搜索
-1-绪论一、工程地质测绘的概念工程地质测绘是工程地质勘察中一项最重要最基本的勘察方法，也是诸勘察工作中走在前面的一项勘察工作。它是运用地质、工程地制裁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，以查明拟定建筑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地反映在一定比例尺的地形设计图上。配合工程地质勘探、试验等所取得的资料编制成工程地质图，作为工程地质勘察的重要成果提供给建筑物规划、设计和施工部门参考。在切割强烈的基岩裸露山区，很好地进行工程地质测绘，就有可能较全面地阐明该区的工程地质条件，得到岩土工程地质性质的形成和空间变化的初步概念，判明物理地质现象和工程地质现象的空间分布、形成条件和发育规律。即使在为第四系覆盖的平原区，工程地质测绘也仍然有着不可忽视的作用，只不过这时的测绘工作重点应放在研究地貌和松软土上。由于工程地质测绘能够在较短时间内查明广大地区的工程地质条件而费资不多，在区域性预测和对比评价中能够发挥重大作用，在其它工作配合下能够顺利地解决建筑区的选择和建筑物的合理配置等问题，所以在工程设计的初期阶段，它往往是工程地质勘察的主要手段。通过工程地质测绘对地面地质情况有了深入了解、对地下地质情况有了较准确的判断，初步掌握了某些地质规律和需要研究的问题，这就为进行其它类型的勘察工作奠定了基础，使进行这些工作的范围更集中、目的更明确，从而必然会节省勘察工作量、提高勘察工作的效率。根据研究内容的不同，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研究并进行综合评价，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变化规律，为编制专用工程地质图或工程地质分析图提供依据。无论那种工程地质测绘都是为建筑物的规化、设计和施工服务的，都有其特定的研究目的，因此在测绘中主要是围绕着建筑物的要求对各种地制裁现象进行详细的观察描述，而对那些与建筑物无关的地质因素则可以粗略一些甚至不予注意，这是与其它地质测绘的重要区别。例如，在沉积岩分布区应着重研究软弱岩层和次生泥化还将夹层的分布、层位、厚度、性状、接角关系，可溶岩类的岩溶发育特征等；在岩浆岩分布区，侵入岩的边缘接触带、平缓的原生节理、岩脉及风化壳的发育特征，喷出岩的喷发间断面、凝灰岩及其泥化情况、高强度玄武岩中的气孔等则是主要的研究内容；在变质岩分布区萁主要的研究对象则是软弱变质岩带和夹层等。工程地质测绘对各种有关地制裁现名胜的研究除要阐明其成因和性质外，还要注意定量指针的取得。如断裂带的宽度和构造岩的改善，软弱夹层的厚度和性状、地下水位标高、裂隙发育程度、物理地质现象的规模、基岩埋藏深度等，以作为分析工程地质问题的依据。对与建筑物关系密切的不良地质现象还要详细的研究其发生发展过程及其对建筑物和地质环境的影响程度。为满足具体工程建筑物的设计、施工对工程地质条件的详细要求，工程地质测绘常采-2-用大比例尺的专门性测绘。二、工程地质测绘的研究内容工程地质测绘是为工程建设服务的，自始至终应以反映工程地质条件和预测建筑物与地质环境的相互作用为目的，深入地研究建筑区内工程地质条件的各个要素。1、工程地质测绘中对岩土的研究岩土是工程地质条件最基本的要素，产生各种地质现象的物质基础。它当然是工程地质测绘的主要研究内容。目前在工程地质测绘特别是小比例尺的工程地质测绘中对岩土的研究仍多采用地质学的方法，划分单位也与一般地质测绘基本相同。但在建筑物分布地区内的小面积大比例尺工程地质测绘中，可能遇到的地层常常只是一个“统”、阶“甚至是一个”带“，此时就必须根据岩土工程地质性质差异作进一步划分才能满足要求。特别是砂岩中的泥岩、石灰岩中的泥灰岩、玄武岩中的凝灰岩等夹层对建筑物的稳定和防渗有重大影响，常会构成坝基潜在的滑移控制面，更要突出地反映出来，这是工程地质测绘与其它地质测绘的一个重要区别。