第1章 工程地质勘察

　　 本章复习要点：

　　 掌握各勘察设计阶段工程地质勘察的任务和要求；

　　 熟练掌握各勘察设计阶段各类建筑物(枢纽建筑物、引水线路、堤防等)地质勘察工作的布置原则、勘察内容、方法及试验取样要求，

　　 熟练掌握各勘察设计阶段对水库区主要工程地质问题(包括滑坡、崩塌、坍岸、浸没、渗漏等)的勘察内容、方法；

　　 熟练掌握各勘察设计阶段工程地质勘察报告和主要附图的编制。

　　 1．1 工程地质勘察阶段的划分及其任务和要求

　　 水利水电工程往往都是一项复杂的枢纽工程，其建设过程需要经过反复研究、多次论证，才能由总体规划逐步形成完整的设计和施工详图编制。水利水电工程地质勘察阶段的划分与设计阶段相对应，其工作步骤是由浅人深、由粗到细、由小比例尺到大比例尺、由定性到定量逐步深入进行的。一般分为规划阶段、可行性研究阶段、初步设计阶段和技施设计阶段。由于各阶段任务的不同，要求提供的地质资料、对工程地质条件和工程地质问题的研究程度和深度也是不同的。各设计阶段涉及的研究地区范围、使用的勘察方法和工作量以及提供资料的详细程度也是有所不同的。各设计阶段工程地质勘察的任务与要求分述如下。

　　 1．1．1 规划阶段

　　 主要任务是为河流(或河段)规划、进行开发方案的比选提供所需的地质资料，对近期开发梯级的库区和坝段的关键性工程地质问题进行初步的踏勘与论证。勘察工作是通过踏勘、工程地质测绘和少量的勘探和物探，查明河流或河段的区域地质构造特征，地层岩性、河床地质结构以及町能出现的主要工程地质问题，并普查天然建筑材料的分布及储量。每个规划方案均需编制一个完整的河谷横剖面，剖面的位置通常在工程地质测绘的基础上配合物探成果进行选择。为编制河谷横剖面，可布置少量钻孔。通常在剖面位置的河谷两岸(规划的正常高水位附近)各布置1个勘探孔，孔深一般需穿过河床覆盖层、基岩风化层、库坝区的主要构造线和大断裂带、库坝区的大坍滑体、大松散堆积体和泥石流分布厚度、库坝区可能的渗漏带和地下水位、坝基的主要软弱夹层等。各勘探孔应进行综合测井，有时可进行地震勘探。

　　 1．1．2 可行性研究阶段

　　 主要任务是为选定坝址、沦证坝型和坝高以及主要建筑物的布置方案提供地质资料；

第3页

　　配合设计论证正常蓄水位的高度；配合地震部门，搜集历史地震资料、确定基本烈度，井对工程场地的构造稳定性和地震危险性作出评价；对库坝区存在的主要工程地质问题作出定性评价，以保证在初步设计阶段不致因工程地质条件的变化而使选定的坝址和可行性方案有重大的反复。勘察工作是通过：[程地质测绘、勘探和物探手段，详细查清坝址覆盖层的厚度、结构、分层及物理力学性质；风化带的厚度、分带及岸边卸荷带的范围；坝址软弱夹层、断层的分布及其力学性质；库区大塌滑体、大松散堆积体的滑动面及抗剪强度指标；库坝区渗漏地段的范围、渗漏通道、可能渗漏量、地下水埋深，补排关系和地下水流速流向。喀斯特地区还需查明喀斯特发育规律，包括喀斯特的分布、发育深度和充填情况等；渠道和电站厂房区的主要断裂构造和软弱夹层的分布、产状、规模、延伸情况、性质、充填物和结构面的力学强度等；统计节理裂隙的密度、张开度、间距、延续性等。松散地基则需查明土层厚度、成因、结构、颗粒成分等；通过现场简易试验和少量的原位现场试验，对坝基和地下洞室围岩进行初步分级，划分工程地质单元，对坝基稳定、库区渗漏、浸没、库岸稳定以及大跨度地下工程围岩稳定等作出定性评价；查明各种天然建筑材料的产地分布、质量和储量。在勘探点布置时，各比较坝址应布置1—3条勘探剖面。主要建筑物的轴线应有钻孔控制；各剖面交汇处一般需布置钻孔，以便进行纵横对比；对于大的顺河构造带，须有钻孔控制其位置及规模。勘探孔的深度需结合建筑物要求以及所调查地质结构的需要而定。对于河谷两岸，通常需在不同高程的岸坡布置平硐，以查明岸坡构造特征、地下水渗流情况和风化卸荷带的分布。勘察工作还需综合应用电法、地震、测井等多种物探手段，并在钻孔和平硐内进行弹性波试验。

