岩土工程勘察第二章 工程地质测绘.ppt

第二章 工程地质测绘,徐媛媛,第二章 工程地质测绘,第一节 工程地质测绘的作用及特点,第二节 工程地质测绘的要求,第三节 工程地质测绘的工作方法,第四节 工程地质测绘的研究内容,第五节 工程地质测绘的资料整理,工程地质测绘的概念 工程地质测绘是运用地质、工程地质理论对与工程建设有关的各种地质现象，进行详细观察和描述，以查明拟定工作区内工程地质条件的空间分布和各要素之间的内在联系，并按照精度要求将它们如实的反映在一定比例尺的地形地图上，并结合勘探、测试和其他勘察工作资料编制成工程地质图的过程。这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适宜性作出评价。,第一节 工程地质测绘的作用及特点,工程地质图的测制（野外填图）,一、概述1.工程地质测绘是工程地质勘察过程中的基础工作，是勘察中最先进行的项目。2.工程地质测绘的目的是为编制工程地质图系统地获取原始资料。3.工程地质测绘的任务是运用工程地质理论，通过系统地野外工作，观察、描述各种地质要素的表现，从而查明工程地区的工程地质条件，并将所获取的资料反映在地形底图上，并编制工程地质图件，为编写报告书提供准确依据。,第一节 工程地质测绘的作用及特点,4.工程地质测绘是由掌握一定理论的人员来进行的，野外的第一手资料和对现象的认识，比用其他间接方法所得结论要直接和切合实际。,第一节 工程地质测绘的作用及特点,它是一种可在短期内用少量投资的情况下，取得对工作区地表工程地质条件的认识的重要手段。,第一节 工程地质测绘的作用及特点,5.工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘两种。综合性工程地质测绘是对工作区内工程地质条件的各要素全面并进行综合，为编制综合工程地质图提供资料。专门性工程地质测绘是为某一特定建筑物服务的，或者是对工程地质条件的某一要素进行专门研究以掌握其编号规律，为编制专用工程地质图或工程地质分析图提供依据。,地质地形图,二、工程地质测绘的作用工程地质测绘最发挥作用的地区是那些基岩裸露或出露条件较好的地区。对地质条件简单的场地，可用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘的作用随下列因素而变化:1、勘察阶段 在规划、可行性研究等初期阶段，通过工程地质测绘对工程地质条件作全面了解，其重要性是明显的，在后期阶段则其作用退居次要地位。2、地区的研究程度 研究程度较低的地区，综合性工程地质测绘占重要地位，研究程度较高的地区，只需做专门性工程地质测绘。,第一节 工程地质测绘的作用及特点,第一节 工程地质测绘的作用及特点,3、设计建筑物的类型 不同建筑物，测绘作用不同。水利枢纽工程地质测绘+勘探+试验+水库区 工程地质测绘为主要手段线形工程工程地质测绘为主4、地质条件的复杂程度 基岩、构造复杂地区，工程地质测绘作用显著。,第一节 工程地质测绘的作用及特点,三、工程地质测绘与普通地质测绘的区别,第二节 工程地质测绘的要求,一、工程地质测绘范围的确定,区域测绘按图幅范围进行，专门工程地质测绘按有关工程地质问题的研究需要圈定范围。工程地质测绘范围的确定原则：1、拟建建筑物的类型、规模、设计阶段。2、区域地质条件的复杂程度和研究程度。,一、工程地质测绘范围的确定,建筑物的类型、规模不同，与自然地质环境相互作用的广度和强度也就不同，确定测绘范围时首先应考虑到这一点。例如，大型水利枢纽工程的兴建，由于水文和水文地质条件急剧改 变，往往引起大范围自然地理和地质条件的变化；这一变化甚至会导致生态环境的破坏和影 响水利工程本身的效益及稳定性。