工程地質測繪的實施方法
1. 工程地質測繪的詳細介紹
工程地質測繪 是工程地質勘察中一項最重要最基本的勘察方法,也是諸勘察工作中走內在前面的一項勘察工作。容它是運用地質、工程地質理論對與工程建設有關的各種地質現象進行詳細觀察和描述,以查明擬定建築區內工程地質條件的空間分布和各要素之間的內在聯系,並按照精度要求將它們如實地反映在一定比例尺的地形設計圖上。配合工程地質勘探、試驗等所取得的資料編製成工程地質圖,作為工程地質勘察的重要成果提供給建築物規劃、設計和施工部門參考。
工程地質測繪應做到:(1)充分收集和利用已有資料,並綜合分析,認真研究,對重要地質問題,必須經過實地校核驗證:(2)中心突出,目的明確,針對與工程有關的地質問題進行地質測繪;(3)保證第一性資料准確可靠,邊測繪,邊整理;(4)注意點、線、面、體之間的有機聯系。為了使同學們能夠掌握工程地質測繪的基本程序及過程,實習擬按生產實際分為資料准備、外業測繪及資料綜合整理等三個階段進行。
2. 工程地質測繪的介紹
工程地質測繪是工程地質勘察中一項最重要最基本的勘察方法,也是諸版勘察工作中走在前面的權一項勘察工作。它是運用地質、工程地質理論對與工程建設有關的各種地質現象進行詳細觀察和描述,以查明擬定建築區內工程地質條件的空間分布和各要素之間的內在聯系,並按照精度要求將它們如實地反映在一定比例尺的地形設計圖上。配合工程地質勘探、試驗等所取得的資料編製成工程地質圖。
3. 工程地質勘察方法有哪些
工程地質勘察方法:測繪、勘探、岩土測試、長期觀測
測繪:將建築影內響范圍內的地質現象反映容在地形圖上。是一種在地面進行的勘察方法。
勘探:是一種查明地下地質情況的勘察方法。可分為:(1)物探(地球物理勘探):根據導電率、磁性、密度以及彈性波在地下不同地層、介質(水、空洞、岩等)中傳播速度的不同來劃分岩性、地下水位、溶洞分布等等。指導鑽探。(2)鑽探:與坑(槽)探配合使用3)觸探:即是一種勘探手段,又是一種原位測試方法。
原位測試:載荷試驗、靜力觸探試驗、標准貫入試驗、十字板剪切試驗、旁壓試驗、現場直接剪切試驗。
長期觀測。
4. 水文地質測繪的基本工作方法
(一)准備工作與野外踏勘
主要工作內容為:①收集與研究工作區已有的自然地理、地質地貌及水文地質資料,對研究區的水文地質條件有初步認識,了解其水文地質研究程度及存在問題,以便有針對性地進行測繪工作;②凡是有航、衛片的地區,必須充分利用,認真判讀和解譯;③根據需要,選擇有代表性的路線,進行野外踏勘;④做好有關地質、器件等方面的准備。
(二)研究或實測控制性(代表性)剖面
野外水文地質測繪,應首先從研究或實測控制性(代表性)剖面開始。其目的是查明區內各類岩層的層序、岩性、結構、構造及岩相特點,裂隙岩溶發育特徵、厚度及接觸關系,確定標志層或層組,研究各類岩石的含水性和其他水文地質特徵。
剖面應選在有代表性的地段上,沿地層傾向方向布置,要在現場進行草圖的測繪,以便發現問題及時補作,按要求採取地層、構造、化石等標本和水、土、岩樣等樣品,以供分析鑒定之用。在水文地質條件復雜的地區,最好能多測1~2條剖面,以便於對比。如控制剖面上的某些關鍵部位掩蓋不清,還應進行一定量的剝離或坑探工作。
(三)布置野外觀測線、觀測點
1.觀測線的布置原則
按照用最短的路線觀測到最多內容的原則,沿地質、水文地質條件變化最大的方向布置觀測線,並盡可能多的穿越地下水的天然露頭(泉、暗河出口等)和人工露頭(井、孔等)以及關鍵性的水文地質地段。實際工作中,觀測線的布置方法主要有以下3種:
(1)穿越法:即垂直或大致垂直於工作區的地質界線、地質構造線、地貌單元、含水層走向的方向布置觀測線。該種方法效率高,可以最少的工作量獲得最多的成果,在基岩區或中小比例尺測繪時多用該種方法。
