吉林核电工程选址阶段的岩土工程勘察及原位测试.docx

1、吉林核电工程选址阶段的岩土工程勘察及原位测试摘要岩土工程勘查是岩土工程技术体制中的一个重要环节，是工程建设首先开展的基础性工作。岩土工程勘察的内容和分析评价对一个工程的建设尤为重要，体现在地基土的情况变化复杂建筑物基础受力较复杂基础方案选择正确与否直接影响工程造价等几方面，且地基基础方案涉及深基础浅基础复合地基基础托换基坑降水支护，故要综合考虑桩土的共同作用地基基础与上部结构共同协调等。因此工程勘察、设计是工程建设的重要环节，勘察设计的好坏直接影响建设工程的投资效益和质量安全。勘察设计是提高工程项目投资效益、社会效益、环境效益的的最重要因素。本设计为吉林核电工程选址阶段的岩土工程勘察及原位测试

2、，是根据国家现行标准，进行岩土工程勘察工作和编制勘察报告，主要目的是在充分收集各候选厂址的区域地质、地震地质及厂址附近工程地质和水文地质资料的基础上，通过采用工程地质测绘、水文地质调查、钻探、工程物探、原位测试和室内试验等手段，初步查明厂址区工程地质及水文地质条件，对厂址区场地稳定性、地基条件、环境水文地质和环境地质做出初步评价，对厂址的工程地质条件提出“适宜”与“不适宜”建厂的意见，为筛选出优选厂址提供进行综合比选分析和评价所需的工程地质资料，为初步可行性研究报告的编制提供依据，并对下一步勘测工作提出建议。关键词：岩土工程勘察；原位测试；工程地质条件；评价AbstractGeotechnic

3、al engineering exploration is an important link in geotechnical engineering technology system, and it is the basic work of the construction of engineering construction. Content, analysis and evaluation of the geotechnical engineering investigation of a project construction is particularly important,

4、 reflected in complex soil foundation of building foundation stress more complex based selection is correct or not directly affect the project cost, and foundation scheme involving deep foundation shallow foundation, composite foundation underpinning dewatering of foundation pit support, so to consi

5、dering pile-soil interaction foundation and upper structure common coordination. So engineering investigation and design is the important part of the engineering construction. The survey and design have a direct impact on the investment benefit and quality safety of the construction project. Survey

6、and design is the most important factor to improve the investment benefit, social benefit and environmental benefit of engineering project.The design for the Jilin nuclear power project site investigation and in situ geotechnical engineering testing phase, according to the current national standards

7、, for geotechnical investigation and survey report, the main purpose is based on full collection of the candidate sites of the regional geological, seismic and geological site near the engineering geological and hydrogeological data, by means of the engineering geological survey, hydrogeology survey

8、, drilling, geophysical exploration, in-situ tests and laboratory tests, the initial identification of site engineering geological and hydrogeological conditions, the stability of the site, the site area of ground conditions, environmental hydrogeology and environmental geology evaluation, engineeri

9、ng geological conditions of the site of the proposed appropriate and not suitable for factories opinions, provide engineering geological data comprehensive comparison analysis and evaluation for the selected preferred site, provide the basis for the preparation of a preliminary feasibility study rep

10、ort, and puts forward some suggestions on the work of the next survey.Keywords: geotechnical investigation; in-situ testing; engineering geological conditions; evaluation第一章 绪论1.1概述 岩土工程是一门包括岩体工程和土体工程的学科。其工作包括运用各种勘察手段和技术方法有效查明建筑场地的工程地质条件，分析可能出现的岩土工程问题，对场地地基的稳定性和适宜性作出评价，为工程策划、设计、施工和正常使用提供可靠的地质依据，从而利用

11、有利的自然条件避开或改造其不利因素，进而保证工程的安全稳定、经济合理和正常使用。作为岩土工程中的重要环节，岩土工程勘察的任务是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性态的影响，并结合工程设计、施工条件以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提交处岩土工程问题及解决问题的决策性具体建议，并提出基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工的指导性意见，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。岩土工程勘察应分阶段进行。岩土工程勘察可分为可行性研究勘察（选址勘察）、初步勘察和详细勘察三阶段，其中可行性研究勘察应符合场地方案确定的要求；初步勘察应符合初步设计或扩大初步设计

