工程地质及水文地质勘察

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1、,*,单击此处编辑母版标题样式,,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,1.4 工程地质及水文地质勘察,,(一)规划勘察,,,规划勘察的目的,，是为工程选点提供初步的,工程地质资料,和,地质依据,。该阶段的主要勘察任务为：,搜集,、,整编区域地质,、,地形地貌,和,地震资料,；,了解,工程建设地点的基本地质条件和主要工程地质问题；,分析,工程建设的可能性；,了解,各规划方案所需天然建筑材料概况，进行建筑材料的普查。水利水电工程在规划勘察阶段的勘察内容主要包括：,河流或河段的地形地貌,、,地层岩性,、,地质构造,、,地震,、,物理地质现象和水文地质条件,；,库区

2、地质条件及有关渗漏,、,浸没,、,坍岸和淤积物来源,；以及,坝区,和引水线路的,地貌,、,地层,、,岩性,、,构造,、,地震烈度,、,物理地质现象,和,水文地质条件,。,,(二)可行性研究勘察,,,,可行性研究勘察,，是在河流或河段规划选定方案的基础上进行的勘察。其目的是为,选定坝址,、,基本坝型,、,引水线路,和,枢纽,布置方案进行地质论证，并提供工程地质资料。该阶段勘察的,主要任务,是区域构造稳定性研究，并对工程场地的构造稳定性和地震危险性作出评价；调查并评价水库区主要工程地质问题，调查坝址引水线路和其他主要建筑物场地工程地质条件，并初步评价有关主要工程地质问题；以及天然建筑材料初查。,勘

3、察的主要任务是,：,查明,区域地质概况，,尤其是,区域性大断裂、活动断裂和地震活动性；查明库区地质概况，,重点是,水库渗漏、浸没、库岸稳定和发生水库诱发地震的可能性等工程地质问题的初步评价；,查明和比较,坝址的工程地质条件以及软弱夹层、构造断裂、岩体风化程度分带和风化深度、边坡稳定性、岩土的工程地质性质、可溶岩地区渗漏问题等；,比较,引水线路和厂址的工程地质条件，选定线路工程地质分段等。,,(三)初步设计勘察,,初步设计勘察,，是在可行性研究阶段选定的坝址和建筑场地上进行的勘察。,其目的,是查明水库区及建筑物地区的工程地质条件，为选定坝型、枢纽布置进行地质论证，并为建筑物设计提供地质资料。该阶

4、段勘察的,主要任务是,查明,水库区专门性水文地质、工程地质问题和预测蓄水后变化；,查明,建筑物区工程地质条件并进行评价，为选定各建筑物的轴线和地基处理方案,提供地质资料与建议,；,查明,导流工程的工程地质条件；天然建筑材料详查；地下水动态观测和岩土体位移监测。该阶段,主要勘察内容包括,：水库区地质条件，水库渗漏，水库浸没、库岸稳定和水库诱发地震的形成条件及预测发生情况(范围、大小)等；坝、闸址主要地质条件，与选定坝型、坝轴线、枢纽有关的工程地质条件，坝基岩体工程地质分类，工程地质问题及评价和处理建议；引水遂洞工程地质条件分段特征，围岩工程地质分类，主要工程地质问题评价及处理建议。,,(四)技施

5、设计勘察,,,技施设计勘察,是在初步设计阶段选定的枢纽建筑物场地上进行的勘察。,其目的是,检验前期勘察的地质资料与结论，为优化建筑物设计提供地质资料。,技施设计勘察的任务主要包括,：对在进行初步设计审批中要求补充论证的和施工开挖中出现的专门性工程地质问题,进行勘察,；,进行,施工地质工作；,提出,施工和运行期工程地质监测内容、布置方案和技术要求的,建议,；,分析,施工期工程地质监测资料。,勘察的主要内容有,：专门性工程地质问题勘察；水库诱发地震监测，不稳定岸坡监测并研究失稳可能性；局部坝段、坝块坝基岩土体变形和稳定情况，可利用基岩面深度及地基加固和防渗处理措施建议；预测围岩稳定条件和漏水、涌砂

6、情况；必要的天然建筑材料复查等。,施工地质工作,：检验前期勘查资料，进行建筑物基坑、地下建筑物岩壁的地质编录和测绘等。,二、水文地质勘察的目的及任务,,水文地质勘察,是研究水文地质条件的主要手段。,水文地质勘察的目的,，是为了,查明,地下水的形成、分布规律，并在此基础上对地下水资源作出水量与水质评价，从而为国民经济建设,提供水文地质依据,。由于各项国民经济建设所要求解决的水文地质问题是各不相同的，,例如,小范围的城市工矿企业供水水源地的水文地质勘察、大面积的农田供水水文地质勘察、地下热水田的水文地质勘察等，它们都有各自需要解决的水文地质问题。所以这些专门的水文地质勘察的目的还要根据不同的工程建

