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工程地质测绘的实施方法

发布时间: 2021-02-04 00:35:13

1. 工程地质测绘的详细介绍

工程地质测绘 是工程地质勘察中一项最重要最基本的勘察方法,也是诸勘察工作中走内在前面的一项勘察工作。容它是运用地质、工程地质理论对与工程建设有关的各种地质现象进行详细观察和描述,以查明拟定建筑区内工程地质条件的空间分布和各要素之间的内在联系,并按照精度要求将它们如实地反映在一定比例尺的地形设计图上。配合工程地质勘探、试验等所取得的资料编制成工程地质图,作为工程地质勘察的重要成果提供给建筑物规划、设计和施工部门参考。
工程地质测绘应做到:(1)充分收集和利用已有资料,并综合分析,认真研究,对重要地质问题,必须经过实地校核验证:(2)中心突出,目的明确,针对与工程有关的地质问题进行地质测绘;(3)保证第一性资料准确可靠,边测绘,边整理;(4)注意点、线、面、体之间的有机联系。为了使同学们能够掌握工程地质测绘的基本程序及过程,实习拟按生产实际分为资料准备、外业测绘及资料综合整理等三个阶段进行。

2. 工程地质测绘的介绍

工程地质测绘是工程地质勘察中一项最重要最基本的勘察方法,也是诸版勘察工作中走在前面的权一项勘察工作。它是运用地质、工程地质理论对与工程建设有关的各种地质现象进行详细观察和描述,以查明拟定建筑区内工程地质条件的空间分布和各要素之间的内在联系,并按照精度要求将它们如实地反映在一定比例尺的地形设计图上。配合工程地质勘探、试验等所取得的资料编制成工程地质图。

3. 工程地质勘察方法有哪些

工程地质勘察方法:测绘、勘探、岩土测试、长期观测

  1. 测绘:将建筑影内响范围内的地质现象反映容在地形图上。是一种在地面进行的勘察方法。

  2. 勘探:是一种查明地下地质情况的勘察方法。可分为:(1)物探(地球物理勘探):根据导电率、磁性、密度以及弹性波在地下不同地层、介质(水、空洞、岩等)中传播速度的不同来划分岩性、地下水位、溶洞分布等等。指导钻探。(2)钻探:与坑(槽)探配合使用3)触探:即是一种勘探手段,又是一种原位测试方法。

  3. 原位测试:载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、现场直接剪切试验。

  4. 长期观测。

4. 水文地质测绘的基本工作方法

(一)准备工作与野外踏勘

主要工作内容为:①收集与研究工作区已有的自然地理、地质地貌及水文地质资料,对研究区的水文地质条件有初步认识,了解其水文地质研究程度及存在问题,以便有针对性地进行测绘工作;②凡是有航、卫片的地区,必须充分利用,认真判读和解译;③根据需要,选择有代表性的路线,进行野外踏勘;④做好有关地质、器件等方面的准备。

(二)研究或实测控制性(代表性)剖面

野外水文地质测绘,应首先从研究或实测控制性(代表性)剖面开始。其目的是查明区内各类岩层的层序、岩性、结构、构造及岩相特点,裂隙岩溶发育特征、厚度及接触关系,确定标志层或层组,研究各类岩石的含水性和其他水文地质特征。

剖面应选在有代表性的地段上,沿地层倾向方向布置,要在现场进行草图的测绘,以便发现问题及时补作,按要求采取地层、构造、化石等标本和水、土、岩样等样品,以供分析鉴定之用。在水文地质条件复杂的地区,最好能多测1~2条剖面,以便于对比。如控制剖面上的某些关键部位掩盖不清,还应进行一定量的剥离或坑探工作。

(三)布置野外观测线、观测点

1.观测线的布置原则

按照用最短的路线观测到最多内容的原则,沿地质、水文地质条件变化最大的方向布置观测线,并尽可能多的穿越地下水的天然露头(泉、暗河出口等)和人工露头(井、孔等)以及关键性的水文地质地段。实际工作中,观测线的布置方法主要有以下3种:

(1)穿越法:即垂直或大致垂直于工作区的地质界线、地质构造线、地貌单元、含水层走向的方向布置观测线。该种方法效率高,可以最少的工作量获得最多的成果,在基岩区或中小比例尺测绘时多用该种方法。

(2)追索法:即沿着地质界线、地质构造线、地质单元界线、不良地质现象周界等进行布点追索(顺层追索)。该种方法可以详细查明地质界线和地质现象的分布规律,但工作量较大。该种方法主要用于大比例尺水文地质测绘。

