地質(zhì)工程領(lǐng)域覆蓋的范圍包括:地質(zhì)調(diào)查技術(shù)和方法與礦產(chǎn)資源勘查與評價,區(qū)域礦產(chǎn)基地及礦產(chǎn)遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測與評價,礦區(qū)與礦床的勘探、開發(fā)與評價,地質(zhì)工程領(lǐng)域建設(shè)、勘查評價項目可行性研究與決策,地質(zhì)勘探的新技術(shù)與新方法,水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測、評價、監(jiān)測與保護(hù),地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)過程及地質(zhì)災(zāi)害研究中的計算機(jī)應(yīng)用,地質(zhì)工程實施過程中的質(zhì)量檢測及新方法、新技術(shù)的設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用,地質(zhì)資源與地質(zhì)工程行業(yè)的工程管理。
現(xiàn)場檢測與監(jiān)測 用專門的觀測儀器對建筑區(qū)工程地質(zhì)條件各要素或?qū)こ探ㄖ顒佑兄匾绊懙淖匀?物理)地質(zhì)作用和某些重要的工程地質(zhì)作用隨時間的發(fā)展變化,進(jìn)行長時期的重復(fù)測量的工作。觀測的主要內(nèi)容有:巖、土體位移范圍、速度、方向;巖、土體內(nèi)地下水位變化;巖體內(nèi)破壞面上的壓力;爆破引起的質(zhì)點速度;峰值質(zhì)點加速度;人工加固系統(tǒng)的載荷變化等。此項工作主要是在論證建筑物的施工設(shè)計的詳細(xì)勘察階段進(jìn)行,工程地質(zhì)作用的觀測則往往在施工和建筑物使用期間進(jìn)行。長期觀測取得的資料經(jīng)整理分析,可直接用于工程地質(zhì)評價,檢驗工程地質(zhì)預(yù)測的準(zhǔn)確性,對不良地質(zhì)作用及時采取防治措施,確保工程。
原位測試和實驗室試驗 獲得工程地質(zhì)設(shè)計和施工參數(shù),定量評價工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題的手段,是工程地質(zhì)勘察的組成部分。室內(nèi)試驗包括: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)的測定。現(xiàn)場原位測試包括:觸探試驗、承壓板載荷試驗、原位直剪試驗以及地應(yīng)力量測等(見巖土試驗、工程地質(zhì)力學(xué)模擬)。 設(shè)計建筑物規(guī)模較小,或大型建筑物的早期設(shè)計階段,且易于取得巖、土體試樣的情況下,往往采用實驗室試驗。但室內(nèi)試驗試樣小,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)計至施工圖設(shè)計提供上述各種參數(shù),必須在現(xiàn)場對有代表性的天然結(jié)構(gòu)的大型試樣或?qū)畬舆M(jìn)行測試。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)場原位測試。
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(dǎo)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(chǔ)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(jì)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(chǔ),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(bǔ)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(jìn)行對比分析,可以顯著提高地質(zhì)解釋的質(zhì)量,擴(kuò)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(jī)械鉆進(jìn)或礦山掘進(jìn)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(shè)計提供準(zhǔn)確的工程地質(zhì)剖面的勘察方法。其任務(wù)是:查明建筑物影響范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)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(gòu)或結(jié)構(gòu)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(jìn)行大型現(xiàn)場試驗。因此,有時需采用大孔徑鉆探技術(shù),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(bǔ)其不足。但在關(guān)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(yīng)在工程地質(zhì)測繪和物探工作的基礎(chǔ)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(shè)計洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結(jié)構(gòu),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。