7、设需要来决定。从事任何水文地质勘察工作，都应该有明确的目的性。,水文地质勘察工作的任务,，就是运用各种不同的,测绘,、,勘探,、,试验,、,观测方法,，经过一定的勘察程序查明基本的水文地质条件和解决专门性的水文地质问题。,例如,，对农田供水的水文地质勘察任务来讲，除了查明地下水的形成、分布规律和补给、径流、排泄这些基本的水文地质条件外，还应着重对地下水资源数量能否满足灌溉需水量要求作出定量的评价，并进行灌溉水质评价和开采技术条件的论证，为经济合理地开发利用地下水提供所需的水文地质资料。,水文地质勘察,通常按,普查,、,详查,和,开采,三个阶段进行。水文地质勘察阶段的划分和主要工作内容,见表15

8、—1,。,表15—1 水文地质勘察阶段的划分(根据工作精度),,勘察阶段,,工作内容,普查阶段,详查阶段,开采阶段,水文地质测绘,比例尺,,1：10万～1：20万,比例尺,,1：2.5万～1：5万,比例尺,,大于1：2.5万,水文地质物探,以航空物探成果为主，地面物探在局部重点地区进行，以点为主，点线结合,以进行详细的地面物探为主，线网结合；并配合钻探和试验进行专门性物探工作,以井下物探为主，并结合勘探工作进行专门性物探模拟试验,水文地质钻探,钻探工作为单孔和控制性的基准钻，了解不同深度的含水层,以勘探线网为主，勘探深度以开采层位为主,充分利用开采井孔资料进行综合研究,水文地质试验,单孔

9、抽水为主，进行必要的多孔抽水试验,抽水孔数在基岩地区占钻孔总数80％以上；岩性变化不大的松散地层抽水孔占30％～50％；变化较大的松散地层占50％～80％；要进行必要的群孔、分层和干扰抽水试验,除进行群孔、干扰抽水试验外，选择典型地段进行人工回灌试验,水文地质参数测定及,,地下水资源评价,根据经验数据，搜集资料和部分实测资料，估算地下水资源,大部分为实测参数，初步评价地下水资源,全部实测并根据开采井的水量和水位资料，进行水文地质参数计算与地下水资源评价,地下水动态长期观测,以访问为主，实测枯水期地下水动态,布置长期观测网，观测时间要求不少于一个水文年，并进行简易人渗观测,布置长期观测网，观测时

10、间要求不少于3个水文年，进行地下水动态预报,实验室工作,以水质简易分析为主，进行部分岩样、土样鉴定,,和孢粉分析,水质简易分析及部分全分析，并进行少量岩石水理性质测定,除水质分析外，进行岩样、土样水理性质测定,,(一)普查阶段勘察,,,普查阶段,是一项区域性小比例尺带有战略意义的工作。普查阶段一般不要求解决专门性的水文地质问题，,其主要任务是,查明区域的水文地质条件，如各类含水层的赋存条件与分布规律，地下水的水质、水量以及地下水的补给、径流、排泄等条件。在普查阶段通常进行,1：20万,比例尺的水文地质测绘工作，在一些严重缺水或工农业集中发展的地区也可采用,1：10万,的比例尺。比例尺的选择应根

11、据工程建设要求的深度和水文地质条件的复杂程度来确定。,(二)详查阶段勘察,,详查阶段的工作一般是在水文地质普查的基础上进行。在这个阶段工作中要求解决专门性的水文地质问题，为各种国民经济建设部门提供所需的水文地质依据。,例如,城市工矿企业供水、农田供水、土壤改良或矿山开采等。详查的面积除了农田供外，一般都比较小，采取的比例尺精度通常是,1：5万～1：2.5万,。,详查的任务,：除查明基本的水文地质条件外，还要求对含水层的水文地质参数、地下水动态变化规律、各类供水水质标准以及开采井的数量与布局，提出切实可靠的数据，并应预测出将来开采后可能出现的水文地质问题。,,(三)开采阶段勘察,,,开采阶段的水

12、文地质勘察工作,，,是根据,开采过程中出现的水文地质问题确定具体任务。这些水文地质问题，有的是因在开采前从未进行过水文地质的勘察工作而必然要发生的；有的则是虽然经过正式的水文地质勘察工作，但是由于勘察精度不够高，提出的数据不可靠，甚至是作出了错误的勘察结论所造成的；有的则是不可能准确预测的一些问题。在供水水文地质工作中，由于井距不合理导致水井间严重干扰，地下水降落漏斗的不断扩展及由此引起的地面沉降、水量枯竭、水质恶化等，都属于开采阶段应该解决的水文地质问题。开采阶段的水文地质勘察工作比例尺大于,1：2.5万,。由于它大都带有研究的性质，,所以,不一定开展更小比例尺精度的全面勘察工作，,而是,应

