9.2.1.1　概述

工程地质测绘是工程地质工作中最重要、最基本、最先进行的勘察方法。它是运用地质、工程地质理论对与工程建设有关的各种地质现象进行详细观察和描述，以查明拟定建筑区内工程地质条件的空间分布和它们之间的内在联系，并采用不同的颜色、符号，按照测绘比例尺的精度要求将它们正确地绘制在地形底图上，配合工程地质勘探、测试和其他勘察资料，编制成工程地质图，作为工程地质勘察的重要成果，供规划、设计和施工部门使用。

在基岩出露较好的山区，认真地进行工程地质测绘，可以较全面地阐明该区的工程地质条件，得到岩土工程地质性质的形成和空间变化的规律，判明物理地质现象和工程地质现象的空间分布、形成条件和发育规律。即使在第四纪覆盖的地区，工程地质测绘也仍然有着不可忽视的作用，只不过这时测绘工作的重点应放在研究地貌和第四纪土层上。测绘工作由于能进行大范围的直接观测描述，方便而又不需要复杂的设备，不需花费大量资金和材料，且效果显著，因而是查明建筑地区工程地质条件的有效方法之一。在工程规划阶段和可行性研究阶段，测绘往往是勘察的主要手段，初步设计及施工图设计勘察中也进行大比例尺的测绘工作。施工地质工作中的基坑展视图实际上也是一种特殊形式的测绘工作。

根据研究内容的不同，工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘两种。综合性工程地质测绘是对工程区内工程地质条件的各要素全面研究并进行综合评价，为编制综合工程地质图提供资料。专门性工程地质测绘是为某一建筑物服务的，或者对工程地质条件的某一要素进行专门研究，为编制专用工程地质图或工程地质分析图提供素材。无论哪种工程地质测绘都是为建筑物的规划、设计和施工服务的，都有其特定的研究目的，因此在测绘中应围绕建筑物的要求对工程地质条件的各要素进行详细的观察描述，而对那些与建筑物无关的地质因素则可以粗略一些，甚至不予注意，这是与其他地质测绘的重要区别。

工程地质测绘对各种有关的地质现象的研究，除阐明其成因和性质外，还要注重定量指标的取得。如断裂带的宽度和构造岩的性状、软弱夹层的厚度和性状、地下水位标高、裂隙发育程度、物理地质现象的规模、基岩埋藏深度等，以作为分析工程地质问题的依据。对与建筑物关系密切的不良地质现象，还要详细研究其发生发展过程及其对建筑物的地质环境的影响程度。

9.2.1.2　测绘前的准备工作

在工程地质勘测前，首先应明确本次测绘具体要解决的问题和工程设计上的初步设想，在此基础上搜集有关资料，包括：①本区（或区域）地质资料；②水文气象资料；③工程规划设计资料；④地形图；⑤其他有关资料。

地形图主要为野外测绘填图用，其比例尺应比工程地质测绘比例尺大一级或同级。

研究搜集到这些资料后，到现场熟悉当地自然情况，进行野外路线踏勘，以了解一般地貌、地质概况，编定工作计划。

工作计划的内容一般包括测绘的目的、任务（着重指出应查明的主要工程地质问题）、技术要求、比例尺和范围、工作量（包括观察、勘探点数，室内及野外试验采样工作等）、人员组织、计划进度、提交的成果、生产安全措施等。

工作计划制定后即可正式开展测绘工作。

9.2.1.3　工程地质测绘的研究内容

工程地质测绘应自始至终坚持以查明研究区工程地质条件和预测建筑物与地质环境间的相互作用为目的，因此它研究的主要内容是工程地质条件的诸要素。此外，还应搜集调查自然地理和已建建筑物的有关资料。

9.2.1.3.1　地层岩性

地层岩性的研究包括确定地层时代和填图单位；各类岩土层的分布、岩性、岩相及成因类型；岩土层的正常层序、接触关系、厚度及其变化规律；岩土的工程性质等。填图单位应根据比例尺的大小确定，比例尺越大，填图单位应越小。对于大比例尺填图，尤其要重视一些工程性质差、对工程影响大的软弱夹层、破碎带和有特殊工程地质意义的地层（如隔水层）。

9.2.1.3.2　地质构造

地质构造对工程建设的区域地壳稳定性、建筑场地稳定性和工程岩土体稳定性来说都是极重要的因素，而且它又控制着地形地貌、水文地质条件和不良地质现象的发育和分布。所以地质构造常常是工程地质测绘研究的重要内容。

工程地质测绘对地质构造研究的内容包括：①岩层的产状及各种构造型式的分布、形态和规模；②软弱结构面（带）的产状及其性质，包括断层的位置、类型、产状、断距、破碎带宽度及充填胶结情况；③岩土层各种接触面及各类构造岩的工程特性；④挽近期构造活动的形迹、特点及与地震活动的关系等。

