岩土工程勘察课件--岩土工程勘察(PPT).ppt

,岩士工程勘察,岩 土 工 程 勘 察,绪论 岩土工程的含义和研究对象 勘察的任务和特点 我国岩土工程勘察的现状 工程地质学的研究对象和任务 工程地质学的研究内容、分科 及其与其他学科的关系 工程地质学的发展历史 本课程内容与学习方法,一、岩土工程的含义和研究对象,岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程 实践中建立起来的一种新的技术体制。它的英文为 Geotechnical Engineering, 直译之可谓“地质技术工 程”。 岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地 基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对 象。它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造，包括岩 土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。 这一为工程建设全过程服务的技术体制，在房屋、 道路、航运、能源、矿山和国防等建设工程中占有重要 的地位，在保证工程质量、降低工程造价、缩短工程周 期以及提高工程经济效益、环境效益和社会效益方面起 到了重要作用。,岩土工程,岩土工程以工程地质学、土力学、岩体力学和基 础工程学为理论基础，以解决在建设过程中出现的 与岩体和土体有关的工程技术问题，是一门地质与 工程紧密结合的学科。可以认为，它是由土木工程、 地质、力学和材料科学等多学科相互渗透、融合而 形成的边缘学科。就学科的内涵和属性来说，岩土 工程是一门服务于工程建设的综合性和应用性都很 强的技术学科，属土木工程范畴。,工程建筑与岩土体之间处于相互依存，又相互制约的矛盾 中。研究两者之间的关系，促使矛盾的转化和解决，是岩土工 程的基本任务。 在土木工程中，各种建筑物以岩土体作为建筑材料、工程 结构或建筑环境，岩土工程的地位相当重要。而且，随着工程 规模愈来愈大，岩土工程问题愈益突出和复杂，给岩土工程师 提出了各种新的、前所未有的研究课题。就房屋建筑和构筑物 而言，目前世界上高层建筑物有120层、高达400多米，更有 560余米高的电视塔；我国也已建成了81层、高380多米的高层 建 筑物。显然，一般天然土体材料是难以满足其荷载要求的， 为此需采用桩基础或对地基土进行处理，这就要研究桩身的尺 寸、材料强度以及桩基持力层的选择和承载力等问题。此外， 施工时深基坑开挖支护和降水问题也很重要。岩土工程在此类 工程的总造价和总工期中占1/ 3左右。,当今世界上边坡工程规模也很大，土质边坡最高的有 120m，而岩质露天矿坑边坡则高达1000余米。在边坡工程 中，岩土体既是建筑材料，又是工程结构。高边坡工程的稳 定性问题十分突出，尤其是岩质边坡，分析它的稳定性时必 须要弄清楚岩体结构，并采用工程地质和岩体力学理论分析 其变形、破坏的机制，对稳定性的现状和演化趋势作出科学 的评价 。 对地下工程而言，岩土体既是建筑材料，又是工程结 构和建筑环境。它的岩土工程问题更为复杂和多样，诸如围 岩稳定、施工开挖、涌水、瓦斯爆炸等，尤其是在复杂地质 条件下的大埋深、大跨度、高边墙的地下工程，上述问题更 具特殊性。,工程岩土体是地质体的一部分，其工程性质的形成和演 化以及对建筑的适应性，与它的物质组成、结构和赋存环境 息息相关。因此，岩土工程师在着手解决任何一项岩土工程 问题时、首先要查明岩土体的地质特征和场地工程地质条件， 尤其是地质条件比较复杂的重大岩体工 程，场地工程地质条 件的研究更显得重要，甚至会成为影响工程效益、投资抑或 成败的关键 。可见，岩土工程师必须具备地质和工程地质的 基本理论知识，要有较好的地质素养。可以认为，工程地质 学是岩土工程的重要基础和支柱。,二、岩土工程勘察的任务和特点,基本任务：按照建筑物或构筑物不同勘察阶 段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体 治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质 资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程 问题作出论证、评价。