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。
层位判定出现矛盾时,优先相信原始钻孔记录与试验数据,其次参考区域地质资料,最后才用"相邻孔趋势"做合理推断,并在图注中说明推断依据。

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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
1—1′ 工程地质剖面(示意,非实测) 地面线(孔口高程统一基准) 淤泥质粉土透镜体 推断段(虚线) ZK1 孔口 32.5 m ZK2 孔口 31.8 m ZK3 孔口 30.9 m ① 杂填土 ② 粉质黏土 ③ 中砂 层位尖灭 图例 杂填土 粉质黏土 中砂 推断界线 比例尺 0 10 20 m 水平 1:500 垂直 1:200 方向与编号 北 1—1′ 剖面,由北向南

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
垂直比例放大是剖面图的常见做法,但放大后地层倾角会被视觉夸大。若图中存在断层、倾斜界面,应在图注中说明垂直放大倍数,避免读图者按图面角度直接量取真倾角。

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。