按工程建設的階段,工程地質勘察一般分為規(guī)劃選點至選址的工程地質勘察、初步設計工程地質勘察和施工圖設計工程地質勘察,工程地質勘察方法或手段,包括工程地質測繪、工程地質勘探、實驗室或現(xiàn)場試驗、長期觀測(或監(jiān)測)等。
工程地質測繪
在一定范圍內調查研究與工程建設活動有關的各種工程地質條件,測制成一定比例尺的工程地質圖,分析可能產(chǎn)生的工程地質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)。工程地質測繪所需調研的內容有地層巖性、地質構造、地貌及第四紀地質、水文地質條件、天然建筑材料、自然(物理)地質現(xiàn)象及工程地質現(xiàn)象。對所有地質條件的研究,都必須以論證或預測工程活動與地質條件的相互作用或相互制約為目的,緊密結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,通過室內判讀調繪成草圖,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圖。并可提高測繪的精度和效率,減少地面調查的工作量。
原位測試和實驗室試驗
獲得工程地質設計和施工參數(shù),定量評價工程地質條件和工程地質問題的手段,是工程地質勘察的組成部分。室內試驗包括:巖、土體樣品的物理性質、水理性質和力學性質參數(shù)的測定?,F(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力量測等(見巖土試驗、工程地質力學模擬)。
設計建筑物規(guī)模較小,或大型建筑物的早期設計階段,且易于取得巖、土體試樣的情況下,往往采用實驗室試驗。但室內試驗試樣小,缺乏代表性,且難以保持天然結構。所以,為重要建筑物的初步設計至施工圖設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構的大型試樣或對含水層進行測試。要獲取液態(tài)軟粘土、疏松含水細砂、強裂隙化巖體之類的、不能得到原狀結構試樣的巖土體的物理力學參數(shù),必須進行現(xiàn)場原位測試。
工程地質鉆探的概念
工程地質鉆探是獲取地表下準確的地質資料的重要的方法,而且通過鉆探的鉆孔采取原狀巖土樣和做現(xiàn)場力學試驗也是工程地質鉆探的任務之一。
鉆探是指在地表下用鉆頭鉆入地層的勘探方法。在地層內鉆成直徑較小并具有相當深度的圓通形孔眼的孔稱為鉆孔。通常將直徑大于等于800mm以上的鉆孔稱為大直徑鉆井。
鉆孔的要素如圖所示。鉆孔上部口徑較大,下部口徑較小,成階梯狀。鉆孔的上部為孔口,底部為孔底;四周側壁為孔壁。鉆孔斷面的直徑為孔經(jīng);由大孔經(jīng)改為小孔經(jīng)稱換經(jīng)。從孔口到孔底的距離為孔深。
造成土試樣擾動有三個原因:
一是外界條件引起的土試樣的擾動,如鉆進工藝、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,都能造成其土質的天然結構被破壞。
二是采樣過程造成的土體中應力條件發(fā)生了改變,引起圖樣內的質點間的相對位置位移和組織結構的變化,甚至出現(xiàn)質點間的原由粘聚力的破壞。
三是采取土樣時,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、長度和面積。當切如土層時,會使土樣產(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。
從上述可見,所謂原狀土試樣實際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動。為此,在采取土試樣過程中,應力求減小對試樣的擾動,要盡力排除各種可能增大擾動量的因素。
按照取樣方法和試驗目的,巖土工程勘察規(guī)范對土試樣的擾動程度分成如下的質量等級:
一級—不擾動,可進行試驗項目有:土類定義、含水量、密度、強度系數(shù)、變形參數(shù)、固結壓密系數(shù)。
二級—輕微擾動,可進行的試驗項目有:土類定義、含水量、密度。
三級—顯著擾動,可進行的試驗項目有:土類定義、含水量。
四級—完全擾動,可進行的試驗項目有:土類定義。
在鉆孔取樣時,采用薄壁取土器所采得的土樣定為一~二級;
對于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二~三級;
對于采用標準貫入器、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。
從上可見,為取得一級質量的土試樣,普遍采用薄壁取土器來采取,以滿足土工試驗全部的物理力學參數(shù)的正確獲得。
