第五章综合项目工程地质科学勘察.doc

第五章 工程地质勘察
§5-1 绪 论
一、工程地质勘察任务与目
工程地质勘察任务与目是查明建设地区工程地质条件，预测和分析工程地质问题，为工程建设规划、设计、施工和运用提供地质资料根据，以便选取优良工程场地，使工程建筑与本地地质环境相适应，保证工程建筑稳定安全、经济合理和正常运用。
作为一门实践性极强学科，工程地质勘察是如何运用地质、工程地质理论和实践经验，解决与工程建设关于地质问题学科，也是一门探讨工程地质调查和勘探办法学科。因而，随着技术办法、勘探设备更新与发展，工程地质勘察理论、办法及手段等将更加完善。
二、工程地质勘察重要办法和手段
在工程地质勘察过程中，要采用工程地质学所有研究办法，即：地质学办法、实验办法、工程地质类比法、模型实验法、概率记录法和理论计算法。以上各种研究办法在实际工作中是通过各种工程地质勘察办法和手段来实现。对于不同工程规定，不同工作内容，所采用工程地质勘察办法与手段也是不同样。但总来说，普通涉及如下几种方面：
1． 工程地质测绘；如：地面测绘、航测、卫测等，是基本，是主线。
2． 工程地质勘察；涉及物探、化探、钻控等。
3． 工程地质室内实验和野外实验；大型现场实验、室内土工实验等。
4． 工程地质长期观测；对房屋变形、地下水位、地面沉降等进行动态长期观测。
5． 勘察资料室内整顿及计算。
三、工程地质勘察内容和规定
由于咱们工作对象是不同工程对象，因而对工程地质勘察内容和精度规定是不同样。虽然是同一工程，在不同勘察阶段对其工作规定和研究内容也不尽相似。
按照建设工程项目管理中对普通工程项目阶段划分，可将其分为：预可研、可研、初设、施工图设计、施工、工程使用管理等六个重要阶段，而工程地质勘察工作重要是集中在前四个阶段。
各阶段相应工勘阶段及内容如下：
↓
1． 预可研阶段→重要是收集整顿已有资料，特别是区域性地质、水文地质、工程地质等资料（涉及各种图件、文字报告、影像资料如航卫片等）
↓
（项目建议书）→依照预可研阶段成果编制项目建议书，可以依照需要做少量
〈踏勘〉
调研或实地考察。
〈可勘阶段〉
↓
2． 可研阶段 → 依照批复项目建议书审查意见，组织安排一次性工勘工作，重要任务是选址、选线。完毕方案比选所需要工程地质资料及工程地质条件评价，为项目可研报告编制提供必要根据。同步对重大工程还要解决工程项目中重要问题研究方向等。
〈初勘阶段〉
↓
3． 初设阶段 → 依照可研报告批复意见和可研阶段成果，详细查明所拟定场址、线路等工程地质及水文地质条件。拟定场址、线路详细位置，为初步设计提供必要工程地质资料及评价。
〈详勘阶段〉
4． 施工图设计阶段→依照初设成果，开展详细勘察和专项研究，有针对性地对需解决工程地质问题提出设计及办法，为完毕施工图设计工作提供一切必须工程地质资料。
〈补充勘察阶段〉
↓
↓
5． 施工阶段 → 解决施工中遇到工程地质问题，可做一定限度专项研究。配合施工（可以少量变更设计图），开展监测工作。
6． 工程使用管理→针对工程交付使用后浮现工程地质问题，研究并加以解决，提出原则性意见。
需要特别指出是，由于工程对象、内容、行业管理等不同，在工程地质勘察工作广度、深度和精度规定上也有所差别，因而有时可恰本地合并，但总原则是随着工程项目阶段进一步，工勘工作深度将越来越深，精度也会越来越高，而广度则也许越来越小。