　　 1．1．3初步设计阶段

　　 主要任务是为选定大坝和其他主要建筑物的轴线、型式和规模，确定坝基开挖度和地基处理方案提供地质资料。查明选定坝址及推荐枢纽布置方案的工程地质条件，并对库坝区的主要工程地质问题作出定量评价；详查天然建筑材料；进行地下水动态观测和岩土体位移监测。对勘察工作的要求是：在坝址和其他主要建筑物(包括上下游围堰和导流工程)地段以及对施工和运行安全有重大意义的地段进行大比例尺工程地质测绘；在原有勘探剖面的基础上，在坝轴线和上下游辅助剖面、溢流坝段、厂房、围堰、地下洞室的中心线以及有专门性工程地质问题的地段布置钻孔；为查明风化带、软弱夹层、喀斯特洞穴、断裂带、卸荷裂隙等，应在坝基和坝肩或有关地段布置平硐、竖井或大直径钻孔；水库区大面积浸没和坍岸预测剖面的间距，一般控制在1～3kin，城镇为200—500m。河床部位的勘探孔深度一般为1／3一l倍坝高，坝基或闸基的孔深，一般为坝高或闸宽的l倍左右(软土为l～2倍)。当利用斜孔仍不能查明较大的顺河断层或控制性滑动结构面时，可置河床平硐。勘察工作还应充分利用钻孔、平硐、竖井和探槽等进行弹性波法、室内及野外现场试验测定岩土的物理力学性质指标；对重要建筑物的地基岩体，应在不同的工程地质单元布置各种岩体大型原位试验(测试)；对地基、边坡稳定性差的地段要开展专门性研究和原位长期监测；地质条件复杂的大型工程，可开展地质力学模型试验；在分布有活断层的地区和新构造运动强烈地区，如存在水库地震的可能，则需设立地震台网进行监测；高坝与大型地下厂房地区尚需开展地应力测试研究.

第2章 工程地质勘察技术方法

　　 本章复习要点：

　　 掌握水利水电工程地质勘察对主要勘察方法的技术要求和应用原则；

　　 熟练掌握各种比例尺的水文地质测绘、工程地质测绘和专门工程地质测绘的基本工作方法、精度要求及主要内容；

　　 掌握常用工程物探方法的工作原理、适用条件及成果应用；

　　 了解钻探设备、不同钻进方法和钻进工艺的适用条件，钻探中水文地质观测和岩芯编录的有关规定；

　　 掌握压水试验的原理、现场操作的有关技术要求、各压力阶段压力值的确定原则及试验成果曲线的类型分析；

　　 掌握各种抽水试验方法的原理、现场操作要求、适用条件及成果整理；

　　 掌握岩石(体)、土体及结构面物理力学性质试验方法的原理、成果整理及取值原则。

　　 了解地下水观测的内容和要求。

　　 2．1 工程地质勘察方法及其应用原则

　　 工程地质勘察的方法包括：工程地质测绘，工程地质勘探和物探，工程地质试验，工程地质和水文地质长期观测，内业整理和勘察报告的编写。

　　 (1)工程地质测绘。

　　 工程地质测绘侧重调查工程地质条件在地表的分布并据以推测工程地质条件在地下的分布，是整个勘察工作的基础，也是最主要、最重要的方法。它可以从宏观角度研究工程地质条件及其演变规律，可据以推断地层和构造在地下的分布，建立三维空间地质结构模型。

