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1、第一节 工程地质测绘的意义和特点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观察和描述，初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。将工程地质条件诸要素采用不同的颜色、符号，按照精度要求标绘在一定比例尺的地势图上，并结合勘探、测试和其他勘察工作的资料，编制成工程地质图。这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳固性和适宜性作出评判。一、概述 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。 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。 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
2、地区的工程地质条件，并将所获取的资料反映在地势底图上，并编制工程地质图件，为编写报告书提供准确依据。 工程地质测绘是由把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。它是一种可在短期内用少量投资的情形下，取得对工作区地表工程地质条件的认识的重要手段。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。 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
3、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。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。三、工程地质测绘与普通地质测绘的区别1、工程地质测绘密切结合工程建筑物的要求，结合工程地质问题进行。2、对与工程有关的地质现象，如脆弱层、风化带、断裂带的划分，节理裂隙、滑坡、倒塌等，要求精度高，涉及范畴较广，研究程度深。3、常使用较大比例尺（1:100001:20001:500），对重要地质界限或现象采用仪器法定
4、位。当然在区域性研究中也使用中、小比例尺。4、突出岩土类型、成因、岩土地质结构等工程地质因素的研究，对基础地质方面，尽量利用已有资料，但对重大问题应进一步深化研究。第二节 工程地质测绘的范畴、比例尺和精度一、工程地质测绘范畴的确定 区域测绘按图幅范畴进行，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畴。 工程地质测绘范畴的确定原则：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。 工程地质测绘不像一样的区域地质或区域水文地质测绘那样，严格按比例尺大小由地理坐标确定测绘范畴，而是根据拟建建筑物的需要在与该项工程活动有关的范畴内进行。原则上，测绘范畴应包括场地及其
5、邻近的地段。适宜的测绘范畴，既能较好地查明场地的工程地质条件，又不致于浪费勘察工作量。根据实践体会，由以下三方面确定测绘范畴，即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和研究程度。 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，确定测绘范畴时第一应考虑到这一点。 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，往往引起大范畴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固性。此类建筑物的测绘范畴必然很大，应包括水库上、下游的一定范畴，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
6、物一样仅在小范畴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。在工程处于初期设计阶段时，为了挑选建筑场地一样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畴内，测绘范畴明显是比较大的。但当建筑场地选定 之后，特别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畴内进行大比例尺的工程地质测绘。可见，工程地质测绘范畴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。 一样的情形是：工程地质条件愈复杂，研究程度愈差，工程地质测绘范畴就愈大。工程地质条件复杂程度包含两种情形： (1)一
7、种情形是在场地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；地势地貌条件十分复杂。(2)另一种情形是场地内工程地质条件比较简单，但场地邻近有危及建筑物安全的不 良地质现象存在。如山区的城镇和厂矿企业往往兴建于地势比较平整开阔的洪积扇上，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残建筑物。此时工程地质 测绘范畴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，场地邻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。二、工程地质测绘比例尺的挑选工程地质测绘的比例尺大小主要取决于设计要求
8、。建筑物设计的初期阶段属选址性质的，一样往往有若干个比较场地，测绘范畴较大，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，范畴愈益缩小，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步加大。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。在同一设计阶段内，比例尺的挑选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、建筑物规模庞大而又重要者，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
