工程地质测绘

5.1  基本任务

    工程地质测绘是黄土地区区域工程地质调查中最基本的工作,也是开展工程地质勘探、试验的基础。工程地质测绘是一种综合性调查工作。调查与城市建设、矿山开采、国土开发与整治、环境保护与治理等有关的各个工程地质要素。包括:地形地貌,地层与岩、土体,地质构造与新构造运动,动力地质作用与地质灾害,气象、水文与地下水,工程地质现象,环境地质问题,建筑材料与景观资源等。

5.2  一般要求

5.2.1  工作阶段划分

    工程地质测绘可分为以下三个阶段:

    a.遥感图像解译;

    b.工程地质测绘;

    c.野外资料整理。

5.2.2  工程地质测绘的技术要求与方法

5.2.2.1  凡有条件的黄土地区,都必须充分利用现有的遥感图像进行工程地质解译。应用的遥感图像主要是航摄像片,卫星相片。

    遥感像片的解译上作应先于工程地质测绘,并贯穿于工作的全过程,使其成为设计编制、野外工作、资料整理及报告编写等工作的组成部分。

5.2.2.2  连续系统的路线观察是黄土地区工程地质测绘的主要方法。测绘中以穿越路线为主,追索路线为辅。观察路线一般沿工程地质条件变化最大方向布置。在地形破碎、地面通行条件差的地区可顺沟谷方向布置。

5.2.2.3  正式测绘前,首先应实测地层剖面和地貌剖面,建立地层柱状图,划分工程地质岩组和地貌类型,确定填图基本单位。制定测绘上作细则,统一技术要求与工作方法,保证测绘成果工作质量。

5.2.2.4  工程地质测绘采用比测绘精度要求大一级比例尺的地形图作外业底图。

5.2.2.5  在进行过同比例尺(或更大比例尺)的区域地质和水文地质调查的地区,工程地质测绘应充分利用已有资料和遥感解译成果。在上述调查中已查明并达到规范要求的内容,工程地质测绘中可根据其动态变化进行只补充调查和检查验证。

5.2.2.6  实测地质体的最小尺一般为相应图上的2mm。对具备重要意义的地质现象,图上宽度不足2mm者,可用图例符号表示,也可夸大表示。分布集中者,可用群体符号表示。当其集中分布范围可在图上显示时,应勾绘出分布区界线。测绘地质界线及观察点位置的误差,不超过图上的2mm。

5.2.2.7  观察点布置要目的明确,具有较好的控制性和代表性。一般应布置在各种工程地质界线(地层、岩组、地貌单元、地质构造线等)和各类上程地质现象处。

5.2.2.8  选择有代表性的典型地段,用“重点地段法”对水土流失、斜坡稳定性、水库区与地下水开采区产生的环境工程地质现象等进行较大比例尺的详细测绘。

    水土流失重点地段应以小流域为调查单元,面积为数平方公里至十余平方公里,调查比例尺为1∶1万。在有条件的地区,水土流失重点调查地段应选在水土保持重点治理或科学实验的小流域。

5.3  遥感图像的应用

5.3.1  工作方法和基本要求

5.3.1.1  遥感像片解译应建立正确的作业流程,根据解译内容的要求和技术条件的许可采用合适有效的解译方法。正式解译前应先建立解译标志,并经野外检查验证,以保证解译工作的质量。

5.3.1.2  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结合进行。

5.3.1.3  单片解译的重要内容和界线,应采用转给仪转给到相应比例尺地形图上。一般内容采用徒手转给(以三个以上主要地物同名点控制)。

5.3.1.4  遥感图像解译应提交与测绘比例尺相应的工程地质解译图件、解译卡片和文字说明及典型相片资料。

5.3.2  解译内容

    解译内容根据工程地质调查的实际需要,视选用遥感图像的种类和可解程度来定。主要解译下列内容:

5.3.2.1  划分黄土地貌形态类型,确定地貌单元界线。辨认微地貌类型、特征及分布,分析微地貌成因。

5.3.2.2  确定水系的形态特征及影响水系发育的因素。量测沟谷发育密度(km/km2)和地形切割深度。

5.3.2.3  解译新构造活动在影像上的表现,确定新构造活动的类型、活动方式、最新活动时间和新断裂构造分布。

5.3.2.4  划分黄土、红土(第三系)、基岩等不同岩、土体及其分布范围。尽可能对黄土地层进行划分。

5.3.2.5  解译滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、河岸冲刷、水库塌岸、淤积、地裂缝、采空塌陷等不良地质现象的分布、规模和形态特征,解译水土流失类型、方式和分布。

