工程地质学 第十四章 工程地质勘察技术和方法
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第十四章 工程地质勘察技术和方法
工程地质勘察的目的
工程地质勘察的目的：就是为了工程建筑 的规划、设计和施工提供地质资料，运用地质 和力学知识回答工程上的地质问题，以便使建 筑物与地质环境相适应，从地质方面保证建筑 物的稳定安全、经济合理、运行正常、使用方 便。而且尽可能避免因工程的兴建而恶化地质 环境，引起地质灾害，达到合理利用和保护环 境的目的。
。
2)钻孔观测、编录与资料整理
1. 岩心观察、描述和编录 2. 钻孔水文地质观测 3. 钻进动态观测
工程钻孔柱状图
14.3 工程地质原位测试
工程地质勘察中的试验有室内试验和现场原位测 试。
室内试验有不足之处： ➢ 对饱和软土层，由于土工试样在采样、运送、
保存和制备等方面，不可避免地会受到不同程度 的扰动； ➢ 地下某一深度处取出的试样，其应力状态与天然 埋藏条件下的应力状态相比，已经发生了很大的 变化； ➢ 试验设备性能及操作上的误差，即使试样件数很 多，也往往会得出不能令人满意的数据。 ➢ 有时，特别是对于饱和状态的砂质粉土和砂土， 还会遇到根本取不上原状试样的情况。
1）钻探方法和设备
人力(洛阳铲、麻花钻)
冲击钻探
机械(各式钻机)回振转动钻钻探探
静压钻探
工民建勘察常用简易、轻便的SH－30钻机回转钻 进，对软土用薄壁取土器，对松散的砂卵石层采用 冲击钻进或振动钻进；对软弱地层或破碎带采用干 钻法、双层岩芯管法。 工程地质钻探的常规口径为：开孔168mm，终孔 91mm。有些工程还采用大口径或小口径钻进方法
工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘。
1、工程地质测绘的研究内容 包括工程地质条件的全部要素。
2、工程地质测绘的范围、比例尺和精度 取决于拟建建筑物的类型和规模、设计阶段
以及工程地质条件的复杂程度。 一般房屋建筑局限于有限范围内。道路测绘
主要采取沿线调查的方法。
比例尺一般规定为： 规划阶段的踏勘及路线测绘采用1:20万~1:50万 可行性阶段采用1:100000~1:50000 初步勘察阶段采用1:10000~1:2000 详细勘察阶段采用1:2000~1:200
图9-3 工程地质常用的坑探类型示意图 1-探槽；2-试坑；3-竖井；4-平洞；5-石门；6-浅井
坑探工程展示图
3、钻探 (drilling)
利用钻探机械和工具在岩土层中钻孔的勘探 方法。可直接探明地层岩性、地质构造、地下 水埋深、含水层类型和厚度、滑坡位置及岩溶 情况，还可取岩心，在钻孔中试验。
4． 配合建筑物的设计与施工，提出关于建筑物类型、 结构、规模和施工方法的建议；
5．为拟定改善和防治不良地质条件的措施提供地质 依据。
6．预测工程兴建后对地质环境造成的影响，制定保 护地质环境的措施。
以上六项任务，实际上是相辅相成，互相联系， 密不可分的。由此可见工程地质勘察在工程建设中 是十分重要的，必须予以重视。
所以，为了取得准确可靠的力学计算指标，在 工程地质勘察中，必须进行一定的、相应数量的现 场原位测试。
• 所谓原位测试就是在土层原来所处的位置，基 本保持土体的天然结构、天然含水量以及天然 应力状态下，测定土的工程力学性质指标。
• 原位测试与室内土工试验相比，具有以下主要 优点：
(1)可以测定难以取得不扰动土样(如饱和砂土、 粉土、流塑淤泥及淤泥质土、贝壳层等)的有关 工程力学性质；
工程地质勘察的任务
可以把工程地质勘察的任务具体归纳为以下几个 方面：
1．查明建筑地区的工程地质条件，指出有利和不利 条件。阐明工程地质条件的特性及其形成过程和控 制因素。
2．分析研究与建筑有关的工程地质问题，作出定性 评价和定量评价，为建筑物的设计和施工提供可靠 的地质依据。
3．选出工程地质条件优越的建筑场地。
勘察方法
在工程地质勘察中使用的勘察方法或技术手 段，可分为下列几类： 1．工程地质测绘； 2．工程地质勘探与取样； 3．工程地质测试［室内试验、工程地质野 外（现 场或原位）试验］ 4．工程地质长期观测； 5．勘察资料的室内整理
