工程地质勘察方法word版（共64页）

1、工程地质学第十一章 工程地质勘察方法第十一章 工程地质勘察方法第一节 工程地质测绘第二节 工程地质勘探第三节 工程地质野外试验及长期监测第四节 工程地质勘察成果一、工程地质测绘的作用与特点 工程地质测绘是运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描述，初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。将工程地质条件诸要素采用不同的颜色、符号，按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上，并结合勘探、测试和其他勘察工作的资料，编制成工程地质图。这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适宜性作出评价。 第一节工程地质测绘 几点认识： 1、工程地质测绘是工程地质勘察过程中的基础工作

2、，是勘察中最先进行的项目。 2、工程地质测绘的目的是为编制工程地质图系统地获取原始资料。 3、工程地质测绘的任务是运用工程地质理论，通过系统地野外工作，观察、描述各种地质要素的表现，从而查明工程地区的工程地质条件，并将所获取的资料反映在地形底图上，并编制工程地质图件，为编写报告书提供准确依据。 4、工程地质测绘是由掌握一定理论的人员来进行的，野外的第一手资料和对现象的认识，比用其他间接方法所得结论要直接和切合实际。它是一种可在短期内用少量投资的情况下，取得对工作区地表工程地质条件的认识的重要手段。二、工程地质测绘的准备工作与一般要求1、准备工作 在进行勘察之前，应充分收集资料、研究有关勘察区的

3、地质资料，了解在工作区已进行过的工作，掌握这一地区地质概况，根据前人工作程度恰当的安排今后的工作。(1)区域地质资料。主要是区域构造地质图及其说明书。初步分析区域地貌、地层岩性、地质构造，尤其应注意新构造运动与断裂活动迹象。(2)区域地震资料。分析测区及附近地区地震活动的时、空、强特征,研究地震与断裂构造的关系。(3)水文气象资料。分析掌握区域气温、气压、湿度、风速、风向、降水量及蒸发量随季节变化规律、地表水体(河流、湖泊、水库及海平面等)动态等主要的气象水文要素。(4)水文地质资料：了解地下水的主要类型、埋藏条件、补-迳-排条件、水位动态变化、岩土体的透水性及水化学特征。(5)已有的工程勘察

4、资料。研究各种岩土体的工程特性，了解不良地质现象的发育情况。(6)已有的建筑经验。了解建筑物结构、基础类型、地基持力层及承载力、建筑物变形情况及沉降观测等资料。 2、一般要求（1）工程地质测绘前，先选择露头良好，地层出露全，构造简单地段测制地层柱状图；（2）地质测绘中地质点的记录，必须有专门的记录卡或记录本，地质点要统一编号；（3）测绘中，每天外业结束，都要进行资料整理，以便发现问题及时解决。三、工程地质测绘主要内容 1地层岩性；2地质构造；3地形地貌；4水文地质；5动力地质作用与现象（不良地质现象）的研究；6天然建筑材料的普查；7已建工程的回访调查。1、地层岩性的研究 地层岩性是工程地质条件

5、最基本的要素和研究各种地质现象的基础，所以是工程地质测绘最主要的研究内容。 工程地质测绘对地层岩性研究的内容包括：确定地层的时代和填图单位；各类岩土层的分布、岩性、岩相及成因类型；岩土层的正常层序、接触关系、厚度及其变化规律；岩土的工程性质等。 工程地质测绘中，必须以岩土分类为重点，并力求在图上反映出来，不能仅作为一般的地层划分，以提供具有工程地质意义的独特信息。2、地质构造的研究 （1）、工程地质条件中，结构构造因素是控制性因素，地质结构的研究具有重要意义: 决定区域稳定性的首要因素，特别是活动构造 控制岩体结构及裂隙空间分布的主导因素， 是评价工程场地岩体稳定性的重要因素（坝基抗滑稳定性、

