻孔位置、孔深、取样数量是否合乎规范要求
3、复核土工试验结果是否正确、合理，参数是否齐全
4、查对地下水埋藏条件、水质(是否含有腐蚀性）、水位及地下水改变规律（周围条件及补给和水位改变）
5、认真分析汇报中结论和提议，判定其合理性，在此基础上提出地基基础设计和施工最好方案提议。

五、地质图阅读和分析

(一)目标和要求
1、学会阅读地质图通常步骤和方法；
2、掌握多种岩层产状、接触关系在地质图上表现特征；
3、掌握褶皱结构、断裂结构、岩浆岩体在地质图上表现特征。
（二)关键内容
1、地质图通常知识及读图方法步骤；
2、在地质图上分析岩层产状、接触关系、褶皱、断裂结构等。
l(三)仪器用具：地质图、放大镜、笔记本等。
l(四)原理方法
l1．地质图通常知识
地质图是反应多种地质现象图件。它是用要求符号、颜色将多种地质资料按百分比投影到平面上，故是一个平面图。地质图能够表示出一个地域岩性、地层、地质结构等地质内容，是指导地质工作和土木工程关键图件。
l图例
是不可缺乏部分，通常地质图图例是用多种要求颜色和符号来表示岩石时代和性质、岩浆岩和多种结构要素等。图例全部是画成大小为0．8～l.2cm长方形格子，通常放在图框外右边或下方。地层图例次序是自上而下由新到老排列(若图例在图框下方，则是从左至右由新到老排列)，在方格左面注明时代，右面注明岩石性质，方格内涂上或画上和地质图上同层位地层相同色谱或符号。岩浆岩图例放在沉积岩以后，按时代及酸性程度排列。地质结构图例则放在岩石图例以后，用不一样符号来代表。地质图上多种界线颜色也是要求，地层界线用黑色，断层线用红色，河流用浅蓝色，等高线用棕色等等。
l
2．不一样产状岩层在地质图上表现
(1)水平岩层在地质图上表现特征

图1水平岩层在地质图上表现特征

①地质界线和地形等高线平行或重合(图1)
②正常情况下老岩层出露在地形低处，新岩层出露在地形高处。（上老下新）
③岩层顶面和底面界线标高差，即为该水平岩层厚度。
④岩石露头宽度和岩层厚度成正比，和地面坡度成反比。即当地面坡度一致时，岩层厚度大，其露头宽度大；当岩层厚度相同时，地形坡度愈大，其露头宽度愈窄。
(2)倾斜岩层在地质图上表现特征
①地质图上通常见产状符号标出倾斜岩层产状，其符号为，长线方向表示走向(二个方向)，短线指向为倾向(一个方向)，数字代表倾角。
②在地形平坦地域，倾斜岩层界线在地质图上基础呈平行线状分布，沿着倾斜方向通常出露新岩层。
③在地形高低起伏地域，倾斜岩层界线在地质图上则和地形等高线相交，并在山坡和山谷处弯曲成“V”字形分布(称“V”形法则)，其规律由岩层倾角大小、岩层倾向及地面坡度关系所确定。
a．岩层倾向和地面坡度相反时，岩层界线“V”形弯曲顶端在山坡处指向下坡(图2-1) ，在山谷处指向上游。地层界线比地形等高线更开阔。

图2-1 图2-2 图2-3
b．岩层倾向和地面坡向一致，而岩层倾角大于地面坡角时，岩层界线“V”形尖端在山坡处指向上坡(图2-2)，在山谷处指向下游。
c．岩层倾向和地面坡向一致，而岩层倾角小于地面坡角时，岩层界线“v”形尖端在山坡处指向下坡、山谷处指向上游，但地层界线地形等高线更狭窄(图2-3)。

图2-1
（1） （2） （3）
图2 倾斜岩层在地质图上表现特征
（1）岩层倾向和图地面坡向相反；（2）岩层倾向和地面坡向一致，岩层倾角大于地面坡角；（3）岩层倾角和图地面坡角一致岩层倾角小于地面坡角

(3)直立岩层在地质图上表现，不管地形平坦或高低起伏是否，其岩层界线皆呈直线延伸，不受地形影响。
3．岩层接触关系在地质图上表现
(1)整合接触 在地质图上表现为岩层时代延续，产状一致，岩层界线相互平行延伸。
(2)平行不整合接触 表现为上下两套岩层产状一致，岩层界线平行排列，其间有地层缺失，即岩层时代不延续。
(3)角度不整合接触 上下两套岩层产状不一样，地层时代不延续，其间有地层缺失。在图上常表现为较老一套岩层界线被不整合线切割，而新一套岩层界线则和不整合线大致平行延伸(图3)。

