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、相同岩石的孔隙大小以及富水程度的强弱等,对电法勘探结果都会产生影响。这就要求配合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,检査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 3-2-1)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 Vp和横波Vs。
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 3-2-2)。坑探的特点是使用工具简单,技术要求不高,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 3-2-2。
水利知识：工程地质与水文地质条件分析
工程地质与水文地质条件，可理解为与工程建筑物有关的各种地质因素的综合，主要包括：
1、地形地貌
地形 是地貌和地物的总称，大致分为五种基本地形：山地、盆地、高原、丘陵、平原，侧重于海拔高程；
地貌 是指陆地表面高低起伏的状态，侧重于地表形态、类型及发育程度等，如河流地貌、冰川地貌、岩溶地貌、海岸地貌等。不同的地貌和地物结合成不同的地形，常以地形图予以综合反映。
盆地地形
岩溶地貌照片
2、地层及岩性
在地球表面由于各种沉积作用形成了多种不同的沉积物，这些沉积物经成岩作用在一定的地质年代内形成的岩层称为地层，在一个地区内，若未发生强烈的地质构造运动，地层的顺序总是上新下老，最上层为新生界地层，最下层为元古界地层，岩石指天然形成具有一定结构构造的由一种或多种矿物组成的集合体，岩石种类很多，按岩石成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩 ，岩浆岩代表岩石有花岗岩、玄武岩，沉积岩代表岩石有白云岩、石灰岩，变质岩代表岩石有板岩、大理岩，土体指未固结成岩的松、软堆积物。主要为第四纪时的产物，土与岩石的根本区别是土不具有刚性的联结，物理状态多变，力学强度低等。土由各类岩石经风化作用而成，土位于地壳的表层，是人类工程经济活动的主要地质环境。
沉积岩照片
3、地质构造及地震
地质构造是指由于地球内容动力引起组成岩石圈物质机械运动而遗留下来的地表形态，是构造运动在岩石圈留下的行迹，地质构造按构造形态可分为倾斜构造、褶皱构造、断裂构造 三种类型，倾斜构造主要表现为单斜岩层，一般为褶皱构造的一翼，褶皱构造主要受地壳内部构造应力作用，使岩石形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，主要类型为背斜、向斜构造两种，是地壳上一种最常见的地质构造。断裂构造指岩层在构造应力作用下，岩层沿着一定方向产生机械破裂，失去连续性和完整性的构造现象，常见的断裂构造有节理、劈理和断层。
倾斜构造
褶皱构造
断裂构造
地震一般可分为天然地震 和人工地震 两大类，对于天然地震按成因可分为构造地震、火山地震、陷落地震，人工地震指人类活动诱发的地面地震，如爆破、水库蓄水等。全世界因蓄水诱发地震的水库有100多座，因此，在工程的可行性研究阶段预测可能发生水库诱发地震时，应对可能性较大的地段进行工程地质和地震地质论证，校核可能发震库段的诱震条件，预测发震地段、类型和发震强度，并对工程建筑物影响作出评价。
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