此类建筑物的测绘范围必然很大，应包括水库上、下游的一定范围，甚至上游的分水岭地段和下游的河口地段都需要进行调查。房屋建筑和构筑物一般仅在小范围内与自然地质环境发生作用，通常不需要进行大面积工程地质测绘。,一、工程地质测绘范围的确定,在工程处于初期设计阶段时，为了选择建筑场地一般都有若干个比较方案，它们相互之间有一定的距离。为了进行技术经济论证和方案比较，应把这些方案场地包括在同一测绘范围内，测绘范围显然是比较大的。但当建筑场地选定之后，尤其是在设计的后期阶段，各建筑物的具体位置和尺寸均已确定，就只需在建筑地段的较小范围内进行大比例尺的工程地质测绘。可见，工程地质测绘范围是随着建筑物设计阶段(即岩土工程勘察阶段)的提高而缩小的。,一、工程地质测绘范围的确定,一般的情况是：工程地质条件愈复杂，研究程度愈差，工程地质测绘范围就愈大。工程地质条件复杂程度包含两种情况：(1)一种情况是工作区内工程地质条件非常复杂.例如，构造变动强烈，有活动断裂分布;不良地质现象强烈发育；地质环境遭到严重破坏;地形地貌条件十分复杂。,一、工程地质测绘范围的确定,(2)另一种情况是工作区内的地质结构并不复杂，但在邻近地区有可能产生威胁建筑物安全的无理地质作用的发源地。如山区的城镇和厂矿企业往往兴建于地形比较平坦开阔的洪积扇上，对场 地本身来说工程地质条件并不复杂，但一旦泥石流暴发则有可能摧毁建筑物。此时工程地质测绘范围应将泥石流形成区包括在内。又如位于河流、湖泊、水库岸边的房屋建筑，场地附 近若有大型滑坡存在，当其突然失稳滑落所激起的涌浪可能会导致灭顶之灾。因此必须根据具体情况适当扩大工程地质测绘的范围。,3、对查明测区地层岩性、地质构造、地貌单元等问题有重要意义的临近阶段。,1、工程建设引起的工程地质现象可能影响的范围。,2、影响工程建设的不良地质作用的发育阶段及其分布范围。,4、地质条件特别复杂时可适当扩大范围。,工程地质测绘范围,一、工程地质测绘范围的确定,二、工程地质测绘比例尺的选择,工程地质测绘的比例尺大小主要取决于设计要求。建筑物设计的初期阶段属选址性质的，一般往往有若干个比较场地，测绘范围较大，而对工程地质条件研究的详细程度并不高，所以采用的比例尺较小。但是，随着设计工作的进展，建筑场地的选定，建筑物位置和尺寸愈来愈具体明确，范围愈益缩小，而对工程地质条件研究的详细程度愈益提高，所以采用的测绘比例尺就需逐渐加大。当进入到设计后期阶段时，为了解决与施工、运用有关的专门地质问题，所选用的测绘比例尺可以很大。,二、工程地质测绘比例尺的选择,在同一设计阶段内，比例尺的选择则取决于场地工程地质条件的复杂程度以及建筑物的类型、规模及其重要性。工程地质条件复杂、建筑物规模巨大而又重要者，就需采用较大的测绘比例尺。总之，各设计阶段所采用的测绘比例尺都限定于一定的范围之内。测绘所得到成果既要满足工程建设的要求，又要尽量地节省测绘工作量。,二、工程地质测绘比例尺的选择,工程地质测绘比例尺和精度的要求：,三、工程地质测绘的精度要求,工程地质测绘的精度系指在工程地质测绘中对地质现象观察描述的详细程度，以及工程地质条件各因素在工程地质图上反映的详细程度。为了保证工程地质图的质量，工程地质测绘的精度必须与工程地质图的比例尺相适应。观察描述的详细程度是以各单位测绘面积上观察点的数量和观察线的长度来控制的。1、一般都以图上的距离为25cm有一个观察点来控制，比例尺的增大，实际面积的观察点数就增大，当天然露头不足时，必须采用人工露头来补充，所以在大比例尺测绘时，常需配合有剥土，探槽，试坑等探坑工程。,三、工程地质测绘的精度要求,2、观察点的分布一般不均匀的，工程地质条件复杂的地段多一些，简单地段少一些，应布置在工程地质条件的关键位置。布置观察点的同时，还要采取有一定数量的原位测试和扰动的岩土样及水样进行控制，以提供岩土工程参数。