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,以儀器測(cè)量方法來測(cè)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(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。
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。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(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、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(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。
鉆孔地質(zhì)柱狀圖是表示該鉆孔所穿過的地層而綜合成圖表表示。圖中表示有地質(zhì)年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的標(biāo)高、巖土的描述、柱狀圖、地面標(biāo)高、地下水水位和測(cè)量日期、巖土怎樣選取位置等。柱狀圖的比例尺一般為1:100—1:500。工程地質(zhì)鉆探的主要任務(wù)之一是在巖土層中采取巖芯或原狀土試樣。在采取試樣過程中應(yīng)該保持試樣的天然結(jié)構(gòu),如果試樣的天然結(jié)構(gòu)已受到破壞,則此試樣已受到擾動(dòng),這種試樣稱為“擾動(dòng)樣”,在工程地質(zhì)勘察中是不容許的。除非有明確說明另有所用,否則次擾動(dòng)試樣作廢。
由于土工試驗(yàn)所得出的土性指標(biāo)要保證可靠,因此工程地質(zhì)勘察中所取得的試樣必須是保留天然結(jié)構(gòu)的原狀試樣。原狀試樣有巖芯試樣和土試樣。巖芯試樣由于其堅(jiān)硬性,其天然結(jié)構(gòu)難于破壞,而土試樣則不同,它很不容易被擾動(dòng)。因此,采取原狀土試樣是工程地質(zhì)勘察中的一項(xiàng)重要技術(shù)。
但是在實(shí)際工程地質(zhì)勘察的鉆探過程中,要取得完全不擾動(dòng)試樣是不可能的。
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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)土試樣的擾動(dòng)程度分成如下的質(zhì)量等級(jí):
一級(jí)—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(jí)—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(jí)—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(jí)—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(jí);
對(duì)于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二~三級(jí);
對(duì)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(jí)。
從上可見,為取得一級(jí)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。