(3)综合法(亦称均匀布点法,全面勘查法):即在工作区内,采用穿越法与追索法相结合的方法布置观测线。例如,在松散层分布区,则垂直于现代河谷或平行地貌变化的最大方向布置观测线,并要求穿越分水岭,必要时可沿河谷追索,对新构造现象要认真研究;在山前倾斜平原区,则应沿山前至平原,从洪积扇顶至扇缘(或溢出带)布置,平行山体岩性变化显著的方向也应布置观测线;在露头较差的地段,有时可用全面勘查法,以寻找地层及地下水露头;在第四纪地层广泛分布的平原地区,基岩露头较少,可采用等间距均匀布点形成测绘网络,以达到面状控制的目的。

2.观测点的布置原则

观测点的布置要求既能控制全区,又能照顾到重点地段。通常,观测点应布置在具有地质、水文地质意义和有代表性的地段。通常,地质点可布置在地层界面,断裂带、褶皱变化剧烈部位、裂隙岩溶发育部位及各种接触带;地貌点布置在地形控制点、地貌成因类型控制点、各种地貌分界线,以及物理地质现象发育点;水文地质点布置在泉、井、钻孔和地表水体处,主要的含水层或含水断裂带的露头处,地表水渗漏地段,水文地质界线上,以及布置在能反映地下水存在与活动的各种自然地理、地质和物理地质现象等标志处,对已有取水和排水工程也要布置观测点。观测线、观测点的技术定额参见有关规范。例如,《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001),见表2-1。

(四)进行必要的轻型勘探和抽水

轻型勘探就是使用轻便工具如洛阳铲、小螺纹钻、锥具等进行勘探。

图2-2 小螺纹钻(单位:cm)

(3)锥探:即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以上。用它查明沼泽和软土厚度、黄土陷穴等最有效。

水文地质测绘中,除全面搜集区内现有的井孔及坑道(矿井)的资料外,还要求在测区进行一些轻型勘探和抽水。例如为取得被掩埋的地层、断层的确切位置,裂隙或岩溶的发育地段,揭露地下水露头等资料时,可布置一些坑、槽、浅钻或物探工作。为取得含水层的富水性资料,需布置一些机井抽水试验,为取得松散层厚度及被覆盖的基岩构造等,可布置一些物探工作。

(五)作好野外时期的内业工作和室内工作

野外测绘时期,每天都应把当日的野外各项原始资料进行编录和整理,其内容主要包括:原始记录的整理、野外草图的清绘,泉、井、孔等资料的整理,水、土、岩样的编录登记,并逐步总结出规律性的认识,野外工作进行一段时间,应当进行阶段性的系统整理,一旦发现问题或不足,应立即进行校核或补充工作。

此外,为避免测绘时期组与组之间或相邻图幅之间,对一些现象认识不一致或某些界线不衔接,要求各测绘组的调查范围深入邻区(组)内一定距离,并常与邻组进行野外现场接图。

室内工作的主要内容是:①认真、细致、系统的整理测绘资料,如发现有误或不足,还应进行补充工作;②完成实验室水、土、岩样分析、实验和鉴定及有关资料整理工作;③做好勘探、野外试验等资料的整编工作;④编制水文地质图件(包括具有代表性的水文地质剖面)以及水文地质测绘报告(或图幅说明书)。通常把水文地质测绘成果纳入水文地质调查总的报告中。

传统的地质、水文地质填图一般在纸图上进行,由于野外用纸图的频繁使用,所填的地质图还必须进行清绘,然后再用水彩上色。这种方法的主要缺陷是所填地质图缺少地质属性数据,另外还有修改困难、上色不均匀、效率低、不易保存及数据共享性差等缺点。而基于GPS、RS、GIS(简称“3 S”技术)的计算机辅助地质填图具有图形附带地质属性数据的特点,实现了传统地质图表达信息的彻底变革,同时还具有随时修改、高效、实现数据共享、易于保存和传输等优点。因此,在水文地质调查工作中,应尽量采用以“3S”技术为基础的数字化地质填图。

5. 岩土工程勘察的方法或技术手段有几种

(1)工程地质测绘。
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘;但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。

(2)勘探与取样。
勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。 物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。
钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力、物力较多,有些勘探工程施工周期又较长,而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点,布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据,切避盲目性和随意性。