6、边坡稳定性等）。 控制区域地貌、水文地质条件、物理地质现象的发育和分布。（2）工程地质测绘对地质构造研究的内容包括： 岩层的产状及各种构造型式的分布、形态和规模； 软弱结构面(带)的产状及其性质，包括断层的位置、类型、产状、断距、破碎带宽度及充填胶结情况； 岩土层各种接触面及各类构造岩的工程特性； 挽近期构造活动的形迹 、特点及与地震活动的关系等。3、地形地貌的研究 地形研究：由测量、地形图进行研究；地貌研究：地貌是岩性、地质构造、新构造运动的综合反 映和近期外动力地质作用的结果。 利用地貌学原理，结合野外观察、航片解译可有效地解决工程地质测绘中的宏观判断。 同一地貌单元，常具有相似的地形特征

7、、地质结构、水文地质条件、动力地质作用过程。在工程地质分区中，常以地貌作为划分大区的标准。 地貌研究的程度应与测绘比例尺相适应。 工程地质测绘中地貌研究的内容有： 地貌形态特征、分布和成因； 划分地貌单元，地貌 单元形成与岩性、地质构造及不良地质现象等的关系； 各种地貌形态和地貌单元的发展演化历史。4、水文地质条件的研究 在工程地质测绘中研究水文地质条件是为研究与地下水活动有关的岩土工程问题和不良地质现象提供资料。 例如，兴建房屋建筑和构筑物时，应研究岩土的渗透性、地下水的埋深和腐蚀性，以判明对基础砌置深度和基坑开挖等的影响。 进行尾矿坝与贮灰坝勘察时，应研究坝基、库区和尾矿(灰碴)堆积体的渗

8、透性和地下水浸润曲线，以判明坝体的渗透稳定性、坝基与库区的渗漏及其对环境的影响。 因此水文地质条件也是一项重要的研究内容。 在工程地质测绘过程中对水文地质条件的研究，应从地层岩性、地质构造、地貌特征和地下水露头的分布、类型、水量、水质等入手，并结合必要的勘探、测试工作:查明测区内地下水的类型、分布情况和埋藏条件；含水层、透水层和隔水层(相对隔水层)的分布，各含水层的富水性和它们之间的水力联系；地下水的补给、径流、排泄条件及动态变化；地下水与地表水之间的补、排关系；地下水的物理性质和化学成分等。在此基础上分析水文地质条件对岩土工程实践的影响。 5、物理地质现象（不良地质现象）的研究 不良地质现象

9、研究的目的，是为了评价建筑场地的稳定性，并预测其对各类岩土工程的不良影响。 研究不良地质现象要以地层岩性、地质构造、地貌和水文地质条件的研究为基础，并搜集气象、水文等自然地理因素资料。 研究内容包括：各种不良地质现象(岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、冲沟、河流冲刷、岩石风化等)的分布、形态、规模、类型和发育程度，分析它们的形成机制和发展演化趋势，并预测其对工程建设的影响。 6、天然建筑材料的研究 结合工程建筑的要求，就地寻找适宜的天然建材，并作出质量和储量评价。当前特别重视建材质量的研究，是否具有美学价值。 7、已建工程的回访调查的研究 对已有建筑物的观察实际上相当于一次1:1的原型试验。根据建筑物

10、变形、开裂情况分析场地工程地质条件及验证已有评价的可靠性。四、工程地质测绘范围、比例尺、精度（一）测绘范围工程地质测绘的范围主要是依据工程对象及要求和区域地质条件的复杂程度及其研究程度决定的。1、建筑物类型不同，规模大小不同，则它与自然条件相互作用的规模及强度也就不同。例如：对于铁路、公路等线状工程而言，一般工程地质测绘是沿线路在带状的范围内进行。2、满足场址、线路方案比选、工程设计及病害治理为原则。测绘初期可适当扩大范围，而后期则可集中在相对较小的范围内进行；3、地质条件复杂，研究程度越深，测绘的范围就需要愈大。（二）测绘比例尺的选择 1、比例尺选定原则：（1）应和使用部门的要求提供图件的比

11、例尺一致或相当；（2）与勘测设计阶段有关；（3）在同一设计阶段内，比例尺的选择取决于工程地质条件的复杂程度、建筑物类型、规模及重要性。在满足工程建设要求的前提下，尽量节省测绘工作量。 2、根据国际惯例和我国各勘察部门的经验，工程地质测绘比例尺一般规定为： (1)可行性研究勘察阶段，小比例尺测绘：1 : 20 0000、1 : 10 0000、1 : 5 0000； (2)初步勘察阶段，中比例尺测绘：1 : 2 5000、11 0000； (3)详细勘察阶段，大比例尺测绘：15000、12000、 11000、 1500.（三）测绘精度与测绘方法工程地质测绘的精度包含两层意思，即对野外各种地质现