12、的要求；详细勘察应符合施工设计的要求。岩土工程勘察的内容主要有：工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测，最终根据以上几种或全部手段，对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价，编制满足不同阶段所需的成果报告文件。1.2 研究的目的和意义我国是一个地质灾害多发的国家，特殊性岩土种类众多，存在的岩土工程问题复杂多样。工程建设前，进行岩土工程勘察，查明建设场地的地质条件，对存在或可能存在的岩土工程问题提出解决方案，对存在的不良地质作用提前采取防治措施，可以有效防止地质灾害的发生。同时，岩土工程勘察所占工程投资比例甚低，但却可以为工程的设计和施工提供依据和指导，以正确处

13、理工程建筑与自然条件之间的关系。充分利用有利条件，避免或改造不利条件，减少工程后期处理费用，使建设的工程能更好的实现多快好省的要求。岩土工程勘查是岩土工程技术体制中的一个重要环节，是工程建设首先开展的基础性工作。它的基本任务，就是按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质资料和必要的技术参数，对有关岩土工程问题作出论证、评价。其具体任务归纳如下：（1） 阐述建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响，对场地稳定性作出评价。（2） 查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供设计、施工和整治

14、所需的地质资料和岩土技术参数。（3） 分析、研究有关的岩土工程问题，并作出评价结论。（4） 对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。（5） 预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。1.3 岩土工程勘察现状及发展分析随着我国经济的发展，科学技术的不断进步，人们对各项工程项目当中的岩土勘察要求必定会越来越高。因此，岩土勘察的任务就变得更加艰巨，如果勘察不合理，就可能会导致灾害性事故发生。岩土勘察还存在很多不足之处，必须加紧对勘察技术和方法的研究，大量培养勘察高端技术人才和管理人员，积极引用新设备，不断推

15、动岩土工程中岩土勘察的发展。经过多年的工程实践的积累，尤其是改革开放以来所取得的巨大技术进步，我国的岩土工程勘察技术已经有了显著的提高，但是达到国际先进水平的成果还只是少数的，多数还是低水平的，有的甚至还存在着严重的错误。具体来讲，不仅资质等级低的单位所提交的成果水平较低，就连甲级单位或者全国有名的大单位，其成果水平也并不能都高居上乘。现在国内的研究成果，最突出的特点就是照搬照抄已有的成果，缺少新技术、新方法的开发，不能达到创新的水平。1. 我国国内的岩土工程勘察现状总体归结如下：（1）参次不齐，整体上落后于发达国家不可否认，经过多年的工程实践的积累，尤其是改革开放以来所取得的巨大技术进步，我

16、国的岩土工程勘察技术已经有了显著提高，但是达到国际先进水平的成果还只是少数的，多数还是低水平的，有的甚至还存在着严重的错误，具体来讲，不仅资质等级低的单位所提交的成果水平较低，就连甲级单位或者全国有名的大单位，其成果水平也并不能都高居上乘。现在国内的研究成果，最突出的特点就是照搬照抄已有的成果，缺少新技术、新方法的开发，不能达到创新的水平。（2） 技术体系尚未与国际接轨所谓的技术体系，可以概括为：技术标准、技术方法和技术成果。自改革开放以来，虽然经过了风风雨雨二十几年的发展，但是岩土勘察业务仍然局限于国内市场，深究其中，可以发现最重要的原因就是技术体系不接轨。如果在未来的发展中，我国的勘察大市

17、场不能与国际逐渐融合，那么很容易自成体系，更难于国际接轨。 （3） 成果质量堪忧所谓的工程质量控制主要可以分为三个方面：第一，业主方面的质量控制（工程建设监理的质量控制），这种控制是外部的、横向的。第二政府方面的质量控制（政府监督机构的质量控制），这种控制是外部的、纵向的。第三，承建商方面的质量控制，这种控制是内部的、自身的。可以看出，质量控制始终贯穿于质量形成、工程实施的全过程。在这个过程中，成果形成的具体步骤为：先按工种、工序及专业分级进行质量检验，使得本工序成果符合标准规定。然后将符合标准后的本成果交给后一工序使用，并通过该工序的质量标准，如此各个传递，到最后形成成果。在上面的分析过程中

