按工程建設的階段,工程地質勘察一般分為規(guī)劃選點至選址的工程地質勘察、初步設計工程地質勘察和施工圖設計工程地質勘察,工程地質勘察方法或手段,包括工程地質測繪、工程地質勘探、實驗室或現(xiàn)場試驗、長期觀測(或監(jiān)測)等。
工程地質測繪
在一定范圍內調查研究與工程建設活動有關的各種工程地質條件,測制成一定比例尺的工程地質圖,分析可能產生的工程地質作用及其對設計建筑物的影響,并為勘探、試驗、觀測等工作的布置提供依據。它是工程地質勘察的一項基礎性工作。測繪范圍和比例尺的選擇,既取決于建筑區(qū)地質條件的復雜程度和已有研究程度,也取決于建筑物的類型、規(guī)模和設計階段。規(guī)劃選點階段,區(qū)域性工程地質測繪用小比例尺(1:10萬,1:5萬);設計階段,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)。工程地質測繪所需調研的內容有地層巖性、地質構造、地貌及第四紀地質、水文地質條件、天然建筑材料、自然(物理)地質現(xiàn)象及工程地質現(xiàn)象。對所有地質條件的研究,都必須以論證或預測工程活動與地質條件的相互作用或相互制約為目的,緊密結合該項工程活動的特點。當露頭不好或這些條件在深部分布不明時,需配合以試坑、探槽、鉆孔、平洞、豎井等勘探工作進行必要的揭露。
工程地質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、航空像片和陸地攝影像片,通過室內判讀調繪成草圖,到現(xiàn)場有目的地復查,與進一步的照片判讀反復驗證,可以測制出更的工程地質圖。并可提高測繪的精度和效率,減少地面調查的工作量。
工程地質勘探的任務
工程地質勘探一般在工程地質測繪的基礎上進行。它可以直接深入地下巖層取得所需的工程地質條件資料,是探明深部地質情況的可靠的方法。工程地質勘探的主要方式有工程地質鉆探、坑探和物探,其主要任務為:
1、探明建筑場地的巖性及地質構造,即以及各地層的厚度、性質及其變化;劃分地層并確定其接觸關系;以及基巖的風化程度、劃分風化帶;研究巖層的產狀、裂隙發(fā)育程度及其隨深度的變化;研究褶皺、斷裂、破碎帶以及其他地質構造的空間分布和變化。
2、探明水文地質條件,即含水層、隔水層的分布、埋深、厚度、性質及地下水位。
3、探明地面及物理地質現(xiàn)象,包括河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位置和土層結構;溶巖的規(guī)模及發(fā)育程度;滑坡及泥石流的分布、范圍、特性等。
4、提取巖土樣及水樣,提供野外試驗條件。從鉆孔或勘探點去巖土樣或水樣,提供室內試驗、分析、鑒定之用??碧剿纬傻目涌卓蔀楝F(xiàn)場原位試驗提供場所和條件。
工程地質勘探的方法
1、工程地質坑、槽探
坑、槽探是在建筑場地挖探井或探槽以取得直觀資料和原狀土樣,這是一種不使用專用機具的常用勘探方法。當場地地質條件比較復雜時,利用坑探可以直接觀測地層的結構和變化,但坑探可達的深度較淺??犹降姆N類有探槽、探坑和探井。
在工程地質勘察中,常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等幾種類型,見表1-1。探槽是在挖掘成長條形且兩壁常為傾斜上寬下窄的槽子,其斷面有梯形或階梯型兩種。較深的探槽兩壁要進行必要的支護以策。探槽一般在覆蓋土層小于3.0m時使用。它適用于了解地質構造線、斷裂破碎帶寬度、地層分界線、巖脈寬度及其延伸方向和采取原狀土試樣等。
凡挖掘深度不大且形狀不一的坑,或成矩形的較短的探槽狀的坑為探坑。探坑的深度一般為1.0~2.0m,與土層的目的相同。
探井一般深度都大于3.0m,其斷面形狀為方形、矩形和圓形。
圓形探井在水平方向能承受較大的側壓力,比其他形狀的探井。
坑探中采取原狀土樣可按照以下步驟進行:首先在井底或井壁的指定深度處挖一土柱,土柱的直徑必須大于土筒的直徑,將土柱頂面削平,套上兩端開口的金屬筒并削去筒外多余的土,一面削土一面將筒壓入,直到筒完全套入土柱體后切斷土體柱。然后削去兩端多余的土體,該上筒蓋,用熔蠟密封后貼上標簽并注明土柱的上下方向、編號等即完成取樣工作。
工程地質鉆探可根據巖土破碎的方式,將鉆進的方法分為以下四種:
沖擊鉆進
沖擊鉆進法采用底部圓環(huán)狀鉆頭。鉆進時將鉆具提升到一定高度,利用鉆具自重,迅猛放落,鉆具在下落時產生沖擊動能,沖擊孔底巖土層,使巖土層達到破碎之目的而加深鉆孔。
回轉鉆進
回轉鉆進法采用底部嵌焊有硬質合金的圓環(huán)狀鉆頭進行鉆進。鉆進中施加鉆壓,使鉆頭在回轉中切入巖土層,達到加深鉆孔的目的。在土質地層中鉆進,有時為有效地完整地揭露標準地層,還可以采用勺形鉆鉆頭進行鉆進。
沖擊-回轉鉆進
沖擊-回轉鉆進綜合了前兩種鉆進方法在地層鉆進中的優(yōu)點,以達到提高鉆進效率的目的。其工作原理是:在鉆進過程中,鉆頭克取巖石時,施加一定的動力,對巖石產生沖擊作用,使巖石的破碎速度加快,破壞粒度比回轉剪切粒度增大。同時由于沖擊力的作用使硬質合金刻入巖石深度增加,在回轉中將巖石剪切掉。這樣就大大提高了鉆進的效率。
沖擊-回轉-振動鉆進
沖擊-回轉-振動鉆進綜合了前三種鉆進方法在地層鉆進中的優(yōu)點,以達到提高鉆進效率的目的。采用機械動力所產生的振動力,通過連接桿和鉆具傳到圓筒形鉆頭周圍土中。由于震動器高速振動的結果,圓筒鉆頭依靠鉆具和振動器的重量使得土層更容易被切削鉆進,切鉆進速度較快。