巖土工程勘察--工程地質(zhì)測繪與調(diào)查課件

1、工程勘探和取樣1、概述2、工程地質(zhì)測繪和調(diào)查的技術(shù)要求 3、 工程地質(zhì)測繪前的準(zhǔn)備工作 4、測繪方法 5、工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的內(nèi)容 6、資料整理及成果 7、不同巖、土分布區(qū)工程地質(zhì)測繪與調(diào)查要點 一、概述 我們常見的測繪：地形測繪（地形圖）已有結(jié)構(gòu)物、建筑物、構(gòu)筑物等的測繪（地圖） 工程地質(zhì)測繪 是巖土工程勘察的基礎(chǔ)工作，一般在勘察的初期階段進(jìn)行。這一方法的本質(zhì)是 運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對地表面的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和描述，分析其性質(zhì)和規(guī)律，并藉以推斷地下地質(zhì)情況，為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。工程地質(zhì)圖的測制（野外填圖）優(yōu)點是能在較短時間內(nèi)查明較大范圍內(nèi)的主要工程地質(zhì)條件，不需要復(fù)雜

2、設(shè)備和大量資金、材料，而且效果顯著。在地形地貌和地質(zhì)條件較復(fù)雜的場地，必須進(jìn)行工程地質(zhì)測繪；但對地形平坦、地質(zhì)條件簡單且較狹小的場地，則可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)測繪。 另一方面，工程地質(zhì)測繪和調(diào)查也可以大大減少勘探和試驗的工作量，從而為合理布置整個勘察工作，節(jié)約勘察費用提供有利條件，在山區(qū)和河谷等地層出露條件較好的地區(qū)，這種方法是最主要的巖土工程勘察方法。工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的主要任務(wù) 在地形地質(zhì)圖上填繪出測區(qū)的工程地質(zhì)條件，其內(nèi)容應(yīng)包括測區(qū)的所有工程地質(zhì)要素，即查明擬建場地的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件、工程動力地質(zhì)現(xiàn)象、已有建筑物的變形和破壞情況及以往建筑經(jīng)驗、可利用的天然建筑材

3、料的質(zhì)量及其分布等多方面，因此它屬于多項內(nèi)容的地表地質(zhì)測繪和調(diào)查工作。（可利用原有地質(zhì)測繪資料）二、工程地質(zhì)測繪和調(diào)查的技術(shù)要求 比例尺和精度的要求 工程地質(zhì)測繪的比例尺一般分為以下三種： 小比例尺1:500001:5000，一般用于可行性研究勘察階段，目的是了解區(qū)域性的工程地質(zhì)條件和為更詳細(xì)的工程地質(zhì)勘測工作制定工作方向； 中比例尺1:100001:2000 ，一般用于初步勘察階段，主要用于新興城市的總體規(guī)劃、大型工礦企業(yè)的布置、水工建筑物選址、鐵路及公路工程選線階段； 大比例尺1:20001:500 ，一般用于詳細(xì)勘察階段，目的在于為最后確定建筑物結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的形式以及選擇合理的施工方式服務(wù)

4、。 需要注意的是，比例尺的規(guī)定不是一成不變的，在具體確定測繪比例尺時除了考慮工程地質(zhì)勘察的階段外，還應(yīng)考慮到建筑物規(guī)模及類型、工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度和區(qū)域研究程度。 為了保證精度要求，要求地質(zhì)界線、地質(zhì)點在圖上的誤差不超過 3mm， 填圖的底圖比提交成圖比例尺大一級。如進(jìn)行比例尺 1:10000 測繪時，常采用1:5000的地形圖作為野外作業(yè)填圖的底圖，在外業(yè)填圖完成后再縮小成比例尺的成圖。測繪及調(diào)查范圍的要求 測繪范圍大小應(yīng)以能解決工程實際問題為前提，一般應(yīng)包括建筑場地及附近地段。對于大、中比例尺的工程地質(zhì)測繪，多以建筑物為中心，其區(qū)域往往為一方形或矩形。如果是線形建筑（如公路、鐵路路基和壩

