基本介紹
- 中文名：工程地質勘察
- 外文名：engineering geological investigation
- 內容：工程地質調查與測繪等
- 目的：收集和分析已有資料等
- 地質因素：地質結構或地質構造
- 學科：土木工程
簡介,內容,目的,階段,方法,工作量,
簡介
研究、評價建設場地的工程地質條件所進行的地質測繪、勘探、室內實驗、原位測試等工作的統稱。為工程建設的規劃、設計、施工提供必要的依據及參數。工程地質條件通常是指建設場地的地形、地貌、地質構造、地層岩性、不良地質現象以及水文地質條件等。
內容
主要有以下五項：
①蒐集研究區域地質、地形地貌、遙感照片、水文、氣象、水文地質、地震等已有資料，以及工程經驗和已有的勘察報告等;
②工程地質調查與測繪；
④岩土測試和觀測見土工試驗和現場原型觀測、岩體力學試驗和測試；
⑤資料整理和編寫工程地質勘察報告。
工程地質勘察通常按工程設計階段分步進行。不同類別的工程，有不同的階段劃分。對於工程地質條件簡單和有一定工程資料的中小型工程，勘察階段也可適當合併。
目的
建設工程項目設計一般分為可行性研究，初步設計和施工圖設計三個階段。為了提供各設計階段所需的工程地質資料，勘察工作也相應地劃分為選址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、詳細勘察三個階段。對於工程地質條件複雜或有特殊施工要求的重要建築物地基，尚應進行預可行性及施工勘察；對於地質條件簡單，建築物占地面積不大的場地，或有建設經驗的地區，也可適當簡化勘察階段。各勘察階段的任務和工作內容簡述如下：
1選址勘察階段
選址勘察工作對於大型工程是非常重要的環節，其目的在於從總體上判定擬建場地的工程地質條件能否適宜工程建設項目。一般通過取得幾個候選場址的工程地質資料進行對比分析，對擬選場址的穩定性和適宜性作出工程地質評價。選擇場址階段應進行下列工作：
①蒐集區域地質、地形地貌、地震、礦產和附近地區的工程地質資料及當地的建築經驗；
②在收集和分析已有資料的基礎上，通過踏勘，了解場地的地層、構造、岩石和土的性質、不良地質現象及地下水等工程地質條件；
③對工程地質條件複雜，已有資料不能符合要求，但其它方麵條件較好且傾向於選取的場地，應根據具體情況進行工程地質測繪及必要的勘探工作。
選擇場址時，應進行技術經濟分析，一般情況下宜避開下列工程地質條件惡劣的地區或地段：(1)不良地質現象發育，對場地穩定性有直接或潛在威脅的地段；(2)地基土性質嚴重不良的地段；(3)對建築抗震不利的地段，如設計地震烈度為8度或9度且鄰近發震斷裂帶的場區；(4)洪水或地下水對建築場地有威脅或有嚴重不良影響的地段；(5)地下有未開採的有價值礦藏或不穩定的地下採空區上的地段。
2初步勘察階段
初步勘察階段是在選定的建設場址上進行的。根據選址報告書了解建設項目類型、規模、建設物高度、基礎的形式及埋置深度和主要設備等情況。初步勘察的目的是：對場地內建築地段的穩定性作出評價；為確定建築總平面布置、主要建築物地基基礎設計方案以及不良地質現象的防治工程方案作出工程地質論證。本階段的主要工作如下：
①蒐集本項目可行性研究報告(附有建築場區的地形圖，一般比例尺為l：2000～1：5000)、有關工程性質及工程規模的檔案。
②初步查明地層、構造、岩石和土的性質；地下水埋藏條件、凍結深度、不良地質現象的成因和分布範圍及其對場地穩定性的影響程度和發展趨勢。當場地條件複雜時，應進行工程地質測繪與調查。
③對抗震設防烈度為7度或7度以上的建築場地，應判定場地和地基的地震效應。
初步勘察時，在蒐集分析已有資料的基礎上，根據需要和場地條件還應進行工程勘探、測試以及地球物理勘探工作。
3詳細勘察階段
在初步設計完成之後進行詳細勘察，它是為施工圖設計提供資料的。此時場地的工程地質條件已基本查明。所以詳細勘察的目的是提出設計所需的工程地質條件的各項技術參數，對建築地基作出岩土工程評價，為基礎設計、地基處理和加固、不良地質現象的防治工程等具體方案作出論證和結論。詳細勘察階段的主要工作要求是：
①取得附有坐標及地形的建築物總平面布置圖，各建築物的地面整平標高、建築物的性質和規模，可能採取的基礎形式與尺寸和預計埋置的深度，建築物的單位荷載和總荷載、結構特點和對地基基礎的特殊要求；
②查明不良地質現象的成因、類型、分布範圍、發展趨勢及危害程度，提出評價與整治所需的岩土技術參數和整治方案建議；
③查明建築物範圍各層岩土的類別、結構、厚度、坡度、工程特性，計算和評價地基的穩定性和承載力；
④對需進行沉降計算的建築物，提出地基變形計算參數，預測建築物的沉降、差異沉降或整體傾斜，
⑤對抗震設防烈度大於或等於6度的場地，應劃分場地土類型和場地類別。對抗震設防烈度大於或等於7度的場地，尚應分析預測地震效應，判定飽和砂土和粉土的地震液化可能性，井對液化等級作出評價；
⑥查明地下水的埋藏條件，判定地下水對建築材料的腐蝕性。當需基坑降水設計時，尚應查明水位變化幅度與規律，提供地層的滲透性係數；
⑦提供為深基坑開挖的邊坡穩定計算和支護設計所需的岩土技術參數，論證和評價基坑開挖、降水等對鄰近工程和環境的影響；
⑧為選擇樁的類型、長度，確定單樁承載力，計算群樁的沉降以及選擇施工方法提供岩土技術參數。
詳細勘察的主要手段以勘探、原位測試和室內土工試驗為主，必要時可以補充一些地球物理勘探、工程地質測繪和調查工作。詳細勘察的勘探工作量，應按場地類別、建築物特點及建築物的安全等級和重要性來．確定。對於複雜場地，必要時可選擇具有代表性的地段布置適量的探井。
階段
按工程建設的階段，工程地質勘察一般分為規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。
方法