13、该针对出现的问题作具体的分析，,然后,采取不同的勘察方法加以解决。,工程地质测绘的比例尺,主要取决于,不同的设计阶段。在同一设计阶段内，比例尺的选择,又取决于,建筑物的类型,、,规模,和,工程地质条件的复杂程度,。工程地质测绘的比例尺可分为,小比例尺,(,1：10万～1：5万,)测绘、,中比例尺,(,1：2.5万～1：1万,)测绘和,大比例尺,(,1：5000～1：1000,)测绘。,,工程地质测绘使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于工程地质测绘比例尺的地形图。图件的精度和详细程度，应与地质测绘比例尺相适应。在图上，,大于2mm,的地质现象应尽量反映，宽度,不足2mm,的重要工程地质单元

14、，如,软弱夹层,、,断层,等，要扩大比例尺表示，并注示其实际数据。地质界线误差，一般不超过相应比例尺图上的,2mm,。,,工程地质测绘的精度还,取决于,单位面积上地质点的多少，地质点越多，精度越高。,,野外工程地质测绘工作，根据工程设计要求，在搜集并分析测绘区已有的地形地质资料、确定比例尺、范围及工作内容的基础上进行。一般采用,路线测绘法,、,地质点测绘法,、,野外实测地质剖面法等,。此外，遥感技术在工程地质测绘中也得到了普遍的应用。,(二)水文地质测绘,,,1．水文地质测绘的目的及任务,,,水文地质测绘,是水文地质勘察工作的基础与先行工作，是认识和掌握区域,地质构造,、,地貌,、,水文地质条

15、件,的重要调查研究方法。水文地质测绘的,目的,在于通过对,地质,、,地貌、第四纪地质,、,新构造运动,，,地下水点的调查,和,填绘水文地质图等,，查明勘察区内地下水形成与分布的基本规律，在此基础上作出初步的开发利用远景评价，并对区内存的环境水文地质问题等提出防治措施进行论证。水文地质测绘还将进一步为水文地质勘探、试验和观测工作提供设计依据。,因此,，水文地质测绘的基本任务应是,查明以下各项,：,,(1)与地下水形成有关的区域水文、气象因素。,,(2)区域地质、地貌及第四纪地质特征。,,(3)地下水的补给、径流、排泄条件。,,(4)含水层的埋藏条件及其分布。,,最后,，结合其他工作对地下水资源及

16、其开采条件进行初步评价，为工农业生产建设部门合理开发利用地下水资源提供完整的水文地质资料。水文地质测绘的主要工作步骤，包括,准备工作,、,野外工作,及,内业整编,三个方面。测绘工作结束时，应提出,相应的地质图,、,地貌图,、,第四纪地质图,、,综合水文地质图,、,地下水水化学图,与,有关的剖面图,，以及,水文,、,气象图表,和,文字报告,。,第二节 勘察的基本手段和方法,,工程地质及水文地质勘察工作中，常用的勘察手段和方法有,测绘,、,勘探,、,试验,和,长期观测,等。,,,一、地质测绘,,,(一)工程地质测绘,,,1．工程地质测绘的目的和任务,,,工程地质测绘,是工程地质勘察中最重要、最基

17、本的勘察方法。它是运用地质学的理论和方法，通过野外调查和综合研究,勘察区的地貌,、,地层岩性,、,地质构造,、,物理地质现象,、,水文地质条件等,，并将它们填绘在适当比例尺的地形图上，为下一步布置勘探、试验及长期观测工作打下基础。,,,2．工程地质测绘的范围和精度,,工程地质测绘的范围，,一方面,取决于,建筑物类型,、,规模,和,设计阶段,；,一方面,取决于,区域工程地质条件的复杂程度,和,研究程度,。通常，建筑规模大，并处在建筑物规划和设计的开始阶段，且工程地质条件复杂而研究程度又较差的地区，其工程地质测绘的范围就应大一些。,,2．水文地质测绘的精度,,通过水文地质测绘所取得的成果，主要反映

