3. 工程地质剖面图绘制基础
工程地质剖面图是把钻孔、探井、静力触探等点状勘察信息,沿一条确定的剖面线"切开"后投影到竖直平面上的二维成果图。它回答的是"地下沿这条线是什么样"的问题,因此剖面线的位置决定了图能说明什么,地层连线的合理性决定了图是否可信,层位判定决定了图是否与原始记录一致,而图面要素决定了这张图能否被他人独立读懂。本节围绕这四件事展开。
一、剖面线选取:先定目的,再定位置
剖面线不是随意连孔的折线,而应服从勘察目的。常见选取原则如下:
- 控制主要建筑物轴线:如拟建高层主楼、桥梁墩台、堤坝轴线、基坑长边中点线,剖面线宜通过或紧邻主要受力部位,使地层变化直接对应结构位置。
- 垂直地貌单元与地层走向:地层倾向明显时,剖面线应尽量垂直于地层走向布置,才能真实反映倾角与厚度变化;平行走向布置会把倾斜地层画成"假水平"。
- 贯穿地层变化带:应跨越填土与原生土交界、阶地与河漫滩交界、软硬土层过渡带、断层或古河道等,使剖面能显示变化而非只显示均一。
- 利用已有钻孔,减少新孔:优先连接已有勘探点,必要时补孔使剖面线上孔距满足精度要求(一般主剖面孔距宜控制在 20~50 m,复杂场地加密)。
- 主剖面与辅助剖面配合:主剖面沿场地长轴或主要建筑群方向,辅助剖面垂直主剖面,形成网格,便于判断三维地层形态。
剖面线在平面图上应标注起点、终点、转折点坐标或桩号,并注明剖面编号与方向(如"1—1′ 剖面,由北向南")。方向约定必须全文统一,剖面图左右两端与平面图方向一致,避免读图时左右颠倒。
二、层位判定:以原始记录为准,不凭图面美观
层位判定的依据是钻孔柱状图、岩芯描述、原位测试与室内试验成果,而不是相邻孔的"看起来像"。判定时重点核对:
- 层顶高程与层底高程:由孔口高程减去孔内深度换算,孔口高程必须来自统一基准(如1985国家高程基准),不同基准不得混用。
- 层厚与缺失:某孔缺失某层,可能是真缺失(剥蚀、古地形),也可能是该孔未揭穿或分层遗漏,需回查原始记录。
- 同一层位的判别标志:颜色、状态、包含物、标准贯入击数、静探锥尖阻力 qc 与摩阻比 Rf 的组合特征,应作为层位对比的客观依据。
- 透镜体与夹层:厚度小、延伸短的粉土或淤泥透镜体应单独圈定,不应强行并入上下主层。
三、地层连线原则:有据可依,有疑可标
地层界线是剖面图的骨架,连线应遵循以下原则:
- 先连可靠界面,再处理过渡:先连接各孔均有明确层顶的界面,形成控制骨架,再处理缺失、尖灭、透镜体。
- 尊重层序与厚度变化趋势:正常沉积地层连线应平顺,厚度渐变;突变处应有依据(如侵蚀面、断层),不得为"好看"而画成波浪。
- 尖灭与超覆要画出来:层厚向一侧逐渐减小至零时,界线应收敛相交,表示尖灭;新地层覆盖在老地层侵蚀面上时,应画出侵蚀面形态。
- 断层要断开并标注:存在断层时,两侧地层界线应错断,标注断层性质、倾角与断距,不得连续穿过。
- 推断段用虚线:孔间无控制或依据不足的连线用虚线表示推断,实线表示有勘探点控制,二者不得混用。
- 不穿越、不交叉:同一地层界线不得与另一地层界线交叉,除非有断层或侵蚀关系并明确表达。
上图把本节四个要点集中在一张示意剖面中:地面线与孔口高程构成竖向基准;①杂填土、②粉质黏土、③中砂三层界线中,ZK1—ZK2 之间因缺少中间控制点而用虚线表示推断;ZK2 附近单独圈出淤泥质粉土透镜体,不并入主层;右侧 ②层向 ZK3 方向厚度收敛至零,用虚线画出尖灭;图下方配图例、比例尺(水平 1:500、垂直 1:200)与方向编号。需要强调,图中高程、层厚均为教学假设值,实际绘图必须使用本项目实测数据。
四、图面要素:让图能独立被读懂
一张合格的剖面图,除地层本身外还应具备以下要素:
| 要素 | 内容要求 | 常见错误 |
|---|---|---|
| 图名与编号 | 如"1—1′ 工程地质剖面图",与平面图编号一致 | 编号与平面图不对应 |
| 比例尺 | 注明水平与垂直比例尺;垂直放大时须明确标注 | 只写一个比例尺,纵横不分 |
| 高程与深度标尺 | 左侧竖标高程,孔内标深度,基准统一 | 孔口高程基准混用 |
| 钻孔与测试点 | 孔号、孔口高程、孔深、取样与标贯位置 | 只画孔不标高程 |
| 地层代号与图例 | 层号、名称、成因时代、图例花纹 | 图例与图内花纹不一致 |
| 界线性质 | 实线为实测控制,虚线为推断 | 推断段画实线 |
| 方向与位置 | 剖面方向、起终点桩号或坐标 | 方向缺失导致左右误读 |
| 图注与说明 | 推断依据、异常点说明、数据来源 | 无任何说明 |
实际绘制时,建议先在平面图上确定剖面线并量取各孔沿线距离,再以统一基准换算孔口高程,逐孔绘制柱状分层,最后按"先可靠界面、后过渡关系"的顺序连线。连线完成后应回头核对:每条界线是否都有勘探点或试验依据支撑,虚线范围是否已在图注中说明,图例、比例尺、方向是否齐全。做到这几点,剖面图才既反映真实地质结构,又能作为设计、施工与审查的可靠依据。