巖土工程勘察5勘探工作的布置課件

第五節(jié)勘探工作的布置和施工順序一、勘探工作的布置布置勘探工作總的要求，應(yīng)是以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質(zhì)資料。為此，作勘探設(shè)計(jì)時(shí)，必須要熟悉勘探區(qū)已取得的地質(zhì)資料，并明確勘探的目的和任務(wù)。將每個(gè)勘探工程都布置在關(guān)鍵地點(diǎn)，且發(fā)揮其綜合效益。在工程地質(zhì)勘察的各個(gè)階段中，勘探坑孔的合理布置，坑孔布置方案的設(shè)計(jì)必須建立在對工程地質(zhì)測繪資料以及區(qū)域地質(zhì)資料充分分析研究的基礎(chǔ)上。1課件(一)勘探工作布置的一般原則

1、勘探總體布置形式

（1）勘探線按特定方向沿線布置勘探點(diǎn)（等間距、或不等間距），了解沿線工程地質(zhì)條件，繪制工程地質(zhì)剖面圖。用于初勘階段、線形工程勘察、天然建材初查。

（2）勘探網(wǎng)勘探網(wǎng)選布在相互交叉的勘探線及其交叉點(diǎn)上，形成網(wǎng)狀。（方格狀、三角狀、弧狀等）用于了解面上的工程地質(zhì)條件，繪制不同方向的剖面圖，場地地質(zhì)結(jié)構(gòu)立體投影圖。適用于基礎(chǔ)工程場地詳勘，天然建材詳查階段

（3）結(jié)合建筑物基礎(chǔ)輪廓一般工程建筑物設(shè)計(jì)要求，勘探工作按建筑物基礎(chǔ)類型、型式、輪廓布置，并提供剖面及定量指標(biāo)。2課件樁基——每個(gè)單獨(dú)基礎(chǔ)有一個(gè)鉆孔；筏片、箱基——基礎(chǔ)角點(diǎn)、中心點(diǎn)應(yīng)有鉆孔；拱壩——按拱形最大外荷載線布置孔2、布置勘探工作時(shí)，應(yīng)遵循以下幾條原則：

(1)勘探工作應(yīng)在工程地質(zhì)測繪基礎(chǔ)上進(jìn)行。通過工程地質(zhì)測繪，對地下地質(zhì)情況有一定的判斷后，才能明確通過勘探工作需要進(jìn)一步解決的地質(zhì)問題，以取得好的勘探效果。否則，由于不明確勘探目的，將有一定的盲目性。(2)無論是勘探的總體布置還是單個(gè)勘探點(diǎn)的設(shè)計(jì)，都要考慮綜合利用。既要突出重點(diǎn)，又要照顧全面，點(diǎn)面結(jié)合，使各勘探點(diǎn)在總體布置的有機(jī)聯(lián)系下發(fā)揮更大的效用。3課件

(5)勘探布置應(yīng)考慮地質(zhì)、地貌、水文地質(zhì)等條件。一般勘探線應(yīng)沿著地質(zhì)條件等變化最大的方向布置?？碧近c(diǎn)的密度應(yīng)視工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度而定，而不是平均分布。為了對場地工程地質(zhì)條件起到控制作用，還應(yīng)布置一定數(shù)量的基準(zhǔn)坑孔(即控制性坑孔)，其深度較一般性坑孔要大些。(6)在勘探線、網(wǎng)中的各勘探點(diǎn)，應(yīng)視具體條件選擇不同的勘探手段，以便互相配合，取長補(bǔ)短，有機(jī)地聯(lián)系起來。

總之，勘探工作一定要在工程地質(zhì)測繪基礎(chǔ)上布置?？碧讲贾弥饕Q于勘察階段、建筑物類型和巖土工程勘察等級三個(gè)重要因素。還應(yīng)充分發(fā)揮勘探工作的綜合效益。為搞好勘探工作，巖土工程師應(yīng)深入現(xiàn)場，并與設(shè)計(jì)、施工人員密切配合。在勘探過程中，應(yīng)根據(jù)所了解的條件和問題的變化，及時(shí)修改原來的布置方案，以期圓滿地完成勘探任務(wù)。

