工程地质学——第12章工程地质勘察

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1、第十二章 工程地质勘察 工程地质学基础 退出 12 1建筑工程地质勘察的方法和内容 12 2建筑工程地质勘察的报告书和图件 第一节 不同工程勘察阶段的 勘察要求 一 工程地质勘察的任务与目的 工程地质勘察的任务与目的是查明 建设地区的工程地质条件 预测和分析工 程地质问题 为工程建设的规划 设计 施工和运用提供地质资料的依据 以便选 择优良的工程场地 使工程建筑与当地的 地质环境相适应 保证工程建筑的稳定安 全 经济合理和正常运用 查明条件 分析问题 作出评价 选择场地 提出建议 制定措施 预测新问题 工程地质勘察的目的 为了获取建筑场地及其相关地区的工程地质条件的原始资料和工 程地质论证 工

2、程地质勘察的原则 工程地质勘察的要求 工程地质勘察的方法 为工程建设服务 结合具体建筑物类型 要求和特点以及当地的自 然条件和环境来进行 勘察工作要有明确的目的性和针对性 按勘察阶段的要求 正确反映工程地质条件 提出工程地质评价 为设计 施工提供依据 工程地质测绘 工程地质勘探与取样 工程地质现场测试与长期 观测 工程地质资料室内整理等 岩土工程勘察分级 1 根据工程的规模和特征 以及岩土工程问题造成工程破坏或影响 正常使用的后果 分为 一级工程 二级工程 三级工程 2 根据场地复杂程度 分为场地等级 一级场地 二级场地 三级场地 3 根据地基的复杂程度 分为三个地基等级 一级地基 二级地基

3、三级地基 根据工程重要性 场地复杂程度等级和地基复杂程度等级 可将 岩土工程勘察进一步划分为甲 乙 丙三级 甲级 以上三项 有一项或多项为一级 乙级 除甲级 丙级之外为乙级 丙级 以上三项等级均为三级 12 1 建筑工程地质勘察的方法和内容 12 1 1 工程地质勘察阶段 可行性研究勘察阶段 探明工程场地的稳定性和适宜性 1 收集资料 2 现场踏勘 3 测绘和必要的勘探避开地区或地段 初步勘察阶段 对工程场地的稳定性作出岩土工程评价 1 搜集可行性研究阶段岩土勘察报告 建筑范围地形图及有关工 程性质 规模的文件 2 初步查明地层 构造 岩土物理力学性质 地下水埋藏条件及 冻结深度 3 查明场地

4、不良地质现象的成因 分布 对场地稳定性的影响及 其发展趋势 4 判定场地和地基的地震效应 详细勘察与施工勘察阶段 1 详勘与施工图设计相对应 按不同的建筑物或建筑群提出详 细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数 对地基作出 工程分析评价 为基础设计 地基处理 不良地质现象的防 治等作出方案及论证 提出建议 2 施工勘察与设计施工相结合进行的地基验槽 桩基工程与地 基处理的质量和效果的检验 特别在施工阶段发现地质情况 与勘察不符时要进行施工勘察 补充必要数据 为施工阶段 的地基基础设计变更提出相应的地基资料 12 1 2 工程地质测绘 内容和比例尺 1 内容 包括有工程地质条件的全部要素 即拟

5、建场地的地层 岩 性 地质构造 地貌 水文地质条件 物理地质作用和现象 已有 建筑物的变形和破坏状况和建筑经验 可利用的天然建筑材料的质 量及其分布等 2 比例尺 小比例尺测绘 1 5000 1 50000 选址阶段 中比例尺测绘 1 2000 1 10000 初勘阶段 大比例尺测绘 1 500 1 2000 详勘阶段 在地质条件复杂时 比例尺可适当放大 最基本的勘察方法和基础性的工作 用于勘察的前期阶段 在野 外将各种地质现象进行观察 描述 记录 并反映到一定比例尺 的地形图上 编绘成地质图或工程地质图 工程地质测绘方法 实地测绘法 1 测绘前的准备工作 2 布置地质观察测绘路线 方法 路线

6、穿越法 分为 直线形或折线形 路线方向大致与岩层走向 构造线及地貌单元相垂直 布点法 预先在地形图上布置一定数量的观测路线和观测点 常用 于大 中比例的工程地质测绘 界限追索法 沿地层走向或某一地质构造线或某些不良地质现象界限进 行布点追索 查明局部的工程地质问题 3 工程地质观测点的工作内容 工程地质观察点的类型 测定地质点的位置 在地质点应认真观察 仔细描述 照实做好野外记录 采集有代表性的岩石 土 样标本 化石标本等 4 野外实测地质剖面图 5 测绘工作的内业整理 将野外测绘观察成果资料进行鉴定分析 确定岩石性质及地质年 代 将地质观察点标定在地形图上 并将各点的主要岩层界限 构 造线画