,四、工程地质测绘观察点、线的布置与定位要求,岩土工程勘察规范（GB50021-2001）对于此项的要求：,四、工程地质测绘观察点、线的布置与定位要求,（一）布置原则 1、观测点布置尽量利用天然露头（天然露头不足时补充人工露头），较大比例尺测绘时辅以剥土、试坑等轻型坑探工程，并选取少量的土试样进行试验。可酌情配合物探工作。2、在工程地质条件关键段不均匀地布置观测点。工程地质条件关键段指岩层界线、不整合面；不同地貌、微地貌单元分界线；代表性的岩石露头；地质构造线；物理地质现象的分布地段；对工程有意义的地段。,四、工程地质测绘观察点、线的布置与定位要求,（二）观测点的数量、间距和描述 1、观测点的数量和间距 视规范而定，如岩土规范规定地质观测点的密度应根据场地的地貌、地质条件、成图和比例尺和工程要求等确定，并应具有代表性；水利水电工程测绘规程规定地质点的间距一般为相应比例尺图上23mm。2、观测点的描述 要求：全面、突出重点，同时注意观测点之间的沿途观察记录，反映点间的变化情况。文字简明，素描、照片与文字相配合。专门的记录本或卡片，统一编号。有图有文字。,四、工程地质测绘观察点、线的布置与定位要求,（三）观测点的定位 1、目测法 2、半仪器法 3、仪器法 4、GPS定位仪,四、工程地质测绘观察点、线的布置与定位要求,（四）观测路线布置,第三节 工程地质测绘的工作程序、方法和一般要求,一、工程地质测绘的工作程序,1、室内查阅已有的资料，如区域地质资料、遥感资料、气象资料、水文资料，地震资料、水文地质资料、工程地质资料及建筑实验等；2、现场踏勘。寻找地形控制点的位置，并抄录坐标、标高资料；3、编制测绘刚要；4、现场测绘及必要的勘探取样5 测绘资料的整理及报告书的编写。,二、现场测绘的工作方法,沿一定的观测路线作沿途观察，在关键的点上进行详细观察描述；测量和取样；选择典型地段测绘工程地质剖面；必要时还要进行简易的勘探工作。,三、工程地质测绘的要求,1.岩石出露或地貌、地质条件较复杂的场地应进行工程地质测绘。对地质条件简单的场地，可用调查代替工程地质测绘。2.工程地质测绘和调查宜在可行性研究或初步勘察阶段进行。在可行性研究阶段搜集资料时，宜包括航空相片、卫星相片的解译结果。在详细勘察阶段可对某些专门地质问题作补充调查。3.工程地质测绘和调查的范围，应包括场地及其附近地段。4.工程地质测绘可分为三个阶段 5.测绘的精度要求 6.地质观察点的布置、密度和定位应满足要求,三、工程地质测绘的要求,7.工程地质测绘和调查，宜包括内容8.现场填图内容 9.观察点的描述既要全面又要突出重点。10.测绘过程中须经常校对原始资料，并进行阶段性总结，以利及时发现和解决问题，指导下一步工作。11.工程地质测绘和调查的成果资料宜包括实际材料图、综合工程地质图、工程地质分区图、综合地质柱状图、工程地质剖面图以及各种素描图、照片和文字说明等。12.利用遥感影像资料解译进行工程地质测绘时,现场检验地质观察点数宜为工程地质测绘点数的30%50%.野外工作应包括内容。,第四节 工程地质测绘的内容,一、地层岩性,1.研究内容 地层岩性是工程地质条件最基本的要素和研究各种地质现象的基础，所以是工程地质测绘最主要的研究内容。（1）工程地质测绘对地层岩性研究的内容：确定地层的时代和填图单位；各类岩土层的分布、岩性、岩相及成因类型；岩土层的正常层序、接触关系、厚度及其变化规律；岩土的工程性质等。,（2）岩土层的研究内容 岩土是各类建筑物的地基，也可作为天然建筑材料。岩石和土是最基本的工程地质要素，一切地质体的组成物质。它参与地质结构的组合，决定地形地貌和自然地质作用的发育特征，控制地下水的分布和矿产分布。