18、在各种图件上，,因此,，测绘的精度要求，主要通过图幅的比例尺大小来反映的。不同比例尺填图的精确度，,取决于,地层划分的详细程度和地质界线描绘的精度，以及对地区的地质、水文地质现象的研究和阐明的详细、准确程度。,,根据不同比例尺的精度要求，在单位面积内观测点及观测路线长度,见表15—2,。一般在,1：5万,地形图上每隔,1～2cm,布置一条观测线，每隔,0.5～1cm,应有一个观测点，条件简单者可以放宽,1倍,。观测点的布置应尽量利用天然露头。当天然露头不足时，可布置少量的勘探点，并选取少量的试样进行实验。,,表15-2 水文地质测绘的观测点数和观测路线长度,,,测绘比例尺,地质观测点数(

19、个／k㎡),,水文地质观测点数,,(个／k㎡),观测路线长度,,(km／k㎡),,松散岩层地区,基岩地区,,,1：100000,O.10～O.30,O.25～O.75,O.10～O.25,O.50～1.OO,1：50000,O.30～O.60,O．75～2.00,O.20～O.60,1.00～2.OO,1：25000,O.60～1.80,1.50～3.00,1.OO～2.50,2.50～4.OO,1：10000,1.80～3.60,3.OO～8.OO,2.50～7.50,4.OO～6.OO,1：5000,3.60～7.20,6.00～16.OO,5.00～15.00,6.00～12.00,注

20、 1．同时进行地质和水文地质测绘时，表中地质观测点数应乘以,2.5,；复核性水文地质测绘时，观测点效为规定数的,40％～50％。,,2．水文地质条件简单时采用,小值,，复杂时采用,大值,，条件中等时采用,中间值,。,,为了达到所规定的精度要求，一般在野外测绘填图中，采用比例尺较提交成果图件比例尺大一级的地形图作为填图底图，例如：当进行,1：5万,比例尺测绘时，常采用,1：2.5万,比例尺的地形图作为外业填图底图。外业填图完成后，再缩制成,1：5万,比例尺图件作为正式资料提交。,,二、工程地质与水文地质勘探,,,勘探工作,是工程地质勘察的重要工作方法之一。对任何工程地质条件及工程地质问题，从地表

21、到地下的研究，从定性到定量的评价，都离不开勘探工作。工程地质勘探包括,物探,、,钻探,、,坑探,等。这里重点介绍勘探工作在工程地质勘察中的特点和适用条件。,,,(一)物探工作,,岩层有不同的物理性质，如,导电性,、,弹性,、,磁性,、,放射性,和,密度,等。利用专门仪器测定岩层物理参数，通过分析地球物理场的异常特征，再结合地质资料，便可了解地下深处地质体的情况。工程地质勘察中常用的是,电法勘探,和,弹性波勘探,。,,电法勘探,是利用仪器测定人工或天然电场中岩土导电性的差异来识别地下地质情况的一组物探方法。电法勘探以岩石的电学性质为基础，不同岩石电性差异的大小、相同岩石的孑L隙大小以及富水程度的

22、强弱等，对电法勘探结果都会产生影响。这就要求配合一定数量的试坑或钻孔进行校验，才能较准确地判别资料的可靠性。电法勘探受地形条件限制较大，要求工作范围内地形起伏差小，所以在平原和河谷区使用较普遍。,,,弹性波勘探,包括,地震勘探,、,声波,和,超声波探测,。它是用人工激发震动，研究弹性波在地质体中的传播规律，以判断地下情况和岩体的特性和状态。,地震勘探,是用人工震源(,爆破,或,锤击,)在岩体中产生弹性波，可探测大范围内覆盖层厚度和基岩起伏，探查含水层，追索古河道位置，查寻断层破碎带，测定风化层厚度和岩土的弹性参数等。用声波法可探测小范围岩体，,如,对地下洞室围岩进行分类,、,测定围岩松动圈,、

23、,检查混凝土,和,帷幕灌浆质量,、,划分岩体风化带,和,钻孔地层剖面,等。,声波通常由声波仪,(图15—1,)产生。声波仪由,发射系统,和,接收系统,两部分组成。发射系统包括,发射机,和,发射换能器,。接收系统由,接收机,、,接收换能器,和,用于数据记录,和,处理用的微机组成,。接收换能器接收岩体中传来的声波后转换成电信号送到接收机，经放大后在终端以波形和数字形式直接显示声波在岩体中的传播时间,t,，据发射和接收换能器之间的距离,l,，计算出岩体波速,υ(υ=l/t),；包括纵波速度,υp,和横波,υs,。,,(二)钻探工作,,钻探,是利用一定的设备和工具，在人力或动力的带动下旋转切割或冲击凿