(2)追索法:即沿著地質界線、地質構造線、地質單元界線、不良地質現象周界等進行布點追索(順層追索)。該種方法可以詳細查明地質界線和地質現象的分布規律,但工作量較大。該種方法主要用於大比例尺水文地質測繪。
(3)綜合法(亦稱均勻布點法,全面勘查法):即在工作區內,採用穿越法與追索法相結合的方法布置觀測線。例如,在鬆散層分布區,則垂直於現代河谷或平行地貌變化的最大方向布置觀測線,並要求穿越分水嶺,必要時可沿河谷追索,對新構造現象要認真研究;在山前傾斜平原區,則應沿山前至平原,從洪積扇頂至扇緣(或溢出帶)布置,平行山體岩性變化顯著的方向也應布置觀測線;在露頭較差的地段,有時可用全面勘查法,以尋找地層及地下水露頭;在第四紀地層廣泛分布的平原地區,基岩露頭較少,可採用等間距均勻布點形成測繪網路,以達到面狀控制的目的。
2.觀測點的布置原則
觀測點的布置要求既能控制全區,又能照顧到重點地段。通常,觀測點應布置在具有地質、水文地質意義和有代表性的地段。通常,地質點可布置在地層界面,斷裂帶、褶皺變化劇烈部位、裂隙岩溶發育部位及各種接觸帶;地貌點布置在地形控制點、地貌成因類型控制點、各種地貌分界線,以及物理地質現象發育點;水文地質點布置在泉、井、鑽孔和地表水體處,主要的含水層或含水斷裂帶的露頭處,地表水滲漏地段,水文地質界線上,以及布置在能反映地下水存在與活動的各種自然地理、地質和物理地質現象等標志處,對已有取水和排水工程也要布置觀測點。觀測線、觀測點的技術定額參見有關規范。例如,《供水水文地質勘察規范》(GB50027-2001),見表2-1。
(四)進行必要的輕型勘探和抽水
輕型勘探就是使用輕便工具如洛陽鏟、小螺紋鑽、錐具等進行勘探。
圖2-2 小螺紋鑽(單位:cm)
(3)錐探:即用錐具向下沖入土中,憑感覺來探明疏鬆覆蓋層厚度。探深可達10m以上。用它查明沼澤和軟土厚度、黃土陷穴等最有效。
水文地質測繪中,除全面搜集區內現有的井孔及坑道(礦井)的資料外,還要求在測區進行一些輕型勘探和抽水。例如為取得被掩埋的地層、斷層的確切位置,裂隙或岩溶的發育地段,揭露地下水露頭等資料時,可布置一些坑、槽、淺鑽或物探工作。為取得含水層的富水性資料,需布置一些機井抽水試驗,為取得鬆散層厚度及被覆蓋的基岩構造等,可布置一些物探工作。
(五)作好野外時期的內業工作和室內工作
野外測繪時期,每天都應把當日的野外各項原始資料進行編錄和整理,其內容主要包括:原始記錄的整理、野外草圖的清繪,泉、井、孔等資料的整理,水、土、岩樣的編錄登記,並逐步總結出規律性的認識,野外工作進行一段時間,應當進行階段性的系統整理,一旦發現問題或不足,應立即進行校核或補充工作。
此外,為避免測繪時期組與組之間或相鄰圖幅之間,對一些現象認識不一致或某些界線不銜接,要求各測繪組的調查范圍深入鄰區(組)內一定距離,並常與鄰組進行野外現場接圖。
室內工作的主要內容是:①認真、細致、系統的整理測繪資料,如發現有誤或不足,還應進行補充工作;②完成實驗室水、土、岩樣分析、實驗和鑒定及有關資料整理工作;③做好勘探、野外試驗等資料的整編工作;④編制水文地質圖件(包括具有代表性的水文地質剖面)以及水文地質測繪報告(或圖幅說明書)。通常把水文地質測繪成果納入水文地質調查總的報告中。
傳統的地質、水文地質填圖一般在紙圖上進行,由於野外用紙圖的頻繁使用,所填的地質圖還必須進行清繪,然後再用水彩上色。這種方法的主要缺陷是所填地質圖缺少地質屬性數據,另外還有修改困難、上色不均勻、效率低、不易保存及數據共享性差等缺點。而基於GPS、RS、GIS(簡稱「3 S」技術)的計算機輔助地質填圖具有圖形附帶地質屬性數據的特點,實現了傳統地質圖表達信息的徹底變革,同時還具有隨時修改、高效、實現數據共享、易於保存和傳輸等優點。因此,在水文地質調查工作中,應盡量採用以「3S」技術為基礎的數字化地質填圖。