5課件3、勘探坑孔布置原則按工程地質(zhì)條件布置坑孔的基本原則A、地貌單元及其銜接地段勘探線應(yīng)垂直地貌單元界限，每個(gè)地貌單元應(yīng)有控制坑孔，二個(gè)地貌單元之間過渡地帶應(yīng)有鉆孔。B、斷層在上盤布坑孔，在地表垂直斷層走向布置坑探，坑孔應(yīng)穿過斷層面。C、滑坡沿滑坡縱橫軸線布孔、井，查明滑動帶數(shù)量、部位、滑體厚度。坑孔深應(yīng)穿過滑帶到穩(wěn)定基巖。D、河谷垂直河流布置勘探線，鉆孔應(yīng)穿過覆蓋層并深入基巖5m以上，防止誤把漂石當(dāng)作基巖。E、查明陡傾地質(zhì)界面，使用斜孔或斜井，相鄰兩孔深度所揭露的地層相互銜接為原則，防止漏層。6課件(二)勘探坑孔間距的確定各類建筑勘探坑孔的間距，是根據(jù)勘察階段和巖土工程勘察等級來確定的。不同的勘察階段，其勘察的要求和巖土工程評價(jià)的內(nèi)容不同，因而勘探坑孔的間距也各異。初期勘察階段的主要任務(wù)是為選址和進(jìn)行可行性研究，對擬選場址的穩(wěn)定性和適宜性作出巖土工程評價(jià)，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和方案比較，滿足確定場地方案的要求。由于有若干個(gè)建筑場址的比較方案，勘察范圍大?？碧娇涌组g距比較大。當(dāng)進(jìn)入到中、后期勘察階段，要對場地內(nèi)建筑地段的穩(wěn)定性作出巖土工程評價(jià)，確定建筑總平面布置，進(jìn)而對地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、地基處理和不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治進(jìn)行計(jì)算與評價(jià)，以滿足施工設(shè)計(jì)的要求。此時(shí)勘察范圍縮小而勘探坑孔增多了，因而坑孔間距是比較小的。

7課件（2）與工程建筑物穩(wěn)定性有關(guān)的工程地質(zhì)問題的研究的需要；如壩基可能的滑移面深度、滲漏帶底板深度。（3）工程設(shè)計(jì)的特殊要求；如確定壩基灌漿處理的深度、樁基深度、持力層深度等。（4）工程地質(zhì)測繪及物探對某種勘探目的層的推斷，在勘探設(shè)計(jì)中應(yīng)逐孔確定合理深度，明確終孔標(biāo)志。對于規(guī)范不應(yīng)機(jī)械執(zhí)行，應(yīng)結(jié)合實(shí)際地質(zhì)條件靈活運(yùn)用。作勘探設(shè)計(jì)時(shí)，有些建筑物可依據(jù)其設(shè)計(jì)標(biāo)高來確定坑孔深度。例如，地下洞室和管道工程，勘探坑孔應(yīng)穿越洞底設(shè)計(jì)標(biāo)高或管道埋設(shè)深度以下一定深度。此外，還可依據(jù)工程地質(zhì)測繪或物探資料的推斷確定勘探坑孔的深度。在勘探坑孔施工過程中，應(yīng)根據(jù)該坑孔的目的任務(wù)而決定是否終止，切不能機(jī)械地執(zhí)行原設(shè)計(jì)的深度。例如，為研究巖石風(fēng)化分帶目的的坑孔，當(dāng)遇到新鮮基巖時(shí)即可終止。9課件二、勘探工程的施工順序勘探工程的合理施工順序，既能提高勘探效率，取得滿意的成果，又節(jié)約勘探工作量。為此，在勘探工程總體布置的基礎(chǔ)上，須重視和研究勘探工程的施工順序問題，即全部勘探工程在空間和時(shí)間上的發(fā)展問題。

一項(xiàng)建筑工程，尤其是場地地質(zhì)條件復(fù)雜的重大工程，需要勘探解決的問題往往較多。由于勘探工程不可能同時(shí)全面施工，而必須分批進(jìn)行。這就應(yīng)根據(jù)所需查明問題的輕重主次，同時(shí)考慮到設(shè)備搬遷方便和季節(jié)變化，將勘探坑孔分為幾批，按先后順序施工。先施工的坑孔，必須為后繼坑孔提供進(jìn)一步地質(zhì)分析所需的資料。所以在勘探過程中應(yīng)及時(shí)整理資料，并利用這些資料指導(dǎo)和修改后繼坑孔的設(shè)計(jì)和施工。不言而喻，選定第一批施工的勘探坑孔是具有重要意義的。10課件