24、碎岩石，形成一个直径较小而深度较大的圆形钻孔。通过取出岩芯可直观地确定,地层岩性,、,地质构造,、,岩体风化特征,等。从钻孔中取出岩样、水样可进行室内试验，利用钻孔可进行,工程地质,、,水文地质,及,灌浆试验,、,长期观测工作,以及,地应力测量,等。,,,与物探相比,，,钻探的优点,是可以在各种环境下进行，能直接观察岩心和取样，勘探精度高。,与坑探比,，勘探深度大、不受地下水限制、钻进速度快。,(三)坑探,,,坑探,是用人工或机械掘进的方式来探明地表以下浅部的工程地质条件，主要包括,探坑,、,探槽,、,浅井,、,斜井,、,竖井,、,平洞,等(,见图15—2,)。,坑探的特点,是使用工具简单，技

25、术要求不高，运用广泛，揭露的面积较大，可直接观察地质现象，不受限制地采取原状结构式样，并可用来做现场大型试验。但勘探深度受到一定限制，且成本高，周期长。,,水利水电工程勘探中常用的,坑探类型,、,特点,及,用途,见表15—3,。,表15—3 工程地质勘探中的坑探类型,类型,特 点,用 途,坑探,深度小于3m的小坑，形状不定,局部剥除地表覆土，揭露基岩,浅井,从地表向下垂直，断面呈圆形或方形，深度5～10m,确定覆盖层及风化层的岩性及厚度，取原状样，载荷试验，渗水试验,探槽,在地表垂直岩层或构造线挖掘成深度不大的,,(小于3～5m)长条形槽子,追索构造线、断层、探查残积坡积层，风化岩石

26、的厚度和岩性，了解坝接头处的地质情况,竖井,形状与浅井同，但深度超过10m，一般在平缓,,山坡、漫滩、阶地等岩层较平缓的地方，有时需支护,了解覆盖层厚度及性质，构造线、岩石破碎情况、岩溶、滑坡等，岩层倾角较缓时效果较好,平洞,在地面有出口的水平坑道，深度较大，适用于较陡的基岩边坡,调查斜坡地质构造，对查明地层岩性、软弱夹层、破碎带、卸荷裂隙、风化岩层时效果较好，还可取样或作原位试验,,三、工程地质和水文地质野外试验,,野外试验在工程地质和水文地质勘察中是一项经常进行的重要勘察方法，是获得工程地质水文地质问题,定量评价,、,工程设计,、,施工,和,认识区域水文地质条件,评价地下水资源所需参数的主

27、要手段。,,,工程地质水文地质勘察中常用的野外试验有三大类：①,水文地质试验,：,钻孔压水试验,、,抽水试验,、,渗水试验,、,岩溶连通试验,、,回灌试验,、,地下水流向,和,实际流速,测定试验等；②,岩土力学性质及地基强度试验,：,载荷试验,、,岩土大型剪力试验,、,触探,、,岩体弹性模量测定,、,地基土动力参数测定等；,③,地基处理试验,：,灌浆试验,、,桩基承载力试验等,。下面对其中几种主要的试验项目作一简要介绍。,,(一)钻孔压水试验,钻孔压水试验是用专门的止水设备把一定长度的钻孔段隔离开，然后用固定的水头向该段钻孔压水，水就从孔壁裂隙向周围渗透。最终渗透水量会趋向一稳定值。根据,压水

28、水头,、,试段长度,和,渗入水量,，便可确定裂隙岩石的渗透性能，通常以单位水头,(m),、单位长度,(m),试段和单位时间内的吸水量,(L／min),表示，称之为单位吸水量,ω[L／(min·m·m)],。通过压水试验，可定性地了解地下不同深度处坚硬或半坚硬岩层的相对透水性和裂隙发育的相对程度，为评价岩层的完整性和透水程度、论证水工建筑物地基和库区岩层的透水情况、制定防渗与基础处理方案，提供必需的基本资料。,,(二)抽水试验,,抽水试验利用一定的抽水设备在钻孔、各类井以及某些流量较大的上升泉、深潭式的地下暗河、截潜流工程和方塘等上进行，用以测定含水层的水文地质参数，从而判断地下水运动性质，了解

29、地下水与地表水以及不同含水层之间的水力联系。根据水文地质勘察工作的目的和水文地质条件的差异，,抽水试验,可以分为,试验抽水,与,正式抽水,、,单孔抽水,与,多孔抽水,、,完整井抽水,与,非完整井抽水,、,分层抽水,与,混合抽水,、,稳定流抽水,与,非稳定流抽水,等不同类型。,,(三)岩土力学性质试验,,,1．岩体力学性质试验,,,(1)岩体变形试验,。岩体变形试验可分为,承压板法试验,、,水压洞室试验,、,狭缝试验,以及,钻孔变形试验,等。它们的基本原理相同。承压板法一般是在预先挖好的平洞中进行，用千斤顶施压，通过有足够刚性的承压板将压力传递到岩体上，测量岩体变形，按弹性理论计算岩体变形。,,