,具体任务：,（1）阐述建筑场地的工程地质条件，指出场地内不 良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响，对 场地稳定性作出评价。 （2）查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水 活动条件，提供设计、施工和整治所需的地质资料 和岩土技术参数。 （3）分析、研究有关的岩土工程问题，并作出评价 结论。 （4）对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、 岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作 出论证和建议。,（5）预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围 建筑物的影响，并提出保护措施的建议。,三、我国岩土工程勘察的现状,新中国建立后，由于国民经济建设的需要，在地质、城 建、水利、电力、冶金、机械、铁道 、国防等部门，按原 苏联的模式，相继设立勘察、设计机构，开展了大规模的工 程地质勘察研究工作，为工程规划、设计和施工提供了大量 的地质资料，使得一大批重要工程得以顺利施工和正常运行。 但是，由于工程地质勘察体制的局限，其明显的弊病和缺陷， 一是侧重于定性分析，定量评价不够；二是侧重于“宏观” 研究，结合工程具体较差，在建筑结构、基础方案和地基处 理措施等方面，往往缺乏权威性意见和建议。这反映了勘察 与设计、施工 在一定程度上是脱节的，影响了勘察工作社 会地位和经济效益的提高；它尤其不能适应社会主义市场经 济的需要。,针对工程地质勘察的缺陷，中国城建、冶金部门的一些工程 勘察单位自80年代初期，引进了岩土工程体制。这一技术体制是 为工程建设全过程服务的，因此很快就显示了它突出的优越 性。 之后，各部门相继推广。此时，由于国内地质找矿市场逐渐萎缩， 不少原从事找矿地质勘查的地质队也纷纷转产，从事岩土工程勘 察。因而形成了一支庞大的岩土工程勘察队伍， 它们遍布全国 各大、中城市，主要从事工业与民用建筑和市政设施的勘察。由 于高层建筑， 尤其是超高层建筑的涌现，对天然地基稳定性计 算和评价、桩基计算与评价、基坑开挖与支 护、岩土加固与改 良等方面，都提出了新的研究课题，要求对勘探、取样、原位测 试和监测的仪器设备、操作技术和工艺流程等不断创新。由于勘 察工作与设计、施工、监测结合紧密 ，勘察真正成为工程咨询 性的工作，为保证工程安全和提高经济效益作出了很大的贡献， 并积累了许多勘察经验和资料。可以认为：勘察与设计、施工、 监测的紧密结合，是岩土工程技术体制的最大优越性。,为了在社会主义市场经济体制下，使岩土工程勘察能 贯彻执行国家有关的技术经济政策，做到技术先进、经济 合理、确保工程质量和提高经济效益，由国家建设部会同 有关部门，共同 制订了中华人民共和国国家标准岩土工 程勘察规范GB50021-94，作为强制性国 家 标准于1995 年3月1日正式颁布施行。该规范是对原工业与民用建筑 工程地质勘察规范TJ 21-77的修订，它既总结了中国40 多年来工程实践的经验和科研成果，又注意尽量与国际标 准接轨。,从目前国内大量的实践可看出，岩土工程勘察侧重 于解决土体工程的场地评价和地基稳定性问题，而对地 质条件较复杂的岩体工程，尤其是重大工程（如水电站、 核电站、铁路干线等 ）的区域地壳稳定性，边坡和地下 洞室围岩稳定性的分析、评价，仅由岩土工程师是无法 胜 任的，必须有工程地质人员的参与才能解决。这就要 求岩土工程与工程地质在发挥各自学科专业优势的前提 下，互相渗透、交叉，二者互为补充而相得益彰。,四、工程地质学的研究对象和任务 地 质 学,工程与技术学科 相互渗透、交叉形成的边缘科学 人类工程活动 地质环境,地质环境的概念：, 指自然环境的一个重要组成部分，与人类生存和发展 有紧密联系的岩石圈的一部分，这部分积极地与水、 气和生物圈相互作用着。上限为岩石圈表面，下限为 人类技术经济活动引起的物理场、化学场因素变 迁消失的深度。