7、出 其它的主要地质要素用特殊符号标出 连结所有相同地 质界限及构造线 得到所绘制的工程地质图 利用实测剖面图或在平面图上切取纵横两方向的工程地质剖面图 将所得资料进行综合分析 编制成工程地质测绘报告 像片成图法 1 利用航空 卫星 摄影的像片 先在室内根据判释标志 并结 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 水系及不良地质现象等 描述在单张像片上 2 然后在像片选择 需要调查的若干点和路线 据此去实地进行调查 校对修正绘成 底图 3 最后 将结果转绘成工程地质图 比例尺 航片 1 25000 1 100000 陆地卫星影像 1 250000 1 500000 热红外图像 1

8、50000 遥感技术 12 1 4 工程地质勘察 坑 槽探 用人工或机械方式进行挖掘坑 槽 直接观察岩土层的天然 状态及各地层之间接触关系等地质结构 取出实际的原状结 构土样 优点 使用工具简单 技 术要求不高 应用广泛 揭露面积较大 可直接观 察地质现象 采取原状结 构试样 可作现场大型原 位试验 缺点 可达深度较浅且成 本较高 探槽 试坑 竖井 平洞 浅井 石门 坑探的编录工作 除了做详细的描述记录之外 还要绘制展视图 展视图种类 四壁辐射展开法 适用于探坑 四壁平行展开法 适用于浅井或竖井 地层 年代 层厚 m 标高 m 四壁方位 岩性描述 北东南西 Q1 7 2 7砂砾岩 D1 7 2

9、 3石灰岩 D1 9 2 0石英砂岩 四壁平行展开法绘制的浅井展视图 钻 探 1 概念和用途 借助于钻机机械和工具在岩层中钻孔的一种勘察方法 钻孔分为鉴 别孔和技术孔 控制孔与一般孔 可以直接探明地层岩性 地质构造 地下水埋深 含水层类型和 厚度 滑坡滑动面的位置以及岩溶发育情况等 还可以取出岩芯作为试样或在钻孔中进行抽压水试验 声波测试 触探或长期监测等 2 优势 与坑探相比 钻探深度大 且选位不受地形 地质条件的限制 与物探相比 钻探是直接的勘探手段 精确高 准确可靠 3 钻探方法和设备 钻探工具根据动力来源分为人力和机械两种 前者仅用土层 浅孔 后者则岩土层均用 效率高 孔深大 常用人力

10、钻探工具 洛阳铲 锥探 麻花钻 小螺纹钻等 洛阳铲 钻孔直径小深度较大的圆形孔 取出扰动土样 冲进深度一般可 达10m 黄土中可达30m 弧形铲头适用于黄土及黏性土层 圆 形铲头可安装缺十字或活叶 可钻进并取出砂土 掌形铲头可将 孔内较大碎石 卵石击碎 锥探 用锥具向下冲入土中 凭感觉来探明疏松覆盖层厚度 探深可达 10m 用于查明沼泽和软土厚度 黄土陷穴 麻花钻或小螺纹钻 每节长1m的钢管钻杆和管子钳 首端为麻花形钻头 螺旋取出扰 动土样 孔径小 适用于粘性土及砂类土 探深6m以内 机械钻探的工具是各式钻机 按照钻进方法 冲击钻进 回转钻进 振动钻进 冲洗钻进 冲击钻进 利用钻具的自重 反复

11、自由下落的冲击力 使钻头冲击孔底以破 碎岩石而逐渐钻进 适用于砾 卵石层及基岩 不能取得完整岩 芯 能保持较大的钻孔口径 回转钻进 利用钻机回转 是钻头的切刀或加研磨材料削磨岩石而不断钻进 适用于软硬不同的地层 能取得原状土或完整岩芯 振动钻进 利用机械动力产生的振动力 使土的抗剪强度降低 借振动器和 钻具的自重 切削孔底土层不断钻进 不能得原状土或完整岩芯 冲洗钻进 通过高压射水破坏孔底土层从而实现钻进 适用于砂层 粉土层 不太坚硬粘土层 4 岩土取样 在取样的工程中 力求排除各种可能的扰动因素 使试样的扰动程 度降至尽可能小的程度 其中取土器是影响取土质量的重要因素 目前外钻孔取土器样式

