第17章工程地質勘察方法與技術E-mail:wenjiexu@徐文杰清華大學水利系0.概述地質、工程地質理論和各種技術方法解決工程中遇到的地質問題工程地質勘察是工程建設的先行工作；工程方案的選擇、建筑物的布置、設計參數(shù)的確定等，都必須以工程地質勘察資料為依據(jù)。0.概述工程地質勘察目的調查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質條件為設計和施工提供所需的工程地質資料任務重要性為工程規(guī)劃、設計、施工提供可靠的地質依據(jù)和資料，以充分利用有利的自然因素，避開或改造不利的地質環(huán)境，以確保工程的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟合理和正常運行。

施工前不經(jīng)過地基勘察或勘察不詳、分析有誤可能會造成嚴重工程事故或延誤工程進度。如：意大利比薩斜塔、加拿大特朗斯康谷倉、蘇州虎丘塔、上海工業(yè)展覽館等。0.概述意大利比薩斜塔由于地基不均勻沉降而造成傾斜。塔高約55m，始建于1173年，建至24m高時發(fā)現(xiàn)塔身傾斜而被迫停工，至1273年續(xù)建完工。因建在不均勻的高壓縮性土地基上，使北側下沉lm多，南側下沉近3m，沉降差1.8m，傾斜5.8o。已有800多年歷史的比薩斜塔每年平均下沉lmm，傾斜l.37mm。0.概述加拿大特朗斯康谷倉長59.4m，寬23.5m，高31.0m，鋼筋混凝土片筏基礎，厚2m，埋深3.6m。于1913年秋建成，10月初貯存谷物2.7萬噸時發(fā)現(xiàn)明顯下沉，谷倉西端下沉8.8m，東端上抬1.5m，最后整個谷倉傾斜近27°。事后發(fā)現(xiàn)：建筑基礎下埋有厚達16m的高塑性淤泥質軟粘土層，谷倉加載使基礎底面上的平均荷載達330kPa，超過了地基極限承載力(280kPa)，致使地基破壞而整體滑動。0.概述可行性研究階段詳細勘察階段對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質評價和方案比較工程地質勘察階段初步勘察階段0.概述搜集、分析區(qū)域地質、地形地貌、地震、和區(qū)域工程地質資料等。避開工程地質條件惡劣的地區(qū)或地段了解場地地層巖性、地質構造、巖土體性質、地下水及不良地質現(xiàn)象等可行性研究階段文獻檔案資料的研究、路線踏勘及中小比例尺的區(qū)域性工程地質測繪手段0.概述可行性研究階段詳細勘察階段工程地質勘察階段初步勘察階段對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質評價和方案比較對所指定的建筑區(qū)域內(nèi)，選定工程地質條件最優(yōu)的建筑場地，并對主要工程地質問題進行定性和適當定量評價。0.概述查明建筑場地不良地質現(xiàn)象的成因、分布范圍、危害程度及發(fā)展趨勢初步查明地層及其構造、巖土體的物理力學性質、地下水埋藏條件等初步勘察階段工程地質測繪，并配合的勘探、試驗及監(jiān)測等工作。手段0.概述可行性研究階段詳細勘察階段工程地質勘察階段初步勘察階段對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質評價和方案比較對所指定的建筑區(qū)域內(nèi)，選定工程地質條件最優(yōu)的建筑場地，并對主要工程地質問題進行定性和適當定量評價。針對具體建筑地基或具體地質問題，為進行施工圖設計和施工提供依據(jù)0.概述工程地質勘察方法與技術工程地質測繪工程地質勘探工程地質野外試驗1.