,地质环境是多因子系统：大气、,水、生物、岩石 四个圈 环境,自然环境,人类环境,大气、水、 生物、岩石,社会环境,人为环境,地质环境,人类能到达的地下深度：5000m，钻探深度10000m。, 地球上现有工程建筑都建于地壳表层一定的地 质环境中，地质环境以一定的作用方式影响建 筑物。 人类工程活动对地质环境有一定作用，使其变 化，又影响着工程建筑的稳定和正常使用。 人类工程活动与地质环境之间，处于相互联系 又相互制约的矛盾之中。,工程地质学的基本任务：, 研究地质环境与人类工程活动之 间的关系，使二者矛盾转化和解决。 地质环境对工程建筑的影响 地震影响区域工程建筑 软土地基需进行专门地基处理 岩溶水库渗漏 崩滑泥石流工程改线,人类工程活动对地质环境的影响, 抽汲地下水,地面沉降 海水入侵 地下水质恶化, 大型水库修建库岸再造 库区淤积,库周浸没 诱发地震,工程地质勘察的目的：, 为工程建筑对象选择适宜的地质环境，从而为该工程 在技术上的可能性和经济上的合理性提供保证。并不 致对地质环境产生不应有的破坏，以致影响工程本身 和人类的生活环境。,技术可能性:, 指在地质环境中兴建某建筑物的安全保障如何。换言之， 建筑物地基对基础的适应性如何，当二者不相适应时， 能否通过改变基础结构或改良地基性质使其达到相互适 应。 经济合理性： 指通过对建筑地区地质条件的深入研究后，在保证工程 稳定性的前提下，选出经济成本最低的建设方案，以达 到经济上合理，即可行性研究。,五、工程地质学研究内容、分科及其与其 他学科的关系,（一）研究内容 1.岩土工程地质性质研究 建造于地壳表层的任何建筑物，都离不开岩土体，岩土 体作为建筑物地基或环境。 岩土体成因类型和性质对建筑物的意义重大。 研究地质环境首先研究岩土体,分布规律 成因类型 工程性质 不良性质的改良 形成分支学科工程岩土学,参数测试,2.工程动力地质作用研究, 地球内外动力作用地质现象 人类工程经济活动产生的各种作用 这些作用制约着建筑物的稳定造价和正常使用 研究工程动力地质作用地质现象,分布 规模 形成机制 产生的工程地质问题 工程地质问题的分析评价 防治对策 措施,发展演化规律, 形成分支学科工程动力地质学,3.工程地质勘察理论和技术方法研究, 工程地质学服务于工程建筑，具体实现就是工程地质勘 察。 工程地质勘察的目的就是查明工程地质条件，分析存在 的工程地质问题 对工程建筑区作出工程地质论证和评价，提出建筑设计 所遵循的最佳方案和可能采取的工程措施，这涉及到广 泛的理论。 基础地质 专业基础 工程建筑 地基基础 等,工程地质条件：, 工程地质条件是指客观存在的地质环境中与工程建筑有 关的地质要素之综合。它包括地形地貌、岩土类型及其 工程地质性质、地质结构、水文地质条件、物理地质现 象（动力地质作用）、天然建筑材料。 综合概念，一、二种因素不称为工程地质条件。 针对工程建筑对象而言。 在自然地质历史过程中形成的客观条件，不是人为的。,工程地质问题：, 工程地质问题是指工程建筑物与地质环境（场地工程 地质条件）之间，存在着某些不适应性所引起的影响 建筑物施工、正常运行和周围环境的地质问题。它反 映了工程要求与场地地质条件之间的矛盾。 问题的产生是由于工程技术经济要求与场地地质背景之间 的矛盾或差异引起。,岩土工程问题： 指的是工程建筑物与岩土体之间所存在的矛盾或 问题。在岩土工程施工以及工程建筑物建成使用过 程中，工程部位的岩土体和地下水与建筑物发生作 用，导致岩土工程问题的出现。, 工程地质勘察的核心问题 如何运用有效的勘察方法和手,段，取得反映确切的工程地质因素，资料分析理论，以及 表现形式。 为保证勘察的精度和质量，需不断改进技术方法、勘探机 械和测试仪器。 为使工程地质评价和预测定量化，需不断完善地质数 学模型和发展数学分析方法，应用计算机技术。 制订适用于不同类型建筑的勘察规范或手册。 形成分支学科专门工程地质学,4.区域工程地质的研究, 工程地质条件工程地质问题具有明显的区域性分布规律和特点 为国土资源开发利用和建设布局优化,需要研究不同区域地质条件 的形成和分布规律 不同区域地质构造应力不同,区域稳定性不同 形成分支学科区域工程地质学,5.