图3 角度不整合在平面和剖面图上表现
上图：平面图；下图：沿AB线剖面图

4．在地质图上分析褶皱结构方法
(1)区分背斜和向斜 横穿岩层延伸方向，在某一岩层两侧依次对称出现新岩层者为背斜，反之为向斜。即从该岩层轴部(核部)，向两侧(两翼)逐步出露新岩层为背斜，反之轴部为新岩层，向两翼逐步出露老岩层为向斜(下图)

(2)褶皱类型判定
①依据褶曲两翼产状：两翼倾向相反，倾角基础相等，则称为直立褶皱(又称对称褶皱)；两翼倾向相反，而倾角不等，则称为倾斜褶皱；两翼向同一方向倾斜(一翼为倒转翼)，而倾角较大，则为倒转褶皱；若两翼向同一方向倾斜，且两翼倾角很小(小于10‘，即近于水平)称为平卧褶皱(参阅《土木工程地质学》32页图3-5)。
②依据褶曲轴长短：在地质图上各岩层转折端顶点连线即为轴线。轴向方向代表该褶皱延伸方向，轴线长短表示褶曲长短。假如褶曲轴延伸很长，表现为一系列背斜向斜相连，是为线形褶皱；假如褶曲轴较短，在地质图上该褶曲形状为长圆形(长宽百分比相差较小)，则为长圆形褶皱(又称短轴褶皱)；若褶曲轴更短，褶曲形状近似浑圆形，则为浑圆形褶皱(又称穹窿或结构盆地)。
③依据枢纽产状：若褶曲枢纽是水平，其两翼岩层界线大致沿走向延伸，则为平行褶皱(又称水平褶皱)；若枢纽是倾伏，其核部必呈封闭曲线，两翼岩层不平行且逐步呈弧形转折相交，背斜弧形凸出方向为倾伏方向，向斜弧形凸出方向为扬起方向，若多个倾伏背斜向斜相连，在图上岩层界线往往表现为“之”字形转折弯曲(图4)。

图4 褶皱在地质图上表现
(3)褶皱形成时代确实定
关键是依据地层角度不整合关系来确定，即依据不整合面上下两套岩层相对时代来确定。褶皱形成于不整合面以下一套岩层(又称下结构层)中最新地层时代以后，不整合面以上一套岩层(称上结构层)中最老地层时代之前。图4尖峰地质图中组成该区褶皱是晚古生代T1和P2两个时代地层，图幅西边还有中生代K地层，K和Tl、P2为角度不整合接触，其不整合线就是K地层底界线，故K可称为上结构层，T1和P2组成下结构层。所以该区褶皱形成时代是在T1和T3以后、K之前，以结构运动阶段说明，则褶皱是形成于印支运动(T2末期)或燕山运动(K2末期)。

5．在地质图上分析断层方法
(1)断层面产状判定
1)断层线是断层面在地面出露线，它和倾斜岩层露头线一样，可用“V”形法则判定其断层面产状；
2)在地质图上断层线用箭头符号标示其倾向，红长线表示断层走向，数字表示断层倾角。
(2)断层两盘相对位移及断层性质确实定
1)走向断层或纵断层(断层走向和岩层走向或褶皱轴向大致一致)可造成岩层反复或缺失现象。在断层线上任意指定一点，则出现较老岩层一侧为上升盘，出现较新岩层一侧为下降盘。但当断层面倾向和岩层倾向一致而断层倾角小于岩层斜角时，在出现较老岩层一侧为下降盘，较新岩层一侧为上升盘。断层两盘相对位移情况确定后，再依据断层面倾向即可确定是正断层或逆断层。
2)横向断层或斜向断层(断层走向和岩层走向或褶皱轴向垂直或斜交)可造成岩层或褶皱中止或错开现象。
①当横向或斜向断层切割倾斜岩层时，地质图上全部表现为岩层界线错移，而且岩层界线向该岩层倾斜方向移动一盘为相对上升盘(即出现较老岩层)。图5显示，断层F把D、C地层切割，以D为标志层可看出，断层东南盘D地层向东北方向错移，而D为

图5 横向断层切割褶皱

向东北方向倾斜地层，故此断层东南盘为上升盘，西北盘为下降盘。
②当横向或斜向断层切过褶皱时，则会使褶皱核部(或轴部)在断层两侧发生宽窄改变，背斜核部变宽或向斜核部变窄一盘为上升盘，反之为下降盘。同理，断层相对位移情况确定后，再依据断层面倾向，即可确定该横向或斜向断层是正断层还是逆断层。图5断层(F)向西北倾，其东南盘上升，则此断层为正断层。
③若横向或斜向断层切割褶皱时，断层两盘核部只有位置错移而无宽窄改变，则为平移断层。
依据断层相互切割关系或断层和岩体相互关系来判定。被切割者时代较老，切割者时代较新。