18、，可以看出，成果的形成过程并没有问题，关键在于勘察单位现有的管理形式主要有两种：采用ISO系列标准来实施过程控制，采用传统粗放型的质量控制在后者的质量控制过程中，就不可避免的形成低水平、低参考价值的成果。中外现状的对比：必须承认，岩土勘察技术首先在国外兴起，同时国外的发展程度也是远远优于我国的。调查研究，在欧美一些发达的国家和地区，岩土勘察技术的咨询工作主要是由有一些咨询公司提供的，这些公司的咨询业务又主要与就职于该公司的岩土工程师提供，这些岩土工程师不仅具有扎实的专业理论知识，同时又有着相当丰富的现场勘察经验。他们通过提供知识和信息，同时与高科技的勘察技术、手段相配合，使得岩土勘察技术的质量

19、得到保证。在我国由于勘察市场起步较晚，岩土工程专业体质还不尽完善和合理，所以就我国目前的发展水平而言，还是处于过渡时期，提升空间很大。2. 岩土工程勘察技术的发展研究归结如下：在国内地理信息系统被普遍应用和大力推广的前提下，勘察技术作为新兴专业也得到了大规模、高速的发展，在一定程度个，使得GIS技术得到了发展。传统的国内勘察建设工工程，一般是采用钻探技术，勘察结果主要依托于技术人员的实际经验以及勘探点的深度和密度。但是GIS技术的出现，在很大程度上加快了国民经济建设的发展步伐，并且很有力的促进了勘察工程工作的深度和广度发展。同时，随着不断深入的计算机数据处理、图形处理能力的提高，使得资料信息的

20、搜集变得更为合理和快捷，并且使得科学性、规范性的工程勘察方案的建立成为可能，进一步提高了工程勘察水平。在岩土勘察中广泛、有效的利用地理信息系统，不仅可以实现资源信息共享，同时也有助于做出科学的决策、合理的工程规划以及单项勘察的优化。不可否认GIS技术在岩土工程勘察技术中的应用和实践越来越成熟，但是仍然存在一些不足之处，GIS技术的应用不能完全取代传统的勘察技术，包括基础资料的收集、必要的野外调查及室内分析等，所以，这就要求工程设计参与人员要在充分了解、掌握基础信息的基础上，建立一个科学合理的物理模型，然后导入GIS系统中进行科学合理的分析，只有这样才能提高工程勘察决策的科学性和可靠性，提高其经

21、济、社会效益。总而言之，虽然我国的岩土工程已经经过几十年的发展，但是勘察水平仍然与国际先进水平存在着明显的差距。在以后的发展中，我们可以通过运用国内逐渐成熟的地理信息系统技术，以及数字化和GIS技术，积累经验，不断研究，打破常规，不断创新，我们都坚信，我国的岩土勘察技术将会得到更好的发展。第二章 勘察工作2.1 工程概况吉林核电厂工程规划容量4台百万千瓦级压水堆核电机组，分两期建设，场坪一次完成，一期工程建设2台百万千瓦级压水堆核电机组，核岛采用CPR1000工程技术方案，兼顾第三代核电技术机组。本项目初可研工作是在完成厂址规划选址报告的基础上，针对4个候选厂址开展论证工作，目的是对4个候选厂

22、址在岩土工程条件方面进行比选排序，推荐适宜建造百万千瓦级（CPR-1000）核电机组的优先候选厂址。4个候选厂址分别点将台厂址、松江厂址、四方山厂址三个厂址2.2 岩土工程勘察目的、任务要求2.2.1 勘察目的本次岩土工程勘察的目的为：在充分收集各候选厂址的区域地质、地震地质及厂址附近工程地质和水文地质资料的基础上，通过采用工程地质测绘、水文地质调查、钻探、工程物探、原位测试和室内试验等手段，初步查明厂址区工程地质及水文地质条件，对厂址区场地稳定性、地基条件、环境水文地质和环境地质做出初步评价，对厂址的工程地质条件提出“适宜”与“不适宜”建厂的意见，为筛选出优选厂址提供进行综合比选分析和评价所