14.1 工程地质测绘(survey)
通过对地质现象的详细观察和描述，并将其反映 到一定比例尺的地形图上。据测绘成果可以分析 各种地质现象的成因、分布、发展变化规律以及 对工程建筑的影响，还可为勘探、试验等其他工 作的布置奠定基础。
2） 地震法勘探是以人工激发的地震波，在地壳 内的传播规律来探测地质结构的方法，是石油勘 探中的一种重要方法。工程地质勘察中应用最多 的是高频(小于200～300Hz)地震波浅层折射法 。
2、坑探 (pitting) 是用人工或机械掘进的方式来探明地表以下浅
部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、 浅井、竖井、平洞等。
3、工程地质测绘的基本方法及制图 • 像片成图法
利用地面摄影、航空(卫星)摄影等像片，在室 内进行判释。 • 实地测绘法 1) 路线法(穿越法和追索法) 2)布点法
图9-1 采用路线法测绘示例
14.2 工程地质勘探 (exploration)
勘探工作的主要任务是： 1. 查明建筑场地地下有关的地质情况。 2. 提取岩土样及水样，供室内试验分析之用。 3. 利用勘探坑孔进行现场原位试验和布设长期
观测点。
1、物探 (geophysical exploration)： 以专门仪器探测地质体的物理场来进行地层
划分，判定地质构造、水文地质条件及各种物理 地质现象的勘探方法。 物探分为：电阻率法、磁法、地震法、重力法及
放射性勘Байду номын сангаас，但应用最广泛的是电阻 率法和震法。
1） 电阻率法勘探是对地质体以人工形成电场， 通过电测仪测定地质体视电阻率的大小及变化， 从而推断地下一定范围地质体的情况。它可以用 作划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的 厚度、含水层分布和深度、古河道及天然建筑材 料分布范围和储量。在寻找地下水时广泛应用。
(2)可以避免取样过程中应力释放的影响； (3)原位测试的土体影响范围远比室内试验大，因
此代表性也强； (4)可大大缩短地基土层勘察周期。
但是，原位测试也有不足之处： ✓各种原位测试都有其适用条件，若使用不
工程地质勘察的目的
工程地质勘察的目的：就是为了工程建筑 的规划、设计和施工提供地质资料，运用地质 和力学知识回答工程上的地质问题，以便使建 筑物与地质环境相适应，从地质方面保证建筑 物的稳定安全、经济合理、运行正常、使用方 便。而且尽可能避免因工程的兴建而恶化地质 环境，引起地质灾害，达到合理利用和保护环 境的目的。
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2)钻孔观测、编录与资料整理
1. 岩心观察、描述和编录 2. 钻孔水文地质观测 3. 钻进动态观测
工程钻孔柱状图
14.3 工程地质原位测试
工程地质勘察中的试验有室内试验和现场原位测 试。
室内试验有不足之处： ➢ 对饱和软土层，由于土工试样在采样、运送、
保存和制备等方面，不可避免地会受到不同程度 的扰动； ➢ 地下某一深度处取出的试样，其应力状态与天然 埋藏条件下的应力状态相比，已经发生了很大的 变化； ➢ 试验设备性能及操作上的误差，即使试样件数很 多，也往往会得出不能令人满意的数据。 ➢ 有时，特别是对于饱和状态的砂质粉土和砂土， 还会遇到根本取不上原状试样的情况。
1）钻探方法和设备
人力(洛阳铲、麻花钻)
冲击钻探
机械(各式钻机)回振转动钻钻探探
静压钻探
工民建勘察常用简易、轻便的SH－30钻机回转钻 进，对软土用薄壁取土器，对松散的砂卵石层采用 冲击钻进或振动钻进；对软弱地层或破碎带采用干 钻法、双层岩芯管法。 工程地质钻探的常规口径为：开孔168mm，终孔 91mm。有些工程还采用大口径或小口径钻进方法
工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘。
1、工程地质测绘的研究内容 包括工程地质条件的全部要素。
2、工程地质测绘的范围、比例尺和精度 取决于拟建建筑物的类型和规模、设计阶段
以及工程地质条件的复杂程度。 一般房屋建筑局限于有限范围内。道路测绘