5. 岩土工程勘察的方法或技術手段有幾種
(1)工程地質測繪。
工程地質測繪是岩土工程勘察的基礎工作,一般在勘察的初期階段進行。這一方法的本質是運用地質、工程地質理論,對地面的地質現象進行觀察和描述,分析其性質和規律,並藉以推斷地下地質情況,為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據。在地形地貌和地質條件較復雜的場地,必須進行工程地質測繪;但對地形平坦、地質條件簡單且較狹小的場地,則可採用調查代替工程地質測繪。工程地質測繪是認識場地工程地質條件最經濟、最有效的方法,高質量的測繪工作能相當准確地推斷地下地質情況,起到有效地指導其他勘察方法的作用。
(2)勘探與取樣。
勘探工作包括物探、鑽探和坑探等各種方法。它是被用來調查地下地質情況的;並且可利用勘探工程取樣進行原位測試和監測。應根據勘察目的及岩土的特性選用上述各種勘探方法。 物探是一種間接的勘探手段,它的優點是較之鑽探和坑探輕便、經濟而迅速,能夠及時解決工程地質測繪中難於推斷而又急待了解的地下地質情況,所以常常與測繪工作配合使用。它又可作為鑽探和坑探的先行或輔助手段。但是,物探成果判釋往往具多解性,方法的使用又受地形條件等的限制,其成果需用勘探工程來驗證。
鑽探和坑探也稱勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地質情況,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中鑽探工作使用最為廣泛,可根據地層類別和勘察要求選用不同的鑽探方法。當鑽探方法難以查明地下地質情況時,可採用坑探方法。坑探工程的類型較多,應根據勘察要求選用。勘探工程一般都需要動用機械和動力設備,耗費人力、物力較多,有些勘探工程施工周期又較長,而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時應具有經濟觀點,布置勘探工程需要以工程地質測繪和物探成果為依據,切避盲目性和隨意性。
(3)原位測試與室內試驗。
原位測試與室內試驗的主要目的,是為岩土工程問題分析評價提供所需的技術參數,包括岩土的物性指標、強度參數、固結變形特性參數、滲透性參數和應力、應變時間關系的參數等。原位測試一般都藉助於勘探工程進行,是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。
原位測試與室內試驗相比,各有優缺點。原位測試的優點是:試樣不脫離原來的環境,基本上在原位應力條件下進行試驗;所測定的岩土體尺寸大,能反映宏觀結構對岩土性質的影響,代表性好;試驗周期較短,效率高;尤其對難以采樣的岩土層仍能通過試驗評定其工程性質。缺點是:試驗時的應力路徑難以控制;邊界條件也較復雜;有些試驗耗費人力、物力較多,不可能大量進行。室內試驗的優點是:試驗條件比較容易控制(邊界條件明確,應力應變條件可以控制等);可以大量取樣。主要的缺點是:試樣尺寸小,不能反映宏觀結構和非均質性對岩土性質的影響,代表性差;試樣不可能真正保持原狀,而且有些岩土也很難取得原狀試樣。現場檢驗與監測是構成岩土工程系統的一個重要環節,大量工作在施工和運營期間進行;但是這項工作一般需在高級勘察階段開始實施,所以又被列為一種勘察方法。它的主要目的在於保證工程質量和安全,提高工程效益。
(4)現場檢驗與監測。
現場檢驗的涵義,包括施工階段對先前岩土工程勘察成果的驗證核查以及岩土工程施工監理和質量控制。現場監測則主要包含施工作用和各類荷載對岩土反應性狀的監測、施工和運營中的結構物監測和對環境影響的監測等方面。