　　 (2)工程地质勘探。

　　 工程地质勘探包括工程物探、工程钻探和山地工程，侧重查清、确认工程地质条件在地下的分布规律。其中，工程物探通常用于调查工程地质条件在“线”上的分布，它是在工程地质测绘的基础上，对覆盖层下、河床部位以及深部岩体特性等未查清的问题，进行初步探查，以便合理布置钻探和山地工程。此外，还可用于确定岩土体的物理力学参数(尤其是动参数)。钻探和山地工程是查清工程地质条件的依据性方法，并为室内试验提供试样，为原位试验创造条件，属重型勘探方法。它是在工程地质测绘和物探调查的基础上，对未查清的工程地质条件和工程地质问题进行核实。

　　 (3)工程地质试验。

　　 工程地质试验确定岩土体、结构面的物理、力学和水理参数，这些指标是评价岩土体工程性质和工程地质问题的重要依据。因为，许多工程地质问题归根结底是力学问题，这

第24页

　　些问题的正确评价是建立在可靠的力学参数基础上的。室内试验的岩(土)样可以取自钻孔(岩芯)、试坑、平硐和竖井(岩样)。野外原位力学试验通常在平硐中选点进行，而压水试验、地应力测试等通常在钻孔中进行。

　　(4)工程地质长期观测。

　　 由于工程地质的研究对象是复杂的地质体，具有很强的不均一性、各向异性和蠕变性，许多工程地质要素(如地下水)还随时间(季节)变化，故很难提取和建立十分准确的地质模型。从研究方法上，则存在分析研究理论和方法的不完善、不合实际的简化(概化)，取样和试验点的代表性以及仪器设备和操作规范性问题。故水文地质和工程地质的研究结论都需要通过长期观测来校核，同时也可通过工程地质长期观测来实现突发性工程灾害的监测。

　　 (5)勘察资料的内业整理。

　　 内业整理包括：岩土物理力学性质指标的整理和数理统计；工程地质计算、工程地质图件的编绘和工程地质勘察报告的编写。从阶段上看，内业整理包括勘察过程中的初步整理和专项整理以及最终的系统整理。从内容上看，每一单项[作结束后，作业组都要进行数据和图件整理，编写单项报告，提交验收，并根据验收意见进行修改和完善，各阶段的勘察工作结束后，则需进行全面的资料和图件整理，提交总的工程地质勘察报告。

　　 2．2工程地质测绘

　　 2．2．1 工程地质测绘范围、比例尺、精度

　　 1．测绘范围

　　 测绘范围大，则有利于解决区域工程地质问题，但增大了工作量(加大投资、加长工作时间)。而测绘范围小，相应减小了工作量，加快了进度，节约了投资，但是测绘范围过小，查不清区域构造，结果形成返工，拖延了工期，反而造成巨大损失。测绘范围的大小取决于：

　　 (1)设计阶段。

　　 规划选点阶段要研究整个河流或河段的工程地质条件，可行性研究阶段需对一个梯级的几个坝址比选，测绘范围都必须给予覆盖。但当几个坝址相距较远时，可单独进行。初设阶段应覆盖一个坝址几条比选坝轴线的所有建筑物分布范围。

　　 (2)建筑物的类型和规模。

　　 类型、规模不同，与地质环境作用的强度、范围也不同。

　　 (3)工程地质条件复杂程度。

　　 一些大型水电工程，由于位于工程地质条件复杂的强震区，为论证区域构造稳定性、水库诱发地震的可能性，需调查库区、坝区构造格局及其与区域构造(或发震构造)的关系及所处的部位。

　　 (4)环境地质对工程的影响以及建库对环境的影响。

　　 2．测绘比例尺的选择

　　 工程地质测绘比例尺一般分为3种：小比例尺1：lOOOOO、1：50000；中比例尺1：25000、1：loooo；大比例尺1；5000、1：2000、l；looo、1：500。小比例尺，如小