工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造:地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì),自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱(chēng)為工程地質(zhì)條件。查明工程地質(zhì)條件后,需根據(jù)設(shè)計(jì)建筑物的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn),預(yù)測(cè)工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用(即工程地質(zhì)作用)的方式、特點(diǎn)和規(guī)模,并作出正確的評(píng)價(jià),為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。
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(cè)繪、工程地質(zhì)勘探、實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、長(zhǎng)期觀測(cè)(或監(jiān)測(cè))等。
工程地質(zhì)測(cè)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(cè)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(duì)設(shè)計(jì)建筑物的影響,并為勘探、試驗(yàn)、觀測(cè)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(cè)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(lèi)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(cè)繪用小比例尺(1:10萬(wàn),1:5萬(wàn));設(shè)計(jì)階段,水庫(kù)區(qū)測(cè)繪大多用中比例尺(1:2.5萬(wàn),1:1萬(wàn)),壩址、廠(chǎng)址則用大比例尺(1:5000,1:2000,1:1000,1:500)。工程地質(zhì)測(cè)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(duì)所有地質(zhì)條件的研究,都必須以論證或預(yù)測(cè)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(cè)繪通常是以一定比例尺的地形圖為底圖,以?xún)x器測(cè)量方法來(lái)測(cè)制。采用衛(wèi)星像片、航空像片和陸地?cái)z影像片,通過(guò)室內(nèi)判讀調(diào)繪成草圖,到現(xiàn)場(chǎng)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(cè)制出更的工程地質(zhì)圖。并可提高測(cè)繪的精度和效率,減少地面調(diào)查的工作量。
原位測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)
獲得工程地質(zhì)設(shè)計(jì)和施工參數(shù),定量評(píng)價(jià)工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問(wèn)題的手段,是工程地質(zhì)勘察的組成部分。室內(nèi)試驗(yàn)包括:巖、土體樣品的物理性質(zhì)、水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的測(cè)定。現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試包括:觸探試驗(yàn)、承壓板載荷試驗(yàn)、原位直剪試驗(yàn)以及地應(yīng)力量測(cè)等(見(jiàn)巖土試驗(yàn)、工程地質(zhì)力學(xué)模擬)。
設(shè)計(jì)建筑物規(guī)模較小,或大型建筑物的早期設(shè)計(jì)階段,且易于取得巖、土體試樣的情況下,往往采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。但室內(nèi)試驗(yàn)試樣小,缺乏代表性,且難以保持天然結(jié)構(gòu)。所以,為重要建筑物的初步設(shè)計(jì)至施工圖設(shè)計(jì)提供上述各種參數(shù),必須在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)有代表性的天然結(jié)構(gòu)的大型試樣或?qū)畬舆M(jìn)行測(cè)試。要獲取液態(tài)軟粘土、疏松含水細(xì)砂、強(qiáng)裂隙化巖體之類(lèi)的、不能得到原狀結(jié)構(gòu)試樣的巖土體的物理力學(xué)參數(shù),必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試。
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(chǎng)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(zhuān)用機(jī)具的常用勘探方法。當(dāng)場(chǎng)地地質(zhì)條件比較復(fù)雜時(shí),利用坑探可以直接觀測(cè)地層的結(jié)構(gòu)和變化,但坑探可達(dá)的深度較淺??犹降姆N類(lèi)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(lèi)型,見(jiàn)表1-1。探槽是在挖掘成長(zhǎng)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(jìn)行必要的支護(hù)以策。探槽一般在覆蓋土層小于3.0m時(shí)使用。它適用于了解地質(zhì)構(gòu)造線(xiàn)、斷裂破碎帶寬度、地層分界線(xiàn)、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(jìn)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(kāi)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(hào)等即完成取樣工作。