5、基等），則其范圍應(yīng)為一帶狀。 如何確定測繪范圍？ 劃定的測區(qū)范圍是否能夠滿足查清測區(qū)內(nèi)對工程可能產(chǎn)生重要影響地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件要求。 如某一工程正處于山區(qū)山洪泥流的堆積區(qū)，此時如僅以建筑物為核心劃定測繪調(diào)查范圍則很有可能搞不清山洪泥石流的發(fā)育規(guī)律。因此，在這種條件下，即使補給區(qū)再遠(yuǎn)也要將其納入測繪范圍。 再如隧道工程，其測繪范圍應(yīng)隨地質(zhì)構(gòu)造線（如斷層、破碎帶等）的不同而采取不同的布置，在包括隧道建筑區(qū)的前提下，測區(qū)應(yīng)保證沿構(gòu)造線有一定范圍的延伸。地質(zhì)觀測點布置的要求 地質(zhì)觀測點布置必須滿足下列要求： 在地質(zhì)構(gòu)造線、地層接觸線、巖性分界線、標(biāo)準(zhǔn)層位和每個地質(zhì)單元體均應(yīng)有地質(zhì)觀測點； 地質(zhì)觀測點的密度應(yīng)

6、根據(jù)場地的地貌、地質(zhì)條件、成圖比例尺及工程特點確定，并應(yīng)具有代表性； 地質(zhì)觀測點應(yīng)充分利用天然或人工露頭，當(dāng)露頭少時，應(yīng)根據(jù)具體情況布置一定數(shù)量的勘探工作； 地質(zhì)觀測點的定位應(yīng)根據(jù)精度要求和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度選用目測法、半儀器法和儀器法。目測法 小比例尺 可行性研究勘察 根據(jù)地形、地物以目估或步測距離標(biāo)測；半儀器法 中等比例尺 初步勘察 ，借助于羅盤儀、氣壓計等儀器測定方位和高度，用徒步或測繩量測距離；儀器法 大比例尺 詳細(xì)勘察，借助于經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等精密儀器。 對于有特殊意義的地質(zhì)觀測點，如地質(zhì)構(gòu)造線、軟弱夾層、地下水露頭以及對工程有重要影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象或為了解決某一特殊巖土工程問題時，宜

7、采用儀器法。 此外充分利用天然露頭（ 各種地層、地質(zhì)單元在地表的天然出露） 和人工露頭（ 如采石場、路塹、水井等）不僅可以更加準(zhǔn)確了解測區(qū)地質(zhì)情況，而且可以降低勘察工作的成本。三、工程地質(zhì)測繪前的準(zhǔn)備工作 資料收集和研究區(qū)域地質(zhì)資料：如區(qū)域地質(zhì)圖、地貌圖、地質(zhì)構(gòu)造圖、地質(zhì)剖面圖；遙感資料：地面攝影和航空（衛(wèi)星）攝影相片；氣象資料：區(qū)域內(nèi)年平均氣溫、降水量、蒸發(fā)量，了解凍結(jié)深度；地震資料：地震發(fā)生次數(shù)、時間、震級、破壞情況；水文及工程地質(zhì)資料：水系分布圖、水位、流量等，地下水情況、水質(zhì)分析資料、巖土的工程性質(zhì)等；建筑經(jīng)驗：建筑物的結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)類型及埋深、采用的地基承載力等。 踏勘 現(xiàn)場踏勘目的在于

8、了解測區(qū)的地形地貌及其他地質(zhì)情況和問題，以便于合理布置觀測點和觀測路線，正確選擇實測地質(zhì)剖面位置， 擬訂野外工作方法。具體內(nèi)容和要求如下： 根據(jù)地形圖， 在測區(qū)范圍內(nèi)按固定路線進(jìn)行踏勘， 一般采用“ 之” 字形、曲折迂回而不重復(fù)的路線，穿越地形、地貌、地層、構(gòu)造、不良地質(zhì)作用有代表性的地段； 踏勘時， 應(yīng)選擇露頭良好、巖層完整有代表性的地段作出野外地質(zhì)剖面，以便熟悉和掌握測區(qū)巖層的分布特征； 尋找地形控制點位置，并抄錄坐標(biāo)、標(biāo)高等資料； 訪問和收集洪水及其淹沒范圍等情況； 了解測區(qū)供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)、氣候、住宿、交通運輸?shù)葪l件。 編制測繪綱要工作任務(wù)情況 目的、要求、測繪面積、比例尺等；自然地理條件