12、对开筒式 圆筒推出式 重大工程尽量选 用活塞薄壁取土器 软土 三重管取土器 坚硬土 级别扰动程度试验内容 不扰动土的定名 含水量 密度 强度试验 固结试验 轻微扰动土的定名 含水量 密度 显著扰动土的定名 含水量 完全扰动土的定名 土试样质量等级划分 不同等级土试样的取样工具和方法见 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 5 钻孔观测 编录和资料整理 1 岩芯观察 描述和编录 2 钻孔水文地质观测 3 钻进动态观察和记录 4 编制钻孔柱状图 比例一般为1 100 1 500 地球物理勘探 1 运用场合 作为钻探的先行手段 作为钻探的辅助手段 作为原位测试手段 2 方法 电法勘探 磁法勘探

13、 重力勘探 地震勘探 放射性勘探 红外探测方法 声波探测技术等 电法勘探 1 岩土的电阻率 不同的岩土有不同的电阻率 火成岩的电阻率最大 变质岩次之 沉积岩最低 岩土类别电阻率 m 岩浆岩 变质岩 沉 积 岩 粘土 软页岩 硬页岩 砂 砂岩 多孔灰岩 致密灰岩 2 电探方法 电剖面法 电测深法 电剖面法 通过分析对比 了解地下勘探深 度以上沿侧线水平方向上岩土的电性变化 电测深法 可以求得岩土层的电阻率及其随 深度的变化 从而得到判释地下地质的依据 A B MN 工程地质勘探的布置 1 恰当运用物探 钻探 轻重型坑探各类勘探手段 扬长避短 互 相配合 有效快速解决问题 并节省投资 2 不同勘察

14、阶段工程地质勘探的深度和广度不一样 随着勘察阶段 提高 勘探工作应遵循 范围由大到小 点线由稀到密 探勘的 总体结构常常是由初期的线状或局部点状到高级阶段网状 3 充分考虑工程地质条件复杂程度及规律和待研究问题的性质 合 理布置勘察 了解场地工程地质条件 勘探线垂直岩层走向 构造单元和河谷 在条件复杂场地 点的距离适当加密 各勘探点在深度上要互相衔接 滑坡的主滑床方向上布置主勘探线且点加密 同时布置辅助勘探线 4 勘探布置应随建筑物类型和规模而异 一般原则 根据建筑物类型 勘察阶段 地质条件复杂程度综合考虑布孔 深度 一般按工程地质勘察规范要求 同时考虑设计要求 工 程地质评价需要 1 对滑坡

15、的稳定分析需要穿过可能的滑动面 2 了解岩石风化层厚度 需要达到确是新鲜基岩为止 3 研究断层带的宽度和性质的坑孔 应穿过断层直达下盘完整 基岩 4 对工业民用建筑的地基沉降计算应达地层压缩层之下 2倍 或3倍基础宽度 或可能的桩基深度之下 5 对地下硐室应达其底板高程以下10m左右 6 有时候根据地质测绘和物探初步确定坑孔深度 按实际情况 再作调整 勘探坑 孔深度确定 12 2 建筑工程地质勘察的报告书和图件 工程地质勘察的内业整理是勘察工作的主要组成部分 它把现 场勘察得到的工程地质资料和与工程地质评价有关的其它资料 进行统计 归纳和分析 编成图件和表格 将现场和各个方面 搜集得来的材料

16、按工程要求和分析问题的需要进行去伪存真 系统整理 适应工程设计和工程地质评价的实际需要 勘察资料的内业整理工作包括 1 现场和室内试验数据的整理和统计 2 工程图件的编制 3 工程地质报告书的编写 12 2 1 勘察数据的整理与分析 步 骤 1 划分工程地质单元 具有同一地质年代 成因类型 并处于同一构造部位和同一地 貌单元的岩土层 具有基本相同的岩土性特征 矿物成分 结构构造 风化程度 物理力学性能 工程性能的岩土性 影响岩土体工程地质的因素是基本相似的 对布均匀变形反映敏感的某些建 构 筑物的关键部位 视需 要划分更小的单元 2 对地质数据和试验数据进行分析和归纳整理 使其能更好 反映岩土体性质和地质特征的变化规律 12 2 2 工程地质图的编制 工程地质图的分类 1 工程地质勘察实际材料图 图中反映该工程场地勘察的实际工作 包括地质点 钻孔点 勘探 坑洞 试验点 长期观测点等 从实际材料图上可得出勘察工作量 勘察点位置以及勘察工作布置的合理性等 2 工程地质编录图 由一套图件构成 包括有钻孔柱状图 基坑编录图 平洞展视图及 其他地质勘探和测绘点的编录 3 工程地质分析图 图中突出