第十章工程地质与水文地质勘察 (3学时) 水文工程地质勘察是运用地质，工程地质理论和各类技术方法，为解决工程 建设中的地质问题而进行的调查研究工作。 水文工程地质勘察工作是工程地质人员在设计部门提供的勘察意向书和任 务书的基础上，对区域，场地和一些专门性地质问题进行调查研究的过程。它在 总体上是为工程规划、设计和施工提供可靠的地质依据和符合要求的地质资料以 便充分利用有利的自然因素避开或改造不利的地质环境条件以保证工程建筑物 的安全稳定，经济合理和正常运用。 第一节概述(0.5学时) 工程地质勘察工作是工程地质人员在设计部门提供的勘察意向书和任务书 的基础上，对区域，场地和一些专门性地质问题进行调查研究的过程。它在总休 上是为工程规划、设计和施工提供可靠的地质依据和符合要求的地质资料以便充 分利用有利的自然因素避开或改造不利的地质环境条件以保证工程建筑物的安 全稳定，经济合理和正常运用。 一、工程地质勘察的任务 主要任务有以下五个： 1,查明拟建筑区的工程地质条件（即地质环境调查） 包括区域稳定性、地震烈度、区域构造背景、地貌单元等。 2.场地选址一即在区域调查基础上，选择最适合建筑的场地位置，以保 证有利条件最多，可能产生的问题最少。 3.相关工程地质问题研究一如场地周边的边坡稳定性、泥石流、滑坡、 崩塌等发生的可能性及其对场地和建筑物安全可能造成的威胁。对无法规避的问 题（如活断层）该如何评价，其威胁的严重程度怎样，如何解决？ 4.对建筑物的型式、施工的方法及建筑的安全运行方式提出建议一如地 基岩土不能满足基础偏心荷载时，该如何修改建筑结构，基坑开挖时应直坡还是
放坡，放坡坡比多少？ 如两岸稳定的河床移动性大的河流上宜架设悬索桥，河床稳固则可选用多孔 桥。而桥面车流量的设计不仅是一个桥血寿命问题，还有桥基承载力的问题。 5.预测工程运用期可能产生的地质问题并提出对策 比如，因管线破损引起黄土湿陷性重新加剧产生地基不均匀沉降，应提出初 步的解决方案。 二、工程地质勘察阶段 划分的依据是工程建筑的阶段划分 阶段—四个（踏勘一规划、可研等） 1.规划阶段的工程地质勒察一可研阶段进行调研与踏勘，俗称“走走看 看”。 2.初设阶段的工程地质勘察一工程地质测绘和勘探。 3.技设阶段的工程地质勘察一以试验为主，针对基础分布范围展开，在 施工前和施工中都应进行（验槽） 4.运行阶段工程地质察一发生问题则进行，无问题就可不进行。 三、工程地质勘察方法 1.测绘：即地质填图工作，将岩性、构造、第四纪分布、地下水分布、物 理地质现象分布等点绘于地形图上。 2.工程地质勘探：即以物理手段直接或间接揭示地质现象的进下分布特征。 包括钻探、物探和山地工程三类。 3.工程地质试验 室内试验：岩土构成剪力、压力、张力、水腐蚀性等 原位试验：在钻孔或洞、横巷中原状制作样品进行现场测试 第二节工程地质测绘(1.5学时) 工程地质测绘即工程地质填图工作，不同勘察阶段，测绘所用底图的比尺是 不一样的。 一、测绘填图的比尺
踏勘阶段：1：50万~1/20万 小比尺测绘：1/10万~1/5万—用于拟建区重点段测绘 中比尺测绘：1/5万一1/1万一查明场地工程地质条件 大比尺测绘：1/1万~1/1千一为选定建筑类型，结构和施工方法而进行 二、测绘工程的内容 目标：形成一张完整的工程地质图。 1,地形、地貌 主要是地形的三维变化，地貌类型及其分布，植被分布、土地利用类型等 2.地层岩性 地层年代、岩石性质及其分布，相互接触关系等。 3.地质构造 各类地质构造的分布、相互关系、活动特征以及反映出来的区域构造运动历 史、发育的强烈程度等。 4.第四纪地质 各处地表构成物的成因、性质、分布、厚度及与下伏岩石的关系，各类土的 物理力学特征及特殊土的分布。 5.不良地质现象 滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等的分布状况及发生的可能性。 6.地表水及地下水 河流走向、影响范围、地下水的出露、埋深及含水层性质、水的腐蚀性能等。 三、测绘范围与精度的确定 1,测绘范围确定 应大于建筑区，并按设计阶段，建筑类型、规模、地质复杂程度、研究程度 来定，重点构造区（如断层交汇区）可适当扩大范围。 2.测绘精度确定 (1)原则：无论比尺大小，图上每cm应有一个点，天然露头不足时，应 以人工露头来补充。上点时，点与线的误差均应小于0.5m。 (2)确定程序 图上打网格—按网格实地测绘—确定人工露头数一人工露头制作、测