9、位置交通、水文氣象、地形地貌等 ；地質(zhì)概況 地層、巖性、地下水、不良地質(zhì)現(xiàn)象；工作量、工作方法及精度要求， 其中工作量包括觀測點、勘探點的布置、室內(nèi)及野外測試工作；人員組織及經(jīng)費預(yù)算；材料物資器材及機(jī)具的準(zhǔn)備和調(diào)度計劃；工作計劃及工作步驟；擬提供的各種成果資料、圖件。四、測繪方法工程地質(zhì)測繪方法有兩種：相片成圖法和實地測繪法。相片成圖法是利用地面攝影或航空（ 衛(wèi)星） 攝影相片， 在室內(nèi)根據(jù)判讀標(biāo)志， 結(jié)合所掌握的區(qū)域地質(zhì)資料，將判明的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水系和不良地質(zhì)現(xiàn)象，調(diào)繪在單張相片上，并在相片上選擇若干地點和路線，去實地進(jìn)行校對和修正，繪成底圖，最后再轉(zhuǎn)繪成圖。 優(yōu)勢：可以迅速給人

10、對測區(qū)的地形地貌、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造等物理地質(zhì)現(xiàn)象一個較全面整體的認(rèn)識。因此與實地測繪工作相結(jié)合，能起到減少工作量、提高精度和速度的作用。尤其是在大型工程的初級勘察階段效果較為顯著，如大型水利、鐵路公路工程的規(guī)劃選址階段，其作用更為明顯。實地測繪法是工程地質(zhì)測繪的野外工作方法，可細(xì)分為三種方法如下：路線法沿著一定的路線（應(yīng)盡量使路線與巖層走向、構(gòu)造線方向及地貌單元相垂直，并應(yīng)盡量使路線的起點具有較明顯的地形、地物標(biāo)志，此外，應(yīng)盡量使路線穿越露頭較多、覆蓋層較薄的地段），穿越測繪場地，把走過的路線正確地填繪在地形圖上，并沿途詳細(xì)觀察和記錄各種地質(zhì)現(xiàn)象和標(biāo)志，如地層界線、構(gòu)造線、巖層產(chǎn)狀、地下水露

11、頭、各種不良地質(zhì)現(xiàn)象，將它們繪制在地形圖上。路線法一般適合于中、小比例尺測繪。布點法布點法是工程地質(zhì)測繪的基本方法，也就是根據(jù)不同比例尺預(yù)先在地形圖上布置一定數(shù)量的觀測路線和觀測點。觀測點一般布置在觀測路線上，但觀測點的布置必須有具體的目的，如為了研究地質(zhì)構(gòu)造線、不良地質(zhì)現(xiàn)象、地下水露頭等。觀測線的長度必須能滿足具體觀測目的的需要。布點法適合于大、中比例尺的測繪工作。追索法它是沿著地層走向、地質(zhì)構(gòu)造線的延伸方向或不良地質(zhì)現(xiàn)象的邊界線進(jìn)行布點追索，其主要目的是查明某一局部的工程地質(zhì)問題。追索法是在路線法和布點法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它屬于一種輔助測繪方法。五、工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的內(nèi)容 查明地形、地貌特

12、征，地貌單元形成過程及其與地層、構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象的關(guān)系，劃分地貌單元； 查明巖土的性質(zhì)、成因、年代、厚度和分布，對巖層應(yīng)查明風(fēng)化程度，對土層應(yīng)區(qū)分新近沉積土、特殊性土的分布及其工程地質(zhì)條件； 查明巖層產(chǎn)狀及構(gòu)造類型、軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及性質(zhì)，包括斷層的位置、類型、產(chǎn)狀、斷距、破碎帶的寬度及充填膠結(jié)情況，巖土層的接觸面及軟弱夾層的特性等，第四紀(jì)構(gòu)造活動的行跡、特點及與地震活動的關(guān)系；巖土工程勘察 查明地下水的類型、補給來源、排泄條件及井、泉的位置、含水層的巖性特征、埋藏深度、水位變化、污染情況及其與地表水的關(guān)系等； 收集氣象、水文、植被、土的最大凍結(jié)深度等資料，調(diào)查最高洪水位及其發(fā)生時間、淹沒范

