6  工程地质测绘 6.1  工程地质测绘的基本任务 6.1.1  调查测区冻土工程地质条件的各组成要素,包括地形地貌特征、冻土分布及发育特征、岩土体类型及其工程地质特征、水文地质条件、冻土地区的不良地质现象;冻土危害的发生、发展及危害程度。 6.1.2  为初步查明冻土区工程地质条件和进行冻土地质环境的评价提供基础资料,为勘探试验工作和专题研究提供依据。 6.2  一般要求 6.2.1  工作阶段划分     a.遥感图像解译;     b.野外调查;     c.野外资料整理。 6.2.2  工程地质测绘的主要技术要求与方法 6.2.2.1  正式测绘前应首先实测典型剖面,建立典型的区域地层柱状剖面。划分工程地质制图单元。如已有地层柱状图可供利用时,亦应进行现场校核,确定填图单位,统一工作方法。 6.2.2.2  岩性综合体是填图的基本单位,其界线可与地层界线吻合。也可根据岩性、岩相与工程地质特征进行细分或者归并。 6.2.2.3  实测地质体的最小尺寸一般为相应图上的2mm;对于具有重要意义,在图上不足2mm者,可以夸大表示。 6.2.2.4  观测点定点采用目估和罗盘交会法。地质界线必须实地勾绘,或根据遥感图象解译界线通过野外核定,其允许标定误差不应超过相应比例尺图上2~3mm。为此,需在一定面积内布置一定数量的观测点及观测路线、观测点的布置要有明确目的,并且有较好的控制性和代表性。 6.2.2.5  界线的圈定采用路线穿越法。特别重要的界线可适当追索。观测路线一般沿工程地质条件变化最大的方向布置。 6.2.2.6  观测点和观测路线的密度要服从调查效果,其间距一般参照表2执行,但不可强求均匀分布,应视工程地质条件的复杂程度适当加密或减稀。 6.2.2.7  现场填图的内容包括:岩土体工程地质分类界线,微地貌和外动力地质现象。断层、层理和片理、劈理等各种结构产状,节理、裂隙统计点,主要地表水体及地下水露头等。其中对动力地质现象、微地貌等一般用符号表示,个别现象规模较大者可按比例尺圈定边界,其集中地段也可用群体符号表示。 6.2.2.8  观测点的描述既要全面,又要突出重点。同时还要注意观测点间的沿途观察记录、反映点间的变化情况。文字记录要清晰简明,对典型或重要的地质、地貌现象,尽量用素描、照片与文字配合。观测点的记录必须有专门的记录本或卡片,并应统一编号。凡图上表示的地质、地貌现象,均须与文字记录相对应。 6.3  遥感图象的应用 6.3.1  遥感图象应用目的与要求 6.3.1.1  开展冻土地区工程地质调查,应充分利用现有的遥感图象资料,进行工程地质解译。以达到减少野外工作量、提高成果质量和工作效率的目的。 6.3.1.2  遥感图像的解泽工作应先于工程地质测绘,并贯穿调查的全过程,使其成为设计编写、野外调查、资料整理及报告编写等的一个组成部分。 6.3.1.3  通常应用的遥感图像是航摄象片和卫星图象,二者宜结合起来使用,以发挥卫星图像宏观概括性强、航片研究重点地段细节有利的长处。 6.3.1.4  遥感图像的应用方式,可根据象片的可解程度、工程地质条件的复杂程度而定。在冻土地区采用“重点地段法”(见附录A)进行调查的工作区,应以遥感图像解译为主,补充地面调查资料。 6.3.1.5  除运用最基本的常规目视解译方法外,应允分发挥遥感资料动态分析特点,并尽可能采用模拟处理和计算机数字图象处理技术,以突出有效信息,提高解译水平和效果。 6.3.1.6  室内解译成果应进行野外检验,检验工作应与工程地质测绘工作紧密结合。野外检验内容包括:     a.解译标志的检验;     b.外推结果的检验;     c.遥感影象上难以获得资料的野外补充。 6.3.1.7  遥感图像解译的最终成果,应提交与调查比例尺相应的工程地质解译图和文字说明。根据工作需要,可分别编制区域地质构造、地貌及外动力地质现象、冻土工程地质分区、水文地质现象等解译图及象片镶嵌图、典型像片图等。 6.3.1.8  最终报告的验收要注意检查遥感资料的利用程度与实际效果。 6.3.2  解译内容     遥感图象解译内容应密切结合冻土工程地质调查实际需要和已有遥感资料的片种比例尺,可解译程度来定。 