建設(shè)工程項目設(shè)計一般分為可行性研究,初步設(shè)計和施工圖設(shè)計三個階段。為了提供各設(shè)計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)項目。一般通過取得幾個候選場址的工程地質(zhì)資料進行對比分析,對擬選場址的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價。選擇場址階段應(yīng)進行下列工作:
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;
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)具體情況進行工程地質(zhì)測繪及必要的勘探工作。
選擇場址時,應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟分析,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值礦藏或不穩(wěn)定的地下采空區(qū)上的地段。
工程地質(zhì)勘探的任務(wù)
工程地質(zhì)勘探一般在工程地質(zhì)測繪的基礎(chǔ)上進行。它可以直接深入地下巖層取得所需的工程地質(zhì)條件資料,是探明深部地質(zhì)情況的可靠的方法。工程地質(zhì)勘探的主要方式有工程地質(zhì)鉆探、坑探和物探,其主要任務(wù)為:
1、探明建筑場地的巖性及地質(zhì)構(gòu)造,即以及各地層的厚度、性質(zhì)及其變化;劃分地層并確定其接觸關(guān)系;以及基巖的風(fēng)化程度、劃分風(fēng)化帶;研究巖層的產(chǎn)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(zhì)構(gòu)造的空間分布和變化。
2、探明水文地質(zhì)條件,即含水層、隔水層的分布、埋深、厚度、性質(zhì)及地下水位。
3、探明地面及物理地質(zhì)現(xiàn)象,包括河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位置和土層結(jié)構(gòu);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(nèi)試驗、分析、鑒定之用。勘探所形成的坑孔可為現(xiàn)場原位試驗提供場所和條件。
工程地質(zhì)勘探的方法
1、工程地質(zhì)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(dāng)場地地質(zhì)條件比較復(fù)雜時,利用坑探可以直接觀測地層的結(jié)構(gòu)和變化,但坑探可達的深度較淺。坑探的種類有探槽、探坑和探井。
在工程地質(zhì)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(zhì)構(gòu)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(cè)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(biāo)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(zhì)鉆探的概念
工程地質(zhì)鉆探是獲取地表下準(zhǔn)確的地質(zhì)資料的重要的方法,而且通過鉆探的鉆孔采取原狀巖土樣和做現(xiàn)場力學(xué)試驗也是工程地質(zhì)鉆探的任務(wù)之一。
鉆探是指在地表下用鉆頭鉆入地層的勘探方法。在地層內(nèi)鉆成直徑較小并具有相當(dāng)深度的圓通形孔眼的孔稱為鉆孔。通常將直徑大于等于800mm以上的鉆孔稱為大直徑鉆井。
鉆孔的要素如圖所示。鉆孔上部口徑較大,下部口徑較小,成階梯狀。鉆孔的上部為孔口,底部為孔底;四周側(cè)壁為孔壁。鉆孔斷面的直徑為孔經(jīng);由大孔經(jīng)改為小孔經(jīng)稱換經(jīng)。從孔口到孔底的距離為孔深。