13、圍； 查明不良地質(zhì)現(xiàn)象的形成、分布、形態(tài)、規(guī)模、發(fā)育程度及其對工程建設(shè)的影響； 調(diào)查人類活動對場地穩(wěn)定性的影響； 收集建筑物的變形沉降資料及其他建筑經(jīng)驗。六、資料整理及成果 檢查外業(yè)資料（1）檢查各種外業(yè)記錄所描述的內(nèi)容是否齊全；（2）詳細(xì)核對各種原始圖件所劃分的地層、巖性、構(gòu)造、地形地貌、地質(zhì)成因界線是否符合野外實際情況，在不同圖件中相互間的界線是否吻合；（3）野外所填的各種地質(zhì)現(xiàn)象是否正確；（4）核對收集的資料與本次測繪資料是否一致，如出現(xiàn)矛盾， 應(yīng)分析其原因；（5）整理核對野外采集的各種標(biāo)本。 成果資料 工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的成果資料一般包括工程地質(zhì)測繪實際材料圖、綜合工程地質(zhì)圖或工程地質(zhì)

14、分區(qū)圖、綜合地質(zhì)柱狀圖、工程地質(zhì)剖面圖及各種素描圖、照片和文字說明。七、不同巖、土分布區(qū)工程地質(zhì)測繪及調(diào)查要點 基巖分布區(qū) 在山區(qū)或丘陵地區(qū)進(jìn)行大、中比例尺測繪時，其重要內(nèi)容是對巖性和地質(zhì)構(gòu)造方面進(jìn)行研究。 巖石分層可以按地質(zhì)年代劃分為標(biāo)準(zhǔn)，測區(qū)往往只出露一個“統(tǒng) ” 或一個“ 組 ” 的地層，單純按地質(zhì)年代來分層就可能滿足不了工程勘察的要求。實際上按巖性及工程地質(zhì)巖組來劃分。（1）不同巖類分布區(qū)應(yīng)重點研究的問題侵入巖及深變質(zhì)巖分布區(qū) 巖石以花崗巖、閃長巖、片麻巖、石英巖為代表。著重研究的內(nèi)容有： 侵入巖的形態(tài)、產(chǎn)狀及其與圍巖的接觸關(guān)系，特別應(yīng)注意接觸帶的情況，因為接觸帶常常是軟弱的結(jié)構(gòu)面；

15、侵入巖體的流線、捕虜體、原生節(jié)理面等原生構(gòu)造情況； 巖體的各向異性特征； 巖脈與構(gòu)造斷裂及層面的交切關(guān)系； 古風(fēng)化殼及現(xiàn)代風(fēng)化殼的厚度、成分及分布規(guī)律。 噴出巖分布區(qū) 巖石以玄武巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r為主。著重研究的內(nèi)容有：噴出時代、噴出旋回、噴出間隙的風(fēng)化情況和沉積物性質(zhì)，特別應(yīng)注意易脹縮的巖石（如凝灰?guī)r等）的分布； 巖石的孔隙性、洞穴和氣孔的分布情況，氣孔充填物的性質(zhì)及其化學(xué)穩(wěn)定性； 原生節(jié)理的方向、密度及延伸情況； 噴出巖與上下圍巖的接觸關(guān)系和接觸帶情況；構(gòu)造破裂性狀。沉積巖及淺變質(zhì)巖分布區(qū) 巖石以礫巖、砂巖、泥巖、頁巖、板巖、千枚巖為主。著重研究的內(nèi)容有： 巖性及巖石的各向異性特征