30、,(2)岩体抗剪试验,。岩体抗剪试验可分为三类：,岩体本身的抗剪强度试验,、,岩体沿软弱结构面的抗剪强度试验,和,混凝土与岩体胶结面的抗剪强度试验,。一般在平洞内用两个千斤顶平推法进行。在制备好的试件上，利用垂直千斤顶对试样施加一定的垂直荷载，然后通过另一个水平千斤顶逐级施加水平推力，根据试样面积计算出作用于剪切面上的法向应力和剪应力，绘制各法向应力下的煎应力与剪切位移关系曲线。根据绘制的曲线确定各阶段特征点剪应力。绘制各阶段的剪应力与法向应力关系曲线，确定相应的抗剪强度参数。,,,(3)岩体抗压试验,。岩石抗压强度通常在室内压力机上进行，将边长各为,5cm,的立方体(,或更大些,)或直径与高

31、均为,5cm,的圆柱体(,或更大些,)岩石试件加压至破坏，破坏时的荷载与试件的面积比即是,岩石的抗压强度。,,(4)点荷载试验,。在现场测定不规则岩体的强度时，通常是将试件置于上下一对球端加荷器之间，施加集中荷载直至破坏，据此求得岩石点荷载强度指数。此试验方法简便，可对不规则的试样进行试验，无需岩样加工，有利于降低试验成本，加快试验进程，,尤其,是对于难以取样和无法进行岩样加工的软岩和严重风化的岩石，更显示出其优越性。,,,2．土体载荷试验,,土体截荷试验是用于,确定,地基土体容许承载力,、,测定地基土体变形模量,、,研究,地基土体变形范围,及,应力分布情况的试验,，是一种现场模拟试验。在较不

32、均匀和较软弱地基的工程地质勘察中应用较多，,尤其,在大型工业与民用建筑的勘察中，与土的室内试验相配合，可取得评价地基稳定性比较可靠的结论。,,四、长期观测,,,长期观测工作,在工程地质水文地质勘察中是一项很重要的工作。有些动力地质现象及地质营力随时间推移将不断地明显变化，尤其在工程活动影响下的某些因素和现象将发生显著变化，影响工程的安全、稳定和正常运用。这时仅靠工程地质测绘、勘探、试验等工作，还不能准确预测和判断各种动力地质作用的规律性及其对工程使用年限内的影响，这就需要进行长期观测工作。,长期观测的主要任务,是,检验,测绘、勘探对工程地质和水文地质条件评价的正确性，,查明,动力地质作用及其影

33、响因素随时间的变化规律，准确,预测,工程地质问题，为防止不良地质作用所采取的措施提供可靠的工程地质依据，,检查,为防治不良地质作用而采取的处理措施的效果。,,有关水利水电工程在运转期间工程地质及水文地质需要长期观测的内容，,见表15—4,。,,表15—4 长期观测项目和内容,,序号,观测项目,观 测 内 容,1,主要建筑物(坝、闸)地基岩(土)体变形、沉陷和稳定观测,①沉陷量；②水平位移；③坝基应力；④扬压力和渗透压力；⑤岩(土)性质变化(泥化或软化),2,渗透和渗透变形观测,①观测钻孔(坝基及两岸地区)测压管水位；②主,,要人渗点、溢出点和渗漏通道；③渗透流量和流速；,,④水质、

34、水温和渗出水流中携出物质的成分和含量；⑤管涌,3,溢流坝、溢洪道和泄洪洞下游岩(土)体冲刷情况观测,重复地形测量和地形分析,4,岸边稳定性观测,①位移；②边坡岩(土)体裂隙；③地下水位；④,,重复摄影,5,地震及现代构造活动情况观测,①地震；②地应力；③岩体变形或断层相对位移；,,④地形变形,6,水库分水岭地段渗漏情况观测,①地下水水位、水质；②水库入渗点、溢出点的变化和渗透流量,7,库岸及水库下游浸没观测和翌年发展情况观测,各种浸没现象，如沼泽化、盐碱化、黄土湿陷等,8,坍岸情况观测和翌年坍岸情况预测,观测断面的重复地形测量(水下和水上),9,隧洞和地下建筑物地段工程地质、水文地质观测,①山

