建設(shè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)一般分為可行性研究,初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。為了提供各設(shè)計(jì)階段所需的工程地質(zhì)資料,勘察工作也相應(yīng)地劃分為選址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、詳細(xì)勘察三個(gè)階段。對于工程地質(zhì)條件復(fù)雜或有特殊施工要求的重要建筑物地基,尚應(yīng)進(jìn)行預(yù)可行性及施工勘察;對于地質(zhì)條件簡單,建筑物占地面積不大的場地,或有建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的地區(qū),也可適當(dāng)簡化勘察階段。各勘察階段的任務(wù)和工作內(nèi)容簡述如下:
1選址勘察階段
選址勘察工作對于大型工程是非常重要的環(huán)節(jié),其目的在于從總體上判定擬建場地的工程地質(zhì)條件能否適宜工程建設(shè)項(xiàng)目。一般通過取得幾個(gè)候選場址的工程地質(zhì)資料進(jìn)行對比分析,對擬選場址的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價(jià)。選擇場址階段應(yīng)進(jìn)行下列工作:
①搜集區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)資料及當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗(yàn);
②在收集和分析已有資料的基礎(chǔ)上,通過踏勘,了解場地的地層、構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地下水等工程地質(zhì)條件;
③對工程地質(zhì)條件復(fù)雜,已有資料不能符合要求,但其它方面條件較好且傾向于選取的場地,應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行工程地質(zhì)測繪及必要的勘探工作。
選擇場址時(shí),應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,一般情況下宜避開下列工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)或地段:(1)不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,對場地穩(wěn)定性有直接或潛在威脅的地段;(2)地基土性質(zhì)嚴(yán)重不良的地段;(3)對建筑抗震不利的地段,如設(shè)計(jì)地震烈度為8度或9度且鄰近發(fā)震斷裂帶的場區(qū);(4)洪水或地下水對建筑場地有威脅或有嚴(yán)重不良影響的地段;(5)地下有未開采的有價(jià)值礦藏或不穩(wěn)定的地下采空區(qū)上的地段。
按工程建設(shè)的階段,工程地質(zhì)勘察一般分為規(guī)劃選點(diǎn)至選址的工程地質(zhì)勘察、初步設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察和施工圖設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察,工程地質(zhì)勘察方法或手段,包括工程地質(zhì)測繪、工程地質(zhì)勘探、實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場試驗(yàn)、長期觀測(或監(jiān)測)等。
工程地質(zhì)測繪
在一定范圍內(nèi)調(diào)查研究與工程建設(shè)活動(dòng)有關(guān)的各種工程地質(zhì)條件,測制成一定比例尺的工程地質(zhì)圖,分析可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)作用及其對設(shè)計(jì)建筑物的影響,并為勘探、試驗(yàn)、觀測等工作的布置提供依據(jù)。它是工程地質(zhì)勘察的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。測繪范圍和比例尺的選擇,既取決于建筑區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜程度和已有研究程度,也取決于建筑物的類型、規(guī)模和設(shè)計(jì)階段。規(guī)劃選點(diǎn)階段,區(qū)域性工程地質(zhì)測繪用小比例尺(1:10萬,1:5萬);設(shè)計(jì)階段,水庫區(qū)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(zhì)測繪所需調(diào)研的內(nèi)容有地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌及第四紀(jì)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、天然建筑材料、自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象及工程地質(zhì)現(xiàn)象。對所有地質(zhì)條件的研究,都必須以論證或預(yù)測工程活動(dòng)與地質(zhì)條件的相互作用或相互制約為目的,緊密結(jié)合該項(xiàng)工程活動(dòng)的特點(diǎn)。當(dāng)露頭不好或這些條件在深部分布不明時(shí),需配合以試坑、探槽、鉆孔、平洞、豎井等勘探工作進(jìn)行必要的揭露。
工程地質(zhì)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。采用衛(wèi)星像片、航空像片和陸地?cái)z影像片,通過室內(nèi)判讀調(diào)繪成草圖,到現(xiàn)場有目的地復(fù)查,與進(jìn)一步的照片判讀反復(fù)驗(yàn)證,可以測制出更的工程地質(zhì)圖。并可提高測繪的精度和效率,減少地面調(diào)查的工作量。
鉆探過程中有三個(gè)基本程序:
破碎巖土:在工程地質(zhì)鉆探中廣泛采用人力和機(jī)械方法,使小部分巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯的現(xiàn)象,叫做破碎巖土。巖土的破碎是借助于沖擊力、剪切力、研磨和壓力來實(shí)現(xiàn)的。
采取巖土:用沖洗液(或壓縮空氣)將破碎的碎屑沖到孔外,或者用鉆具(抽筒、勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖芯管等)靠人力或機(jī)械將孔底的碎屑或樣芯取出于地面。
保全孔壁:為了順利地進(jìn)行鉆探工作,必須保護(hù)好孔壁,不使其坍塌。一般使用套管和泥漿來護(hù)壁。
造成土試樣擾動(dòng)有三個(gè)原因:
一是外界條件引起的土試樣的擾動(dòng),如鉆進(jìn)工藝、鉆具選用、鉆壓、鉆速、取土方法選擇等。若在選用上不夠合理時(shí),都能造成其土質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)被破壞。
二是采樣過程造成的土體中應(yīng)力條件發(fā)生了改變,引起圖樣內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)間的相對位置位移和組織結(jié)構(gòu)的變化,甚至出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)間的原由粘聚力的破壞。
三是采取土樣時(shí),需用取土器采取。但不論采用何種取土器,它都有一定的壁厚、長度和面積。當(dāng)切如土層時(shí),會(huì)使土樣產(chǎn)生一定的壓縮變形。壁愈厚所排開土體愈多,其變形量愈大,這就造成土樣更大的擾動(dòng)。
從上述可見,所謂原狀土試樣實(shí)際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動(dòng)。為此,在采取土試樣過程中,應(yīng)力求減小對試樣的擾動(dòng),要盡力排除各種可能增大擾動(dòng)量的因素。
按照取樣方法和試驗(yàn)?zāi)康模瑤r土工程勘察規(guī)范對土試樣的擾動(dòng)程度分成如下的質(zhì)量等級:
一級—不擾動(dòng),可進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目有:土類定義、含水量、密度、強(qiáng)度系數(shù)、變形參數(shù)、固結(jié)壓密系數(shù)。
二級—輕微擾動(dòng),可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有:土類定義、含水量、密度。
三級—顯著擾動(dòng),可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有:土類定義、含水量。
四級—完全擾動(dòng),可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有:土類定義。
在鉆孔取樣時(shí),采用薄壁取土器所采得的土樣定為一~二級;
對于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二~三級;
對于采用標(biāo)準(zhǔn)貫入器、螺紋鉆頭或巖芯鉆頭所采得的粘性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定義為三~四級。
從上可見,為取得一級質(zhì)量的土試樣,普遍采用薄壁取土器來采取,以滿足土工試驗(yàn)全部的物理力學(xué)參數(shù)的正確獲得。