(3)原位测试与室内试验。
原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。
原位测试与室内试验相比,各有优缺点。原位测试的优点是:试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验;所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好;试验周期较短,效率高;尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是:试验时的应力路径难以控制;边界条件也较复杂;有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是:试验条件比较容易控制(边界条件明确,应力应变条件可以控制等);可以大量取样。主要的缺点是:试样尺寸小,不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响,代表性差;试样不可能真正保持原状,而且有些岩土也很难取得原状试样。现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节,大量工作在施工和运营期间进行;但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施,所以又被列为一种勘察方法。它的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。

(4)现场检验与监测。
现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。
检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。

随着科学技术的飞速发展,在岩土工程勘察领域中不断引进高新技术。例如,工程地质综合分析、工程地质测绘制图和不良地质现象监测中遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球卫星定位系统(GPS)即“3S”技术的引进;勘探工作中地质雷达和地球物理层成像技术(CT)的应用等。

6. 岩土工程勘察的方法或技术手段有几种

(1)工程地质测绘。
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘;但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。
(2)勘探与取样。
勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。 物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。
钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力、物力较多,有些勘探工程施工周期又较长,而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点,布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据,切避盲目性和随意性。
(3)原位测试与室内试验。
原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。
原位测试与室内试验相比,各有优缺点。原位测试的优点是:试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验;所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好;试验周期较短,效率高;尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是:试验时的应力路径难以控制;边界条件也较复杂;有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是:试验条件比较容易控制(边界条件明确,应力应变条件可以控制等);可以大量取样。主要的缺点是:试样尺寸小,不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响,代表性差;试样不可能真正保持原状,而且有些岩土也很难取得原状试样。现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节,大量工作在施工和运营期间进行;但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施,所以又被列为一种勘察方法。它的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。
(4)现场检验与监测。
现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。
检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。
随着科学技术的飞速发展,在岩土工程勘察领域中不断引进高新技术。例如,工程地质综合分析、工程地质测绘制图和不良地质现象监测中遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球卫星定位系统(GPS)即“3S”技术的引进;勘探工作中地质雷达和地球物理层成像技术(CT)的应用等。