工程地质测绘对岩土的研究其特点还表现在既要查明不同性质岩土在地壳表层的分布岩性变化和它们的成因，也要测定它们的物理力学性质指标，并预测它在建筑物作用下的可能变化。这就必须把岩土的研究建立在地质历史成因基础上才能达到目的。在地质构造生产简单、岩相变化复杂的特定条件下，岩相分析法对查明岩土的空间分布是行之有效的。在查明岩土成因和分布的基础上还应根据野外观察和采取简易现场测试方法来获得的物理力学指标，初步判断岩土与建筑物相互作用时的性能。通过这种判断应分出那些能产生严重变形以致危及建筑物安全的岩土，即使这类岩土是很薄的夹层、透镜体、或是裂隙中的充填物也不能忽视。2、工程地质测绘中对地质结构的研究地质结构一词的含义是比较广泛的，有关岩土结构等内容在先修课程中已有论述，这里着重讨论对地质构造条件的研究。地质构造特别是新构造运动与活断层是决定区域稳定性的首要因素，所以修建大型水工建筑物和核电站等极重要建筑物时，就必须在很大范围内研究活断层和地震危险性，例如核电站选场，一般就要求在场地周围半径为300km的范围内进行研究。要预测大型水库存蓄水后能否诱发地震，也需要在库存区广大范围内研究地质构造，鉴别是否有区域性活断层存在，并研究它们的错动方式和现代构造应力场。其次，地质构造限定了各种性质不同的结构面的空间分布、破坏了岩体的均一性和完整性。然而，岩体中各种结构面的空间位置和岩体的不均一性既取决于构成岩石的性质也取决于地质构造，所以要选出岩性均一完整的优良建筑场地，就必须深入地研究建筑区的地质构造掌握构造发育的基本特征，特别是在地质构造复杂的山区修建水工建筑物和地下洞室等大型工程时，就更需要进行详细的地质构造研究。在选定建筑场地内评价岩体的稳定性也需要研究地质构造才能判明岩体的结构特征，和各种不连续面的发育程度及其相互组合关系。此外，地质构造还控制着地貌、水文地质条件、特殊工程地质现象的发育和分布。所以地质构造常常是工程地质测绘研究的重要对象。-3-在工程地质测绘中研究地质构造既要运用地质力学的原理和方法，也要进行地质历史分析，这样才能查明各种结构面的力学组合和历史演化规律；既要对褶曲、断层等构造形迹进行研究，也要重视节理、裂隙等小构造的研究。断层破坏了岩体的完整性和连续性对建筑物影响最大，当然应是研究的重点，研究断裂带宽度及充填胶结情况、构造岩的性状及分带，断层的活动性及与建筑物的相对关系。实践证明，结合工程布置和地质条件选择有代表性的地段进行详细的节理裂隙统计，以便使岩体结构定量化是有重要意义的。其统计研究的内容包括：裂隙的产状和延伸情况，在不同构造部位和岩性中的变化情况，裂隙发育程度，裂隙特征及开口宽度，充填物的成因、性质和充填胶结程度，最后还应判明各组裂隙的成因和力学性质。对其中的缓倾角裂隙更要注意研究。3、工程地质测绘中对地貌的研究地貌是岩性、地质构造和新构造运动的综合反映，也是近期外动力地质作用的结果。所以研究地貌就有可能判明岩性（如软弱夹层的部位）、地质构造（如断裂带的位置）、新构造运动的性质和规模、表层沉积物的成因和结构，据此还可了解各种外动力地质作用（如滑坡、岩溶等）的发育历史、河流发育史等等。相同的地貌单元其工程地质特征相似，并以地貌作为工程地质分区的基础。例如一个洪积扇可分为上部、中部和下部三个区来研究其工程地质特征。上部由砾石、卵石和漂石组成，强度高，压缩性小，为工业民用建筑的良好地基，但孔隙大、透水性强，若建水工建筑物则会产生严重渗漏；中部以砂土为主，开挖基坑时要特别注意细砂土的渗透稳定问题；下部为砂粘土过渡及主要为粘性土地带，地形平缓地下水埋藏浅，且往往有溢出泉和沼泽分布，形成泥炭层，强度低，压缩性大。在中小比例尺工程地质测绘中研究地貌时，应以大地构造、岩性和地质结构等方面的研究为基础，并与水文地质条件和物理地质现象的研究联系起来，着重查明地貌单元的成因类型和形态特征，各个成因类型的分布高程及其变化、物质组成和覆盖层的厚度，以及各地貌单元在平面上的分布规律。