23、需的工程地质资料，为初步可行性研究报告的编制提供依据，并对下一步勘测工作提出建议。2.2.2 勘察任务本次岩土工程勘察的任务如下：1）初步查明拟建场地的地形地貌、地质构造的展布及其特征；2）初步查明厂址区地层的分布、成因、类别、时代；初步查明岩石风化程度、坚硬程度、岩层中软弱夹层的分布及其特征，提供初步的岩土物理力学性质指标；3）初步查明危害厂址区的不良地质作用并判断其对场地稳定性的影响；4）初步判断抗震设计场地类别，划分对建筑物有利、不利和危险地段，初步判断地震液化的可能性；5）初步查明地下水埋藏条件及变化规律，并判断其腐蚀性；6）初步确定厂址区场地土类型和建筑物场地类别；对工程中的地基处理

24、问题，进行论证并提出建议；对人工开挖边坡的稳定性进行初步评价；7）初步查明厂址附近有无可开采价值的矿藏，有无影响地基稳定的人类历史活动、地下工程、采空区等；8）提出在可研阶段应重点研究的岩土工程问题。2.2.3 勘察依据与执行的规范规程（1）吉林核电工程初步可行性研究阶段岩土工程勘察技术任务书（2）吉林核电工程初步可行性研究阶段岩土工程勘察技术指示书（3）吉林核电工程初步可行性研究阶段岩土工程勘察工作大纲2.2.4 执行的技术规范规程（1）岩土工程勘察规范（GB50021-2001）；（2）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；（3）建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；（

25、4）核电厂抗震设计规范（GB50011-2001）；（5）建筑工程地质钻探技术标准（JGJ87-92）；（6）工程岩体试验方法标准（GB/T50266-99）；（7）土工试验方法标准（GB/T50123-1999）；（8）原状土取样技术标准（JGJ89-92）；（9）工程岩体试验方法标准（GB/T50266-99）；（10）水利水电工程钻孔压水试验规程（SL31-2003）；（11）工程岩体分级标准（GB50218-94）；（12）标准贯入试验规程（YS 5213-2000）；（13）岩芯钻探规程（地矿部）；（14）电力工程物探技术规程（DL/T 5159-2002）；（15）地下水检验方法（

26、DZ/T0064.10064.80-93）；（16）岩土工程勘察报告编制规定（CECS99：98）。（17）核电厂厂址选择安全规定（HAF0100（91）；（18）核电厂的地震分析与试验（HAD102/01）；（19）核电厂的抗震设计与鉴定（HAD102/02）；（20）核电厂厂址选择中的地震问题（HAD101/01）；（21）核电厂工程地质勘察规定（试行）（电计1996633号）；（22）核电厂工程建设项目可行性研究地震工作内容与深度规定（试行）（电力工业部 国家地震局 核工业总公司 电计1995641号）；2.3 勘察方案及工作量2.3.1 勘察方法及要求本次岩土工程勘察工作是在充分收集和

27、利用现有资料的基础上，采用工程地质调查和测绘、钻探、工程物探、原位测试及室内试验等方法和手段，对厂址的场地稳定性、地基适宜性、边坡稳定性、不良地质作用、水文地质及地质环境条件进行综合分析和评价，从而对各厂址的工程适宜性做出比较和评价。2.3.2勘察手段本次勘察采用工程地质调查与测绘、钻探、坑槽探、地球物理勘探、原位测试及室内试验等多种勘察手段和方法。（1） 测量 由地质及物探专业提出勘探点及物探剖面线坐标，测量专业使用GPS放样。坐标系统为1980西安坐标系，高程采用1985年国家高程基准。（2）工程地质调查和测绘地质测绘的范围包括厂址及周边区域，面积不小于4km2。同时对各厂址进行了水文地质

