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。對于工程地質條件復雜或有特殊施工要求的重要建筑物地基,尚應進行預可行性及施工勘察;對于地質條件簡單,建筑物占地面積不大的場地,或有建設經驗的地區(qū),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
選址勘察工作對于大型工程是非常重要的環(huán)節(jié),其目的在于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(wěn)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搜集區(qū)域地質、地形地貌、地震、礦產和附近地區(qū)的工程地質資料及當?shù)氐慕ㄖ涷灒?
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、巖石和土的性質、不良地質現(xiàn)象及地下水等工程地質條件;
③對工程地質條件復雜,已有資料不能符合要求,但其它方面條件較好且傾向于選取的場地,應根據(jù)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(qū)或地段:(1)不良地質現(xiàn)象發(fā)育,對場地穩(wěn)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)對建筑抗震不利的地段,如設計地震烈度為8度或9度且鄰近發(fā)震斷裂帶的場區(qū);(4)洪水或地下水對建筑場地有威脅或有嚴重不良影響的地段;(5)地下有未開采的有價值礦藏或不穩(wěn)定的地下采空區(qū)上的地段。
原位測試和實驗室試驗
獲得工程地質設計和施工參數(shù),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:巖、土體樣品的物理性質、水理性質和力學性質參數(shù)的測定。現(xiàn)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(見巖土試驗、工程地質力學模擬)。
設計建筑物規(guī)模較小,或大型建筑物的早期設計階段,且易于取得巖、土體試樣的情況下,往往采用實驗室試驗。但室內試驗試樣小,缺乏代表性,且難以保持天然結構。所以,為重要建筑物的初步設計至施工圖設計提供上述各種參數(shù),必須在現(xiàn)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(tài)軟粘土、疏松含水細砂、強裂隙化巖體之類的、不能得到原狀結構試樣的巖土體的物理力學參數(shù),必須進行現(xiàn)場原位測試。
工程地質勘探的任務
工程地質勘探一般在工程地質測繪的基礎上進行。它可以直接深入地下巖層取得所需的工程地質條件資料,是探明深部地質情況的可靠的方法。工程地質勘探的主要方式有工程地質鉆探、坑探和物探,其主要任務為:
1、探明建筑場地的巖性及地質構造,即以及各地層的厚度、性質及其變化;劃分地層并確定其接觸關系;以及基巖的風化程度、劃分風化帶;研究巖層的產狀、裂隙發(fā)育程度及其隨深度的變化;研究褶皺、斷裂、破碎帶以及其他地質構造的空間分布和變化。
2、探明水文地質條件,即含水層、隔水層的分布、埋深、厚度、性質及地下水位。
3、探明地面及物理地質現(xiàn)象,包括河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位置和土層結構;溶巖的規(guī)模及發(fā)育程度;滑坡及泥石流的分布、范圍、特性等。
4、提取巖土樣及水樣,提供野外試驗條件。從鉆孔或勘探點去巖土樣或水樣,提供室內試驗、分析、鑒定之用??碧剿纬傻目涌卓蔀楝F(xiàn)場原位試驗提供場所和條件。
鉆孔地質柱狀圖是表示該鉆孔所穿過的地層而綜合成圖表表示。圖中表示有地質年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的標高、巖土的描述、柱狀圖、地面標高、地下水水位和測量日期、巖土怎樣選取位置等。柱狀圖的比例尺一般為1:100—1:500。工程地質鉆探的主要任務之一是在巖土層中采取巖芯或原狀土試樣。在采取試樣過程中應該保持試樣的天然結構,如果試樣的天然結構已受到破壞,則此試樣已受到擾動,這種試樣稱為“擾動樣”,在工程地質勘察中是不容許的。除非有明確說明另有所用,否則次擾動試樣作廢。
由于土工試驗所得出的土性指標要保證可靠,因此工程地質勘察中所取得的試樣必須是保留天然結構的原狀試樣。原狀試樣有巖芯試樣和土試樣。巖芯試樣由于其堅硬性,其天然結構難于破壞,而土試樣則不同,它很不容易被擾動。因此,采取原狀土試樣是工程地質勘察中的一項重要技術。
但是在實際工程地質勘察的鉆探過程中,要取得完全不擾動試樣是不可能的。