6.3.2.1  划分区域不同地貌单元、确定地貌形态、成因类型和主要微地貌的发育特征和分布,判定地形、地貌与地质构造、地层岩性、工程地质条件相关系。 6.3.2.2  划分岩土体的不同岩性和分布范围,解译冻土的分布发育特征和分布范围。 6.3.2.3  确定区域地质构造基本轮廓和主要构造形迹,包括褶皱、断层、节理裂隙密集带和浅埋的隐伏构造等的分布发育特征和分布范围。 6.3.2.4  解译土石冻融现象、雪崩、水库坍岸、人工采空区等外动力地质现象和地质灾害的分布、规模和形态特征。对其发展趋势和危害程度作出初步评价。 6.3.2.5  解译各种水文地质现象。重点解译地下水对冻土动力地质现象和地质灾害的影响,判定大泉、泉群、地下水溢出带、渗失带和洼地等的冻融现象发育特点及分布位置,圈定地表水体分布范围,分析水系发育特征、古(故)河道变迁,浅层地下水相对富集地段等。 6.3.3  解译步骤和成果应用原则     遥感图像工程地质解译大体可划分准备下作、野外建立解译标志、室内解译、野外检验和成果编写等阶段。 6.3.3.1  准备工作包括遥感图象资料搜集、象片质量评定和编录、仪器设备准备、制作象片镕嵌图及编写踏勘计划等。 6.3.3.2  应尽量选用不同时间、不向种类和不同波段的卫星图象。卫星图象宜放大到1∶50万至1∶25万;航片比例尺以1∶5万为宜,一般搜集二套,其中一套作象片镶嵌图或典型样片用。为适应专题研究的需要,可在重点研究地段进一步搜集较大比例尺航片。 6.3.3.3  遥感图像质量评定内容包括:成像时间、影像清晰度、重叠、航高、倾斜角、可解程度等。遥感图像必须清晰或较清晰,无云或少云覆盖。 6.3.3.4  踏勘工作应同建立影象的野外解译标志结合起来。在踏勘的基础上.进行室内解译,编制初步工程地质解译图及其文字说明,作为区域冻土工程地质调查设计的主要附件。 6.3.3.5  地质观测路线和观测点的布置,应充分考虑遥感图象的解译成果。点、线的控制指标要根据地质、工程地质条件的复杂程度和象片可解程度,按下列三种情况酌情减少:     a.解译效果较好的地区,主要地质体和冻土地质现象在图象上能连续追索和圈定,地质观测以检验解译成果为主、重点是补充搜集遥感影象难以获得的资料,观测点可减少30~50%,其技术定额可适当减少。     b.解译效果中等的地区,主要地质体和冻土地质现象不能全部在图象上连续追索和圈定,观测点可按冻土区区域地质调查主要技术定额减少10%~30%,其他技术定额一般不能减少。     c.解译效果较差的地区,各种地质体解译效果不明显,图象上难以确切圈定主要地质体和冻土地质现象的界线,观测路线长度和观测点可适当减少,其他技术定额一般不减少。 6.3.3.6  进行野外资料验收时。应对图象的解译程度、野外路线布置的合理性、解译资料的完备程度进行评述,如发现地质解译不足,检验资料欠缺,不能满足室内资料整理要求时,在补作必要的工作后,再验收。 6.3.3.7  编制冻土工程地质解译图、冻土地貌解译图或基础件、专门性解译图时、应把单张像片或镶嵌图上的最终解译结果转绘到与测绘比例尺相应的地形图上、经综合分析后正式成图。 6.3.3.8  工程地质调查报告应包括遥感图象资料的应用情况、解译方法和成果,以及解译质量评述等内容。必要时,可单独编写遥感图象解译专题报告。 6.4  工程地质测绘内容 6.4.1  地貌调查:必须详细描述和测绘工作区的地貌特征,对地貌形态和不同成因类型的微地貌进行描述,尤其对冰川地貌、冰碛地貌应进行重点调查。 6.4.1.1  冰蚀、冰质地貌重点调查内容:     a.  冰蚀地貌:对粒雪盆、雪蚀洼地、冰蚀凹地、冰斗、角峰、鳍脊、槽(U)谷、围谷、盘谷、悬谷、套谷(谷中谷)、冰蚀阶地、冰坎等,要详细描述其分布规律、海拔高度、形态特征、规模、发育程度,并鉴别其新老和时代。     b.  冰碛地貌:对终碛垅、鼓丘、蛇形丘、冰砾阜阶地、冰砾扇、现代冰川前的新冰碛平台及冰水扇等,要描述其分布地区、分布范围、形态特征、堆积厚度、组成物质及结构,并应与冰蚀地形进行配套研究,确定其新老关系和相对时代。 