工程地質(zhì)勘探程序

1、、工程地質(zhì)勘探（一）工程地質(zhì)勘探的任務(wù)工程地質(zhì)勘探一般在工程地質(zhì)測繪的基礎(chǔ)上進行。它可以直接深入地下巖層取得所需的工程地質(zhì)條件資料， 是探明深部地質(zhì)情況的可靠的方法。工程地質(zhì)勘探的主要方式有工程地質(zhì)鉆探、坑探和物探，其主要任務(wù)為：1探明建筑場地的巖性及地質(zhì)構(gòu)造，即以及各地層的厚度、 性質(zhì)及其變化；劃分地層并確定其接觸關(guān)系；以及基巖的風(fēng)化程度、劃分風(fēng)化帶；研究巖層的產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育程度及其隨深度的變化；研究褶皺、斷裂、破碎帶以及其他地質(zhì)構(gòu)造的空間分布和變化。2探明水文地質(zhì)條件，即含水層、隔水層的分布、埋深、厚度、性質(zhì)及地下水位。3探明地面及物理地質(zhì)現(xiàn)象，包括河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位臵和土層結(jié)

2、構(gòu)；溶 巖的規(guī)模及發(fā)育程度；滑坡及泥石流的分布、范圍、特性等。4提取巖土樣及水樣， 提供野外試驗條件。 從鉆孔或勘探點去巖土樣或水樣，提供室內(nèi)試驗、分析、鑒定之用。勘探所形成的坑孔可為現(xiàn)場原位試驗提供場所和條件。（二）工程地質(zhì)勘探的方法1工程地質(zhì)坑、槽探坑、槽探是在建筑場地挖探井或探槽以取得直觀資料和原狀土樣，這是一種不使用專用機具的常用勘探方法。 當(dāng)場地地質(zhì)條件比較復(fù)雜時， 利用坑探可以直接觀測地層的結(jié)構(gòu)和 變化，但坑探可達的深度較淺?？犹降姆N類有探槽、探坑和探井。在工程地質(zhì)勘察中，常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等幾種類型，見表8-1。工程地質(zhì)勘探中坑、槽、洞的類型表8-1類型特點用途試

3、坑數(shù)十厘米的小坑，形狀不定局部剝除地表覆土，揭露基巖淺井從地表向下垂直，斷面呈圓形或方形，深515m確定覆蓋層及風(fēng)化層的巖性及厚度，取原狀樣，載荷試驗，滲水試驗探槽在地表垂直巖層或構(gòu)造線挖掘成深度不大的（小于 35m）長條形槽子追索構(gòu)造線、斷層、探查殘積坡積層，風(fēng)化巖石的厚 度和巖性豎井形狀與淺井同，但深度可超過20m以上，一般在平緩山坡、漫灘、階地等 巖層較平緩的地方，有時需要支護了解覆蓋層厚度及性質(zhì)，構(gòu)造線、巖石破碎情況、巖 溶、滑坡等，巖層傾角較緩時效果較好平洞在地面有岀口的水平通道， 深度較調(diào)查斜坡地質(zhì)構(gòu)造，對查明地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、大，適用較陡的基巖巖坡風(fēng)化巖層時，效果較好，

4、還可取樣或作原位試驗探槽是在挖掘成長條形且兩壁常為傾斜上寬下窄的槽子，其斷面有梯形或階梯型兩種。較深的探槽兩壁要進行必要的支護以策安全。探槽一般在覆蓋土層小于3.0m時使用。它適用于了解地質(zhì)構(gòu)造線、斷裂破碎帶寬度、地層分界線、巖脈寬度及其延伸方向和采取原狀土 試樣等。凡挖掘深度不大且形狀不一的坑，或成矩形的較短的探槽狀的坑為探坑。探坑的深度 一般為1.02.0m，與土層的目的相同。探井一般深度都大于 3.0m，其斷面形狀為方形、矩形和圓形。圓形探井在水平方向能 承受較大的側(cè)壓力，比其他形狀的探井安全。坑探中采取原狀土樣可按照以下步驟進行：首先在井底或井壁的指定深度處挖一土柱，土柱的直徑必須大于