主要采取沿线调查的方法。
比例尺一般规定为： 规划阶段的踏勘及路线测绘采用1:20万~1:50万 可行性阶段采用1:100000~1:50000 初步勘察阶段采用1:10000~1:2000 详细勘察阶段采用1:2000~1:200
图9-3 工程地质常用的坑探类型示意图 1-探槽；2-试坑；3-竖井；4-平洞；5-石门；6-浅井
坑探工程展示图
3、钻探 (drilling)
利用钻探机械和工具在岩土层中钻孔的勘探 方法。可直接探明地层岩性、地质构造、地下 水埋深、含水层类型和厚度、滑坡位置及岩溶 情况，还可取岩心，在钻孔中试验。
4． 配合建筑物的设计与施工，提出关于建筑物类型、 结构、规模和施工方法的建议；
5．为拟定改善和防治不良地质条件的措施提供地质 依据。
6．预测工程兴建后对地质环境造成的影响，制定保 护地质环境的措施。
以上六项任务，实际上是相辅相成，互相联系， 密不可分的。由此可见工程地质勘察在工程建设中 是十分重要的，必须予以重视。
所以，为了取得准确可靠的力学计算指标，在 工程地质勘察中，必须进行一定的、相应数量的现 场原位测试。
• 所谓原位测试就是在土层原来所处的位置，基 本保持土体的天然结构、天然含水量以及天然 应力状态下，测定土的工程力学性质指标。
• 原位测试与室内土工试验相比，具有以下主要 优点：
(1)可以测定难以取得不扰动土样(如饱和砂土、 粉土、流塑淤泥及淤泥质土、贝壳层等)的有关 工程力学性质；
工程地质勘察的任务
可以把工程地质勘察的任务具体归纳为以下几个 方面：
1．查明建筑地区的工程地质条件，指出有利和不利 条件。阐明工程地质条件的特性及其形成过程和控 制因素。
2．分析研究与建筑有关的工程地质问题，作出定性 评价和定量评价，为建筑物的设计和施工提供可靠 的地质依据。
3．选出工程地质条件优越的建筑场地。
勘察方法
在工程地质勘察中使用的勘察方法或技术手 段，可分为下列几类： 1．工程地质测绘； 2．工程地质勘探与取样； 3．工程地质测试［室内试验、工程地质野 外（现 场或原位）试验］ 4．工程地质长期观测； 5．勘察资料的室内整理
14.1 工程地质测绘(survey)
通过对地质现象的详细观察和描述，并将其反映 到一定比例尺的地形图上。据测绘成果可以分析 各种地质现象的成因、分布、发展变化规律以及 对工程建筑的影响，还可为勘探、试验等其他工 作的布置奠定基础。
2） 地震法勘探是以人工激发的地震波，在地壳 内的传播规律来探测地质结构的方法，是石油勘 探中的一种重要方法。工程地质勘察中应用最多 的是高频(小于200～300Hz)地震波浅层折射法 。
2、坑探 (pitting) 是用人工或机械掘进的方式来探明地表以下浅
部的工程地质条件，包括：探坑、探槽、斜井、 浅井、竖井、平洞等。
3、工程地质测绘的基本方法及制图 • 像片成图法
利用地面摄影、航空(卫星)摄影等像片，在室 内进行判释。 • 实地测绘法 1) 路线法(穿越法和追索法) 2)布点法
图9-1 采用路线法测绘示例
14.2 工程地质勘探 (exploration)
勘探工作的主要任务是： 1. 查明建筑场地地下有关的地质情况。 2. 提取岩土样及水样，供室内试验分析之用。 3. 利用勘探坑孔进行现场原位试验和布设长期
观测点。
1、物探 (geophysical exploration)： 以专门仪器探测地质体的物理场来进行地层
划分，判定地质构造、水文地质条件及各种物理 地质现象的勘探方法。 物探分为：电阻率法、磁法、地震法、重力法及
放射性勘Байду номын сангаас，但应用最广泛的是电阻 率法和震法。
1） 电阻率法勘探是对地质体以人工形成电场， 通过电测仪测定地质体视电阻率的大小及变化， 从而推断地下一定范围地质体的情况。它可以用 作划分地层岩性、地质构造、覆盖层或风化层的 厚度、含水层分布和深度、古河道及天然建筑材 料分布范围和储量。在寻找地下水时广泛应用。
(2)可以避免取样过程中应力释放的影响； (3)原位测试的土体影响范围远比室内试验大，因
此代表性也强； (4)可大大缩短地基土层勘察周期。
但是，原位测试也有不足之处： ✓各种原位测试都有其适用条件，若使用不