尽管各阶段工程地质工作内容和规定也许会由于实际状况有所不同或有所侧重，但各阶段工程地质工作程序却基本相似：
1． 准备工作；（收集资料，组织、编制工作、设计文献和规定……）
2． 工程地质调查测绘；
3． 工程地质勘察；
4． 测试工作；
5． 文献编制。
§5-2 工程地质调查测绘
一、工程地质测绘目与任务（作用）
1． 查明拟定工程场址、线路等工程地质条件；
2． 编制工作区工程地质图件及工勘文字报告，并提交设计部门及人员使用；
3． 可缩小进一步勘察面积，并初步掌握某些规律和发现需要进一步研究解决工程地质问题，也为开展其她类型工勘工作等奠定良好基本，提供方向上指引。
二、工程地质调查测绘内容 P185
1． 地形、地貌条件；
2． 地层、岩性条件；
3． 地质构造条件；
4． 水文地质条件；
5． 不良地质作用；
6． 土石工程性质等；
7． 工程地质现象。
对已有所有工作区内建筑物，特别是受损建筑物进行调查等。
(1) 建筑物位于不良地质环境内并有变形标志；
应注意查明不良地质因素在什么条件下有害于那一类建筑物，并调查各种防护办法有效性，以便谋求更有效防护办法。
(2) 建筑物位于不良地质环境内，但无变形标志：
应注意查明与否采用了特殊构造，或与否以往对工程地质条件评价过低，这对于重新评价该地区工程地质条件及建筑物构造设计有重要意义。
(3) 建筑物位于有利地质环境内，但有变形标志：
应注意查明与否是由于建材质量或工程质量问题导致，以便证明与分析以往工程地质条件评价与否对的。
(4) 建筑物位于有利地质环境内，无变形标志：
还需注意查明与否采用了特殊构造，以致于将某些不利地质条件隐蔽起来了。
三、工程地质调查测绘办法
（一） 测绘范畴
工程地质测绘范畴重要是根据工程对象及规定和区域地质条件复杂限度及其研究限度决定。
1． 建筑物类型不同，规模大小不同，则它与自然条件互相作用规模及强度也就不同。在选取范畴时，一方面应考虑到这一点。对于铁路、公路等线状工程而言，普通工程地质测绘是沿线路在带状范畴内进行；
2． 满足场址、线路方案比选、工程设计及病害治理为原则。测绘初期可恰当扩大范畴，而后期则可集中在相对较小范畴内进行；
3． 地质条件复杂，研究限度越局限性，测绘范畴就需要愈大。
(1) 测绘范畴内地质条件复杂若仅限于较小范畴内将难于查清测绘区内十分复杂地质条件；
(2) 工作区内地质条件虽不复杂，但邻近地欧存在可以产生威胁建筑物安全自然地质作用，如泥石流、强烈地震发震断层等。
（二） 调查测绘路线布置及测绘宽度
线路工程地质调查测绘普通沿线路中线或导线进行，测绘宽度多限定在中线两侧各200～300m范畴。
在测绘线路上应依照工程地质勘察精度、内容、地质条件复杂限度合理地布置若干观测点。（规范规定）
（三） 观测点选取及测绘内容P186
（四） 测绘比例尺及精度
1． 比例尺拟定
不同工程对象、工作内容、勘察阶段及地质条件复杂限度等对测绘比例尺规定是不同样，虽然是不同部门对测绘比例尺规定也是不同。总原则是必要满足工程阶段对测绘工作规定和符合国家关于规范与规定。应当说对工程规定越高、测绘内容越全、工程阶段越进一步、测区地质条件越复杂等，所规定比例尺也就越大。这里需要强调是不同行业对大、中、小比例尺认定范畴会有所不同，实际工作中要注意相应行业原则。
2． 测绘精度与测绘办法
测绘精度是与测绘比例尺大小相适应。不同比例尺测绘，对于测绘精度（即观测点数量、类型、内容等）规定也不尽相似，同步还须考虑测区内地质条件及复杂限度等。