5、土筒的直徑，將土柱頂面削平，套上兩端開口的金屬筒并削去筒外多余的土， 一面削土一面將筒壓入，直到筒完全套入土柱體后切斷土體柱。然后削去兩端多余的土體，該上筒蓋，用熔蠟密封后貼上標簽并注明土柱的上下方向、編號等即完成取樣工作。2鉆探(1)工程地質(zhì)鉆探的概念工程地質(zhì)鉆探是獲取地表下準確的地質(zhì)資料的重要的方法，而且通過鉆探的鉆孔采取原狀巖土樣和做現(xiàn)場力學(xué)試驗也是工程地質(zhì)鉆探的任務(wù)之一。鉆探是指在地表下用鉆頭鉆入地層的勘探方法。在地層內(nèi)鉆成直徑較小并具有相當(dāng)深度的圓通形孔眼的孔稱為鉆孔。通常將直徑大于等于 800mm以上的鉆孔稱為大直徑鉆井。鉆孔的要素如圖(8-1 )所示。鉆孔上部口徑較大，下部口徑較

6、小，成階梯狀。鉆孔的上部為 孔口，底部為孔底；四周側(cè)壁為孔壁。鉆孔斷面的直徑為孔經(jīng)；由大孔經(jīng)改 為小孔經(jīng)稱換經(jīng)。從孔口到孔底的距離為孔深。鉆孔的直徑、深度、方向等，應(yīng)根據(jù)工程要求、地質(zhì)條件和鉆探方法綜合確定，取決4于鉆孔用途和鉆探點的地質(zhì)條件。鉆孔的直徑一般為75150mm在大型建筑物的工程地質(zhì)鉆探時孔經(jīng)常 大于150mm有時可達500mm如為鑒別和劃分土層， 終孔直徑不宜小于 33mm為了采取原狀土樣，取樣 段的孔經(jīng)不宜小于 108mm為了采取巖石試樣，取樣 段的孔經(jīng)對于軟巖不宜小于 108mm對于硬質(zhì)巖不宜 小于89mm作孔內(nèi)試驗時，試驗段的孔經(jīng)應(yīng)按試驗 要求確定。鉆孔的深度視工程要求和地

7、質(zhì)條件而定， 由數(shù)米至上百米，一般的工業(yè)與民用建筑地質(zhì)鉆探深 度在數(shù)十米以內(nèi)。鉆孔的深度一般為垂直的，也有傾斜的鉆孔，稱為斜孔。在地下工程中有打成水平的。甚至豎直向上的鉆孔。圖8-1鉆孔要素1-孔口； 2-孔底；3-孔壁；4-孔經(jīng)；5-換經(jīng)；6-孔（2）鉆探過程和鉆進方法根據(jù)自然條件的復(fù)雜性以及工程要求選擇鉆探設(shè)備和鉆進方法。鉆機一般分為回轉(zhuǎn)式 和沖擊式兩種。回轉(zhuǎn)式鉆機是利用鉆機的回轉(zhuǎn)器帶動鉆具旋轉(zhuǎn)， 磨消孔底地層而鉆進，通常使用管狀鉆具，能取柱狀巖芯樣品。沖擊式鉆機則利用卷揚機借鋼絲繩帶動有一定重量的鉆具上下 反復(fù)沖擊，使鉆頭擊碎孔底地層而形成鉆孔后用抽筒提取巖石碎 塊或擾動土樣。針對不同的

8、巖石及地層條件，可選取不同的鉆進方式、鉆機與鉆具（見表 8-2）鉆探過程中有三個基本程序：破碎巖土：在工程地質(zhì)鉆探中廣泛采用人力和機械方法，使小部分巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯的現(xiàn)象，叫做破碎巖土。巖土的破碎是借助于沖擊力、剪切力、研磨和壓力 來實現(xiàn)的。采取巖土：用沖洗液（或壓縮空氣）將破碎的碎屑沖到孔 外，或者用鉆具（抽筒、勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖芯管 等）靠人力或機械將孔底的碎屑或樣芯取出于地面。圖8-2 50型鉆機保全孔壁：為了順利地進行鉆探工作，必須保護好孔壁，不使其坍塌。一般使用套管和泥漿來護壁。工程地質(zhì)鉆探可根據(jù)巖土破碎的方式，將鉆進的方法分為以下四種：沖擊鉆進沖擊