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，第一批施工的坑孔應(yīng)為：對控制場地工程地質(zhì)條件具關(guān)鍵作用和對選擇場地有決定意義的坑孔；建筑物重要部位的坑孔；為其他勘察工作提供條件，而施工周期又比較長的坑孔；在主要勘探線上的坑孔。考慮到洪水的威脅，應(yīng)在枯水期盡量先施工水上或近水的坑孔。由此可知，第一批坑孔的工程量是比較大的。11課件

關(guān)于試樣的代表性，從取樣角度來說，需考慮取樣的位置、數(shù)量和技術(shù)問題。巖土體一般為非均質(zhì)體，其性狀指標(biāo)是一定空間范圍的隨機(jī)變量。因此取樣的位置在一定的單元體內(nèi)應(yīng)力求在不同方向上均勻分布，以反映趨勢性的變化。樣本的大小關(guān)系到總體特性指標(biāo)(包括均值、方差及置信區(qū)間)估計(jì)的精確度和可靠度?？紤]到取樣的成本，需要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面權(quán)衡，合理地確定取樣的數(shù)量。根據(jù)勘察設(shè)計(jì)要求，不同試樣的用途是不一樣的。例如，有的試樣主要用于巖土分類定名；有的主要用于研究其物理性質(zhì)；而有的除上述外，還要研究其力學(xué)性質(zhì)。為了保證所取試樣符合試驗(yàn)要求，必須采用合適的取樣技術(shù)。本節(jié)主要討論鉆孔中采取土樣的技術(shù)問題，即土樣的質(zhì)量要求、取樣方法、器具以及取樣效果的評價(jià)等問題。

13課件一、土樣的質(zhì)量等級

土樣的質(zhì)量實(shí)質(zhì)上是土樣的擾動問題。土樣擾動表現(xiàn)在原位應(yīng)力狀態(tài)、含水率、結(jié)構(gòu)和組成成分等方面的變化，它們產(chǎn)生于取樣之前，取樣之中以及取樣之后直至試樣制備的全過程之中。土樣擾動對試驗(yàn)成果的影響也是多方面的，使之不能確切表征實(shí)際的巖土體。從理論上講，除了應(yīng)力狀態(tài)的變化以及由此引起的卸荷回彈是不可避免的之外，其余的都可以通過適當(dāng)?shù)娜悠骶吆筒僮鞣椒▉砜朔驕p輕。實(shí)際上，完全不擾動的真正原狀土樣是無法取得的。

有的學(xué)者從實(shí)用觀點(diǎn)出發(fā)，提出對不擾動土樣或原狀土樣基本質(zhì)量要求是：(1)沒有結(jié)構(gòu)擾動。(2)沒有含水率和孔隙比的變化。(3)沒有物理成分和化學(xué)成分的改變。