5.3.2.6  解译植被生态类型、分布和覆盖度。

5.3.2.7  解译各种水文地质现象。重点是与工程地质关系密切的现象,包括湖、水库、池塘等地表水体,古(故)河道,沼泽地、盐碱地,泉、泉群、地下水溢出带等。

5.3.2.8  利用多时相(不同年代)航片,进行对比解译,研究地质现象的动态,对其发展趋势和影响程度作出初步评价。解译重点:

    a.滑坡、崩塌、岩堆、泥石流的变化;

    b.河岸冲刷、水库塌岸的规模、速度及发展趋势;

    c.沟蚀、重力侵蚀速度,土壤侵蚀模数;

    d.湖泊消长,河道变迁;地下水露头变化;

    e.植被生态变化。

5.4  工程地质测绘内容

5.4.1  黄土地层岩性

    调查黄土地层的岩性特征、形成环境、厚度、成因、与其他地层接触关系,年代及分布。其具体内容和方法为:

    a.实测黄土地层剖面。原则上各类地貌区应有一条代表性黄土地层实测剖面,作为建立黄土地层层序、进行黄土地层划分的依据。实测剖面比例尺1∶100~1∶200。实测剖面府选在层序完整具代表性,地层接触关系清楚,露头好便于观察与采样的地段。剖面除进行岩石学、地层学、年代学(化石、古地磁、同位素)研究外,应分层采样进行土的工程地质性质鉴定与测试。

    黄土地层单位一般应划分至统。在岩性组合特征明显、古土壤发育的地区,中更新世黄土(中更新统)和下更新世黄土(下更新统)应进一步划分上、下两部分。黄土地层单位划分主要采用岩石地层与年代地层相结合的方法。划分的主要依据是黄土岩性特征、岩层组合、沉积旋徊,古土壤类型与组合,地层中出现的侵蚀现象与沉积间断。其界线应划在岩性显著变化、分层标志清楚之处,便于野外填图使用。

    b.黄土岩性特征调查,包括黄土的颜色、岩性(粒度粗细及变化),孔隙、孔洞的形态大小,钙质结核的形态、产状,石膏等其它矿物和岩屑储存状态。调查古土壤的类型、厚度、层数、产状、组合特征与黄土的接触关系,粘土层的颜色、岩性,淀积层的成分和形态等。

    c.调查黄土裂隙的产状、规模大小及分布;黄土下伏软弱层的岩性特征、产状和时代。

5.4.2  黄土地貌     a.查明不同类型黄土地貌单元的空间分布、界线及相互关系。黄土地貌分类参照ZBD14001附录B表B1。

    b.调查黄土地貌的形态、结构、年代。黄土地貌形成的地质构造条件或古地貌条件。

    c.调杏黄土斜坡的形态、结构、稳定性,斜坡变形方式和演变规律。

    d.调查黄土洼地、黄土垌地、黄土碟地、黄土柱、黄土墙、黄土桥、黄土陷穴、黄土落水洞、黄土盲沟、流泥湾、聚湫等黄土微地貌的形态、结构、成因和分布。

    e.调查冲沟、河沟、河流等流水地貌的形态、结构、分布及发育阶段。不问类型沟谷的组合关系。

    f.调查湿地、沼泽地、盐碱地的分布、成因与变化,以及水库、堤坝、长城、露天采矿坑、矿井、隧道、渠道等人工地貌的分布和规律。

    黄土地貌调查除进行形态测量、文字记述外,应利用照片、素描图、实测剖面图等形象资料反映黄土地貌的形态、岩性结构和各类地貌间的接触关系。

5.4.3  地质构造

    a.了解区域地质构造基本特征、主要构造的性质、规模、产状、活动性。调查主要构造在黄土地区的分布和表现。

    b.调查新构造活动的表现,查明新构造运动的类型、性质和活动性。

    c.调查历史地震活动的震中位置、震级、裂度与活动周期。调查历史上破坏性地震引起的地震效应。

    d.搜集地震台站资料和地形变、地应力测量资料,了解近代地震活动规律,分析构造地震的发震断层的位置、产状、规模、性质及现代构造应力场特征。

5.4.4  地裂缝

    查明地裂缝的形态、规模、分布规律,及其成因、活动规律与发展趋势。调查地裂缝活动产生的危害,总结地裂缝事故的处理经验。

5.4.5  水土流失

    a.调查土壤侵蚀的类型及其分布。土壤侵蚀强度,冲沟、河流等侵蚀作用的速度。土壤侵蚀产物的岩性特征及搬运、堆积规律。

    b.调查水土流失的影响因素,包括侵蚀基准面以上岩土类型、特征(稳定性、风化程度、岩体完整性等)及分布;主要产沙岩层的分布,地貌类型、沟谷密度、切深、地形坡度等对水土流失的影响;新构造活动的性质、强度对水土流失的控制作用;暴雨发生的时间、强度、频率和规模及地下水活动特点对水土流失的影响;植被类型、分布、植被覆盖率、郁闭度对水土流失的影响;人类活动的方式、规模对水土流失的影响。对每个具体地段,应从上述诸多因素中查明主要的影响因素。