16、、顆粒組成、膠結(jié)物的成分和性質(zhì)，特別應(yīng)注意軟弱夾層、泥化夾層和可溶鹽（鹽巖、石膏、大理巖） 的分布情況；巖層厚度、產(chǎn)狀、層位關(guān)系、構(gòu)造變動和層間錯動情況以及層理層面裂隙發(fā)育情況； 泥質(zhì)、石膏或鈣質(zhì)膠結(jié)的半堅硬巖石的強(qiáng)度及風(fēng)化、溶蝕程度； 含水層的劃分及頂、底板的強(qiáng)度和透水性能。巖溶發(fā)育地區(qū) 巖石以石灰?guī)r為主著重研究：巖石成分和化學(xué)性質(zhì)，可溶成分的溶解速度，相對隔水層的可靠性。巖溶發(fā)育程度及分布特征、溶洞充填物的性質(zhì)，特別要注意地下暗河的發(fā)育情況；巖溶發(fā)育與地貌、地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。（2）構(gòu)造的工程地質(zhì)研究 構(gòu)造條件是基巖分布區(qū)的重要工程地質(zhì)條件之一，也是各類工程建筑選址的重要依據(jù)之一。 研究區(qū)域構(gòu)

17、造條件的目的是判斷查明測繪區(qū)的構(gòu)造體系、構(gòu)造的發(fā)育歷史及測區(qū)所處的構(gòu)造部位，從而對區(qū)域穩(wěn)定性和地基的穩(wěn)定性作出初步評價，預(yù)測施工或工程運行中可能出現(xiàn)的問題。大范圍構(gòu)造條件 小比例尺的工程地質(zhì)測繪。重點注意查明測區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線的分布、延伸情況，構(gòu)造發(fā)育史和構(gòu)造應(yīng)力場的活動情況，構(gòu)造的繼承關(guān)系等。調(diào)查的方法主要是根據(jù)收集的地質(zhì)資料，充分利用構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)力學(xué)、地層學(xué)等原理，分析編制區(qū)域地質(zhì)圖，在此基礎(chǔ)上，再輔以必要的野外現(xiàn)場工作，最后弄清區(qū)域地質(zhì)的全貌。工作區(qū)構(gòu)造條件 大比例尺的工程地質(zhì)測繪。如褶皺變形、斷裂變位和節(jié)理裂隙等，這種小構(gòu)造的具體分析，對工程具有重要的意義。因為它是決定巖體完整程度、

18、強(qiáng)度、透水性的主要因素。主要構(gòu)造對工程建筑的不利影響褶皺 倒轉(zhuǎn)褶皺常常對抗滑穩(wěn)定不利；背斜軸部巖層破碎、風(fēng)化劇烈、強(qiáng)度較低，對地基強(qiáng)度不利；褶皺構(gòu)造中如有軟弱層，則容易產(chǎn)生層間錯動和順層斷層，形成不利于抗滑穩(wěn)定的主要軟弱面；褶皺構(gòu)造中存在剛性與塑性巖層互層時，剛性巖層往往裂隙比較發(fā)育而成為較好的裂隙承壓含水層，而上、下頂板的塑性巖層會產(chǎn)生泥化現(xiàn)象，使巖體的整體穩(wěn)定性下降；較薄的塑性隔水層在倒轉(zhuǎn)褶皺區(qū)易形成不連續(xù)的扁豆體，從而破壞了原隔水層的連續(xù)性，并使其力學(xué)強(qiáng)度不均一。（隧道的選址問題）斷層逆掩斷層傾角平緩，上盤尤為破碎，其工程地質(zhì)條件較差；斷層通過軟弱巖層處，特別是多條斷層接近或交接處，破碎帶的寬度往往很大，巖層破碎程度加劇、風(fēng)化程度較高，對巖基穩(wěn)定性不利；同一區(qū)域多條以上斷層在其傾向相反或傾角不一致的情況下，特別是當(dāng)傾角較緩時，往往會形成弧形軟弱面或楔形體而影響巖體穩(wěn)定。（水庫大壩壩基舉例）斷層帶與圍巖彈性模量差別較大，可能導(dǎo)致不均勻沉降；斷層破碎帶中的糜棱