6.4.1.2  调查现代冰川的分布地区、规模、冰川类型及其发育程度等。 6.4.1.3  冻土(冰缘)地貌的调查内容:     a. 寒冻剥蚀作用地貌:包括不同层次或不同高度的寒冻剥夷面(或剥蚀平台)石冰川、石流坡、石条、石河、石海、倒石堆、寒冻剥蚀岩柱、冰缘宽谷等,要详细描述其分布地区、范围、高度、形态待征及组成物质。     b.  冰缘(冻胀、冻融)作用地貌:冻胀丘(多年生冻胀丘、季节性冻胀丘)、冻胀地裂缝、石环、多边形土、冻胀拔起、疙瘩状地形、鱼鳞状地形、冰丘、河冰锥、泉冰锥、爆炸性充水鼓丘、融冻滑塌、热融沉陷、热融湖塘、冻土草沼、融冻泥石流(泥流)等。要详细描述其分布规律、发布范围、个体规模、密集程度、形态特征等;查明其成因、活动规律、发展趋势以及对工程建筑物的危害程度。     c.  对冷生沙丘、厚层埋藏冰、冰楔、砂楔(冰楔假型)等现代或古冰缘现象应作详细调查描述。 6.4.2  冻土岩性资料的收集和调查:对工作区的各类岩石的岩性、成因时代、分布范围、风化程度、岩石强度、冻结情况等应进行详细调查,并进行岩(土)体的工程地质分类与评价。 6.4.2.1  松散堆积物区:应查明各类沉积物的分布、成因类型、相对新老及岩相变化规律,对层次结构清晰的要进行实测剖面。对粗颗粒的松散堆积物应描述颜色、颗粒组合、矿物成分、分选性、粘粉土含量、磨圆度、砾心的排列方向、风化程度、表面特征及夹层颜色、岩性、矿物成分、层理结构、层面特征、夹层透镜体的分布情况、成岩程度。 6.4.2.2  沉积岩区:描述岩石性质、分布范围、厚度、产状、裂隙发育程度、含水或含冰情况。 6.4.2.3  火成岩区:调查火成岩的产状与分布范围、岩石的构造和矿物成分、火成岩侵入和喷发的时代以及各岩体间的相互关系。 6.4.2.4  变质岩区:鉴别岩石种类、确定变质因素、研究劈理、片理带状构造及小型褶皱与断裂现象。 6.4.2.5  构造破碎带区:要描述岩性、破碎带的产状、分布及充水条件、褶皱形态类型、破碎程度、组成褶皱地层的岩性、裂隙发育程度,并对节理裂隙比较发育的地层,进行一定数量的裂隙统计,调查新构造运动的性质、类型、强度等与冰川冻土的关系。 6.4.2.6  对各类坚硬岩石的调查:要调查风化带程度、风化带的分布规律及风化产物的渗透性和含水情况。 6.4.3  冻土气候、地温、土壤含水量和冻土构造、冻土类型、分布规律的调查。 6.4.3.1  充分收集气象部门的有关气温、地温等资料。 6.4.3.2  收集调查冻土的各种要素、构造类型划分所需的各种资料。冻土主要结构类型划分参照附录B,不同水分条件下的主要冻土构造划分参照附录C。 6.4.3.3  调查不同地质、地貌单元的多年冻土的上限、下限和多年冻土的厚度。并要有适当数量的地温孔.观测多年冻土的温度及变化规律。 6.4.4  融区调查:在各种自然因素及热量交换条件的影响下,多年冻土区也会出现一些局部非冻结的融区。在融区分布地段,特别是分布面积较大的融区常常是工业与民用建筑较理想的场所,也是较好的供水源地。在进行工程地质测绘时应重视对融区的调划工作。应特别注意区分贯通融区和非通融区的调查研究,并对融区的岩土体上程地质类型进行分类。 6.4.4.1  河流融区:要调查融区的形成原因、发育特点、分布范围及岩土体工程地质类型,地下水的埋藏条件、水质、水量、地下水与河水的水力联系。 6.4.4.2  湖泊融区:要调查融区的形成原因、发育特点、分布范围及岩土体工程地质类型。地下水埋藏条件。水质、水量、地下水与湖水的水力联系。 6.4.4.3  构造融区:主要分布在构造复合部位或活动断裂带上。要调查地质构造性质、破碎带宽度、长度及构造融区的分布范围、发育特点、融区内地下水的水质、水量、水温与各种类型地下水的水力联系及对多年冻土的影响。 6.4.5  水文地质调查:水文地质调查是冻土区工程地质调查的重要内容之一,也是冻土区区域工程地质评价的重要因素。因此,在冻土区进行工程地质调查时对水文地质调查应给予足够重视。通过地面调查与勘探试验,应查明地下水的埋藏条件、含水层结构及岩性、水动力特征和水质、水量,并对地厂水类型进行分类。 