    c.调查水库等的泥沙淤积特征(淤积量、淤积速率、淤积物成分)及淤积物来源。

    d.调查水土流失治理措施、治理程度及效果。

    e.搜集河流水文站及水库出、入库水文站的水文泥沙资料,分析冲淤规律;计算不同区段侵蚀模数;查明水土流失的动态和趋势。

5.4.6  外动力地质作用与现象

5.4.6.1  调查崩塌、滑坡、泥石流、泻溜(撤落)等现象的类型、规模、分布、形成条件、活动规律和产生的危害,及其堆积物的形态、物质成分;分析其发展趋势;调查防治措施及效果。

5.4.6.2  调查细沟、浅沟、切沟等现代侵蚀地貌的发育程度、分布规律、形成条件或产生原因及其变化趋势。

5.4.7  黄土湿陷性 “湿陷性”是黄土特有的上程地质属性,黄土地基湿陷现象又是黄土地区普遍存在的工程地质问题。因此,黄土湿陷性调查是黄土地区工程地质调查的重要内容。

5.4.7.1  基本查明黄土的湿陷性质和变化规律,湿陷性黄土的厚度、敏感性,划分黄土地基的湿陷类型与等级。

5.4.7.2  调查黄土自然湿陷现象(湿陷碟地、湿陷地裂缝)。引水渠道湿陷现象,建筑地基湿陷现象,城市或工矿区地面湿陷变形现象等的湿陷特征、分布、产生原因。调查总结湿陷性黄土地区的工程建筑经验及湿陷事故的防治措施和方法。

5.4.8  水文地质

    a.搜集气温、湿度、降水量、蒸发量、干燥度,风力、尘暴,以及暴雨频率、强度、分布等气象资料。

    b.搜集河流水位、流量、含沙量、输沙量(悬移质的、推移质的)、泥沙级配(悬移质的、推移质的)等资料。分析河流水文泥沙动态和输沙特征。在无资料地区设置临时件水文站进行平水、丰水、洪峰期水位、流量、输沙量简易测试,对主要河流的水文泥沙特征作半定量评价。调查河流历史洪水位高程、淹没范围、危害及其产生的条件与原因。

    c.调查湖泊、水库等地表水体的分布、动态及其与水文地质条件的关系。

    d.调查潜水类型、分布与埋深,潜水的补给、径流、排泄条件。地下水活动与环境的关系。泉水类型、分布其出露条件。地下水化学性质与侵蚀性。

5.4.9  环境工程地质问题

5.4.9.1  调查修建水库引起的水库渗漏、库周浸没、库岸坍塌、库区和入库河流泥沙淤积等现象的分布、规模、发展趋势及其产生原因和影响因素,对社会和经济产生的影响,防治措施和效果。

5.4.9.2  调查农田引水灌溉引起的农田沼泽化、盐渍化、付镇浸没等现象的分布、规模、产生原因、发展历史,对社会和经济产生的危害与防治现状,预测其发展趋势。提出对国土开发和保护的措施与建议。

5.4.9.3  调查黄土地下硐室的硐口和硐身稳定性;地下工程开拓引起的围岩坍塌、冒顶、鼓底、坑道涌水、衬砌变形、地面下沉或陷落等现象的类型、规模、分布,产生原因和发育规律;防治措施和工程处理经验。

5.4.9.4  调查因开采地下水、石油、天然气、固体矿产等地下资源导致的地面沉降、地裂缝、塌陷等现象的类型、规模、分布,产生原因、变化趋势和危害,防治现状,预测其发展趋势并提出防治措施。

5.4.10  天然建筑材料

    黄土地区天然建筑材料调查的重点是建筑所需的块石料,装饰石料,水泥原料,粗细骨料,水库大坝建筑所需的土料、石料的产地,初步查明上述材料的厚度、岩性、产状、空间分布、开采条件及开采对环境的影响。对其质量和储量做概略评价。