7. 工程地质勘察的方法

工程地质勘察方法或手段,包括工程地质测绘、工程地质勘探、实验室或现场试验、长期观测(或监测)等。
工程地质测绘
在一定范围内调查研究与工程建设活动有关的各种工程地质条件,测制成一定比例尺的工程地质图,分析可能产生的工程地质作用及其对设计建筑物的影响,并为勘探、试验、观测等工作的布置提供依据。它是工程地质勘察的一项基础性工作。测绘范围和比例尺的选择,既取决于建筑区地质条件的复杂程度和已有研究程度,也取决于建筑物的类型、规模和设计阶段。规划选点阶段,区域性工程地质测绘用小比例尺(1:10万,1:5万);设计阶段,水库区测绘大多用中比例尺(1:2.5万,1:1万),坝址、厂址则用大比例尺(1:5000,1:2000,1:1000,1:500)。工程地质测绘所需调研的内容有地层岩性、地质构造、地貌及第四纪地质、水文地质条件、天然建筑材料、自然(物理)地质现象及工程地质现象。对所有地质条件的研究,都必须以论证或预测工程活动与地质条件的相互作用或相互制约为目的,紧密结合该项工程活动的特点。当露头不好或这些条件在深部分布不明时,需配合以试坑、探槽、钻孔、平洞、竖井等勘探工作进行必要的揭露。
工程地质测绘通常是以一定比例尺的地形图为底图,以仪器测量方法来测制。采用卫星像片、航空像片和陆地摄影像片,通过室内判读调绘成草图,到现场有目的地复查,与进一步的照片判读反复验证,可以测制出更精确的工程地质图。并可提高测绘的精度和效率,减少地面调查的工作量。
工程地质勘探
包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等内容。
①工程地球物理勘探。简称工程物探,其目的是利用专门仪器,测定各类岩、土体或地质体的密度、导电性、弹性、磁性、放射性等物理性质的差别,通过分析解释判断地面下的工程地质条件。它是在测绘工作的基础上探测地下工程地质条件的一种间接勘探方法。按工作条件分为地面物探和井下物探(测井);按被探测的物理性质可分为电法、地震、声波、重力、磁法、放射性等方法。工程地质勘察中最常用的地面物探为电法中的视电阻率法,地震勘探中的浅层折射法,声波勘探等;测井则多采用综合测井。
物探的优点在于能经济而迅速地探测较大范围,且通过不同方向的多个剖面获得的资料是三维的。以这些资料为基础,在控制点和异常点上布置勘探、试验工作,既可减少盲目性,又可提高精度。测井则可增补钻探工作所得资料并提高其质量。开展多种方法综合物探,根据综合成果进行对比分析,可以显著提高地质解释的质量,扩大物探解决问题的范围,缩短工程地质勘探周期并降低其成本。由于物探需要间接解释,所以只有地质体之间的物理状态(如破碎程度、含水率、喀斯特化程度)或某种物理性质有显著差异,才能取得良好效果。
②钻探和坑探。采用钻探机械钻进或矿山掘进法,直接揭露建筑物布置范围和影响深度内的工程地质条件,为工程设计提供准确的工程地质剖面的勘察方法。其任务是:查明建筑物影响范围内的地质构造,了解岩层的完整性或破坏情况,为建筑物探寻良好的持力层(承受建筑物附加荷载的主要部分的岩土层)和查明对建筑物稳定性有不利影响的岩体结构或结构面(如软弱夹层、断层与裂隙);揭露地下水并观测其动态;采取试验用的岩土试样;为现场测试或长期观测提供钻孔或坑道。
钻探比坑探工效高,受地面水、地下水及探测深度的影响较小,故广为采用。但不易取得软弱夹层岩心和河床卵砾石层样品,钻孔也不能用来进行大型现场试验。因此,有时需采用大孔径钻探技术,或在钻孔中运用钻孔摄影,孔内电视或采用综合物探测井以弥补其不足。但在关键部位还需采用便于直接观察和测试目的层的平洞、斜井、竖井等坑探工程。
钻探和坑探的工作成本高,故应在工程地质测绘和物探工作的基础上,根据不同工程地质勘探阶段需要查明的问题,合理设计洞、坑、孔的数量、位置、深度、方向和结构,以尽可能少的工作量取得尽可能多的地质资料,并保证必要的精度。
原位测试和实验室试验
获得工程地质设计和施工参数,定量评价工程地质条件和工程地质问题的手段,是工程地质勘察的组成部分。室内试验包括:岩、土体样品的物理性质、水理性质和力学性质参数的测定。现场原位测试包括:触探试验、承压板载荷试验、原位直剪试验以及地应力量测等(见岩土试验、工程地质力学模拟)。
设计建筑物规模较小,或大型建筑物的早期设计阶段,且易于取得岩、土体试样的情况下,往往采用实验室试验。但室内试验试样小,缺乏代表性,且难以保持天然结构。所以,为重要建筑物的初步设计至施工图设计提供上述各种参数,必须在现场对有代表性的天然结构的大型试样或对含水层进行测试。要获取液态软粘土、疏松含水细砂、强裂隙化岩体之类的、不能得到原状结构试样的岩土体的物理力学参数,必须进行现场原位测试。
现场检测与监测
用专门的观测仪器对建筑区工程地质条件各要素或对工程建筑活动有重要影响的自然(物理)地质作用和某些重要的工程地质作用随时间的发展变化,进行长时期的重复测量的工作。观测的主要内容有:岩、土体位移范围、速度、方向;岩、土体内地下水位变化;岩体内破坏面上的压力;爆破引起的质点速度;峰值质点加速度;人工加固系统的载荷变化等。此项工作主要是在论证建筑物的施工设计的详细勘察阶段进行,工程地质作用的观测则往往在施工和建筑物使用期间进行。长期观测取得的资料经整理分析,可直接用于工程地质评价,检验工程地质预测的准确性,对不良地质作用及时采取防治措施,确保工程安全。

8. 工程地质测绘要点

1.地形地貌测绘

测绘比例尺1∶5000~1∶10000,根据需要可更大。

宏观地形地貌:河流、版分水岭、台地、阶地权、溶蚀洼地、地表岩溶湖、地下岩溶湖等位置、界线;微观地形地貌:溶沟、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.工程地质结构特征测绘

松散堆积物按工程地质分类分层测绘辅以形成时代,基岩分可溶性岩石和非可溶性岩石(隔水层岩石)分层测绘辅以形成时代;重要断裂采用追索法测绘,统计节理、裂隙、溶孔、溶隙,提交岩性工程地质图。

3.水文地质测绘

按有关规范执行,提交第四系水文地质图、基岩水文地质图、地下水等水位线图和岩溶水径流图。

4.人类工程活动测绘

地表:建筑物、道路、桥梁等。地下工程:隧道、地铁、煤气管线、给排水管线、人防工程、地下商场、窑洞等。

5.测绘路线

除重要断裂采用追索法外,其他采用穿越法。

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