在测绘办法上，预可研、可研及初勘阶段多采用简易工具如地质罗盘、气压计、测斜仪等定向、步测、目测（距离及高程），而在详勘或对重大工程、不良地质条件发育地段施工设计阶段，多采用经纬仪、水准仪、钢尺精准定向、定点仪器进行测绘。
3． 测绘工作地位和作用
工程地质测绘是工程地质工作中最基本，也是最重要基本性工作。它不但可以协助咱们获得大量各种第一手地质基本资料，同步也是进一步开展工勘其他工作如勘探、实验等重要基本。
基于上述对测绘工作重要性讲述，在实际工作中对测绘原始记录，需做到精确可靠，层次条理清晰，文图要符。要力求对观测点及观测线路描述全面真实。
近十几年来，各种先进技术如高清晰度、高辨别率卫星影像在工程地质测绘中应用越来越普及，涉及相应地理信息系统也正在建立。可以相信，工程地质测绘工作一定会有新发展和突破。
§5-3 工程地质勘探
工程地质勘探工作普通是在测绘工作基本完毕后，依照测区内综合条件，有针对性布置勘探点、勘探深度。用勘探工作成果补充、检查和修改调查测绘工作成果。
惯用勘探办法有三类：物探、钻探和坑探。
一、简易勘探
1． 挖探：是最简易勘探办法，惯用有剥土、槽探、坑探等。注意回填。
2． 轻便勘探：使用洛阳铲、锥具及螺纹钻等进行勘探。
二、钻探
当勘探深度较大或地层不适当采用简易勘探办法时，可采用机具钻探。
惯用钻探办法有回转、冲击及震动钻探。钻头类型有硬质合金肋骨钻头、钢砂钻头、金刚石钻头、牙轮钻头等。钻机类型与孔径、深度对照关系见P189表8-1。
三、物探
物探是以观测地质体天然物理场或人工物理场空间或时间分布状态，不研究地层物理性质和地质构造办法。
（一） 长处与局限性
物探办法效率高、成本低、装备轻便，能从较大范畴勘察地质构造和测定地层各种物理参数等。可以经济而迅速地探测较大范畴内状况：
1． 覆盖层下基岩面起伏变化；
2． 隐伏断裂构造；
3． 埋藏或隐伏自然地质现象（如岩溶等）等三维资料。
因而普通在钻探布设前安排物探工作。
但是物探是一种非直观勘探办法，物探资料往往具备多解性；并且物探办法与否有效要取决于对象与否具备某些基本条件。
（二） 探测对象应满足三个基本条件
1． 探测对象与围岩电阻率有明显差别；
2． 探测对象厚度或直径、宽度与其埋深之比足够大；
3． 用电测深拟定地层界面深度时，界面倾角以及界面间夹角不大于20°，界面延续长度数倍于埋藏深度。
（三） 惯用物探办法 P189
1． 电法勘探；（高密度电法、瞬变电磁法及可挖源音频大地电磁测深法）
2． 地震勘探；
3． 声波勘探；（声波CT）
4． 磁法勘探；
5． 重力法勘探；
6． 触探；
7． 测井；
8． 地质雷达等。
§5-4 航空工程地质勘察
及遥感技术应用
一、航空工程地质勘察
简称航空地质，是直接或间接运用飞机或其他飞行工具，借助各种仪器对地面做各种地质调查，通过野外核对工作，编制工程地质图一种专门办法。
航空地质勘察重要进行两项工作：航空目测和航摄像片判释。
航空地质作用：
1． 可将某些野外工作转为室内工作；
2． 缩短勘察周期，保证勘察质量；
3． 可以拟定露头状况，清晰地辨别小型地貌；
4． 能勾画出不同岩石分界线；
5． 拟定观测点，勘探点大体位置与数量，拟定调查测绘路线方向。
6． 能对的拟定地表形态发育阶段；
7． 初步拟定建筑材料产地。
二、遥感技术应用