环境工程地质的研究, 随着经济的发展，人类工程经济活动对地质环境的反馈作用 日益广泛而深刻,地质环境恶化,地质灾害频发, 为了合理利用保护地质环境，科学地预测人类活动对环境的负影 响,工程地质学环境科学,交叉渗透, 形成分支学科环境工程地质学,（二）与其他学科的关系, 工程地质学涉及知识范围广，多学科的交叉 工程岩土学 岩土力学 工程动力地质学 专门工程地质学,数 理 化 力 环境- 工程地质学 -钻探 物探 计算机,地质学,工程建筑学, 出现新的生长点,城市地质 岩土工程 海洋工程地质 高层建筑工程地质 岩土工程 是以工程地质学、土力学、岩石力学及地基基础工程 学为理论基础，以解决和处理在建筑过程中出现的所 有与岩土体有关的工程技术问题，是一门地质与工程 建筑全方位结合的专业学科，属土木工程范畴。 地质工程,六、工程地质学的发展历史, 人类开始建筑就设法利用优良地质条件。 在20世纪30年代前苏联大规模建设，促使工程地质的 萌生。 欧美日的工程地质工作更多地由土力学、岩石力学承 担。 1968年第23届国际地质大会上成立了工程地质学会。 1975年土力学、岩石力学、工程地质学 定期讨论。,我国是在20世纪50年代初，开始设置和培养工程地质 专门人才。 1979年成立中国地质学会工程地质专业委员会。 1989年成立全国地质灾害研究会。 当前我国工程地质界在能源和矿产资源开发，沿海经 济开发区和城市环境工程地质，地质灾害预测预报， 工程地质图集的编制，测试技术理论和方法等方面， 开展广泛深入研究，取得丰硕成果。,七、本课程内容与学习方法, 内容 1、勘察基本技术要求 2、工程地质测绘 3、勘探与取样 4、岩体原位测试 5、现场检验与监测 6、勘察成果整理 7、各类建筑岩土工程勘察 学习方法,第一章 岩土工程勘察基本技术要求,第一节 岩土工程勘察的分级 岩土工程勘察等级划分的主要目的，是为了勘察工 作量的布置。显然，工程规模较大或较重 要、场地地质 条件以及岩土体分布和性状较复杂者，所投入的勘察工作 量就较大。反之则 较小。 岩土工程勘察的等 级，是由工程安全等级、场地和 地基的复杂程度三项因素决定的。首先应分别对三项因素 进行分级，在此基础上进行综合分析，以确定岩土工程勘 察的等级划分。下面先分别论述三项 因素等级划分的依 据及具体规定，随后综合划分岩土工程勘察的等级。,一、工程安全等级,工程的安全等级，是根据由于工程岩土体或结构失稳 破坏，导致建筑物破坏而造成生命财产 损失、社会影响 及修复可能性等后果的严重性来划分的。 根据国家标准 建筑结构设计统一标准GBJ68-84的规定，将工程结 构划分为三个安全等级，规范与之相应，也将工程安 全等级划分为三级。,安全等级,破坏后果 很严重 严 重 不严重,工程类型 重要工程 一般工程 次要工程,一 级 二 级 三 级,对于不同类型的工程来说，应根据工程的规模和重要性 具体划分。目前房屋建筑与构筑 物的安全等级，已在国家标 准建筑地基基础设计规范GBJ7-89中明确规定。此外， 各产业部门和地方根据本部门(地方)建筑物的特殊要求和经验， 在颁布的 有关技术规范中也划分了适用于本部门(地方)的工 程安全等级，一般均划分为三级。 房屋建筑与构筑物安全等级 安全等级：一 级 破坏后果：很严重 建筑类型：重要的工业与民用建筑物；20层以上的高层 建筑；体型复杂的14层以 上的高层建筑；对地基变形有 特殊要求的建筑物；单桩承受的荷载在4 000kN以上的建 筑物,安全等级 二级 三级,破坏后果 严 重 不严重,建筑类型 一般的工业与民用建筑 次要的建筑物,目前，地下洞室、深基坑开挖、大面积岩土处理等尚无工 程安全等级的具体规定，可根据实际情况划分。 大型沉井和沉箱、超长桩基和墩基、有特殊要求的精密设 备和超高压设备 、有特殊要求的深基坑开挖和支护工程、大 型竖井和平洞、大型基础托换和补强工程，以及 其他难度大、 破坏后果严重的工程，以列为一级安全等级为宜。,二、场地复杂程度等级,场地复杂程度是由建筑抗震稳定性、不良地质现象发育情况、地 质环境破坏程度和地形地貌 条件四个条件衡量的，也划分为三 个等级 。,（一）建筑抗震稳定性,按国家标准建筑抗震设计规范GBJ11-89规定，选 择建筑场地时，对建筑抗震稳 定性地段的划分规定为： (1)危险地段：地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、 泥石流及发震断裂带上可能发生 地表位错的部位。 (2)不利地段：软弱土和液化土，条状突出的山嘴，高耸孤 立的山丘，非岩质的陡坡、河岸 和斜坡边缘，平面分布上 成因、岩性和性状明显不均匀的土层(如古河道、断层破碎 带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基)等。 (3)有利地段：岩石和坚硬土或开阔平坦、密实均匀的中硬 土等。,（二）不良地质现象发育情况,不良地质现象泛指由地球外动力作用引起的，对工程建 设不利的各种地质现象。它们分布于场地内及其附近地段， 主要影响场地稳定性，也对地基基础、边坡和地下洞室等具 体的岩土工程有不利影响。 “强烈发育”是指由于不良地质现象发育招致建筑场地 极不稳定，直接威胁工程设施的安全 。例如，山区崩塌、滑 坡和泥石流的发生，会酿成地质灾害，破坏甚至整个摧毁工 程建筑物 。岩溶地区溶洞和土洞的存在，所造成的地面变形 甚至塌陷，对工程设施的安全也会构成直接威胁。 “一般发育”是指虽有不良地质现象分布，但并不十分 强烈，对工程设施安全的影响不严重；或者说对工程安全可 能有潜在的威胁。,（三）地质环境破坏程度,由于人类工程经济活动导致地质环境的干扰破坏， 是多种多样的。例如，采掘固体矿产 资源引起的地下采空； 抽汲地下液体(地下水、石油)引起的地面沉降、地面塌陷和 地裂缝； 修建水库引起的边岸再造、浸没、土壤沼泽化；排 除废液引起岩土的化学污染；等等。 地质环境破坏对岩土工程实践的负影响是不容忽视的， 往往对场地稳定性构成威胁。 地质环境的“强烈破坏”，是指由于地质环境的破坏， 已对工程安全构成直接威胁； 如矿山浅层采空导致明显的地 面变形、横跨地裂缝等。 “一般破坏”是指已有或将有地质环 境的干扰破坏，但 并不强烈，对工程安全的影响不严重。,（四）地形地貌条件,主要指的是地形起伏和地貌单元(尤其是微地貌单元)的变 化情况。一般地说，山区和丘陵区 场地地形起伏大，工程布 局较困难，挖填土石方量较大，土层分布较薄且下伏基岩面高 低不 平。地貌单元分布较复杂，一个建筑场地可能跨越多个 地貌单元，因此地形地貌条件复杂或 较复杂。平原场地地形 平坦，地貌单元均一，土层厚度大且结构简单，因此地形地貌 条件简 单。 三、地基复杂程度等级 地基复杂程度也划分为三级： 1、 一级地基: 符合下列条件之一者即为一级地基： (1)岩土种类多，性质变化大，地下水对工程影响大，且需 特殊处理；,(2)多年冻土及湿陷、膨胀、盐渍、污染严重的特殊性岩土， 对工程影响大，需作专门处理 的；变化复杂，同一场地上存在 多种的或强烈程度不同的特殊性岩土也属之。 2、二级地基: 符合下列条件之一者即为二级地基： (1)岩土种类较多，性质变化较大，地下水对工程有不利影响； (2)除上述规定之外的特殊性岩土。 3、三级地基 (1)岩土种类单一，性质变化不大，地下水对工程无影响； (2)无特殊性岩土。,四、岩土工程勘察等级,第二节 岩土工程勘察阶段,一、工程地质勘察阶段 为保证工程建筑物自规划设计到施工和使用全过程达到安全、经济、合 用的标准，使建筑物场地、结构、规模、类型与地质环境、场地工程地 质条件相互适应。任何工程的规划设计过程必须遵照循序渐进的原则， 即科学地划分为若干阶段进行。 工程地质勘测过程是对客观工程地质条件和地质环境的认识过程。 “认识论”由区域到场地，由地表到底下，由一般调查到专门性问 题的研究，由定性到定量评价的原则进行。,二、勘察阶段划分,我国实行四阶段体制，与国际通用体制相同。 规划阶段 初步设计 技术设计 不同部门的名称：,施工设计与施工,城建部门： 总体规划、详细规划 规划阶段的任务：,初步设计,技术设计,施工设计与施工。,区域开发技术经济论证，比较选择第一期工程开发地段。定性概略评价。 初步设计的任务： 场地方案比较，选场址。定性、定量评价。 技术设计的任务： 选定建筑物位置、类型、尺寸。定量评价。 施工设计与施工： 施工详图。补充验证已有资料。,三、岩土工程勘察,1、可行性研究勘察（选址勘察） 搜集、分析已有资料，进行现场踏勘，工程地质测绘，少量勘探工作， 对场址稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方案比较。 2、初步勘察 建筑地段稳定性的岩土工程评价，为确定建筑物总平面布置、主要建 筑物地基基础方案、对不良地质现象的防治工程方案 进行论证。 