工程地质测绘中，必须以岩土分类为重点，并力求在图上反映出来，不能仅作为一般的地层划分，以提供具有工程地质意义的独特信息。,一、地层岩性,3、变质岩成因、变质程度、原岩、板理、片理等。,1、沉积岩岩性岩相、层理层面、结核化石、接触关系；碎屑岩等,2、岩浆岩矿物成分、共生关系、岩石结构、原生节理；侵入体、析离体；喷出岩等。,4、土体土的工程地质特征等。,岩土层,一、地层岩性,重点是土体的调查研究,一、地层岩性,2、对岩土体的观察描述（1）岩石的描述应包括地质年代、地质名称、风化程度、颜色、主要矿物、结构、构造和岩石质量指标RQD。对沉积岩应着重描述沉积物的颗粒大小、形状、胶结物成分和胶结程度；对岩浆岩和变质岩应着重描述矿物结晶大小和结晶程度。,一、地层岩性,（2）岩体的描述应包括结构面、结构体、岩层厚度和结构类型应符合下列要求：a.结构面的描述包括类型、性质、产状、组合形式、发育程度、延展情况、闭合程度、粗糙程度、充填情况和充填物性质以及充水性质等；b.结构体的描述包括类型、形状、大小和结构体在围岩中的受力情况等；c.岩层厚度分类应按表2-3执行。,一、地层岩性,（3）对岩体质量较差的岩体，鉴定和描述尚应符合下列规定：a.对软岩和极软岩，应注意是否具有可软化性、膨胀性、崩解性等特殊性质；b.对极破碎岩体，应说明破碎的原因，如断层、全风化等；c.开挖后是否有进一步风化的特性；,（4）土的鉴定应在现场描述的基础上，结合室内试验的开土记录和试验结果综合确定。土的描述应符合下列规定：a.碎石土应描述颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、风化程度、充填物的性质和充填程度、密实度等；b.砂土应描述颜色、矿物组成、颗粒级配、颗粒形状、粘粒含量、湿度、密实度等。c.粉土应描述颜色、包含物、湿度、密实度、摇震反应、光泽反应、干强度韧性等；d.粘性土应描述颜色、状态、包含物、光泽反应、摇震反应、干强度、韧性、土层结构等；e.特殊性土除应描述上述相应土类规定的内容外，尚应描述其特殊成分和特殊性质；如对淤泥尚需描述嗅味，对填土尚需描述物质成分、堆积年代、密实度和厚度的均匀程度等；f.对具有互层、夹层、夹薄层特征的土，尚应描述各层的厚度和层理特征。g.土层划分定名时应按如下原则：对同一土层中相间呈韵律沉积，当薄层与厚层的厚度比大于1/3 时宜定为“互层”；厚度比为1/101/3 时，宜定为“夹层”；夹层厚度比小于1/10 的土层，且多次出现时，宜定为“夹薄层”；当土层厚度大于0.5m 时，宜单独分层。h.土的密实度可根据圆锥动力触探锤击数、标准贯入试验锤击数实测值N、孔隙比e等进行划分。,二、地质构造,工程地质测绘对地质构造研究的内容包括：岩层的产状及各种构造型式的分布、形态和规 模；软弱结构面(带)的产状及其性质，包括断层的位置、类型、产状、断距、破碎带宽度及充填胶结情况；岩土层各种接触面及各类构造岩的工程特性；挽近期构造活动的形迹、特点及与地震活动的关系等。,二、地质构造,褶曲构造的研究：形态、类型、轴线位置、褶曲要素、细部变化。断裂的研究：断裂性质（长度、宽度、构造岩断层岩、糜棱岩、角砾岩、片状岩、碎块岩等）、断裂带的胶结成岩化程度、断裂交汇点、错动次数、现代活动性。,二、地质构造,活动构造的研究：工程使用期间的活动、活动年龄。断层物质的测定（断层泥矿物分析、断层泥显微结构分析）、断层运动方式的测定（构造岩显微结构分析、方解石脉显微结构分析）、断层活动年龄的测定、断层现今活动性测定（As、Hg、Sb、B等元素测定）、活动速率的确定（地貌学、地质学、测量学）、断裂活动性监测。节理裂隙的研究：大量统计节理裂隙参数（产状、长度、宽度、充填物等）、结构面网络分析、野外估算RQD。