12、象观察描述的详细程度，以及各种地质现象在工程地质图上表示的准确程度。 为了确保工程地质测绘的质量，这个精度要求必须与测绘比例尺相适应。 1、详细程度指对地质现象反映的详细程度，比例尺愈大，反映的地质现象的尺寸界限愈小。 一般规定，按同比例尺的原则，图上投影宽度2mm的地层或地质单元体，均应按比例尺反映出来。投影宽度2mm的重要地质单元，应使用超比例符号表示。如软弱层、标志层、断层、泉等。观察点、观察线密度与间距视测绘地段条件复杂程度和比例尺不同而不同。 以1：10000综合工程地质测绘为例，对于简单程度的为13/6.0；对于中等复杂程度的，为26/8.0；对于复杂程度的为35/10.0（分子为

13、每平方公里内观察点平均数，分母为相应的观察路线长度）。 2、准确度 指图上各种界限的准确程度，即与实际位置的允许误差 界限误差0.5mm比例尺1:10万、1:5万、1:1万、1:1000，误差分别为50m、25m、5m、0.5m。（一）、航空工程地质勘察 简称航空地质，是直接或间接利用飞机或其它飞行工具，借助各种仪器对地面做各种地质调查，通过野外核对工作，编制工程地质图的一种专门方法。 航空地质勘察主要进行两项工作：航空目测和航摄像片判释。五、航片、卫片在工程地质测绘中的应用航空地质的作用：1可将部分野外工作转为室内工作；2缩短勘察周期，保证勘察质量；3可以确定露头情况，清楚地分辨小型地貌；4

14、能勾画出不同岩石分界线；5确定观测点，勘探点的大致位置与数量，确定调查测绘路线的方向。6能正确确定地表形态发育阶段；7初步确定建筑材料产地。（二）、遥感技术的应用 遥感技术是指从高空（飞机或卫星上）利用多种遥感器接收来自地面物体发射或反射的各种波长的电磁波，从而根据收到的大量信息进行分析判断，确定地面物体的存在及变化状态的一种方法。遥感技术的主要优势：1摄像范围大；2资料获取方便，不受地形的限制；3影像所包含的信息种类多，数量大，成图迅速，一次成像就可完成；4可分时段重复对某一地区进行扫描，因此可对某一需监测的目标实施动态监测；5成图迅速，可通过数字化图像处理技术进行信息分离，制作有关专业图件

15、，因此成本相对低廉。 遥感技术在国内外已被广泛地应用于政治、军事、工业、农业、城市供水、矿产资源调查、环境与灾害监测等多个领域。 但遥感技术作为一种还处于不断完善与发展的新技术，遥感技术还只是主要用于指导地区测绘或作为其它工勘的一种补充。当然遥感技术也具有局限性，不可能完全替代传统的工勘工作，但可以在地面测绘中大大减少传统工勘数量，缩短工期，对测绘工作质量也可得到提高。随着遥感技术的应用领域不断扩大，装备不断更新，解译技术日趋完善。可以相信，传统的工勘手段与方法在工勘工作中的比重将会逐渐减少。 第二节工程地质勘探一、概述二、工程地质钻探三、工程地质坑探四、地球物理勘探一、概述1、工程地质勘探的

16、基本含义工程地质测绘，主要是调查建筑场地工程地质条件在地表的特征，并藉以推断地下的情况。确切查明地下地质情况的基本方法是勘探工作。 工程地质勘探工作一般是在测绘工作基本完成后，根据测区内的综合条件，有针对性的布置勘探点、勘探深度的。用勘探工作的成果补充、检验和修改调查测绘工作的成果。2、岩土工程勘探的任务 (1)详细研究建筑场地或建筑地段的岩土体和地质构造。 研究各地层的岩性特征、厚度及其横向变化，按岩性详细划分地层，尤其须注意软弱岩层的岩性及其空间分布情况； 确定天然状态下各岩土层的结构和性质；基岩的风化深度和不同风化程度的岩石性质，划分风化带； 研究岩层的产状； 断层破碎带的位置、宽度和性

