按工程建設的階段,工程地質(zhì)勘察一般分為規(guī)劃選點至選址的工程地質(zhì)勘察、初步設計工程地質(zhì)勘察和施工圖設計工程地質(zhì)勘察。工程地質(zhì)勘察方法或手段,包括工程地質(zhì)測繪、工程地質(zhì)勘探、實驗室或現(xiàn)場試驗、長期觀測(或監(jiān)測)等。
工程地質(zhì)測繪
在一定范圍內(nèi)調(diào)查研究與工程建設活動有關的各種工程地質(zhì)條件,測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(jù)。它是工程地質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)測繪所需調(diào)研的內(nèi)容有地層巖性、地質(zhì)構造、地貌及第四紀地質(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。對所有地質(zhì)條件的研究,都必須以論證或預測工程活動與地質(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(zhì)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(nèi)判讀調(diào)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(zhì)圖。并可提高測繪的精度和效率,減少地面調(diào)查的工作量。
工程地質(zhì)勘探
包括工程地球物理勘探、鉆探和坑探工程等內(nèi)容。
①工程地球物理勘探。簡稱工程物探,其目的是利用專門儀器,測定各類巖、土體或地質(zhì)體的密度、導電性、彈性、磁性、放射性等物理性質(zhì)的差別,通過分析解釋判斷地面下的工程地質(zhì)條件。它是在測繪工作的基礎上探測地下工程地質(zhì)條件的一種間接勘探方法。按工作條件分為地面物探和井下物探(測井);按被探測的物理性質(zhì)可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質(zhì)勘察中常用的地面物探為電法中的視電阻率法,地震勘探中的淺層折射法,聲波勘探等;測井則多采用綜合測井。
物探的優(yōu)點在于能經(jīng)濟而迅速地探測較大范圍,且通過不同方向的多個剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎,在控制點和異常點上布置勘探、試驗工作,既可減少盲目性,又可提高精度。測井則可增補鉆探工作所得資料并提高其質(zhì)量。開展多種方法綜合物探,根據(jù)綜合成果進行對比分析,可以顯著提高地質(zhì)解釋的質(zhì)量,擴大物探解決問題的范圍,縮短工程地質(zhì)勘探周期并降低其成本。由于物探需要間接解釋,所以只有地質(zhì)體之間的物理狀態(tài)(如破碎程度、含水率、喀斯特化程度)或某種物理性質(zhì)有顯著差異,才能取得良好效果。
②鉆探和坑探。采用鉆探機械鉆進或礦山掘進法,直接揭露建筑物布置范圍和影響深度內(nèi)的工程地質(zhì)條件,為工程設計提供準確的工程地質(zhì)剖面的勘察方法。其任務是:查明建筑物影響范圍內(nèi)的地質(zhì)構造,了解巖層的完整性或破壞情況,為建筑物探尋良好的持力層(承受建筑物附加荷載的主要部分的巖土層)和查明對建筑物穩(wěn)定性有不利影響的巖體結(jié)構或結(jié)構面(如軟弱夾層、斷層與裂隙);揭露地下水并觀測其動態(tài);采取試驗用的巖土試樣;為現(xiàn)場測試或長期觀測提供鉆孔或坑道。
鉆探比坑探工效高,受地面水、地下水及探測深度的影響較小,故廣為采用。但不易取得軟弱夾層巖心和河床卵礫石層樣品,鉆孔也不能用來進行大型現(xiàn)場試驗。因此,有時需采用大孔徑鉆探技術,或在鉆孔中運用鉆孔攝影,孔內(nèi)電視或采用綜合物探測井以彌補其不足。但在關鍵部位還需采用便于直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。
鉆探和坑探的工作成本高,故應在工程地質(zhì)測繪和物探工作的基礎上,根據(jù)不同工程地質(zhì)勘探階段需要查明的問題,合理設計洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結(jié)構,以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質(zhì)資料,并保證必要的精度。
1 要明確工程詳勘的目的和任務:
巖土勘察的目的是為擬建物施工圖階段的基礎設計與施工提供工程地質(zhì)依據(jù),根據(jù)擬建筑物的工程特征、地基土的工程地質(zhì)條件,對場地地基土的利用、整治、改造提出方案,并對其進行技術、經(jīng)濟方面的分析和論證。一般具體任務如下:
1)查明工程影響范圍內(nèi)地基土的地層結(jié)構、巖土類別、埋藏條件、分布規(guī)律及各巖土層的物理力學性質(zhì),并評價其工程特性。查明基巖淺埋區(qū)覆蓋層厚度及基巖風化層厚度、破碎程度;
2)查明擬建場地內(nèi)地下水類型、埋藏條件及其特性,并對地下水對建筑材料的腐蝕性作出評價;
3)查明場地有無影響工程穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象(暗渠、暗塘、地下障礙物、防空洞、舊基礎、孤石、甲烷等) 及分布范圍,分析其對工程可能產(chǎn)生的影響,并提出整治建議;
4)對基坑開挖的支護方法和降水措施提出建議,對開挖可能導致的巖土問題(如流砂、突涌等)進行預估,提供深基坑圍護設計、施工所需的各種參數(shù);
5)結(jié)合場地各地段的工程地質(zhì)條件,提出合理、經(jīng)濟的基礎方案,并提供相應的設計參數(shù)。提供可供選擇的樁基持力層以及相關的樁基設計參數(shù);
6)對主體結(jié)構的抗浮措施就巖土方面進行評價,提供基礎抗浮樁的方案建議;
7)評價場地與地基的地震效應,提供場地土類型、場地類別、地震動峰值加速度和特征周期,對擬建場地相應深度范圍飽和土液化和軟土震陷進行評價。對場地的穩(wěn)定性和適宜性進行評價;
8)評價成樁可行性,分析評價施工對環(huán)境影響,并提出防治措施
巖土工程勘察所涉及的基本理論很多都是建立在經(jīng)驗的基礎上的,如很多公式都是經(jīng)驗公式。因此說,二者是相輔相成的。如:理論上講,一般5~6 層磚混結(jié)構住宅,如果地層工程地質(zhì)性質(zhì)較好,一般勘探孔深15m 基本可滿足要求,而5 層框架結(jié)構的商場,由于柱網(wǎng)的柱荷載大,基礎面積大甚至可能采用樁基礎,則勘探孔深度15m 一般不能滿足要求,應以找到持力層,以超過持力層為終孔標準。在實際勘察過程中,經(jīng)驗告訴我們,遇到埋藏較淺且工程地質(zhì)性質(zhì)好的密實碎石土及巖石地基,勘探孔深度可稍淺,(當然按權限該上報審批的進行上報審批)而遇到工程地質(zhì)性質(zhì)差的淤泥、淤泥質(zhì)土及松散填土地基,勘探孔深度要深, 直至達到要求。這就是說,巖土工程問題的解決過程,實際上是在理論的指導下,巖土工程技術人員利用自己的工程經(jīng)驗,結(jié)合工程實際情況,運用合理適宜參數(shù),加上良好的判斷力,解決問題的過程。對巖土工程技術人員來說,扎實的基礎理論和豐富的實踐經(jīng)驗是同等重要的,過分強調(diào)哪一點都是不合適的??墒?,很多巖土工程技術人員過分強調(diào)經(jīng)驗,而對理論的學習和運用不足,這種現(xiàn)象對巖土勘察技術的發(fā)展不利;對年輕技術人員的健康成長不利。因此,在巖土勘察領域也要“兩手抓,兩手都要硬”。