RQD=115-3.3Jv,地形研究：由测量、地形图进行研究地貌研究：地貌是岩性、地质构造、新构造运动的综合反 映和近期外动力地质作用的结果。利用地貌学原理，结合野外观察、航片解译可有效地解决工程地质测绘中的宏观判断。同一地貌单元，常具有相似的地形特征、地质结构、水文地质条件、动力地质作用过程。在工程地质分区中，常以地貌作为划分大区的标准。地貌研究的程度应与测绘比例尺相适应。,三、地貌,三、地貌,工程地质测绘中对地貌的研究内容：地貌形态特征、分布和成因；划分地貌单元，地貌单元的形成与岩性、地质构造及不良地质现象等的关系；各种地貌形态和地貌单元的发展演化历史。上述各项主要在中、小比例尺测绘中进行。在大比例尺测绘中，则应侧重于为地貌与工程建筑物布置以及岩土工程设计、施工关系等方面的研究。,三、地貌,在山前地段和山间盆地边缘广泛分布的洪积物，地貌上多形成为洪积扇。一个大型洪积扇，面积可达几十甚至上百平方公里，自山边至平原明显划分为上部、中部和下部三个区段，每一区段的地质结构和水文地质条件不同，因此建筑适宜性和可能产生的岩土工程问题也各异。洪积扇的上部由碎石土(砾石、卵石和漂石)组成，强度高而压缩性小，是房屋建筑和构筑物的良好地基；但由于渗透性强，若建水工建筑物则会产生严重渗漏。,中部以砂土为主，且夹有粉土和粘性土的透镜体，开挖基坑时需注意细砂土的渗透变形问题；该部与下部过渡地段由于岩性变细，地下水埋深浅，往往有溢出泉和沼泽分布，形成泥炭层，强度低而压缩性大，作为一般房屋地基的条件较差。下部主要分布粘性土和粉土，且有河流 相的砂土透镜体，地形平缓，地下水埋深较浅。若土体形成时代较早，是房屋建筑较理想的地基。平原地区的冲积地貌，应区分出河床、河漫滩、牛轭湖和阶地等各种地貌形态。不同地貌形 态的冲积物分布和工程性质不同，其建筑适宜性也各异。河床相沉积物主要为砂砾土，将其 作为房屋地基是良好的，但作为水工建筑物地基时将会产生渗漏和渗透变形问题。,三、地貌,河漫滩相一般为粘性土，有时有粉土和粉、细砂夹层，土层厚度较大，也较稳定，一般适宜作各种建 筑物的地基；需注意粉土和粉、细砂层的渗透变形问题。牛轭湖相是由含有大量有机质的粘 性土和粉、细砂组成的，并常有泥炭层分布，土层的工程性质较差，也较复杂。对阶地的研究，应划分出阶地的级数，各级阶地的高程、相对高差、形态特征以及土层的物质组成、厚度和性状等；并进一步研究其建筑适宜性和可能产生的岩土工程问题。,四、水文地质条件,研究目的研究地下水赋存与活动情况，为评价由此导致的岩土工程问题提供资料。在工程地质测绘中水文地质调查的主要内容包括：河流、湖沼等地表水体的分布、动态及其与水文地质条件的关系；主要井、泉的分布位置，所属含水层类型、水位、水质、水量、动态及开发利用情况；区域含水层的类型、空间分布、富水性和地下水水化学特征及环境水的侵蚀性；相对隔水层和透水层的岩性、透水性、厚度和空间分布；地下水的流速、流向、补给、径流和排泄条件，地下水活动与环境的关系，如土地盐碱化、冷浸现象等。,五、不良地质现象,不良地质现象研究的目的，是为了评价建筑场地的稳定性，并预测其对各类岩土工程的不良影响。由于不良地质现象直接影响建筑物的安全、经济和正常使用，所以工程地质测绘时对测区内影响工程建设的各种不良地质现象必须详加研究。研究不良地质现象要以地层岩性、地质构造、地貌和水文地质条件的研究为基础，并搜集气象、水文等自然地理因素资料。研究内容包括：各种不良地质现象(岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、冲沟、河流冲刷、岩石风化等)的分布、形态、规模、类型和发育程度，分析它们的形成机制和发展演化趋势，并预测其对工程建设的影响。,对已有建筑物的观察实际上相当于一次1:1的原型试验。