35、岩压力；②地下水位及外水压力；③洞壁岩体变形,10,地下水动态,地下水水位；地下水温；地下水化学成分；涌水量,11,其他有意义的工程水文地质作用发展情况观测,,第三节 天然建筑材料的勘察,,,一、天然建筑材料勘察的基本原则,,天然建筑材料勘察的基本原则如下：,,,(1)先进行大面积的普查,，大致确定几个产地，再综合比较，从中选出最优产地，并进一步确定其可采储量。,,,(2)材料产地的分布要先上游、后下游,。施工条件允许的情况下，应尽量利用水库区将被淹没的产地。要最大限度地减少或者避免占用农田并应尽量利用现有交通路线。,,,(3)对砂砾料产地，应先水上、后水下进行调查,。水下勘探深度，应据施工

36、条件而定；无条件水下开采，可只作水上勘探。石料应考虑露天开采，尽量避免地下开采。,,,(4)在工程部位附近选用料场，应慎重注意，,对上游产地，当坝基覆盖层很厚、铅直防渗深度不能达到基岩或隔水层时，不要破坏库内坝址附近的天然铺盖，下游产地距坝址不应小于,300～500m。,坝端产地开采，要保证不影响绕坝掺漏和边坡的稳定。在保证质量的前提下，应尽量利用施工中输水道、溢洪道等开挖的弃料。,,,(5)各种建筑材料的质量要符合设计要求，而且要有足够储量。,二、天然建筑材料的质量要求,,(一)块石料的质量要求,,块石料常用于,堆石坝,、,砌石坝,或,护坡砌面,等，应是坚硬的、抗冻性强的新鲜岩石，抗风化或抗

37、侵蚀能力较高的致密块状或厚层状岩石。软弱的、多孔的、风化的岩石不宜采用。不应含有或仅有极少量的黄铁矿及石膏等有害矿物，换算成S03的硫酸盐及硫化物含量应小于,1％。,堆石坝用的块石形状没有严格要求，但要尽可能达到最大堆砌密度，最大块石直径与最小块石直径比例不超过,2,。作砌石坝用的块石则要形状规则。石料技术指标，可参考,表15—5,及,表15—6,。,,表15—5 堆石和砌石坝用石料质量技术指标,,项目名称,技术指标,备 注,极限抗压强度,经冻融25次后大于50N／c㎡,选用岩石要比重大，能抵抗环境水的侵蚀作用，避免采用孔状和球状组织的岩石,软化系数,大于0.85,,冻融损失,小于1％

38、,,饱和系数,小于O.8,,硫酸盐及硫化物含量,换算成S03小于1％,,,项目名称,技术指标,备 注,容重,大于2.2t／m,3,不含有粘土质夹层及黄铁矿,吸水量,小于O.6％,,硬度,大于6,,极限抗压强度,经冻融25次后大于50N／c㎡,,表15-6 护坡用石料质量技术指标,(二)砾石料及砂料的质量要求,,,1．混凝土骨料用的砾石及砂,,,卵砾石,或,碎石,是混凝土的粗骨料，其颗粒形状影响水泥和石料的胶结及混凝土强度。浑圆、扁平或狭长的都会降低混凝土强度，尖角且表面粗糙的则可增加强度。碎石作粗骨料最好，但其孔隙度及总表面积大于卵砾石，用水泥较多。为节省水泥用量，要求砾石料的孔隙

39、体积很小，则砾石应是混粒的。通常用由,80,、,40,、,20,、,5mm,组成的一套标准筛测定，以符合一定的级配要求。其他技术指标可参考,表15—7,。,项 目,指 标,备 注,表观密度,＞2.6g／cm,3,,堆积密度,＞1.6g／cm,3,,空隙率,＜4.5％,,吸水率,＜2.5％,,抗寒性混凝土：,,＜1.5％,,冻融损失率,＜10％,,针片状颗粒含量,＜15％,,软弱颗粒含量,＜5％,,含泥量,＜1％,,碱活性骨料含量,,有碱活性骨,,料时，应做专,,门试验论证,硫酸盐及硫化物含量,,(换算成s03),＜O.5％,,有机质含量,浅于标准色,,粒度模数,宜采用6.25

40、～8.30,,轻物质含量,不允许存在,,,表15-7混凝土粗骨料质量指标,砂,是混凝土的细骨料，其颗粒形状对混凝土强度影响也很大。有棱角的山砂较浑圆的河沙好，但山砂杂质较多，需淘洗，故采用较纯净的河砂反而有利。细砂总表面大，包围这种沙粒所有表面需水泥多。粗砂总表面积较细砂小，但砂子过粗易使混凝土拌和物析出过多水分，影响混凝土的和易性。故搅拌混凝土的砂，宜用,混粒砂,。其质量技术指标见,表15—8,。,,2．反滤层用的砾石及砂,,反滤层作用是,预防潜蚀,。它必须能顺利排水以降低孔隙水压力，还要阻止细颗粒通过反滤层的孔隙被渗水携走。,,三、天然建筑材料的勘探与试验,,,勘探工作以前，通过普查已初步