28、调查，每厂址调查范围不小于8km2。在三个侯选厂址分别进行了1:10000比例尺的工程地质测绘工作，采用全面查勘法，按照规范规定的调查密度，把调查点的间距控制在300m以内，同时综合考虑实际地质条件，寻找典型的地质露头点，采用手持GPS现场定位，进行现场观察、拍照、描述记录。由于测绘工作区的地质露头条件普遍较差，为了满足测绘精度的要求，采用洛阳铲掘探、锹镐刨挖的办法来揭露覆盖层，直至查清基岩的性质。测绘过程中，对每个地质点上，现场都按照规范要求进行了描述，主要包括覆盖层定名、分布厚度、成因类型，基岩岩性特征、岩石风化程度、节理发育特征等；对有代表性的地段进行了素描、拍照；对一些地质现象判断不清

29、的可疑地段以及通过物探手段探查疑似存在地质构造现象的地段进行了挖槽鉴定。通过调查厂址区及周边范围的水文地质现象，包括走访民井，调查泉的出露条件，量测地下水位、观测泉水流量等现场工作。初步了解了厂址区地下水补、径、排特征，地下水开采状况及动态特征，划分了水文地质单元，对厂址的水文地质及环境水文地质条件进行了初步的评价。（3）工程钻探 按勘察任务书的要求，勘探点线的布置考虑地貌单元条件，以能控制厂址区范围地质条件的变化为主要原则，钻孔间距在150m450m不等，钻孔深度分别达到预定场坪高程以下30m40m。钻孔的开孔与终孔孔径满足进行孔内测试、试验与取样的要求，一般钻孔的终孔直径为不小于75mm，

30、单孔波速测试孔的终孔直径为89mm。钻探采用清水或泥浆护壁（强风化段采用泥浆护壁）回转钻进，全断面取芯。岩芯应按要求摆放在岩芯箱内。先将岩芯按顺序排好，然后将岩芯以从上到下，从左到右的顺序放入岩芯箱内（岩芯箱左上角为本箱岩芯的最上部）。认真填写班报表，对岩芯按回次进行详细编录，记录每回次岩芯采取率、节理数和倾角等。用油漆对岩芯进行编号，回次间用小岩芯隔板相隔，岩芯隔板上应记录工程名称、孔号、进尺深度等项内容。钻孔终孔待水位稳定后量测钻孔内稳定水位。钻孔终孔及原位测试完成后，用素水泥进行了封孔。钻孔的岩芯采取率满足下列要求：较完整的岩石，回次岩芯采取率不低于85%，破碎岩石、强风化、全风化和松散

31、层，回次岩芯采取率不低于70%。（4）原位测试包括：标准贯入试验、压水试验、注水试验及单孔检层法波速测试。（5）地球物理勘探 采用的地球物理勘探方法包括：高密度电法、联合剖面法。（6）室内试验室内试验包括：岩石物理力学试验、原状土室内试验及水质分析。岩石试验包括岩石的物理力学性质指标室内试验和岩石点荷载试验。对岩样进行岩矿鉴定；水试样进行水质分析，评价地下水对混凝土结构及钢筋的腐蚀性。2.3.3勘察工作量完成地质测绘范围点将台厂址约4.5km2，松江厂址约5.0km2，四方山厂址约5.0km2。水文地质调查范围各厂址均不小于8km2。完成钻孔共计21个，累计进尺1443.4m。完成标准贯入试验

32、共15个钻孔，试验次数42次；完成压水试验5个钻孔共5段压水试验；完成3个试坑单环注水试验；完成102件试样的点荷载试验；完成8个单孔检层波速测试，深度介于46.0m78.0m。共取得原状土样11个，岩样131个。第三章 区域地质环境3.1 区域构造背景在大地构造上，工作区涉及到吉黑褶皱系、伊春延寿褶皱带和中朝（准）地台（图3-1）。（参考任纪舜等1992和1999年、车自成等2002年资料，虚框为工作区）温都尔庙加里东褶皱带；内蒙古吉黑印支褶皱带；佳木斯地块；伊春-延寿加里东褶皱带图3-1厂址所在大地构造位置图工作区属于3个不同性质的一级大地构造单元，大部分为吉黑褶皱系，东北部是伊春延寿加里东褶皱带，南部边缘一小部分为中朝地台，吉黑褶皱系部分具体分温都尔庙加里东褶皱带和内蒙古吉黑印支褶皱带，由于在吉林省内两个褶皱带之间没有明确的构造