根据建筑物变形、开裂情况分析场地工程地质条件及验证已有评价的可靠性。地质环境 建筑物变形 调查分析研究重点,不 良 有 a、分析变形原因、控制因素；b、已有防治措施的有效性。,不 良 无 a、工程地质评价是否合理；b、如评价合理，则说明建筑物结 构设计合理，可适应不良地质条件。,六、已有建筑物的调查,有 利 有 a、是否与建材或施工质量有关；b、是否存在隐蔽的不良地质因素。,有 利 无 a、如建筑物未采取任何特殊结构，表明该 区地质条件确实良好；b、如建筑物因采取特殊结构而未出现变形，应进一步研究是否存在某种不良地质因素。,六、已有建筑物的调查,测区内或测区附近人类的某些工程经济活动，往往影响建筑场地的稳定性。例如：人工洞穴、地下采空、大挖大填、抽(排)水和水库蓄水引起的地面沉降、地表塌陷、诱发地震，渠道渗漏引起的斜坡失稳等，都会对场地稳定性带来不利影响，对它们的调查应予以重视。此外，场地内如有古文化遗迹和古文物，应妥为保护发掘，并向有关部门报告。,第五节 资料整理,一、资料整理,分为野外验收前资料整理和最终成果的资料整理。野外验收前资料整理：在野外工作结束后，全面整理各项野外实际工作资料，检查核实其完备程度和质量，整理誊清野外工作手图和编制各类综合分析图、表，编写调查工作小结。,野外资料验收整理,一般野外资料验收应提供下列资料：1.各种原始记录本、表格、卡片和统计表；2.实测的地质、地貌、水文地质、工程地质和勘探剖面图；3.各项原位测试、室内试验鉴定分析资料和勘探试验资料；4.典型影像图、摄影和野外素描图；5.物探解释成果图、物探测井、井深曲线及推断解释地质柱图及剖面图、物探各种曲线、测试成果数据、物探成果报告；6.各类图件，包括野外工程地质调查手图、地质略图、研究程度图、实际材料图、各类工程布置图、遥感图像解释地质图等。,最终成果整理,最终成果资料整理，在野外验收后进行，要求内容完备，综合性强，文、图、表齐全。其主要内容是：1.对各种实际资料进行整理分类、统计和数学处理，综合分析各种要工程地质条件、因素及其间的关系和变化规律：2.编制基础性、专门性图件和综合工程地质图；3.编写工程地质测绘调查报告。,工程地质图件,1.实际材料图：主要反映测绘过程中的观察点、线的布置、填绘、成果及测绘中的其它测绘、物探、勘探、取样、观测和地质剖面图的展布等内容。该图是绘制其它图件的基础图件。2.岩、土体的工程地质分类图：主要反映各工程地质单元的地层时代、岩性和主要的工程地质特征（包括结构和强度特征等），以及它们的分布和变化规律。对于特殊的岩、土体和软弱夹层、破碎带可夸大表示。该图还应附有工程地质综合柱状图或岩、土体综合工程地质分类说明表、代表性的工程地质剖面图等。,工程地质图件,3.工程地质分区图：在调查分析工作区工程地质条件的基础上，按工程地质特性的异同性进行分区评价的成果图件。工程地质分区的原则和级别要因地制宜，主要根据工作区的特点并考虑工作区的经济发展规划的需要来确定。一级区域应依据对工作区工程地质条件起主导作用的因素来划分；二级区域应依据影响动力地质作用和环境工程地质问题的主要因素来划分；三级区域可根据对工作区主要工程地质问题和环境工程地质问题的评价来划分。,工程地质图件,4.综合工程地质图：该图是全面反映工作区的工程地质条件、工程地质分区、工程地质评价的综合性图件。图面内容包括：岩土体的工程地质分类及其主要工程地质特征，地质构造（主要是断裂）、新构造（特别是现今活动的构造和断裂）和地震，地貌与外动力地质现象和主要地质灾害，人类活动引起的环境地质工程地质问题，水文地质要素，工程地质分区及其评价等内容。该图由平面图、剖面图、岩土体综合工程地质柱状图、岩土体工程地质分类说明表和图例、必要的镶图等组成，应尽可能增加工程地质分区说明表。,