在工程地质测绘中研究地质构造时，要运用地质历史分析和地质力学的原理和方法，以查明各种构造结构面（带）的历史组合和力学组合规律。既要对褶皱、断裂等大的构造形迹进行研究，又要重视节理、裂隙等小构造的研究。尤其在大比例尺工程地质测绘中，小构造研究具有重要的实际意义。因为小构造直接控制着岩土体的完整性、强度和透水性，是岩土工程评价的重要依据。

在水利水电工程中，由于节理、裂隙研究对工程岩体尤为重要，所以在工程地质测绘中必须进行专门的测量统计，以查明它们的展布规律和特性。尤其要深入研究建筑地段内占主导地位的节理、裂隙及其组合特点，分析它们与工程作用力的关系。

目前国内在工程地质测绘中，节理、裂隙测量统计结果一般用图解法表示，常用的有玫瑰花图（图9-1）、极点图（图9-2）和等密度图（图9-3）3种。近年来，基于节理、裂隙测量统计的岩体结构面网络计算机模拟已得到较广泛的应用。图9-4即为结构面网络图。

图9-1　裂隙玫瑰花图

图9-2　裂隙极点图

图9-3　裂隙等密度图

图9-4　结构面网络图

在强震区，挽近期的构造活动，特别是距今10万年以来有过活动的“活断层”，也应作为重点内容进行研究。

9.2.1.3.3　地形地貌

在水利工程中，地形地貌对建库起着决定性作用，工程地质测绘中的主要内容包括：①地貌形态特征、分布和成因；②划分地貌单元，地貌单元形成与岩性、地质构造及不良地质现象等的关系；③各种地貌形态和地貌单元的发展演化历史。上述各项研究内容大多是在小、中比例尺测绘中进行。在大比例尺工程地质测绘中，则应侧重于微地貌与工程建筑物布置以及岩土工程设计、施工关系等方面的研究。

9.2.1.3.4　水文地质条件

在工程地质测绘中研究水文地质条件的主要目的，是为研究与地下水活动有关的岩土工程问题和不良地质现象提供资料。在水利工程地质勘察中，应研究岩土的渗透性、地下水的埋深和腐蚀性，研究坝基、库区岩土体渗透性和地下水浸润曲线，以判明坝体的渗透稳定性、坝基与库区的渗漏及其对环境的影响。

在工程地质测绘过程中对水文地质条件的研究，应从地层岩性、地质构造、地貌特征和地下水露头的分布、类型、水量、水质等入手，并结合必要的勘探、测试工作，查明测区内地下水的类型、分布情况和埋藏条件；含水层、透水层和隔水层（相对隔水层）的分布，各含水层的富水性和它们之间的水力联系；地下水的补给、径流、排泄条件及动态变化；地下水与地表水之间的补、排关系；地下水的物理性质和化学成分等。在此基础上分析水文地质条件对水利工程的影响。

9.2.1.3.5　不良地质现象

不良地质现象研究的目的是为了评价建筑场地的稳定性，并预测其对各类水利工程的不良影响。由于不良地质现象直接影响建筑物的安全、经济和正常使用，所以工程地质测绘时对各种不良地质现象必须进行详尽研究。

研究不良地质现象要以地层岩性、地质构造、地貌和水文地质条件的研究为基础，并搜集气象、水文等自然地理因素资料。研究内容包括各种不良地质现象（岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、冲沟、河流冲刷、岩石风化等）的分布、形态、规模、类型和发育程度，分析它们的形成机制和发展演化趋势，并预测其对工程建设的影响。

9.2.1.3.6　人类活动对场地稳定性的影响(www.daowen.com)

测区内或测区附近人类的某些工程-经济活动，往往对水利工程有重要的影响。例如，人工洞穴、地下采空、大挖大填、抽（排）水等都有可能影响到大坝的安全、库岸的稳定、引调水线路的变形等，因此，对它们的调查应予以重视。

9.2.1.4　工程地质测绘的范围、比例尺和精度

9.2.1.4.1　工程地质测绘的范围

测绘范围应当确定得适宜，太大则浪费测绘工程量，太小则不能满足工程地质问题分析和设计的需要。总的来说，其范围要比建筑区大，要视设计阶段、建筑物特点以及工程地质条件而定。

（1）建筑物的类型和规模直接关系到测绘范围的大小。因大型水利工程与周围地质环境相互作用，会引起较大范围的自然条件变化，如产生水库坍岸、浸没。因此，必须将测绘范围扩展到足够的范围，才能查明工程地质条件，解决有关的工程地质问题。

（2）从勘察阶段来说，在规划和设计开始阶段，建筑物的选址方案往往有多种，测绘的范围应当把与这些方案有关的地区包括在内，因而面积可能很大。到了具体建筑地点选定之后，测绘的范围就应局限在选定的地区，涉及的面积就小得多。测绘范围随着设计阶段的提高而逐渐缩小。

（3）工程地质条件的复杂程度和地区的研究程度对测绘范围的大小影响也很大。在工程地质条件复杂的地区，为了解决某些问题，必须把测绘范围扩大，以得到广泛而完整的观察。例如区内有活断层存在时，为了论证区域稳定性问题，必须对活断层进行追索、观测，以判断其活动性和发震的可能性。当工程处于泥石流地带时，测绘范围应包括泥石流的整个物源区、流通区和堆积区在内。岩溶地区的测绘也必须适当扩大范围，以弄清岩溶发育规律和影响程度。