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并規(guī)定了滿足上述基本質(zhì)量要求的具體標(biāo)準(zhǔn)。由于不同試驗(yàn)項(xiàng)目對土樣擾動程度有不同的控制要求，因此許多國家的規(guī)范或手冊中都根據(jù)不同的試驗(yàn)要求來劃分土樣質(zhì)量級別?！兑?guī)范》參照國外的經(jīng)驗(yàn)，對土樣質(zhì)量級別作了四級劃分，并明確規(guī)定各級土樣能進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目(下表)。其中Ⅰ、Ⅱ級土樣相當(dāng)于原狀土樣，但Ⅰ級土樣比Ⅱ級土樣有更高的要求。表中對四級土樣擾動程度的區(qū)分只是定性的和相對的，沒有嚴(yán)格的定量標(biāo)準(zhǔn)。目前雖已有多種評價(jià)土樣擾動程度的方法，但在實(shí)際工程中不大可能去對所取土樣的擾動程度作詳細(xì)研究和定量評價(jià)，只能對采取某一級別土樣所必須使用的器具和操作方法作出規(guī)定。15課件二、鉆孔取土器及其適用條件取土器是影響土樣質(zhì)量的重要因素，所以勘察部門都注重取土器的設(shè)計(jì)、制造。對取土器的基本要求是：盡可能使土樣不受或少受擾動；能順利切入土層中，并取上土樣；結(jié)構(gòu)簡單且使用方便。(一)取土器基本技術(shù)參數(shù)取土器的取土質(zhì)量，首先取決于取樣管的幾何尺寸和形狀。目前國內(nèi)外鉆孔取土器有貫入式和回轉(zhuǎn)式兩大類，其尺寸、規(guī)格不盡相同。以國內(nèi)主要使用的貫入式取土器來說，有兩種規(guī)格的取樣管.1、取樣管直徑(D)目前土試樣的直徑多為50mm或80mm,考慮到邊緣的擾動，相應(yīng)地宜采用內(nèi)徑(De)為75mm及100mm的取樣管。對于飽和軟粘土、濕陷性黃土等某些特殊土類，取樣管直徑還應(yīng)更大些。17課件2、面積比(Ca)對于無管靴的薄壁取土器，Dw=Dt，Ca值愈大，土樣被擾動的可能性愈大。一般采取高質(zhì)量土樣的薄壁取土器，其Ca10%，采取低級別土樣的厚壁取土器Ca值可達(dá)30%。3、內(nèi)間隙比（Ci）18課件

Ci的作用是減小取樣管內(nèi)壁與土樣間因摩擦而引起對土樣的擾動，Ci的最佳值隨著土樣的直徑的增大而減小。國內(nèi)生產(chǎn)的各種取土器Ci值為0-1.5%。4、外間隙比（C0）

C0的作用是減小取樣管外壁與土層的摩擦，以使取土器能順利入土。國內(nèi)生產(chǎn)的各種取土器C0值為0-2%。19課件(二)貫入式取土器貫入式取土器取樣時(shí)，采用擊入或壓入的方法將取土器貫入土中。這類取土器又可分為敞口取土器和活塞取土器兩類。敞口取土器按取樣管壁厚分厚壁、薄壁和束節(jié)式三種；活塞取土器又有固定活塞、水壓固定活塞、自由活塞等幾種。(三)回轉(zhuǎn)式取土器

回轉(zhuǎn)式取土器的基本結(jié)構(gòu)與巖心鉆探的雙層巖心管相同，分為單動和雙動兩類。單動三重管取土器和雙動三重管取土器?；剞D(zhuǎn)式取土器可采取較堅(jiān)硬、密實(shí)的土類以至軟巖的樣品。單動型取土器適用于軟塑～堅(jiān)硬狀態(tài)的粘性土和粉土、粉細(xì)砂土，土樣質(zhì)量Ⅰ-Ⅱ級。雙動型取土器適用于硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)的粘性土、中砂、粗砂、礫砂、碎石土及軟巖，土樣質(zhì)量亦為Ⅰ-Ⅱ級。21課件三、鉆孔取樣的操作土樣質(zhì)量的優(yōu)劣，不僅取決于取土器具，還取決于取樣全過程的各項(xiàng)操作是否恰當(dāng)。(一)鉆進(jìn)要求(1)使用合適的鉆具與鉆進(jìn)方法。一般應(yīng)采用較平穩(wěn)的回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)。若采用沖擊、振動、水沖等方式鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)在預(yù)計(jì)取樣位置1m以上改用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。在地下水位以上一般應(yīng)采用干鉆方式。(2)在軟土、砂土中宜用泥漿護(hù)壁。若使用套管護(hù)壁，應(yīng)注意旋入套管時(shí)管靴對土層的擾動，且套管底部應(yīng)限制在預(yù)計(jì)取樣深度以上大于3倍孔徑的距離。(3)應(yīng)注意保持鉆孔內(nèi)的水頭等于或稍高于地下水位，以避免產(chǎn)生孔底管涌，在飽和粉、細(xì)砂土中尤應(yīng)注意。

22課件(二)取樣要求(1)到達(dá)預(yù)計(jì)取樣位置后，要仔細(xì)清除孔底浮土。孔底允許殘留浮土厚度不能