41、选定了天然建筑材料产地，对产地的地形、地质和水文地质条件以及各种用料数量都要有初步了解。产地勘探时，为便于编制图件和计算储量，勘探网一般应呈方形或矩形；为减少勘探工作量，勘探点布置尽量利用天然露头及天然剖面。,,,(一)砂砾料产地勘探与试验,,,水上部分以坑探为主，水下部分用钻探；条件具备的，可坑探和钻探相结合。勘探深度可根据施工设备而定。有水下开采设备的，勘探深度应达施工机械有效开采深度以下,1m,；若只能水上开采，则勘探深度至水上最大可能开挖的深度。勘探网的布置，应按不同勘察阶段，根据产地地层成因和有效层分布条件，采取不同间距的勘探网。土坝坝壳砂砾料的勘探间距可适当放宽。,,砂、砾石试样采

42、取，应先将表土剥去，垂直层面方向均匀取样。水下开采，则水上水下应分别取样。,,,(二)土料产地勘探与试验,,,土料产地勘探以坑探为主，适当配合一定数量的钻探，以便进行野外试验及取样室内试验。勘探深度：钻探应钻至施工时最大可能开采深度，或至地下水位以下,0.5,米，试坑为,3～5米,或至地下水位。勘探网布置：按不同勘探阶段，可根据产地地形条件和地层成因的不同，布设勘探网。,,四、天然建筑材料的储量,,普查勘探之后，应根据所得资料进行储量计算，以获得与勘察阶段相适应的天然建筑材料储量，作为设计的依据。,,,,储量计算的精度和数量要求，随勘察阶段的不同而不同，,普查阶段,，储量系估计而得，但其误差应

43、不超过产地实际储量的,40％～50％，,应为实际需要量的3倍以上。,初查阶段,误差不超过,40％，,储量应为实际需要量的,2.5～3.0倍,。,详查阶段,，误差不超过,15％，,储量应大于实际需要：土料为1.5～2.O倍，混凝土用砂砾料为,2.0～2.5倍,，石料为,2.0～3.0,倍。,,,,储量计算，主要有,算术平均,、,平行断面,、,三角形,及,等值线,等计算方法。,算术平均法,，在地形平坦、地层平缓、厚度变化不大时采用，以产地的可用面积乘以各坑孔有效层的平均厚度。,平行断面法,，当地层倾斜时采用，可先分别计算各勘探剖面上的有效层面积，然后逐个计算相邻二平行剖面间有效层体积(即以二平行剖

44、面上有效层面积平均值，乘以二剖面间距)，将各分段储量相加，即为产地总储量。,三角形法,，当地形、地层产状和厚度变化均很大时采用，可先在平面上将勘探点连成三角形，先计算各三角形内有效层体积，然后相加即可得土有效层的总储量。,等值线法,，当勘探坑孔的数量很多、足以精准地画出有效层的等厚线时采用。用等值层的面积乘以相应的有效层厚度，即可逐层相加求出储量。该法精度高，但绘制等值线复杂，且须用求积仪计算大量面积。勘探抗孔减少，该法精度显著降低。,,五、天然建筑材料的开采、运输条件,,,研究开采条件时，,首先考虑,开采层厚度(有效层)与应剥离层的厚度之比。一般认为，二者之比大于,4：1,，开采该建筑材料在

45、经济上是合理的。有效层的厚度最好不小于,3m,，过薄时不宜开采，不经济。有效层中的夹层和质量不均，对开采也不利。根据具体条件，一般以地下水位以上开采为主，水下开采较困难。开采石料时，应特别着重研究其裂隙性。岩石被裂隙分割程度影响其强度和用途，裂隙的产状也在不同程度上决定着开采方向和方法。开采时斜坡稳定条件，也是影响开采工作的重要因素。,,,,开采方案应考虑,当地的运输条件,、,设备能力,和,技术水平,等。比较运输条件时，首先应考虑采、用距离。太远，运输工作量大，距离近固然后，但不能影响和危及工程安全，同时要考虑到施工方便，因此，距离要适当。对水工建筑物来说，一般要求在大坝上下游,300～500m,范围内，最好不取土。运输方式也是应该很好考虑的因素，如有无运输干线，能否采用溜索或缆车、浮运等。运输线路纵坡太徒，或通往工程施工场地爬坡，对运输不利。几个建筑材料供应产地布局合适，便可同时从几个方向运向施工现场，可扩大工作面，缩短时间，加快施工进度。,,,,此外，,从环境保护的角度出发，天然建筑材料的开采，应当尽可能少地破坏环境的美观和危胁文物古迹的安全。,