5.4.11  其他资源

5.4.11.1  搜集区内大型或有重要价值的矿产资源的质量、储量、开采条件和开发利用现状与远景开发计划等资料。

5.4.11.2  搜集和调查名胜古迹、人文遗址、自然保护区、自然景观(重点是黄土地层、黄土地貌奇观)等具开发意义的旅游资源的分布、开发利用条件的资料。

5.5  工程地质测绘原始资料的整理

    在工程地质测绘过程中及野外测绘结束后,应及时对原始资料进行整理,在初步综合研究基础上,提交以下主要原始成果:

    a.实际材料图;

    b.野外测绘手图;

    c.野外工程地质草图;

    d.实测地层剖面图和柱状图、地貌剖面图、地质剖面图;

    e.各类观测点的记录卡片;

    f.井、泉调查,各类外动力地质现象、工程地质现象、地质灾害等的汇总表或统计表;

    g.气象资料统计表,水土流失资料统计表;

    h.轻型山地工程(坑、槽探)记录卡及素描图;

    i.岩、土、水样、化石等采样、送样登记表;

    j.遥感解译图、典型像片及文字总结报告;

    k.重点调查地段的原始调查记录(文字及手图)、野外测试资料、初步成果图和文字总结报告;

    l.地质照片册与底片册;

    m.工程地质测绘工作总结(文字报告)。 6  工程地质勘探

    工程地质勘探手段一般包括地球物理勘探、井探、钻探等多种。不同手段要彼此配合、综合运用、互为补充、相互验证。

6.1  地球物理勘探(简称物探)

6,1.1  物探作为一种辅助手段,主要用于黄土源、黄土台源和河谷地段。物探应与工程地质测绘、钻探密切配合,以保证工作精度,节约钻探工作量。

6.1.2  物探的任务是查明黄土地区土体结构和岩性、埋藏古地貌、地下水埋深和隐伏断裂位置。

6.1.3  物探方法应根据物探的任务,工作区的地质、地形地貌条件,干扰因素等因地制宜选择确定。

6.1.4  物探可只在工作区局部地段使用,精度一般应比工程地质调查比例尺高一级。

6.1.5  物探解译成果,应有必要的验证。

6.1.6  物探工作结束后。应提交的成果有:

    a.物探实际材料图;

    b.各类地球物理参数测量数据表;

    c.各种物探方法的柱状图、剖面图、平面图;

    d.地质推断解译成果图:

    e.物探文字报告。

6.2  钻探

6.2.1  黄土地区上程地质钻探的目的与任务:

    a.探查岩、土体的岩性、厚度和分布。进行分层和划分土体结构类型;

    b.了解滑坡体等外动力地质现象的形态、规律及水文地质条件;

    c.进行取样试验;

    d.进行动力触探、十字板剪切等原位测试。

6.2.2  钻探布置

    a.钻探工作应在工程地质测绘及物探工作基础上进行。钻孔主要按勘探线布置,根据工作区工程地质变化规律和钻探的目的、任务。组成“111”形、“+”形、“井”形勘探网。部分钻孔根据勘探任务的需要,不受勘探网、线控制,例如滑坡勘探孔。主要勘探线沿工程地质条件变化大的方向布置。

    b.钻孔应综合勘探、综合利用。孔深以20~30m为宜,必须钻穿上更新统黄土或钻穿湿陷性黄土。应有少量深部控制孔,钻穿黄土地层。孔深以不超过150m为宜。控制孔数量为钻孔总数的5~10%。 6.2.3  钻探技术要求

    除执行有关钻探规程和工程地质钻探规程外,应满足以下地质要求:

6.2.3.1  孔径:采取原状土样钻孔,终孔直径不小于130mm;采取岩石力学样的钻孔,终孔直径不小于110mm;进行专门性试验的钻孔直径,按需要确定。

6.2.3.2  取心:应全孔连续取心钻进,潜水位以上孔段应尽量采用干钻,基岩采用清水钻进。岩心采取率,粘性土和完整岩石不低于80%,砂类土不低于60%,卵砾类土、风化岩石、基岩坡碎带不低于50%; 无岩心间隔一般粘性土、基岩不超过1m,其他不超过2m;钻孔不能在无岩心处终孔。

6.2.3.3  取原状土样

    a.潜水位以上黄土层中,孔深0~15m孔段,每隔2m取一个原状土样,孔深15~30m孔段每隔3m取一个原状土样。潜水位以下黄土层与其他土层,对主要岩性层和有特殊意义夹层分层取原状土样,厚度大于5m的黄土层可每隔5m取一个原状土样。

    b.孔内取原状土样,应选择合适的取土器用静压法采取,硬土层可用重锤一次击入法或双层单动取土器采样。

    c.原状土样直径不小于90mm。

6.2.3.4  孔深误差:每钻进50m及终孔时,都进行孔深较正,终孔孔深误差不得超过千分之一。

6.2.3.5  孔斜误差:每钻进50m及终孔时,都进行孔斜测量;孔深小于30m的钻孔可不进行孔斜测量;孔斜误差每50m不大于1度,可以累计计算;对孔斜有特殊要求的钻孔应按单孔设计书执行。

6.2.3.6  所有钻孔都应进行简易水文地质观测。

6.2.3.7  钻孔验收后,一般用粘性土捣实封孔,特殊情况应按封孔设计的要求封孔。

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