9、鉆進法采用底部圓環(huán)狀鉆頭。鉆進時將鉆具提升到一定高度，利用鉆具自重，迅猛放落，鉆具在下落時產(chǎn)生沖擊動能，沖擊孔底巖土層， 使巖土層達到破碎之目的而加深鉆孔。回轉(zhuǎn)鉆進回轉(zhuǎn)鉆進法采用底部嵌焊有硬質(zhì)合金的圓環(huán)狀鉆頭進行鉆進。鉆進中施加鉆壓，使鉆頭在回轉(zhuǎn)中切入巖土層，達到加深鉆孔的目的。 在土質(zhì)地層中鉆進， 有時為有效地完整地揭露標準地層，還可以采用勺形鉆鉆頭進行鉆進。沖擊-回轉(zhuǎn)鉆進沖擊-回轉(zhuǎn)鉆進綜合了前兩種鉆進方法在地層鉆進中的優(yōu)點，以達到提高鉆進效率的目的。其工作原理是：在鉆進過程中，鉆頭克取巖石時，施加一定的動力，對巖石產(chǎn)生沖擊作用，使巖石的破碎速度加快， 破壞粒度比回轉(zhuǎn)剪切粒度增大。同時由于沖

10、擊力的作用使硬質(zhì)合金刻入巖石深度增加，在回轉(zhuǎn)中將巖石剪切掉。這樣就大大提高了鉆進的效率。工程地質(zhì)鉆探工作概況表8-2鉆探方法主要鉆具使用條件優(yōu)點缺點沖 擊 鉆 探人力洛陽鏟、鋼絲繩鉆探、錘擊鉆探碎石土、砂土、粘性 土、軟質(zhì)巖石設(shè)備簡單經(jīng)濟，能準確 了解含水層勞動強度大，難以取得完整巖芯，孔深較淺機械CZ-20C 型CZ-22C 型CZ-30C 型除上述巖土外，還可用于堅硬巖層可鉆進其他方法難以 鉆進的漂石及大卵石 土不能取完整巖芯，無法鉆斜孔回轉(zhuǎn)鉆探人力螺旋鉆、勺鉆均勻砂、粉土及粘土設(shè)備簡單，能采取試樣勞動強度大，孔深較淺機械硬合 金鋼 粒鉆 頭XJ-100 型UX300-2A 型SGZI-I

11、II 型XY2-3 型YDC-100 型除漂石、大卵石以上的各種硬度的巖石和土巖石采取率高，能取巖 樣，可鉆斜孔，可做孔 內(nèi)各種試驗硬合金只適用 VIII級硬 度以下巖石，鋼粒鉆進孔 壁不宜均勻平整，機具較 重金剛 石鉆 頭XY-IA型等鉆進VHI級硬度以上的最堅硬巖層最有效鉆孔質(zhì)量好，巖芯采取率高，機具較輕在軟弱和破碎巖層應(yīng)慎重使用，一般不適用于漂石、卵石層沖擊-回轉(zhuǎn)鉆探SH30-2 型碎石土、砂土、粉土、 粘性土鉆進效率較高、適用于各種土體孔深較淺，設(shè)備較復(fù)雜沖擊-回轉(zhuǎn)-振動 鉆探，復(fù)合鉆探G1-G3系列型GYC150型GJD-2 型JK-1 型上述土層以及不太堅硬的基巖半液壓傳動、回轉(zhuǎn)、

12、沖 擊、振動鉆具等功能齊 全，可靜壓取土大部分鉆具孔深較淺，堅硬巖層不適用沖擊-回轉(zhuǎn)-振動鉆進沖擊-回轉(zhuǎn)-振動鉆進綜合了前三種鉆進方法在地層鉆進中的優(yōu)點，以達到提高鉆進效率的目的。采用機械動力所產(chǎn)生的振動力， 通過連接桿和鉆具傳到圓筒形鉆頭周圍土中。 由于 震動器高速振動的結(jié)果，圓筒鉆頭依靠鉆具和振動器的重量使得土層更容易被切削鉆進，切 鉆進速度較快。（3 ）鉆孔地質(zhì)柱狀圖鉆孔地質(zhì)柱狀圖是表示該鉆孔所穿過的地層而綜合成圖表表示（表8-3 ）。圖中表示有地質(zhì)年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的絕對標高、巖土的描述、柱狀圖、地面絕 對標高、地下水水位和測量日期、巖土怎樣選取位臵等。 柱狀圖的比