3、详细勘察 对地基基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程进行岩 土工程计算与评价，满足施工图设计的要求。 施工勘察不作为一个固定阶段，视工程的实际需要而定，对条件复杂或有 特殊施工要求的重大工程地基，需进行施工勘察。施工勘察包括：施工阶 段的勘察和施工后一些必要 的勘察工作，检验地基加固效果。,第三节 岩土工程勘察方法,岩土工程勘察方法或技术手段，主要以下几种： （1）工程地质测绘 （2）勘探与取样 （3）原位测试与室内实验 （4）现场检验与监测 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 。,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。,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。 室内实验历史较久 ，其优点是：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。 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。 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析 成像技术(CT)的应用 等。,第二章 工程地质测绘,第一节 工程地质测绘的意义和特点 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。,工程地质图的测制（野外填图）,一、概述,工程地质测绘是工程地质勘察过程中的基础工作，是勘察中 最先进行的项目。 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。 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。 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、工程地质测绘的作用,工程地质测绘最发挥作用的地区是那些基岩裸露或出露条件较好 的地区。 工程地质测绘的作用随下列因素而变化,1、勘察阶段,在规划、可行性研究等初期阶段，通过工程地质测绘对工程,地质条件作全面了解，其重要性是明显的，在后期阶段则其作用退居次要地位。,2、地区的研究程度,研究程度较低的地区，综合性工程地质测绘占重要地位,研究程度较高的地区，只需做专门性工程地质测绘。,3、设计建筑物的类型,不同建筑物，测绘作用不同。,水利枢纽工程地质测绘+勘探+试验+ 水库区 工程地质测绘为主要手段 线形工程工程地质测绘为主,4、地质条件的复杂程度,基岩、构造复杂地区，工程地质测,绘作用显著。 三、工程地质测绘与普通地质测绘的区别,1、工程地质测绘密切结合工程建筑物的要求，结合工程地质问题进行。 2、对与工程有关的地质现象，如软弱层、风化带、断裂带的划分，节理裂 隙、滑坡、崩塌等，要求精度高，涉及范围较广，研究程度深。 3、常使用较大比例尺（1:100001:20001:500），对重要地质界限或现象 采用仪器法定位。当然在区域性研究中也使用中、小比例尺。 4、突出岩土类型、成因、岩土地质结构等工程地质因素的研究，对基础地 质方面，尽量利用已有资料，但对重大问题应进一步深化研究。,第二节 工程地质测绘的范围、比例尺、和精度,一、工程地质测绘范围的确定 区域测绘按图幅范围进行，专门工程地质测绘按有关工程地 质问题的研究需要圈定范围。 工程地质测绘范围的确定原则： 1、拟建建筑物的类型、规模、设计阶段。 2、区域地质条件的复杂程度和研究程度。,工程地质测绘不像一般的区域地质或区域水文地质测绘 那样，严格按比例尺大小由地理坐标确定测绘范围，而是根 据拟建建筑物的需要在与该项工程活动有关的范围内进行。 原则上， 测绘范围应包括场地及其邻近的地段。 适宜的测绘范围，既能较好地查明场地的工程地质条件， 又不致于浪费勘察工作量。根据实践经验，由以下三方面确 定测绘范围，即拟建建筑物的类型和规模、设计阶段以及工 程地质条件的复杂程度和研究程度。,建筑物的类型、规模不同，与自然地质环境相互作用的 广度和强度也就不同，确定测绘范围时首先应考虑到这一点。