檢驗與監測所獲取的資料,可以反求出某些工程技術參數,並以此為依據及時修正設計,使之在技術和經濟方面優化。此項工作主要是在施工期間內進行,但對有特殊要求的工程以及一些對工程有重要影響的不良地質現象,應在建築物竣工運營期間繼續進行。
隨著科學技術的飛速發展,在岩土工程勘察領域中不斷引進高新技術。例如,工程地質綜合分析、工程地質測繪制圖和不良地質現象監測中遙感(RS)、地理信息系統(GIS)和全球衛星定位系統(GPS)即「3S」技術的引進;勘探工作中地質雷達和地球物理層成像技術(CT)的應用等。
6. 岩土工程勘察的方法或技術手段有幾種
(1)工程地質測繪。
工程地質測繪是岩土工程勘察的基礎工作,一般在勘察的初期階段進行。這一方法的本質是運用地質、工程地質理論,對地面的地質現象進行觀察和描述,分析其性質和規律,並藉以推斷地下地質情況,為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據。在地形地貌和地質條件較復雜的場地,必須進行工程地質測繪;但對地形平坦、地質條件簡單且較狹小的場地,則可採用調查代替工程地質測繪。工程地質測繪是認識場地工程地質條件最經濟、最有效的方法,高質量的測繪工作能相當准確地推斷地下地質情況,起到有效地指導其他勘察方法的作用。
(2)勘探與取樣。
勘探工作包括物探、鑽探和坑探等各種方法。它是被用來調查地下地質情況的;並且可利用勘探工程取樣進行原位測試和監測。應根據勘察目的及岩土的特性選用上述各種勘探方法。 物探是一種間接的勘探手段,它的優點是較之鑽探和坑探輕便、經濟而迅速,能夠及時解決工程地質測繪中難於推斷而又急待了解的地下地質情況,所以常常與測繪工作配合使用。它又可作為鑽探和坑探的先行或輔助手段。但是,物探成果判釋往往具多解性,方法的使用又受地形條件等的限制,其成果需用勘探工程來驗證。
鑽探和坑探也稱勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地質情況,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中鑽探工作使用最為廣泛,可根據地層類別和勘察要求選用不同的鑽探方法。當鑽探方法難以查明地下地質情況時,可採用坑探方法。坑探工程的類型較多,應根據勘察要求選用。勘探工程一般都需要動用機械和動力設備,耗費人力、物力較多,有些勘探工程施工周期又較長,而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時應具有經濟觀點,布置勘探工程需要以工程地質測繪和物探成果為依據,切避盲目性和隨意性。
(3)原位測試與室內試驗。
原位測試與室內試驗的主要目的,是為岩土工程問題分析評價提供所需的技術參數,包括岩土的物性指標、強度參數、固結變形特性參數、滲透性參數和應力、應變時間關系的參數等。原位測試一般都藉助於勘探工程進行,是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。
原位測試與室內試驗相比,各有優缺點。原位測試的優點是:試樣不脫離原來的環境,基本上在原位應力條件下進行試驗;所測定的岩土體尺寸大,能反映宏觀結構對岩土性質的影響,代表性好;試驗周期較短,效率高;尤其對難以采樣的岩土層仍能通過試驗評定其工程性質。缺點是:試驗時的應力路徑難以控制;邊界條件也較復雜;有些試驗耗費人力、物力較多,不可能大量進行。室內試驗的優點是:試驗條件比較容易控制(邊界條件明確,應力應變條件可以控制等);可以大量取樣。主要的缺點是:試樣尺寸小,不能反映宏觀結構和非均質性對岩土性質的影響,代表性差;試樣不可能真正保持原狀,而且有些岩土也很難取得原狀試樣。現場檢驗與監測是構成岩土工程系統的一個重要環節,大量工作在施工和運營期間進行;但是這項工作一般需在高級勘察階段開始實施,所以又被列為一種勘察方法。它的主要目的在於保證工程質量和安全,提高工程效益。