工程地質測繪與工程建設有關的各種地質現(xiàn)象地質學工程地質學查明擬定建筑區(qū)內(nèi)工程地質條件的空間分布及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系工程地質圖作為工程地質勘察的重要成果，供規(guī)劃、設計和施工部門使用?？碧皆囼炍锢淼刭|現(xiàn)象水文地質條件1.工程地質測繪-基本內(nèi)容地貌第四紀地質地質構造地層巖性區(qū)內(nèi)出露地層巖性、巖相、厚度、層序、接觸關系及分布變化規(guī)律；測定巖石的工程地質特征，確定地層時代和填圖單位；根據(jù)巖性組合特征，按照工程地質特性的相似性，對工程區(qū)內(nèi)工程地質巖組劃分，以有利于評價其對工程的適宜性；研究區(qū)內(nèi)的軟弱帶（原生、次生成因的）及其對工程的不利影響。物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造工程區(qū)穩(wěn)定性地層巖性褶皺斷裂區(qū)域地殼穩(wěn)定性、區(qū)域地貌、水文地質特征等1.工程地質測繪-基本內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層巖性詳勘階段可行性研究和初步勘察階段區(qū)域地質發(fā)展史中起控制作用的深大斷裂系統(tǒng)；活動斷裂；區(qū)域構造格局（褶皺、斷裂特征及空間分布）。限定了不同性質巖土體的空間分布和結構特征；決定了區(qū)域地貌特征和水文地質條件控制了地表物質移動規(guī)律1.工程地質測繪-基本內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層巖性詳勘階段可行性研究和初步勘察階段詳細查明巖層變位情況，掌握不同等級的構造結構面，以研究工程巖體的完整性、不均一性、各向異性及所處的應力狀態(tài)。1.工程地質測繪-基本內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層巖性詳勘階段可行性研究和初步勘察階段結構面統(tǒng)計產(chǎn)狀、延伸長度、間距、分布不同巖性中的變化情況和發(fā)育程度形態(tài)、寬度充填物成因和性質節(jié)理玫瑰花圖節(jié)理等密度圖1.工程地質測繪-基本內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層巖性詳勘階段可行性研究和初步勘察階段（1）資料整理：將節(jié)理走向，換算成北東和北西方向，然后依作圖要求及地質情況按一定間隔分組，一般采用5°或10°為一間隔。然后統(tǒng)計每組的節(jié)理數(shù)目，計算出每組節(jié)理平均走向（∑α/N）填入表中。-節(jié)理玫瑰花圖1.工程地質測繪-基本內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層巖性詳勘階段可行性研究和初步勘察階段（2）確定比例尺：根據(jù)作圖大小和各組節(jié)理數(shù)目，選取一定長度的線段代表1條節(jié)理；以等于或稍大于按比例尺表示數(shù)目最多的一組節(jié)理的線段長度為半徑作半圓，過圓心作南北線及東西線，在圓周上標明方位角。-節(jié)理玫瑰花圖1.工程地質測繪-基本內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層巖性詳勘階段可行性研究和初步勘察階段（3）找點連線：從0