大比例尺工程地质测绘中，则应侧重于与工程建筑物的布置、基础类型、上部结构型式等直接有关的微地貌的研究。4、工程地质测绘中对水文地质条件的研究工程地质测绘中研究水文地质条件的主要目的在于研究地下水的赋存与活动情况，为评价由此导致的工程地质问题提供资料。例如兴建水库，研究水文地质条件为评价坝址、水库的渗漏问题提供依据；结合工业与民用建筑的修建而研究地下水的埋深和侵蚀性等，是为判明其对基础砌置深度和基坑开挖等的影响提供资料；修建道路时，研究地下水的埋深和毛细上长高度，是为了预测产生冻胀的可能性；研究岩溶水的交替条件，是为了判明岩溶的发育程度和分布规律；研究孔隙水的渗透系数，是为了判明产生渗透稳定问题的可能性等等。在工程地质测绘中对水文地质条件的研究也应从地层岩性、地质构造、地貌特征和地下水露头的分布性质、水质、水量等入手，查明含水、透水层和相对隔水层的数目、层位，地下水的埋藏条件，各含水层的富水程度和它们之间的水力联系，各相对隔水层的可靠性。-4-泉、井等地下水的天然和人工露头以及地表水体的研究，有利于阐明测区的水文地质条件。故在工程地质测绘中除对这些水点进行普查处，对其中有代表性的和对工程有密切关系的水点，还应进行详细研究，必要时还应取水样进行水质分析，并布置适当的长期观测点以了解其动态变化。5、工程地质测绘中对物理地质现象的研究在工程地质测绘中研究物理地质现象，一方面是为了阐明建筑区是否会受到现代物理地质作用的威胁；另一方面是研究物理地质现象有助于预测工程地质作用。研究物理地质现象要以岩性、地质构造、地貌和水文地质条件的研究为基础，着重查明各种物理地质现象的分布规律和发育特征，鉴别其形成时期，分析其产生原因和形成机制，追索其发育历史和发展、演变的趋势，以判明其目前所处的状态及其对建筑物和地质环境的影响。6、工程地质测绘中对工程地质现象的研究在某一地质环境内已修建的任何建筑物都应被看作为一项重要的原型试验，研究该建筑物是否“适应”这样的地质环境，往往可以得到很多用勘探、试验手段所未能得到的在理论和实践上都极有价值的资料。通过这种研究就可以划分出稳定性不同的地段，了解使建筑物受到损害的各种工程地质作用的发展情况、判明工程地质评价的正确性等。所以对建筑区已有建筑物的调查、研究勘察兴建后所产生的工程地质现象，乃是工程地质测绘所特有的工作内容。在对已有建筑物进行调查时，不能限于研究个别已受影响的建筑物，而应调查区内所有的建筑物。研究技术文献了解建筑物的结构特征；观察描述建筑物的变形特征并绘制成草图；通过直接观察和查阅以往的勘探资料、施工编录或通过访问调查，判明建筑物所处的地质环境。根据建筑物的结构特征、所处的地质环境、出现的变形现象，结合长期观测资料，便可判定建筑物变形的原因。然后分以下四种情况进行具体分析。（1）、建筑物位于不良地质环境内并有变形标志。此时应查明不良地质因素在什么条件下有害于哪一类建筑物，并调查各种防护措施的有效性，以便寻求更有效的防护措施。（2）、建筑物位于不良地质环境内但无变形标志。此时应查清是否由于有了特殊结构或是以往对工程地质条件作了过低的评价。这些资料对建筑地区的合理利用和建筑物的结构设计以及防护措施的选择都有重要意义。（3）、建筑物位于有利的地质环境内但有变形标志。这时就必须首先查明是否由于建材质量或工程质量不良而造成，以证实分析自然历史因素所得的工程地质结论是否正确。通过这种分析往往可以发现施工方法和施工组织方面的缺陷。否则就需要进一步研究地质条件，看是否有某些隐蔽的不良地质因素存在。（4）、建筑物位于有利的地质环境内也无变形标志。在这种情况下亦需要研究这些建筑物是否采取了特殊结构以致把某些不良地质因素隐蔽起来了。通过以上的调查分析，就可以更加具体而正确地评价建筑区的工程地质条件，预测建筑物兴建后发生变形的程度，以采取合理的防护措施。所以有的研究者认为，应把建筑物调查作为工程地质测绘中一项特殊的工作内容。-5-三、工程地质测绘的方法和程序工程地质测绘的方法和一