如果已往的工作比较详细，有足够的可以利用的资料，则测绘的范围可以不必扩展太大，或只需重点向外围做些路线踏勘即可。

9.2.1.4.2　工程地质测绘的比例尺

一般地质测绘按其比例尺大小分为小比例尺测绘（1∶500 000～1∶1 000 000）、中比例尺测绘（1∶100 000～1∶20 000）、大比例尺测绘（1∶25 000～1∶50 000）、详测（大于1∶10 000）。由于工程地质测绘一般不进行先中比例尺、后大比例尺的分幅区测，而是紧密结合某项工程建设的规划、设计要求进行，所以它的大、中、小比例尺的划分迄今还未与地质测绘的划分统一起来。水工部门的划分原则是：

（1）小比例尺测绘（1∶50 000～1∶200 000）。一般是地质构造复杂地区研究坝区外围构造稳定性时采用，库区岩溶发育段也采用1∶50 000～1∶100 000的工程地质测绘。

（2）中比例尺测绘（1∶10 000～1∶25 000）。在可行性研究阶段选择坝址时，如研究地区的范围较大而条件又复杂时，采用此种比例尺测绘。

（3）大比例尺测绘（1∶5 000～1∶1 000）。对选定的坝区工程地质条件进行详细研究，或专门研究滑坡、岩溶等动力地质作用时采用。

测绘比例尺的选择也取决于地区地质条件的复杂程度和研究程度，以及设计建筑物的类型、规模和设计阶段，其中设计阶段的要求起最重要的作用。随着设计阶段的提高，建筑场地的位置越来越具体，范围越来越缩小，而对地质条件详细程度的要求却越来越高。所以，所采用的测绘比例尺就需要逐步加大。论证各设计阶段所采用的测绘比例尺都限于一定的范围之内，在这一范围内的进一步选择，则取决于地质条件的复杂程度和研究程度以及建筑物的类型规模和其重要性，复杂的地质条件及重要的建筑物则比例尺应大些。地区如已进行了某一种比例尺的地质或工程地质测绘，显然不应采用造成重复工作的相同比例尺或更小比例尺的测绘，而应是在关键地段进行更大比例尺测绘。

9.2.1.4.3　工程地质测绘的精度

工程地质测绘的精度系指在工程地质测绘中对地质现象观察描述的详细程度，以及工程地质条件各因素在工程地质图上反映的详细程度和精确程度。为了保证工程地质图的质量，工程地质测绘的精度必须与工程地质图的比例尺相适应。

观察描述的详细程度是以单位测绘面积上观察点的数量和观察线路的长度控制的（表9-1）。通常不论其比例尺多大，一般都以图上每1cm2范围内有一个观察点来控制观察点的平均数。比例尺增大，同样实际面积内的观察点数就相应增多。当天然露头不足时则必须采用人工露头来补充。所以在大比例尺测绘时常需配合有剥土、探槽、试坑等轻型勘探工程。观察点的分布一般不应是均匀的，而是工程地质条件复杂的地段多一些，简单的地段少一些，都应布置在工程地质条件的关键位置上。

表9-1　综合性工程地质测绘每km2内观察点数及观察路线平均长度

为了保证工程地质图的详细程度，还要求工程地质条件各因素的单元划分与图的比例尺相适应。一般规定岩层厚度在图上的最小投影宽度大于2mm者均应按比例尺反映在图上。厚度或宽度小于2mm的重要工程地质单元，如软弱夹层、能反映构造特征的标志层、重要的物理地质现象等，则应采用超比例尺或符号的办法在图上表示出来。

为了保证图的精度，还必须保证图上的各种界线准确无误。按规定，在任何比例尺的图上界线的误差不得超过0.5cm，所以大比例尺的工程地质测绘中要采用仪器定点法。

9.2.1.5　“3S”技术在工程地质测绘中的应用

3S是遥感（Remote Sensing）、全球定位系统GPS（Global Position System）和地理信息系统（Geographic Information System）的简称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术的总称。

RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离探测和识别的现代综合技术。

遥感技术可用于植被资源调查、气候气象观测预报、作物产量估测、病虫害预测、环境质量监测、交通线路网络与旅游景点分布等方面。例如，在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计滑坡的数量、长度、宽度、分布形式，找出其与民房、公路、河流的关系，求出相关系数，并结合降雨、水位变化等因素，估算滑坡的稳定性与危险性。同样，遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。

GPS是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等3部分构成，GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查及日常生活等不同领域。

GIS是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息，而且还能将它们进行各种组合、分析，并能查询、检索、修改、输出和更新等。

地理信息系统还有一个特殊的“可视化”功能，通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，清晰直观地表现出信息的规律和分析结果，同时还能在屏幕上动态地监测信息的变化。

地理信息系统具有输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能。通俗地讲，地理信息系统是信息的“大管家”。地理信息系统技术现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报等方面得到广泛应用。