17、质； 节理、裂隙发育程度及随深度的变化，作裂隙定量指标的统计。 (2)研究水文地质条件。 了解岩土的含水性，查明含水层、透水层和隔水层的分布、厚度、性质及其变化； 各含水层地下水的水位(水头)、水量和水质； 借助水文地质试验和监测，以了解岩土的透水性和地下水动态变化。 (3)研究地貌和不良地质现象。 查明各种地貌形态，如河谷阶地、洪积扇、斜坡等的位置、规模和结构； 研究各种不良地质现象，如滑坡的范围、滑动面位置和形态、滑体的物质和结构； 岩溶的分布、发育深度、形态及充填情况等。 (4)取样及提供野外试验条件。 从勘探工程中采取岩土样和水样，供室内岩土试验和水质分析鉴定用； 在勘探工程中可作各种

18、原位测试，如载荷试验、标准贯入试验、剪切试验、波速测试等岩土物理力学性质试验，岩体地应力量测，水文地质试验以及岩土体加固与改良的试验等。 (5)提供检验与监测的条件。 利用勘探工程布置岩土体性状、地下水和不良地质现象的监测、地基加固与改良和桩基础的检验与监测。 (6)其他。 如进行孔中摄影及孔中电视，喷锚支护灌浆处理钻孔，基坑施工降水钻孔 ，灌注桩钻孔，施工廊道和导坑等。3、岩土工程勘探的特点 (1)勘探范围取决于场地评价和工程影响所涉及的空间，除了深埋隧道和为了解专门地质问题而进行的勘探外，通常限定于地表以下较浅的深度范围内。 (2)除了深入岩体的地下工程和某些特殊工程外，大多数工程都坐落于

19、第四系土层或基岩风化壳上。 (3)为了准确查明岩土的物理力学性质，在勘探过程中必须注意保持岩土的天然结构和天然湿度，尽量减少人为的扰动破坏。为此需要采用一些特殊的勘探技术。 (4)为了实现地质、水文地质、岩土工程性质的综合研究，以及与现场试验、监测等紧密结合，要求岩土工程勘探发挥综合效益，对勘探工程的结构、布置和施工顺序也有特殊的要求。4、岩土工程勘探的手段 岩土工程勘探常用的手段有钻探工程、坑探工程及地球物理勘探三类。 钻探和坑探工程是直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况。钻探工程是使用最广泛的一类勘探手段，普遍应用于各类工程的勘探；由于它对一些重要的地质体或地质现象有时可能会误判、遗漏

20、，所以也称它为“半直接”勘探手段。 地球物理勘探简称物探，是一种间接的勘探手段，它可以简便而迅速地探测地下地质情况，且具有立体透视性的优点。但其勘探成果具多解性，使用时往往受到一些条件的局限。二、工程地质钻探1、工程地质钻探的基本含义及分类定义：工程地质钻探是利用钻进设备，通过采集岩芯或观察井壁，以探明地下一定深度内的工程地质条件，补充和验证地面测绘资料的勘探工作。它是获取地表下准确的地质资料的重要方法，也是采取地下原状岩土样和进行多种现场试验及长期观测的重要手段。 分类： (1)根据孔深分类，分为浅孔钻探及深孔钻探 (2)根据钻进过程中破碎岩土的方式，可分为回转钻探、冲击钻探、震动钻探、冲洗

21、钻探。钻探方法的适用范围 钻探方法钻进地层勘察要求粘性土粉土砂土碎石土岩石直观鉴别、采取不扰动试样直观鉴别、采取扰动试样回转螺旋钻探无岩芯钻探岩芯钻探冲击冲击钻探锤击钻探振动钻探冲洗钻探注：+适用，+部分适用，-不适用。2、工程地质钻探的特点 (1)钻探工程的布置，不仅要考虑自然地质条件，还需结合工程类型及其结构特点。 (2) 钻探孔深一般十余米至数十米，所以经常采用小型、轻便的钻机。 (3)钻孔多具综合目的。 (4)在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面，均有特殊的要求。如岩心采取率、分层止水、水文地质观测、采取原状土样和软弱夹层、断层破碎带样品等要求。3、钻孔设计书的编制 为充分