绘（打冈格时，单元最小宽度应大于2m). 第三节工程地质勘察与试验(2学时)》 工程地质勘探是工程地质勘察的重要方法，它是运用各种工程技术手段对地 表浅层及地下部地质状况进行探寻的方法，而工程地质试验则紧跟勘探进行， 是在勘探过程中同时作原位试验，二是通过勘探过程中取样，再用室内试验方法 检验样品 一、工程地质勘探 工程地质勘探的具体方法又分为工程地质物探、工程地质钻探和山地工程方 法三类 1,物探方法一主要包括电法和地震波（弹性波）方法两类。 物探方法对场地地下岩土状况的研究是一种间接的研究，不是直接肉眼观察 的过程，如电法就是利用对地下岩土电阻率的变化等来反推岩土分层，空洞存在 与否，地下水埋深等状况。它是19世纪末才兴起的，其方法特点是速度快，覆 盖面积大，且具有三维揭示的能力，可避免钻探方法的局部性（如以前桥嫩基的 勘察工作由钻探完成，对河床大砾石的研究有可能产生误判，而电法则克服了这 一问题)。 (1)电法：常用的是电测剖血法和电测深法。 ①电测剖面法观测大致同一深度上，电阻率有差异的岩士体沿剖面上的分布 特征。 AB供电极---M-N测电极，M-N在A-B范围内移动。 ②电测深法研究的是地下岩土介质电阻率沿垂向变化的规律。 M-N不动，A-B以0为中心，按1.5倍距离逐次向左、右两侧拉开距离。 (2)地震波法，指利用地震波的回波波速，波形变化研究地下地质体的方 法，是弹性波法中最重要的一类，按波源不同，包括地震波法、声波法、超声波 法等。 目的：地下岩土分层、场地卓越周期的研究 2.工程地质钻探
指用各类钻具向地下打人工孔洞对地下岩土体结构、岩性进行观测的方法 (岩芯、孔壁)。 (1)钻探的分类 按所用工具类型 简单（人工）钻探：如洛阳铲，适用于工程规模小、粘土小、亚砂土类、易 操作，小土钻（螺纹钻头） 机械钻探：如汽车钻、塔钻 按钻头取芯与否 岩芯钻：钻头是空心的，可取地下岩土样 非岩芯钻：实习钻头、钻进速度快，用于安置电测或观测头 按钻进方式 冲击钻：和于松散卵、砂石层、取芯不完整，多为扰动样。 回转钻：适用范围广，可取芯，也可不取芯。 振动钻：适用于土层及松散碎石层 *目前，大口径钻探(d1-2)也在大型工程中得到应用，优点是人可直接 进入钻孔中进行观测。 (2)钻探的编录工作 指对钻探情况和观测到的地质现象按次序进行记录和现场分析判断。 编录格式 XX工程X#钻孔编录 XX工程队 编录人： 负责人： 序号深度 土层土质名称岩性描述原位试验 10-0.4m 素填土 X X 可据编录结果绘制钻孔柱状剖面图，对地下岩土进行分层 3.山地工程 指用坑、槽、井、洞等方法来探明地下工程地质条件的方法。 (1)分类
按工程量的大小分为轻型和重型两类。 ①轻型山地工程：包括探坑、探槽两类（一般h<10m) 可取原状样，设置原位试验等 *浅井<15m 垂直于地质现象水平布置，揭露断层带，岩层界线等 ②重型山地工程（地下井巷工程》 包括竖井、斜井、平洞三类。 可设置较多的原位试验，如剪切、压缩、弹性模量，取样等。 (2)编录 主要是进行记录，描述和绘制展视图。 如探坑，注意两侧翼的闭合性 二、工程地质试验 按试验场所不同，可分为原位（野外）试验和室内试验两类 1.野外试验（原位试验） 伴随钻探，山地工程同时进行的试验，类型主要有： (1)载荷试验 包括原位抗压、抗剪、弹模试验等，主要是确定地基岩土的承载力，对地基 岩土而言，最常用的载荷试验是标准贯入法的重力触探法。 伴随钻探进行 ①标准贯入法 指用一定的开口管状空心贯入器作工具，利用上部锤击，将其打入砂土，粘 性土中规定深度，记录所需击数，以此查算地基承载力的方法。 最常用的标贯法是用63.5kg的穿心锤以76℃m的落距锤击贯入器，记录击入 30cm的锤击数，P156 当杆长大于3m时，应进行杆长标正（见P157表6.4） N63.5=aW' 依校正后的N,值查表求地基土的承载力（土力学P197) ②动力触探法 与标贯法类似，只不过贯入器换入了实心的触探头，最常用的是重(2)型