,例如，大型水利枢纽工程的兴建，由于水文和水文地质条件急剧改 变，往往引起大范围自然地理和地质条件的变化；这一变化甚至会导致 生态环境的破坏和影 响水利工程本身的效益及稳定性。此类建筑物的测 绘范围必然很大，应包括水库上、下游的一定范围，甚至上游的分水岭 地段和下游的河口地段都需要进行调查。 房屋建筑和构筑物一 般仅在小范围内与自然地质环境发生作用， 通常不需要进行大面积工程地质测绘。,在工程处于初期设计阶段时，为了选择建筑场地一般 都有若干个比较方案，它们相互之间有一定的距离。为了 进行技术经济论证和方案比较，应把这些方案场地包括在 同一测绘范围内 ，测绘范围显然是比较大的。 但当建筑场地选定之后，尤其是在设计的后期阶段， 各建筑物 的具体位置和尺寸均已确定，就只需在建筑地段 的较小范围内进行大比例尺的工程地质测绘 。 可见，工程地质测绘范围是随着建筑物设计阶段(即岩 土工程勘察阶段)的提高而缩小的。,一般的情况是：工程地质条件愈复杂，研究程度愈差，工 程地质测绘范围就愈大。工程地质条件复杂程度包含两种情况：,(1)一种情况是在场地内工程地质条件非常复杂。 例如，构造变动 强烈，有活动断裂分布；不良地质现象强烈发育；地 质环境遭到严重破坏；地形地貌条件十 分复杂。 (2)另一种情况是场地内工程地质条件比较简单，但场地附近有 危及建筑物安全的不 良地质现象存在。 如山区的城镇和厂矿企业往往兴建于地形比较平坦开阔的洪积扇上， 对场 地本身来说工程地质条件并不复杂，但一旦泥石流暴发则有可能摧毁 建筑物。此时工程地质 测绘范围应将泥石流形成区包括在内。又 如位于河流、湖泊、水库岸边的房屋建筑，场地附 近若有大型滑坡存在， 当其突然失稳滑落所激起的涌浪可能会导致灭顶之灾。,二、工程地质测绘比例尺的选择,工程地质测绘的比例尺大小主要取决于设计要求。建筑物 设计的初期阶段属选址性质的，一 般往往有若干个比较场地， 测绘范围较大，而对工程地质条件研究的详细程度并不高，所 以采用的比例尺较小。 但是，随着设计工作的进展，建筑场地的选定，建筑物位 置和尺寸愈来愈具体明确，范围愈益缩小，而对工程地质条件 研究的详细程度愈益提高，所以采用的测绘比例尺就需逐渐加 大。当进入到设计后期阶段时，为了解决与施工、运用有关的 专门地质问题，所选用的测绘比例尺可以很大。,在同一设计阶段内，比例尺的选择则取决于场地工程地质 条件的复杂程度以及建筑物的类型、规模及其重要性。工程地 质条件复杂、建筑物规模巨大而又重要者，就需采用较大的测 绘比例尺。总之，各设计阶段所采用的测绘比例尺都限定于一 定的范围之内。,1、比例尺选定原则： （1）应和使用部门的要求提供图件的比例尺一致或相当。 （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150 00015 000,属小、中比例尺测绘； (2)初步勘察阶段110 00012 000,属中、大比例尺测绘； (3)详细勘察阶段12 0001200或更大，属大比例尺测绘。,三、工程地质测绘的精度要求,工程地质测绘的精度包含两层意思，即对野外各种地质现象观 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详 细程度和准确程度。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。 “精度”指野外地质现象能够在图上表示出来的详细程度和准 确度。 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。,观测点的要求，与测绘比例尺相同的地形底图上每1cm 方格 内，平均有一个观测点。复杂地段多布，简单地段少布，计算 总点数/ Km。 例如： 测绘比例尺1:1万 地形图1:1万,1cm相当于=100m 1cm相当于 =10000m 为100点/ Km,控制标准,不同比例尺反映的地质单元体尺寸：,比例尺 1:10万 尺 寸 200m,1:5万 100m,1:1万 1:1000 20m 2m,1:500 1m,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 误差 50m,1:5万 25m,1:1万 5m,1:1000 0.5m,一般对地质界限要求严格，大比例尺测绘采用仪器定点。 