13、例尺一般為 1： 100 1：500。鉆孔柱狀圖表表8 3孔號：K.1孔口高程也埋藏深度土層厚度土層低部的巖石描述柱狀圖比例水位和測量日期土樣位臵（m貢年齡從到絕對標咼尺 1 : 100岀現(xiàn)穩(wěn)定(4) 土試樣的采取原狀土樣的概念工程地質(zhì)鉆探的主要任務(wù)之一是在巖土層中采取巖芯或原狀土試樣。在采取試樣過程中應(yīng)該保持試樣的天然結(jié)構(gòu)，如果試樣的天然結(jié)構(gòu)已受到破壞，則此試樣已受到擾動， 這種試樣稱為“擾動樣”，在工程地質(zhì)勘察中是不容許的。除非有明確說明另有所用，否則次擾 動試樣作廢。由于土工試驗所得出的土性指標要保證可靠，因此工程地質(zhì)勘察中所取得的試樣必須是保留天然結(jié)構(gòu)的原狀試樣。 原狀試樣有巖芯試樣和

14、土試樣。巖芯試樣由于其堅硬性，其天然結(jié)構(gòu)難于破壞，而土試樣則不同，它很不容易被擾動。 因此，采取原狀土試樣是工程地質(zhì)勘察中的一項重要技術(shù)。但是在實際工程地質(zhì)勘察的鉆探過程中，要取得完全不擾動試樣是不可能的。造成土試樣擾動有三個原因：一是外界條件引起的土試樣的擾動，如鉆進工藝、鉆具選用、鉆壓、鉆速、取土方法選擇等。若在選用上不夠合理時，都能造成其土質(zhì)的 天然結(jié)構(gòu)被破壞。二是采樣過程造成的土體中應(yīng)力條件發(fā)生了改變，引起圖樣內(nèi)的質(zhì)點間的相對位臵位移和組織結(jié)構(gòu)的變化，甚至出現(xiàn)質(zhì)點間的原由粘聚力的破壞。三是采取土樣時， 需用取土器采取。但不論采用何種取土器，它都有一定的壁厚、長度和面積。當(dāng)切如土層時，

15、會使土樣產(chǎn)生一定的壓縮變形。壁愈厚所排開土體愈多， 其變形量愈大，這就造成土樣更大的擾動。從上述可見，所謂原狀土試樣實際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動。為此， 在采取土試樣過程中，應(yīng)力求減小對試樣的擾動，要盡力排除各種可能增大擾動量的因素。按照取樣方法和試驗?zāi)康模瑤r土工程勘察規(guī)范對土試樣的擾動程度分成如下的質(zhì)量等級：一級-不擾動，可進行試驗項目有：土類定義、含水量、密度、強度系數(shù)、變形參數(shù)、固結(jié)壓密系數(shù)。二級一一輕微擾動，可進行的試驗項目有：土類定義、含水量、密度。三級一一顯著擾動，可進行的試驗項目有：土類定義、含水量。四級一一完全擾動，可進行的試驗項目有：土類定義。在鉆孔取樣時，采用薄壁

16、取土器所采得的土樣定為一二級；對于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二三級；對于采用標準貫入器、 螺紋鉆頭或巖芯鉆頭所采得的粘性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定義為三四級。從上可見，為取得一級質(zhì)量的土試樣，普遍采用薄壁取土器來采取，以滿足土工試驗 全部的物理力學(xué)參數(shù)的正確獲得。減少土試樣擾動的注意事項 為保證土樣少受擾動，采取土試樣的前后及過程中應(yīng)注意如下事項： 合理的鉆進方法是保證取得不擾動土樣的第一前提。也就是說，鉆進方法的選用首先 應(yīng)著眼于確?？椎讛M取土樣不被擾動。 這一點幾乎對任何種土樣都適用， 而對結(jié)構(gòu)敏感或不 穩(wěn)定的土層尤為重要。從國內(nèi)外的經(jīng)驗看，主要有以下幾點要求：1）在結(jié)構(gòu)性敏感土層和較疏松砂土層中需采用回轉(zhuǎn)鉆進，而不得采用沖擊鉆進；2）以泥漿護孔，可以減少擾動。并注意在孔中保持足夠的靜水壓力，防止因孔內(nèi)水位 過低而導(dǎo)致孔底軟粘性土或砂層產(chǎn)生松動或涌起；3）取土鉆孔的孔徑要適當(dāng)，取土器與孔壁之間要有一定的距離，避免下放取土器時切 削孔壁，擠進過多的廢土。尤其在軟土鉆孔中，時有縮徑現(xiàn)象，則更需加大取