22、论证钻探工作的布置并逐孔编制钻孔设计书内容： (1) 钻孔目的及地形地质概况。目的层、工程地质目的及意图。 (2)钻孔的类型、深度及钻孔结构设计。(3)岩土工程要求。包括岩心采取率、取样、试验、观测、止水及编录等各方面的要求。编录的项目及应取得的成果资料有：钻孔柱状剖面图、岩心素描(或照相)、钻进观测、试验记录图及水文地质日志等。 (4)说明钻探结束后对钻孔的处理意见。4、钻孔观测与编录 钻孔观测与编录是钻进过程的详细文字记载，也是岩土工程钻探最基本的原始资料。钻孔观测与编录的内容包括：（1）、岩心观察、描述和编录（2）、钻孔水文地质观测 钻进过程中应注意和记录冲洗液消耗量的变化。发现地下水后

23、，应停钻测定其初见水位及稳定水位。如系多层含水层，需分层测定水位时，应检查分层止水情况，并分层采取水样和测定水温。准确记录各含水层顶、底板标高及其厚度。 （3）、钻进动态观察和记录钻进动态能提供许多地质信息，所以钻孔观测、编录人员必须做好此项工作。在钻进过程中注意换层的深度、回水颜色变化、钻具陷落、孔壁坍塌、卡钻、埋钻和涌沙现象等，结合岩心以判断孔内情况。如果钻进不平稳，孔壁坍塌及卡钻，岩心破碎且采取率又低，就表明岩层裂隙发育或处于构造破碎带中。岩心钻探时冲洗液消耗量变化一般与岩体完整性有密切关系，当回水很少甚至不回水时，则说明岩体破碎或岩溶发育，也可能揭露了富水性较强的含水层。国内水利水电勘

24、察单位使用的钻孔摄影和钻孔电视，这无疑提高了钻探工作的质量和钻孔利用率。5、钻探资料整理钻探工作结束后，应进行钻孔资料整理。主要成果资料有： (1)钻孔柱状图钻孔柱状图是钻孔观测与编录的图形化，它是钻探工作最主要的成果资料。该图是将每一钻孔内岩土层情况按一定的比例尺编制成柱状图，并作简明的描述。(2)钻孔操作及水文地质日志图。 (3)岩心素描图及其说明。 坑探工程也叫掘进工程、井巷工程，它在岩土工程勘探中占有一定的地位。 与一般的钻探工程相比较，其特点是：勘察人员能直接观察到地质结构，准确可靠，且便于素描；可不受限制地从中采取原状岩土样和用作大型原位测试。三、工程地质坑探1、工程地质坑探的类型

25、及其适用条件 岩土工程勘探中常用的坑探工程有：探槽、试坑、浅井、竖井(斜井)、平硐和石门(平巷) 。其中前三种为轻型坑探工程，后三种为重型坑探工程。四、工程地质物探 物探是以观测地质体的天然物理场或人工物理场的空间或时间分布状态，不研究地层物理性质和地质构造的方法。（一）优点与局限性物探方法效率高、成本低、装备轻便，能从较大范围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围内的情况：1覆盖层下基岩面的起伏变化；2隐伏断裂构造；3埋藏或隐伏的自然地质现象（如岩溶等）等三维资料。 因此一般在钻探布设前安排物探工作。但是物探是一种非直观的勘探方法，物探资料往往具有多解性；而且物探

26、方法是否有效要取决于对象是否具备某些基本条件。（二）探测对象应满足的三个基本条件1探测对象与围岩的电阻率有显著差异；2探测对象的厚度或直径、宽度与其埋深之比足够大；3用电测深确定地层界面深度时，界面倾角以及界面间夹角小于20，界面延续长度数倍于埋藏深度。（三）常用的物探方法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。第三节工程地质野外试验及长期监测一、试验二、取样三、长期观测一、试验（一）分类1按测试完成场所分为室内试验和现场测试(原位测试)两大类；2按指标类型分为物理力学和化学成分试验（化验）；3按物质性态分为岩土、水。当然，分类的方法还很多。（二）程序1室内程序(1)选择取样地点。要根据测试目的，要求和场地条件，合理地选择具有代表性的测试样品。(2)使用正确的取样方法、运输方法、包装保存方法等取样、装样、送样和保管。(3)按有关测试方法的国标或行规等进