图5 含有断层地质图

实例：断层在地质图上特征
在地质图上，除用专门符号表示断层位置及其性状特征外，尚可依据地质界线沿走向方向忽然中止，岩层沿倾向方向呈不对称反复出露或缺失等现象进行判定，图6。

图6 断层形成地层中止、缺失和反复出露现象

（1）断层性质确实定
断层在地质图上可用“V”字形法则判定断层面产状要素和断层两盘相对位移情况。通常可依据下述方法判定：
①和地层走向基础平行断层（即走向断层或纵断层），通常是地层较老一盘是上升盘（图6中F2）。但当断层倾向和岩层倾向一致，且断层倾角小于岩层倾角，或地层倒转时，则和上述情况相反，新地层分布在上升盘（图6中F3）。
②和地层走向基础垂直断层（即倾向断层或横断层），和和地层走向斜交、倾角90°断层，当其切过两翼地层层序正常褶皱时，背斜核部地层出露较宽一盘为上升盘（图6中F1），向斜核部地层出露较窄一盘为上升盘；反之，背斜核部地层出露较窄或向斜核部出露较宽一盘为下降盘。而平移断层则两盘核部地层出露宽度基础一致。
③倾斜岩层中横断层，当断距较大时，在地质图上往往形成同一地质界线在断层两侧有一定错距。这种现象既能够是由断层两盘间垂直位移形成，也能够是由断层两盘间水平位移形成。
（2）断层形成时代确实定
①断层总是形成于被其错断最新地层形成以后、上覆不整合面上最老地层形成之前。如F4断层是在泥盆纪以后形成，F2和F3分别形成于奥陶纪和二叠纪以后。
②当其切割火成岩体或其它地质结构时，被切割者时代较老。
③同期褶皱、断层、火成岩体，在形成过程中，处于同一应力场，所以含有一定生组合规律。

（五）读图步骤
首先要看图名、图幅代号、百分比尺、出版年月等，图名、图幅代号告诉我们图幅所在地理位置，百分比尺告诉我们地质现象在图上能够表示出来精度。其次是分析图例，这是读图基础，能够搞清图上采取多种符号和颜色所代表意思，掌握该图幅所出露地层时代、岩石类型、接触关系等地质情况。
分析图内地形特征，因为岩层在地面上出露情况，和地形起伏亲密相关。通常是经过水平分布或地形等高线来了解其地形特点和山川大势。 然后逐步阅读分析地质内容。通常要阅读分析项目有：地层和岩石类型、产状、时代、分布及其接触关系；褶皱和断层类型、特点、规模、分布规律及其形成时代等。总而言之，一幅地质图所反应地质内容是很丰富，必需仔细地逐一分析，然后把多种地质现象综合起来，总观其规律。

六、地质勘察汇报阅读
（一）工程地质勘察任务
1、查明建筑地域工程地质条件，指出有利条件和不利条件。
2、分析研究和建筑相关工程地责问题，做出定性和定量评价，为工程建筑设计和施工提供可靠地质依据。
3、选择工程地质条件优越工程建筑场地。
4、提出相关建筑物类型、结构、规模和施工方法提议。
5、为确定改善和防治物理地质现象方法提供地质依据。
6、估计工程兴建对工程地质环境造成影响。

（二）工程地质勘察方法
工程地质测绘：像片成图法、实地测绘法
工程地质勘察：物探、钻探、坑（槽）深
工程地质试验：岩土试验、水文试验
长久观察
（三）工程地质条件
岩土类型、地质结构条件、地形地貌条件、水文地质条件、物理地质现象、天然建材条件等
（四）勘察阶段划分
可行性研究阶段、初步勘察阶段、具体勘察阶段
（五）工程地质勘察部署
1、标准
2、地质点部署标准
3、勘察工程施工程序：调查、资料搜集—测绘—物探—坑探（钻探）—现场、室内试验—长久观察

（六）工程地质勘察资料整理
工程地质勘察汇报内容
1、正文：
（1)任务要求及勘察工作概况；
（2）区域自然地理概述；
（3）场地地层分布、岩石和土均匀性、物理力学性质、地基承载力和其它设计计算指标；
（4）地下水埋藏条件和侵蚀性和土层冻结深度
（5）综合评价
2、图件：勘察点平面部署图、钻孔综合拄状图、工程地质剖面图、持力层顶面埋深图、岩土芯照片
3、附表
土工试验结果表、岩石抗压强度表、水质分析表

（七）阅读勘察汇报要达成目标
1、全方面仔细阅读后，了结场地工程地质条件
2、依据工程要求，查对钻孔位置、孔深、取样数量是否合乎规范要求
3、复核土工试验结果是否正确、合理，参数是否齐全
4、查对地下水埋藏条件、水质(是否含有腐蚀性）、水位及地下水改变规律（周围条件及补给和水位改变）
5、认真分析汇报中结论和提议，判定其合理性，在此基础上提出地基基础设计和施工最好方案提议。