重力触探，多用于砂性土，卵、砾石层中。 以63.5kg的穿心锤以76cm的落距击打触探杆，记录打入10cm时所需的击 数值，同样，以杆长校正后的值N为依据，查算地基土层的容许承载力值。 地基岩土承载力的确定还可依据地基岩土的物理性质指标查表求算，主要 指标是液性指数1，塑性指数I,和孔隙比©，含水率%（第一指标，第二指标）。 问：对于同一层岩土，标贯和触探得到一个承载力值，室内实验测定的物理 指标又得到一个承载力值，实际应用时，该取哪一个值作用建议采用值，为什么？ 除这两种外，其它的载荷试验还包括钻孔旁压试验，十字板剪切试验，平板 载荷试验等，均以不同方式，从不同方面对岩土体的承载能力指标进行测定。 (2)钻孔压水试验 即隔离出一段长度的钻孔，向孔内注水（加压）至渗透流量稳定一用以评 价地下岩土体的相对透水性和裂隙发育（连通性、密度、开口度等）程度。 (3)灌浆试验 类似钻孔压水试验，但注入的是水泥砂浆，素水泥浆或某些化学凝胶物，结 论可为固结灌浆和帷幕灌浆提供设计依据。 试验的技术参数包括：浆液成份、稠度、试验钻孔长度（一般为5m)、灌浆 压力、灌浆孔径、钻孔斜度等。水利工程中常用。 *帷幕灌浆：为阻碍和迟滞地下水运动而垂直于地下水流向设置的灌浆幕 墙。 2.室内试验 室内试验是对勘探过程中采集的岩石、土和水样品进行试验和检测的过程， 主要内容包括 ①岩土工程性质试验（见《岩土工程勒察规范，GB50021-2001》不同样类， 试验内容不同 岩石样一单轴极限抗压强度，软化系数，剪切等。 土样： 粘性土：粉土、颗分、比重、液塑限、压缩（含湿陷性、密度、含水等。 砂土：颗分、比重密度含水率、自然休止角等。 碎石土：颗分、比重、密度、含水率等
②地下水、土中水对钢砼、砼的腐蚀性检验。 般检查S0,侵蚀性C0pH值C、HC02、Ca、Mg、N等离子含量 ③专门性试验 如模型试验、模拟试验等，针对专门性问题开展桥梁工程中，水利工程中应 用最多。 第四节勘察资料整理与报告编写(1学时) 工程地质勘察过程中，外业的测绘、勘探和试验成果资料，应及时进行归整， 并绘制必要的草图。以便随时指导、补充和完整下一步的野外勘察工作。而在工 程地质勘察工作结束时，则必须将直接和间接得到的各种资料加以汇总、检查 核对，归纳总结成为《XX工程地质勘察报告》提交设计部门作为工程设计、施 工的依据，工程地质勘察报告的编制原则是： (1)资料归纳尽量详尽，格式符合有关规范的要求。 (2)报告内容应依据勘察任务书编制。 一、工程地质勘察报告的内容（以工民建场地工程地质勘察为例） 不同工程的地质勒察（岩土勘察）报告内容的侧重点会有所差别，但总体都 应当包括以下几项内容。 1.前言（概述） 主要是介绍一下勘察任务的来源，拟建构建物的基本情况（什么构建物，基 础类型、埋深、构建物等级、勘察等级等)。具体的曲察任务，勘察中执行的规 范与标准，以及勘察方法和工作量等。 2.通论 实际是场地和区域工程地质情况的客观介绍，包括区域地质、地形地貌、地 质构造、水文地质条件、不良地质现象以及场地基本烈度等。 3.专论（重点内容） 主要包括场地岩性及其垂向分层，地基岩土层工程性能的评价，地下水、土 的腐蚀性评价、场地不良地质现象分析与评价（地震、软土层、砂土液化等）一 一同时，主要针对勘察任务书提出的要求一给以明确回答，最后还要明确指出
持力层的位置，建筑的结构类型，基础的类型以及对不良地质条件的处理措施等。 4.结论 逐条列出对场地的适宜性，地下水状况、场地类型、各地基土层承载力值、 地基处理方案等的判定结论和建议。 二、工程地质勘察报告中的附件 一般的工程地质勘察报告中除文字叙述外，还应包括必须的附图和附表。 附图有： (1)勘察点平面布置图（勘察网格图） (2)工程地质柱状图 一般要求每孔、每坑（槽）一个 (3)工程地质剖面图（勘察线剖面图） 由同一勘察线上若干勘探点的柱状图联结而成，可综合反映地下岩土状沉在 剖面上的变化。 附表有： (1)岩土试验成果表 地基土物理力学指标表 包括各地基土层的物理性质指标，水理性质指标，力学性制裁指标以及相应 土层的地基承载力标准值。 (2)地下水、土中水腐蚀性检验成果表 (3)其它专题性研究成果表 如地基土层剪切波速成果表，原位试验成果统计表、黄土湿陷性评价表、剪 切试验成果表、桩承力试验成果表等