9、一定的范畴之内。1、比例尺选定原则：（1）应和使用部门的要求提供图件的比例尺一致或相当。（2）与勘测设计阶段有关。（3）在同一设计阶段内，比例尺的挑选取决于工程地质条件的复杂程度、建筑物类型、规模及重要性。在满足工程建设要求的前提下，尽量节省测绘工作量。2、根据国际惯例和我国各勘察部门的体会，工程地质测绘比例尺一样规定为： (1)可行性研究勘察阶段150 00015 000,属小、中比例尺测绘； (2)初步勘察阶段110 00012 000,属中、大比例尺测绘； (3)详细勘察阶段12 0001200或更大，属大比例尺测绘。 三、工程地质测绘的精度要求工程地质测绘的精度包含两层意思，即对野外各
10、种地质现象观察描述的详细程度，以及各种地质现象在工程地质图上表示的详细程度和准确程度。为了确保工程地质测绘的质量，这个精度要求必须与测绘比例尺相适应。“精度”指野外地质现象能够在图上表示出来的详细程度和准确度。1、详细程度 指对地质现象反映的详细程度，比例尺愈大，反映的地质现象的尺寸界限愈小。 一样规定，按同比例尺的原则，图上投影宽度2mm的地层或地质单元体，均应按比例尺反映出来。投影宽度2mm的重要地质单元，应使用超比例符号表示。如脆弱层、标志层、断层、泉等。 观测点的要求，与测绘比例尺相同的地势底图上每1cm 方格内，平均有一个观测点。复杂地段多布，简单地段少布，运算总点数/ Km。 例如
11、：测绘比例尺1:1万，地势图1:1万：此时1cm相当于=100m ， 1cm相当于 =10000m ,控制标准为100点/ Km 不同比例尺反映的地质单元体尺寸：比例尺1:10万1:5万1:1万1:10001:500尺寸200m100m20m2m1m2、准确度 指图上各种界限的准确程度，即与实际位置的答应误差。 界限误差0.5mm比例尺1:10万1:5万1:1万1:1000误差50m25m5m0.5m 一样对地质界限要求严格，大比例尺测绘采用仪器定点。 要求将地质观测点布置在地质构造线、地层接触线、岩 性分界线、不同地貌单元及微地貌单元的分界线、地下水露头以及各种不良地质现象分布的地段。观测点
12、的密度应根据测绘区的地质和地貌条件、成图比例尺及工程特点等确定。 为了更好地阐明测绘区工程地质条件和解决岩土工程实际问题，对工程有重要影响的地质单元体，如滑坡、脆弱夹层、溶洞、泉、井等，必要时在图上可采用扩大比例尺表示。第三节 工程地质测绘的研究内容在工程地质测绘过程中，应自始至终以查明场地及其邻近地段的工程地质条件和猜测建筑物与地质环境间的相互作用为目的。因此，工程地质测绘研究的主要内容是工程地质条件的诸要素；此外，还应搜集调查自然地理和已建建筑物的有关资料。下面将分别论述各项研究内容的研究意义、要求和方法。 一、地层岩性的研究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
13、是工程地质测绘最主要的研究内容。 工程地质测绘对地层岩性研究的内容包括：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。 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，决定地势地貌和自然地质作用的发育特点，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，不能仅作为一样的地层划分，以提供具有工程地质意义的特殊信息。1、基岩的研究（1）运用地质历史成因观点和方法，作为基本思路，正确划分岩石建造，确定岩
14、性特点，为工程地质意义上的岩石分类奠定基础。（2）重视岩相的研究，岩相反映岩石的生成环境和地质历史，利用岩相标志，帮助判明不同性质的岩类的空间分布，进行岩组划分，并区分其力学性质，是一种可行的手段。（3）特别注意对工程建筑物的稳固性和安全有重要意义的地层划分，它不同于普通地质测绘中分层原则（界、系、统、组），注意脆弱层、软质岩类、岩溶隔水层等标志层的划分，对沉积岩来说，同一层中应按岩性分组或段。（4）野外工作中，利用便携式测试仪器取得岩石物理力学性质。2、第四纪地层（土）的研究（1）沉积年代的测定数值法：年度法（历史记录、年轮、纹泥）、放射性测量（C14、铀素系列、钾-氩法、裂变轨迹）、其他辐
15、射性测量（铀趋势、热释光、电子旋转共振、10Be、36Cl、26Al等）。相对测年法：氨基酸外缩旋体、黑曜岩水化、火山碎屑水化、地衣（苔藓），土壤发育、岩石矿物风化、累进地势改造、沉积速率、地貌部位和下切速率、变形率。对比法：地层学、火山灰年代学、古地磁、化石、古生物、稳固 同位素、玻陨石和微观玻陨石。（2）成因类型和岩相的研究 解决地质结构、地层相变关系等问题，正确作出地层剖面。（3）划分工程地质单元体 同一单元体具有相似的运算指标。 作为取样和试验的基本单位。二、地质构造的研究1、工程地质条件中，结构构造因素是控制性因素，地质结构的研究具有重要意义。 决定区域稳固性的首要因素，特别是活动构
16、造 控制岩体结构及裂隙空间分布的主导因素，结构面(节理、片理、劈理等）是各种性质不同的结构面产生的基础，限定其空间分布规律，破坏了岩体的均一性和完整性，也是产生脆弱结构面的基本因素。 是评判工程场地岩体稳固性的重要因素（坝基抗滑稳固性、边坡稳固性等）。 控制区域地貌、水文地质条件、物理地质现象的发育和分布。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、形状和规模；脆弱结构面(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形；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2、研究内容（1）褶曲构造的研
17、究：形状、类型、轴线位置、褶曲要素、细部变化。（2）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。（3）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。（4）节理裂隙的研究：在工程地质研究中，节理、裂隙泛指普遍、大量地发育于岩土体内各种成因的、延展性较差的
18、结构面；其空间展布数米至二三十米，无明显宽度。构造节理、劈理、原生节理、层间错动面、卸荷裂隙、次生剪切裂隙等均属之。对节理、裂隙应重点研究以下三个方面：节理、裂隙的产状、延展性、穿切性和张开性；节理、裂隙面的形状、起伏差、粗糙度、充填胶结物的成分和性质等； 节理、裂隙的密度或频度。在工程地质测绘中必须进行专门的测量 统计，通过大量实测工作，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目前国内在工程地质测绘中，节理、裂隙测量统计结果一样用图解法表示，常用的有玫瑰图(图1)、极点图(图2)和等密度图(图3)三种。近年来，基于节理、裂隙测
