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)。
建設(shè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)一般分為可行性研究,初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。為了提供各設(shè)計(jì)階段所需的工程地質(zhì)資料,勘察工作也相應(yīng)地劃分為選址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、詳細(xì)勘察三個(gè)階段。對(duì)于工程地質(zhì)條件復(fù)雜或有特殊施工要求的重要建筑物地基,尚應(yīng)進(jìn)行預(yù)可行性及施工勘察;對(duì)于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,建筑物占地面積不大的場(chǎng)地,或有建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的地區(qū),也可適當(dāng)簡(jiǎn)化勘察階段。各勘察階段的任務(wù)和工作內(nèi)容簡(jiǎn)述如下:
1選址勘察階段
選址勘察工作對(duì)于大型工程是非常重要的環(huán)節(jié),其目的在于從總體上判定擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件能否適宜工程建設(shè)項(xiàng)目。一般通過(guò)取得幾個(gè)候選場(chǎng)址的工程地質(zhì)資料進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)擬選場(chǎng)址的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。選擇場(chǎng)址階段應(yīng)進(jìn)行下列工作:
①搜集區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)資料及當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗(yàn);
②在收集和分析已有資料的基礎(chǔ)上,通過(guò)踏勘,了解場(chǎng)地的地層、構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地下水等工程地質(zhì)條件;
③對(duì)工程地質(zhì)條件復(fù)雜,已有資料不能符合要求,但其它方面條件較好且傾向于選取的場(chǎng)地,應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪及必要的勘探工作。
選擇場(chǎng)址時(shí),應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,一般情況下宜避開(kāi)下列工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)或地段:(1)不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性有直接或潛在威脅的地段;(2)地基土性質(zhì)嚴(yán)重不良的地段;(3)對(duì)建筑抗震不利的地段,如設(shè)計(jì)地震烈度為8度或9度且鄰近發(fā)震斷裂帶的場(chǎng)區(qū);(4)洪水或地下水對(duì)建筑場(chǎng)地有威脅或有嚴(yán)重不良影響的地段;(5)地下有未開(kāi)采的有價(jià)值礦藏或不穩(wěn)定的地下采空區(qū)上的地段。
詳細(xì)勘察階段
在初步設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行詳細(xì)勘察,它是為施工圖設(shè)計(jì)提供資料的。此時(shí)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件已基本查明。所以詳細(xì)勘察的目的是提出設(shè)計(jì)所需的工程地質(zhì)條件的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù),對(duì)建筑地基作出巖土工程評(píng)價(jià),為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、地基處理和加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程等具體方案作出論證和結(jié)論。詳細(xì)勘察階段的主要工作要求是:
①取得附有坐標(biāo)及地形的建筑物總平面布置圖,各建筑物的地面整平標(biāo)高、建筑物的性質(zhì)和規(guī)模,可能采取的基礎(chǔ)形式與尺寸和預(yù)計(jì)埋置的深度,建筑物的單位荷載和總荷載、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和對(duì)地基基礎(chǔ)的特殊要求;
②查明不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、類型、分布范圍、發(fā)展趨勢(shì)及危害程度,提出評(píng)價(jià)與整治所需的巖土技術(shù)參數(shù)和整治方案建議;
③查明建筑物范圍各層巖土的類別、結(jié)構(gòu)、厚度、坡度、工程特性,計(jì)算和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性和承載力;
④對(duì)需進(jìn)行沉降計(jì)算的建筑物,提出地基變形計(jì)算參數(shù),預(yù)測(cè)建筑物的沉降、差異沉降或整體傾斜,
⑤對(duì)抗震設(shè)防烈度大于或等于6度的場(chǎng)地,應(yīng)劃分場(chǎng)地土類型和場(chǎng)地類別。對(duì)抗震設(shè)防烈度大于或等于7度的場(chǎng)地,尚應(yīng)分析預(yù)測(cè)地震效應(yīng),判定飽和砂土和粉土的地震液化可能性,井對(duì)液化等級(jí)作出評(píng)價(jià);
⑥查明地下水的埋藏條件,判定地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性。當(dāng)需基坑降水設(shè)計(jì)時(shí),尚應(yīng)查明水位變化幅度與規(guī)律,提供地層的滲透性系數(shù);
⑦提供為深基坑開(kāi)挖的邊坡穩(wěn)定計(jì)算和支護(hù)設(shè)計(jì)所需的巖土技術(shù)參數(shù),論證和評(píng)價(jià)基坑開(kāi)挖、降水等對(duì)鄰近工程和環(huán)境的影響;
⑧為選擇樁的類型、長(zhǎng)度,確定單樁承載力,計(jì)算群樁的沉降以及選擇施工方法提供巖土技術(shù)參數(shù)。
詳細(xì)勘察的主要手段以勘探、原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)為主,必要時(shí)可以補(bǔ)充一些地球物理勘探、工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查工作。詳細(xì)勘察的勘探工作量,應(yīng)按場(chǎng)地類別、建筑物特點(diǎn)及建筑物的等級(jí)和重要性來(lái).確定。對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)地,必要時(shí)可選擇具有代表性的地段布置適量的探井
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(jiǎn)稱工程物探,其目的是利用專門儀器,測(cè)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(guò)分析解釋判斷地面下的工程地質(zhì)條件。它是在測(cè)繪工作的基礎(chǔ)上探測(cè)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(cè)井);按被探測(cè)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(cè)井則多采用綜合測(cè)井。
物探的優(yōu)點(diǎn)在于能經(jīng)濟(jì)而迅速地探測(cè)較大范圍,且通過(guò)不同方向的多個(gè)剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎(chǔ),在控制點(diǎn)和異常點(diǎn)上布置勘探、試驗(yàn)工作,既可減少盲目性,又可提高精度。測(cè)井則可增補(bǔ)鉆探工作所得資料并提高其質(zhì)量。開(kāi)展多種方法綜合物探,根據(jù)綜合成果進(jìn)行對(duì)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(wèn)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(jì)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(duì)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(cè)其動(dòng)態(tài);采取試驗(yàn)用的巖土試樣;為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或長(zhǎng)期觀測(cè)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(cè)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(lái)進(jìn)行大型現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。因此,有時(shí)需采用大孔徑鉆探技術(shù),或在鉆孔中運(yùn)用鉆孔攝影,孔內(nèi)電視或采用綜合物探測(cè)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(cè)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(cè)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(wèn)題,合理設(shè)計(jì)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。