6.4.5.1  应调查和揭露季节冻土层(包括多年冻土层上部的季节融化层——季节冻结层)的深度及其底面与浅层地下水之间的距离和冻融关系。 6.4.5.2  根据我国的实际资料,多年冻土区的地下水类型一般可划分为:冻结层上水、冻结层下水、融区地下水三大类型(参考附录D),“冻结层间水”无广泛分布的普遍意义。     a.  冻结层上水:冻结层上水是多年冻土区分布最广泛,也是最常见的一种地下水类型,一般具有潜水或上层滞水特征。有时因受季节冻土层阻融,也能出现弱承压水或暖时承压水。冻结层上水主要接受大气降水及冰雪融水补给,含水层岩性、厚度因地而异,岩层富水性一般较强,迳流短促,矿化度低、水质好。但其动态变化大,一般不易作为常年性的大中型水源地。     b.  冻结层下水:冻结层下水是多年冻土区最主要的地下水类型之一,埋藏在多年冻土层之下,分布广泛。接受河湖融区、辐射——渗透融区地表水、地下水及大气降水补给,并与其保持着密切的水力联系。冻结层下水含水层结构、岩性、厚度因地而异,但水量稳定、水质一般较好,是较好的供水水源。冻结层下水的亚类划分及其主要水文地质特征见附录D。     c.  融区地下水:主要分布在河流带状融区、湖泊融区及构造融区中,含水层结构、岩性均较复杂。岩层富水性较强,水量稳定,水质较好。接受冻结层厂水、河湖水、大气降水补给,并与冻结层上水有密切的水力联系。融区地下水的亚类划分及水文地质特征见附录D。 6.4.5.3  在我国冻土地区、特别是青藏高原多年冻土区热矿水有广泛分布,它们大多以水热爆炸、间歇性喷泉、喷气、热矿泉、温泉及热水沼泽的形式出露地表,在其周围形成地热异常区。热矿水露头或地热异常区的出现,地热效应对多年冻土的形成与分布有深刻地影响和制约,并在国民经济建设和人类生活中有重要意义。因此,在冻土区进行工程地质调查时应重视地热露头和地热异常区的调查研究工作。调查热矿泉的出露形式、地貌部位、分布范围、水温、水量、水质及所含微量元素,并查明成因和利用价值。 6.4.5.4  查明水化学的水平与垂直变化规律。对高原冻土地区地下水中的充气现象,应系统采集气体样,查明气体成分和形成原因,对高原冻土区具有工业价值的盐湖,应进行调查,取得必要的化学资料。 6.4.6  调查地植物的分布特点,用以辅助圈定冻土分布范围及冻土层厚度变化等现象的调查。 6.4.7  冻胀、融沉、塌滑等不良工程地质现象的调查:对多年冻土特有的冰缘地貌(具体内容见6.4.1.3条)。要详细描述其分布的地质、地貌条件、形成原因、特征、活动规模等,要选择典型地段对冻胀融沉、塌滑等不良工程地质现象进行测试。 6.4.8  对多年冻土的上限深度要做详细调查:多年冻土的上限深度与工程建筑有直接的关系,为基础的埋深、路堤建筑及斜坡的稳定,无一不与多年冻土的上限有关,所以要以下列方式确定冻土上限深度及变化;     a.  在最佳的融化季节通过勘探或实测地温直接进行;     b.  根据季节融化层含水程度判断位置,住往厚层冰的上沿附近即是上限位置;     c.  利用融化界面中间段的线性规律,判断上限深度;     d.  根据有关参数,如地温当量、导温系数、地温峰值迟后时间计算上限深度。 6.4.9  对复杂工程地质类型地段工程地质调查和资料收集的内容:     a.  冻土的分布和埋藏条件;     b.  冻土的结构及地下冰;     c.  冻土的温度状态及变化规律;     d.  多年冻土的季节融化和季节冻结层的厚度;     e.  多年冻土的冻结作用、物理地质现象,如冻胀、冰锥、热融沉陷、热融滑塌、冻裂缝等;     r.  多年冻土中总的含水量和含冰量;     8.  冻土孔隙体积被冰或未被冰(水)充填的程度资料;     h.  冻土的骨架容量和冰的构造情况;     i.  冻土由冻结转变为融化状态时的冻土相对压缩量;     j.  冻土的物理性质、力学性质等有关指标,计算地基稳定程度。 6.4.10  简单和中等工程地质类型地段的工程地质调查及资料收集,可按上述内容适当缩减。

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