(4)現場檢驗與監測。
現場檢驗的涵義,包括施工階段對先前岩土工程勘察成果的驗證核查以及岩土工程施工監理和質量控制。現場監測則主要包含施工作用和各類荷載對岩土反應性狀的監測、施工和運營中的結構物監測和對環境影響的監測等方面。
檢驗與監測所獲取的資料,可以反求出某些工程技術參數,並以此為依據及時修正設計,使之在技術和經濟方面優化。此項工作主要是在施工期間內進行,但對有特殊要求的工程以及一些對工程有重要影響的不良地質現象,應在建築物竣工運營期間繼續進行。
隨著科學技術的飛速發展,在岩土工程勘察領域中不斷引進高新技術。例如,工程地質綜合分析、工程地質測繪制圖和不良地質現象監測中遙感(RS)、地理信息系統(GIS)和全球衛星定位系統(GPS)即「3S」技術的引進;勘探工作中地質雷達和地球物理層成像技術(CT)的應用等。
7. 工程地質勘察的方法
工程地質勘察方法或手段,包括工程地質測繪、工程地質勘探、實驗室或現場試驗、長期觀測(或監測)等。
工程地質測繪
在一定范圍內調查研究與工程建設活動有關的各種工程地質條件,測製成一定比例尺的工程地質圖,分析可能產生的工程地質作用及其對設計建築物的影響,並為勘探、試驗、觀測等工作的布置提供依據。它是工程地質勘察的一項基礎性工作。測繪范圍和比例尺的選擇,既取決於建築區地質條件的復雜程度和已有研究程度,也取決於建築物的類型、規模和設計階段。規劃選點階段,區域性工程地質測繪用小比例尺(1:10萬,1:5萬);設計階段,水庫區測繪大多用中比例尺(1:2.5萬,1:1萬),壩址、廠址則用大比例尺(1:5000,1:2000,1:1000,1:500)。工程地質測繪所需調研的內容有地層岩性、地質構造、地貌及第四紀地質、水文地質條件、天然建築材料、自然(物理)地質現象及工程地質現象。對所有地質條件的研究,都必須以論證或預測工程活動與地質條件的相互作用或相互制約為目的,緊密結合該項工程活動的特點。當露頭不好或這些條件在深部分布不明時,需配合以試坑、探槽、鑽孔、平洞、豎井等勘探工作進行必要的揭露。
工程地質測繪通常是以一定比例尺的地形圖為底圖,以儀器測量方法來測制。採用衛星像片、航空像片和陸地攝影像片,通過室內判讀調繪成草圖,到現場有目的地復查,與進一步的照片判讀反復驗證,可以測制出更精確的工程地質圖。並可提高測繪的精度和效率,減少地面調查的工作量。
工程地質勘探
包括工程地球物理勘探、鑽探和坑探工程等內容。
①工程地球物理勘探。簡稱工程物探,其目的是利用專門儀器,測定各類岩、土體或地質體的密度、導電性、彈性、磁性、放射性等物理性質的差別,通過分析解釋判斷地面下的工程地質條件。它是在測繪工作的基礎上探測地下工程地質條件的一種間接勘探方法。按工作條件分為地面物探和井下物探(測井);按被探測的物理性質可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質勘察中最常用的地面物探為電法中的視電阻率法,地震勘探中的淺層折射法,聲波勘探等;測井則多採用綜合測井。
物探的優點在於能經濟而迅速地探測較大范圍,且通過不同方向的多個剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎,在控制點和異常點上布置勘探、試驗工作,既可減少盲目性,又可提高精度。測井則可增補鑽探工作所得資料並提高其質量。開展多種方法綜合物探,根據綜合成果進行對比分析,可以顯著提高地質解釋的質量,擴大物探解決問題的范圍,縮短工程地質勘探周期並降低其成本。由於物探需要間接解釋,所以只有地質體之間的物理狀態(如破碎程度、含水率、喀斯特化程度)或某種物理性質有顯著差異,才能取得良好效果。