19、量统计的岩体结构面网络运算机模拟，在岩体工程勘察、设计中已得到较广泛的应用。 图1 裂隙玫瑰图 图2 裂隙极点图 图3 裂隙等密度图三、地势地貌的研究 地势研究：由测量、地势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定。同一地貌单元，常具有相似的地势特点、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。 工程地质测绘中地貌研究的内容有： 地貌形状特点、分布和成因； 划分地貌单元，地貌 单元形成与岩性
20、、地质构造及不良地质现象等的关系； 各种地貌形状和地貌单元的发展演化历史。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（图4），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 。图4 洪积扇的微相划分和工程地质特点 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
21、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，作为一样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，地势平缓，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状。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。河漫滩相一样为粘性土，有时有粉土和粉、细砂夹层，土层厚度较大，也较稳固，一样适宜作各种建 筑物的地基；需注意粉土和粉、细
22、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、形状特点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。 例如：成都市位于岷江支流府河的阶地上(图5)。市区主要位于一级阶地，表层粉土厚0.70.4m,其下为Q4早期的砂砾石层，厚28100m。地下水较丰富，且埋深小(13m)，是高层建筑良好的天然地基，但基坑开挖和地下设施必须采取降水和防水措施。东郊工业区主要位于二级阶地，表层粘性土厚59m，下为砂砾石层，地下水埋深58m。粘性
23、土可作一样房屋建筑的地基。东郊广大地区为三级阶地，地面起伏不平。上部为厚达10余米的成都粘土和网纹状红土，下部为粉质粘土充填的砾石层。成都粘土为膨胀土，一样低层建筑的基础和墙体易开裂，渠道和道路路堑边坡往往产生滑坡。 图5 成都市地貌剖面示意图四、水文地质条件的研究 在工程地质测绘中研究水文地质是为研究与地下水活动有关的岩土工程问题和不良地质现象提供资料。例如，兴建房屋建筑和构筑物时，应研究岩土的渗透性、地下水的埋深和腐蚀性，以判明对基础砌置深度和基坑开挖等的影响。进行尾矿坝与贮灰坝勘察时，应研究坝基、库区和尾矿(灰碴)堆积体的渗透性和地下水浸润曲线，以判明坝体的渗透稳固性、坝基与库区的渗漏及
24、其对环境的影响。在滑坡地段研究地下水的埋藏条件、出露情形、水位、形成条件以及动态变化，以判定其与滑坡形成的关系。因此水文地质条件也是一项重要的研究内容。 在工程地质测绘过程中对水文地质条件的研究，应从地层岩性、地质构造、地貌特点和地下水露头的分布、类型、水量、水质等入手，并结合必要的勘探、测试工作，查明测区内地下水的类型、分布情形和埋藏条件；含水层、透水层和隔水层(相对隔水层)的分布，各含水层的富水性和它们之间的水力联系；地下水的补给、径流、排泄条件及动态变化；地下水与地表水之间的补、排关系；地下水的物理性质和化学成分等。在此基础上分析水文地质条件对岩土工程实践的影响。 五、动力地质作用与现象
25、（不良地质现象）的研究不良地质现象研究的目的，是为了评判建筑场地的稳固性，并猜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、倒塌、泥石流、冲沟、河流冲刷、岩石风化等)的分布、形状、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，并猜测其对工程建设的影响。1、自然动力地质作用与现象（物理地质现象）研究工程开发区，由于自然地质作用对
26、工程建筑物的不利影响，可能引起的地质灾害。研究各种现象的分布规律和特点，判定其形成时期、成因机制、发育史并猜测其演变趋势，论证其对工程建筑物和地质环境的影响。研究和猜测自然地质作用和现象在人类工程活动条件下，连续发展，以致形成灾害的可能性。2、工程地质作用的研究利用在某一地质环境中，已兴建的建筑物，对环境的适应性作为检验工程地质条件的依据和研究工程地质作用发展规律的直感资料,判明已有工程地质评判的正确性。六、已有建筑物的调查研究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、开裂情形分析场地工程地质条件及验证已有评判的可靠性。地质环境建筑物变形调查分析研究重点不 良有a、
27、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、工程地质评判是否合理； b、如评判合理，则说明建筑物结构设计合理，可适应不良地质条件。有 利有a、 是否与建材或施工质量有关；b、是否存在隐藏的不良地质因素。有 利无a、如建筑物未采取任何特别结构，表明该区地质条件确实良好； b、如建筑物因采取特别结构而未显现变形，应进一步研究是否存在某种不良地质因素。七、天然建筑材料的调查研究 结合工程建筑的要求，就地寻找适宜的天然建材，并作出质量和储量评判。当前特别重视建材质量的研究，是否具有美学价值。八、人类活动对场地稳固性的影响 测区内或测区邻近人类的某些工程经济活动，往往影响建筑场地的稳固性。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，都会对场地稳固性带来不利影响，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，应妥为保护挖掘，并向有关部门报告