o-9

o一組開始，按各組平均走向方位角及該組節(jié)理數(shù)目（按所定比例尺）定出相應的點，該點即代表該組節(jié)理平均走向和節(jié)理數(shù)目。各組的點確定后，順次將相鄰組的點連線。如其中某組節(jié)理為零，則連線回到圓心，然后再從圓心引出與下一組相連。-節(jié)理玫瑰花圖1.工程地質測繪-基本內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層三巖性詳勘三階段可行三性研三究和三初步三勘察三階段（3）寫上三圖名三和比例三尺：-節(jié)理玫瑰三花圖xx工程節(jié)理走向玫瑰花圖1.工程三地質三測繪-基本三內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層三巖性詳勘三階段可行三性研三究和三初步三勘察三階段-結構三面統(tǒng)三計計三算機三實現(xiàn)1.工程三地質三測繪-基本三內(nèi)容-節(jié)理三極點三等密三度圖物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層三巖性第四紀地質沉積層年代成因類型工程地質單元劃分1.工程三地質三測繪-基本三內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層三巖性巖性構造新構造運動外動力地質作用1.工程三地質三測繪-基本三內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層三巖性研究三不同三的地三貌形三成及三發(fā)展三歷史三，對三于工三程建三設的三總體三部署三、深三入認三識地三質結三構、三水文三地質三條件三、物三理地三質現(xiàn)三象、三新構三造運三動的三性質三和規(guī)三模、三新近三代沉三積層三的成三因及三構造三狀態(tài)三具有三重要三的意三義。1.工程三地質三測繪-基本三內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造工程建設地層三巖性分布埋藏類型運動水質水量1.工程三地質三測繪-基本三內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層三巖性地下水與地表水的活動規(guī)律滑坡成因巖溶水的循環(huán)交替條件巖溶發(fā)育程度庫區(qū)水文地質條件為論證壩址及庫區(qū)滲流提供依據(jù)1.工程三地質三測繪-基本三內(nèi)容物理地質現(xiàn)象水文地質條件地貌第四紀地質地質構造地層三巖性分布、形態(tài)、規(guī)模、類型及發(fā)育規(guī)律；分析它們對工程建筑的影響，為進一步勘探工作提供依據(jù)。據(jù)地層巖性、構造、地貌、水文氣象等因素分析其成因、規(guī)律及發(fā)展趨勢；崩塌泥石流1.工程三地質三測繪-基本三內(nèi)容水利部門比例尺劃分小比例尺（1:5萬~1:20萬）中比例尺(1:1萬~1:2.5萬)大比例尺(1:5千~1:1千)一般三是地三質構三造復三雜地三區(qū)研三究壩三區(qū)外三圍構三造穩(wěn)三定性三。在可三行性三研究三階段三選擇三壩址三時，三如研三究地三區(qū)的三范圍三較大三而條三件復三雜時三。對選三定的三壩區(qū)三工程三地質三條件三進行三詳細三研究三，或三專門三研究三滑坡三、巖三溶等三動力三地質三作用三時。1.工程三地質三測繪-比例三尺0.概三述工程地質勘察方法與技術工程三地質三測繪工程三地質三勘探工程三地質三野外三試驗2.工程三地質三勘探工程三地質三勘探是在三工程三地質三測繪三的基三礎上三，為三了進三一步三查明三地表三以下三工程三地質三問題三，取三得深三部地三質資三料而三進行三的，三它是三工程三地質三勘查三的重三要工三作方三法之三一。對工三程地三質條三件及三工程三地質三問題三的認三識：由地表→地三下；三由定三性→三定量三。物探鉆探坑探2.工程三地質三勘探-物探巖土體力學性質和電磁學性質的差異性（模量、電導率、介電常數(shù)等）原理人工地震CT電磁CT高分辨率地震地質雷達等方法地質結構含礦構造工程結構用途2.工程三地質三勘探-物探高密度電法鉆探是用鉆機三在地三層中三鉆孔三，以三鑒別三和劃三分地三層，三并可三沿孔三深取三樣，三用以三測定三巖石三和土三層的三物理三力學三性質。2.工程三地質三勘探-鉆探工程三地質三勘察三中最三為重三要的三手段三。2.工程三地質三勘探-鉆探破碎巖土①采用人力和機械，使小部分巖土脫離整體而成粉末、巖土塊或巖土芯，破碎一般借助沖擊力、剪切力、研磨和壓力實現(xiàn)。取樣②用鉆具（勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖芯管等）將孔底的碎屑或巖心取出，用于巖土體分析及試驗。保全孔壁③一般采用套管或泥漿來護壁。鉆探過程2.工程三地質三勘探-鉆探2.工程三地質三勘探-鉆探2.工程三地質三勘探-鉆探鉆孔電視成像儀編號深度H(m)裂隙產(chǎn)狀裂隙寬度（mm）備注12.148S53.5°E∠28°24.26未填充22.701S57.6°E∠5.5°24.01未填充32.934S54.1°E∠20.3°14.01未填充43.44S44°E∠23.7°39.07未填充53.848S77.5°E∠28°9.05未填充64.213N90°E∠26°7.01微裂隙，有填充74.821S38°E∠38.4°15.19未填充85.226S1.7°E∠23.2°13.13未填充95.639N69.1°W∠58.4°14.16未填充1017.738N53.4°E∠26.2°13.01有填充1118.026N85.8°E∠16.7°11未填充1218.242S77.1°E∠65.6°7.24微裂隙，有填充1318.481S54°E∠39.1°13.04有填充1418.558S90°W∠13.4°11.13未填充1518.816N53.5°W∠41.7°35.22未填充1618.985N86.6°W∠31.3°13.46未填充2.工程三地質三勘探-鉆探2.工程三地質三勘探-鉆探2.工程三地質三勘探-鉆探類型特

點用

途試坑深數(shù)十厘米的小坑，形狀不定局部剝除地表覆土，揭露基巖淺井從地表向下垂直，斷面呈圓形或方形，深5～15m確定覆蓋層及風化層的巖性及厚度，取原狀樣，載荷試驗，滲水試驗探槽在地表垂直巖層或構造線挖掘