②鑽探和坑探。採用鑽探機械鑽進或礦山掘進法,直接揭露建築物布置范圍和影響深度內的工程地質條件,為工程設計提供准確的工程地質剖面的勘察方法。其任務是:查明建築物影響范圍內的地質構造,了解岩層的完整性或破壞情況,為建築物探尋良好的持力層(承受建築物附加荷載的主要部分的岩土層)和查明對建築物穩定性有不利影響的岩體結構或結構面(如軟弱夾層、斷層與裂隙);揭露地下水並觀測其動態;採取試驗用的岩土試樣;為現場測試或長期觀測提供鑽孔或坑道。
鑽探比坑探工效高,受地面水、地下水及探測深度的影響較小,故廣為採用。但不易取得軟弱夾層岩心和河床卵礫石層樣品,鑽孔也不能用來進行大型現場試驗。因此,有時需採用大孔徑鑽探技術,或在鑽孔中運用鑽孔攝影,孔內電視或採用綜合物探測井以彌補其不足。但在關鍵部位還需採用便於直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。
鑽探和坑探的工作成本高,故應在工程地質測繪和物探工作的基礎上,根據不同工程地質勘探階段需要查明的問題,合理設計洞、坑、孔的數量、位置、深度、方向和結構,以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質資料,並保證必要的精度。
原位測試和實驗室試驗
獲得工程地質設計和施工參數,定量評價工程地質條件和工程地質問題的手段,是工程地質勘察的組成部分。室內試驗包括:岩、土體樣品的物理性質、水理性質和力學性質參數的測定。現場原位測試包括:觸探試驗、承壓板載荷試驗、原位直剪試驗以及地應力量測等(見岩土試驗、工程地質力學模擬)。
設計建築物規模較小,或大型建築物的早期設計階段,且易於取得岩、土體試樣的情況下,往往採用實驗室試驗。但室內試驗試樣小,缺乏代表性,且難以保持天然結構。所以,為重要建築物的初步設計至施工圖設計提供上述各種參數,必須在現場對有代表性的天然結構的大型試樣或對含水層進行測試。要獲取液態軟粘土、疏鬆含水細砂、強裂隙化岩體之類的、不能得到原狀結構試樣的岩土體的物理力學參數,必須進行現場原位測試。
現場檢測與監測
用專門的觀測儀器對建築區工程地質條件各要素或對工程建築活動有重要影響的自然(物理)地質作用和某些重要的工程地質作用隨時間的發展變化,進行長時期的重復測量的工作。觀測的主要內容有:岩、土體位移范圍、速度、方向;岩、土體內地下水位變化;岩體內破壞面上的壓力;爆破引起的質點速度;峰值質點加速度;人工加固系統的載荷變化等。此項工作主要是在論證建築物的施工設計的詳細勘察階段進行,工程地質作用的觀測則往往在施工和建築物使用期間進行。長期觀測取得的資料經整理分析,可直接用於工程地質評價,檢驗工程地質預測的准確性,對不良地質作用及時採取防治措施,確保工程安全。
8. 工程地質測繪要點
1.地形地貌測繪
測繪比例尺1∶5000~1∶10000,根據需要可更大。
宏觀地形地貌:河流、版分水嶺、台地、階地權、溶蝕窪地、地表岩溶湖、地下岩溶湖等位置、界線;微觀地形地貌:溶溝、漏斗、落水洞、入水洞、出水洞、穿山洞、陷落柱、塌陷坑、岩溶泉等。
2.工程地質結構特徵測繪
鬆散堆積物按工程地質分類分層測繪輔以形成時代,基岩分可溶性岩石和非可溶性岩石(隔水層岩石)分層測繪輔以形成時代;重要斷裂採用追索法測繪,統計節理、裂隙、溶孔、溶隙,提交岩性工程地質圖。
3.水文地質測繪
按有關規范執行,提交第四系水文地質圖、基岩水文地質圖、地下水等水位線圖和岩溶水徑流圖。
4.人類工程活動測繪
地表:建築物、道路、橋梁等。地下工程:隧道、地鐵、煤氣管線、給排水管線、人防工程、地下商場、窯洞等。
5.測繪路線
除重要斷裂採用追索法外,其他採用穿越法。