要求将地质观测点布置在地质构造线、地层接触线、岩 性分界线、不同地貌单元及微地貌单元的分界线、地下水露头 以及各种不良地质现象分布的 地段。观测点的密度应根据测 绘区的地质和地貌条件、成图比例尺及工程特点等确定。 为了更好地阐明测绘区工程地质条件和解决岩土工程实际 问题，对工程有重要影响的地质单元体，如滑坡、软弱夹层、 溶洞、泉、井等，必要时在图上可采用扩大比例尺表示。,第三节 工程地质测绘的研究内容,在工程地质测绘过程中，应自始至终以查明场地及其附 近地段的工程地质条件和预测建筑物 与地质环境间的相互作 用为目的。因此，工程地质测绘研究的主要内容是工程地质 条件的诸 要素；此外，还应搜集调查自然地理和已建建筑物 的有关资料。下面将分别论述各项研究内容的研究意义、要 求和方法。 一、地层岩性 地层岩性是工程地质条件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。,岩土是各类建筑物的地基，也可作为天然建筑材料。 岩石和土是最基本的工程地质要素，一切地质体的组成物质。 它参与地质结构的组合，决定地形地貌和自然地质作用的发育特 征，控制地下水的分布和矿产分布。 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。 1、基岩的研究 （1）运用地质历史成因观点和方法，作为基本思路，正确划分 岩石建造，确定岩性特征，为工程地质意义上的岩石分类奠定基 础。 （2）重视岩相的研究，岩相反映岩石的生成环境和地质历史，利 用岩相标志，帮助判明不同性质的岩类的空间分布，进行岩组划 分，并区分其力学性质，是一种可行的手段。,（3）特别注意对工程建筑物的稳定性和安全有重要意义的地层 划分，它不同于普通地质测绘中分层原则（界、系、统、组）， 注意软弱层、软质岩类、岩溶隔水层等标志层的划分，对沉积 岩来说，同一层中应按岩性分组或段。,（4）野外工作中，利用便携式测试仪器取得岩石物理力学性质。 2、第四纪地层（土）的研究 （1）沉积年代的测定 数值法： 年度法（历史记录、年轮、纹泥）、放射性测量（C14、铀素系列、 钾-氩法、裂变轨迹）、其他辐射性测量（铀趋势、热释光、电子旋转共振、 10Be、36Cl、26Al等）。 相对测年法：氨基酸外缩旋体、黑曜岩水化、火山碎屑水化、地衣（苔藓）， 土壤发育、岩石矿物风化、累进地形改造、沉积速率、地貌部位和下切速率、 变形率。,对比法：地层学、火山灰年代学、古地磁、化石、古生物、稳定 同位素、 玻陨石和微观玻陨石。 （2）成因类型和岩相的研究 解决地质结构、地层相变关系等问题，正确作出地层剖面。 （3）划分工程地质单元体 同一单元体具有相似的计算指标。 作为取样和试验的基本单位。 二、地质结构的研究 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，结构面(节理、片理、 劈理等）是各种性质不同的结构面产生的基础，限定其空间分布规 律，破坏了岩体的均一性和完整性，也是产生软弱结构面的基本因 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、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。 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。,2、研究内容 褶曲构造的研究 ： 形态、类型、轴线位置、褶曲要素、细部变化。 断裂的研究 ： 断裂性质（长度、宽度、构造岩断层岩、糜 棱岩、角砾岩、片状岩、碎块岩等）、断裂带 的胶结成岩化程度、断裂交汇点、错动次数、 现代活动性。,活动构造的研究 ： 工程使用期间的活动、活动年龄。 断层物质的测定（断层泥矿物分析、断层泥显微结构分析）、 断层运动方式的测定（构造岩显微结构分析、方解石脉显微结构分 析）、断层活动年龄的测定、断层现今活动性测定（As、Hg、Sb、 B等元素测定）、活动速率的确定（地貌学、地质学、测量学）、 断裂活动性监测。 节理裂隙的研究： 大量统计节理裂隙参数（产状、长度、宽度、充填物等）、结 构面网络分析、野外估算RQD。 RQD=115-3