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、實驗室或現場試驗、長期觀測（或監測）等。
工程地質測繪
在一定範圍內調查研究與工程建設活動有關的各種工程地質條件，測製成一定比例尺的工程地質圖，分析可能產生的工程地質作用及其對設計建築物的影響，並為勘探、試驗、觀測等工作的布置提供依據。它是工程地質勘察的一項基礎性工作。測繪範圍和比例尺的選擇，既取決於建築區地質條件的複雜程度和已有研究程度，也取決於建築物的類型、規模和設計階段。規劃選點階段，區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岩性、地質構造、地貌及第四紀地質、水文地質條件、天然建築材料、自然（物理）地質現象及工程地質現象。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、鑽孔、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。採用衛星像片、航空像片和陸地攝影像片，通過室內判讀調繪成草圖，到現場有目的地複查，與進一步的照片判讀反覆驗證，可以測制出更精確的工程地質圖。並可提高測繪的精度和效率，減少地面調查的工作量。
工程地質勘探
包括工程地球物理勘探、鑽探和坑探工程等內容。
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，測定各類岩、土體或地質體的密度、導電性、彈性、磁性、放射性等物理性質的差別，通過分析解釋判斷地面下的工程地質條件。它是在測繪工作的基礎上探測地下工程地質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可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質勘察中最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；測井則多採用綜合測井。
物探的優點在於能經濟而迅速地探測較大範圍，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，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。測井則可增補鑽探工作所得資料並提高其質量。開展多種方法綜合物探，根據綜合成果進行對比分析，可以顯著提高地質解釋的質量，擴大物探解決問題的範圍，縮短工程地質勘探周期並降低其成本。由於物探需要間接解釋，所以只有地質體之間的物理狀態（如破碎程度、含水率、喀斯特化程度）或某種物理性質有顯著差異，才能取得良好效果。
②鑽探和坑探。採用鑽探機械鑽進或礦山掘進法，直接揭露建築物布置範圍和影響深度內的工程地質條件，為工程設計提供準確的工程地質剖面的勘察方法。其任務是：查明建築物影響範圍內的地質構造，了解岩層的完整性或破壞情況，為建築物探尋良好的持力層（承受建築物附加荷載的主要部分的岩土層）和查明對建築物穩定性有不利影響的岩體結構或結構面（如軟弱夾層、斷層與裂隙）;揭露地下水並觀測其動態;採取試驗用的岩土試樣；為現場測試或長期觀測提供鑽孔或坑道。
鑽探比坑探工效高，受地面水、地下水及探測深度的影響較小，故廣為採用。但不易取得軟弱夾層岩心和河床卵礫石層樣品，鑽孔也不能用來進行大型現場試驗。因此,有時需採用大孔徑鑽探技術,或在鑽孔中運用鑽孔攝影，孔內電視或採用綜合物探測井以彌補其不足。但在關鍵部位還需採用便於直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。
鑽探和坑探的工作成本高，故應在工程地質測繪和物探工作的基礎上，根據不同工程地質勘探階段需要查明的問題，合理設計洞、坑、孔的數量、位置、深度、方向和結構，以儘可能少的工作量取得儘可能多的地質資料，並保證必要的精度。
原位測試和實驗室試驗
獲得工程地質設計和施工參數，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：岩、土體樣品的物理性質、水理性質和力學性質參數的測定。現場原位測試包括：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（見岩土試驗、工程地質力學模擬）。
設計建築物規模較小，或大型建築物的早期設計階段，且易於取得岩、土體試樣的情況下，往往採用實驗室試驗。但室內試驗試樣小，缺乏代表性，且難以保持天然結構。所以，為重要建築物的初步設計至施工圖設計提供上述各種參數，必須在現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。要獲取液態軟粘土、疏鬆含水細砂、強裂隙化岩體之類的、不能得到原狀結構試樣的岩土體的物理力學參數，必須進行現場原位測試。
現場檢測與監測
用專門的觀測儀器對建築區工程地質條件各要素或對工程建築活動有重要影響的自然(物理)地質作用和某些重要的工程地質作用隨時間的發展變化，進行長時期的重複測量的工作。觀測的主要內容有：岩、土體位移範圍、速度、方向；岩、土體內地下水位變化；岩體內破壞面上的壓力；爆破引起的質點速度；峰值質點加速度；人工加固系統的載荷變化等。此項工作主要是在論證建築物的施工設計的詳細勘察階段進行，工程地質作用的觀測則往往在施工和建築物使用期間進行。長期觀測取得的資料經整理分析，可直接用於工程地質評價，檢驗工程地質預測的準確性，對不良地質作用及時採取防治措施，確保工程安全。
工作量
主要根據工程類別與規模、勘察階段、場地工程地質的複雜程度和研究狀況、工程經驗、建築物等級及其結構特點、地基基礎設計與施工的特殊要求等六個方面而定。