遥感技术是指从高空（飞机或卫星上）运用各种遥感器接受来自地面物体发射或反射各种波长电磁波，从而依照收到大量信息进行分析判断，拟定地面物体存在及变化状态一种办法。
遥感技术重要优势：
1． 摄像范畴大；
2． 资料获取以便，不受地形限制；
3． 影像所包括信息种类多，数量大，成图迅速，一次成像就可完毕；
4． 可分时段重复对某一地区进行扫描，因而可对某一需监测目的实行动态监测；
5． 成图迅速，可通过数字化图像解决技术进行信息分离，制作关于专业图件，因而成本相对低廉。
遥感技术在国内外已被广泛地应用于政治、军事、工业、农业、都市供水、矿产资源调查、环境与灾害监测等各种领域。遥感技术在道路工程地质工作中应用研究重要集中在两个方面：一是为地形、地质复杂地区线路位置及重点工程位置选取提供根据；二是为不良地质现象如泥石流、滑坡等分布范畴和动态，以及危害工程建筑物地质构造如大断层等，提供预测预报，作为设计和施工重要参照资料。
但遥感技术作为一种还处在不断完善与发展新技术，遥感技术还只是重要用于指引地区测绘或作为其他工勘一种补充。固然遥感技术也具备局限性，不也许完全代替老式工勘工作，但可以在地面测绘中大大减少老式工勘数量，缩短工期，对测绘工作质量也可得到提高。
随着遥感技术应用领域不断扩大，装备不断更新，解译技术日趋完善。可以相信，老式工勘手段与办法在工勘工作中比重将会逐渐减少。
§5-5 测试及长期观测
一、测试
（一） 分类
1． 按测试完毕场合分为室内实验和现场测试两大类；
2． 按指标类型分为物理力学和化学成分实验（化验）；
3． 按物质性态分为岩土、水。
固然，分类办法还诸多。
（二） 程序
1． 室内程序
(1) 选取取样地点。要依照测试目，规定和场地条件，合理地选取具备代表性测试样品。
(2) 使用对的取样办法、运送办法、包装保存办法等取样、装样、送样和保管。
(3) 按关于测试办法国标或行规等进行测试。
(4) 编制测试报告。
2． 现场土工实验程序
(1) 选取现场测试地点。普通先在该处取样做室内测试。
(2) 按测试规定平整实验场地。
(3) 安装测试设备。
(4) 按规定（规范、原则、规定）进行测试。
(5) 编制测试报告。
3． 水文地质实验
(1) 水质分析（简分析、全分析、特殊成分分析）
(2) 抽水实验（注水、渗水实验）
(3) 水位联测
普通是在同一时刻某地区内全境地下水位统测。P192～193。
二、长期观测
由于某些工程地质条件具备随时间变化特性，如地下水位及地下水化学成分，岩土中孔隙水压力，季节性冻结层和近年冻结层温度、物理状态等。仅依托短时间实验与观测成果显然是无法得出全面而精确结论。因而在某些状况下，恰当安排对这些随时间变化工程地质条件或要素进行长期观测是十分必要。
对于工程地质条件而言，常遇到长期观测问题有：
1． 对已有建筑物变形进行长期观测；
2． 对不良地质现象发展过程进行长期观测；
3． 地表水及地下水活动进行长期观测；
4． 对其他特性内容、对象进行有关因素长期观测。
对于长期观测工作，随着观测设备更新及自动化水平提高，比过去变得容易得多了。
§5-6 文献编制
外业资料应及时分析、整顿，在确认原始资料精确、完善基本上编制图件及文字阐明，构成上交资料。上交资料普通涉及三某些：工程地质阐明书（工程地质勘察报告），各种工程地质图、工程地质断面图，各种勘探、调查访问、实验、化验、观测等原始资料。
一、工程地质阐明书
二、工程地质图件