第三章工程地質(zhì)勘探與取樣

1、第三章工程地質(zhì)勘探與取樣本章重點(diǎn)：重點(diǎn)介紹了工程地質(zhì)勘探的任務(wù)、特點(diǎn)和手段，鉆探工程，坑探工程，地球物理勘探的工作方法，勘探工作的布置和施工順序，采取土樣。學(xué)習(xí)要求：掌握工程地質(zhì)鉆探方法及適用性、工程地質(zhì)巖芯編錄、取樣的技術(shù)要求以及勘探工作的布置要求第一節(jié) 概 述工程地質(zhì)勘探是在工程地質(zhì)測繪的基礎(chǔ)上，利用各種設(shè)備、工具 直接深入地下巖土層，查明地下巖土性質(zhì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、空間分布、地下水條件等內(nèi)容的勘察工作，是探明深部地質(zhì)情況的一種可靠的方法。工程地質(zhì)勘探的主要方式有鉆探工程、坑探工程和地球物理勘探工程（簡稱物探工程）。主要任務(wù)為： （1）探明建筑場地的巖性及地質(zhì)構(gòu)造，即各地層的厚度、性質(zhì)及其變化

2、；劃分地層并確定其接觸關(guān)系；了解基巖的風(fēng)化程度、劃分風(fēng)化帶；了解巖層的產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育程度及其隨深度的變化；了解褶皺、斷裂、破碎帶及其它地質(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、埋藏厚度、性質(zhì)及地下水位。（3)探明地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象，包括河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位置和土層結(jié)構(gòu)；巖溶的規(guī)模及發(fā)育程度；滑坡及泥石流的分布、范圍、特性等。（4)采取巖土樣及水樣，提供對巖土特性進(jìn)行鑒定和各種試驗(yàn)所需的樣品。提供野外試驗(yàn)條件。第二節(jié) 物 探 工 程一、物探工程的分類及應(yīng)用 物探工程是利用專門的儀器來探測各種地質(zhì)體物理場的分布情況，并對其數(shù)據(jù)及繪制的曲線進(jìn)行分析解釋，從而

3、劃分地層、判定地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及各種不良地質(zhì)現(xiàn)象的勘探方法，又稱為地球物理勘探。 物探工程的特點(diǎn)是：速度快、設(shè)備輕便、效率高、成本低。但具有多解性，屬于間接的方法。因此，在工程勘察中應(yīng)與其他勘探工程（鉆探和坑探）等直接方法結(jié)合使用。物探工程的主要作用有：（1）作為鉆探的先行手段，了解隱蔽的地質(zhì)界限、界面或異常點(diǎn)（如基巖面、風(fēng)化帶、斷層破碎帶、巖溶洞穴等）；（2）作為鉆探的輔助手段，在鉆孔之間增加地球物理勘探點(diǎn)，為鉆探成果的內(nèi)插、外推提供依據(jù)；（3）作為原位測試手段，測定巖土體的波速、動彈性模量、土對金屬的腐蝕性等參數(shù)。 物探工程主要解決的問題有：（1）測定覆蓋層的厚度，確定基巖的埋深和起

4、伏變化；（2）追溯斷層破碎帶和裂隙密集帶；（3）研究巖石的彈性性質(zhì)，測定巖石的動彈性模量和泊松比；（4）劃分巖體的風(fēng)化帶、測定風(fēng)化殼厚度和新鮮基巖的起伏變化。二、電阻率法在巖土工程勘察中的應(yīng)用 電阻率法是依靠人工建立直流電場，在地表測量某點(diǎn)垂直方向或水平方向的電阻率變化，從而推斷地表下地質(zhì)體性狀的方法。電阻率法主要可以解決下列地質(zhì)問題： (1)確定不同的巖性，進(jìn)行地層巖性的劃分； (2)探查褶皺構(gòu)造形態(tài)，尋找斷層； (3)探查覆蓋層厚度、基巖起伏及風(fēng)化殼厚度； (4)探查含水層的分布情況、埋藏深度及厚度，尋找充水?dāng)鄬?及主導(dǎo)充水裂隙方向； (5)探查巖溶發(fā)育情況及滑坡體的分布范圍； (6)尋找

5、古河道的空間位置。三、地震折射波法在巖土工程勘察中的應(yīng)用 地震折射波法是通過人工激發(fā)的地震波在地殼內(nèi)傳播的特點(diǎn)來探查地質(zhì)體的一種物探方法。 。 在巖土工程勘察中運(yùn)用最多的是高頻(200 Hz300Hz)地震波淺層折射法，可以研究深度在lOOm以內(nèi)的地質(zhì)體。 主要解決下列問題： (1)測定覆蓋層的厚度，確定基巖的埋深和起伏變化； (2)追索斷層破碎帶和裂隙密集帶； (3)研究巖石的彈性性質(zhì)，測定巖石的動彈性模量和動泊松比； (4)劃分巖體的風(fēng)化帶，測定風(fēng)化殼厚度和新鮮基巖的起伏變化。四、物探工程的一般要求1.應(yīng)用地球物理勘探方法時(shí)，應(yīng)具備下列條件：（1）被探測對象與周圍介質(zhì)之間有明顯的物理性質(zhì)差

6、異；（2）被探測對象具有一定的埋藏深度和規(guī)模，且地球物理異常有足夠的強(qiáng)度；（3）能抑制干擾，區(qū)分有用信號和干擾信號；（4）在有代表性地段進(jìn)行方法的有效性試驗(yàn)。2.地球物理勘探，應(yīng)根據(jù)探測對象的埋深、規(guī)模及其與周圍介質(zhì)的物性差異，選擇有效的方法。3.地球物理勘探成果判釋時(shí)，應(yīng)考慮其多解性，區(qū)分有用信息與干擾信號。需要時(shí)應(yīng)采用多種方法探測，進(jìn)行綜合判釋，并應(yīng)有已知物探參數(shù)或一定數(shù)量的鉆孔驗(yàn)證。第三節(jié) 鉆 探 工 程 鉆探是指用一定的設(shè)備、工具(即鉆機(jī))來破碎地殼巖石或土層，從而在地殼中形成一個(gè)直徑較小、深度較大的鉆孔(直徑相對較大者又稱為鉆井)，可取巖芯或不取巖芯來了解地層深部地質(zhì)情況的過程。鉆探

7、優(yōu)點(diǎn)：可以在各種環(huán)境下進(jìn)行，一般不受地形、地質(zhì)條件的限制；能直接觀察巖芯和取樣，勘探精度較高；能提供進(jìn)行原位測試和監(jiān)測工作，最大限度地發(fā)揮綜合效益；勘探深度大，效率較高。因此，不同類型、結(jié)構(gòu)和規(guī)模的建筑物，不同的勘察階段，不同環(huán)境和工程地質(zhì)條件下，凡是布置勘探工作的地段，一般均需采用此類勘探手段。 鉆探的缺點(diǎn)是，耗費(fèi)人力物力較多、平面資料連續(xù)性較差，鉆進(jìn)和取樣有時(shí)技術(shù)難度較大。 一、鉆探的目的和作用 工程地質(zhì)鉆探的目的和作用綜合起來有如下幾個(gè)方面： (1)查明建筑場區(qū)的地層巖性、巖層厚度變化情況，查明軟弱巖土層的 性質(zhì)、厚度、層數(shù)、產(chǎn)狀和空間分布； (2)了解基巖風(fēng)化帶的深度、厚度和分布情況；

8、 (3)探明地層斷裂帶的位置、寬度和性質(zhì)，查明裂隙發(fā)育程度及隨深度變化的情況； (4)查明地下含水層的層數(shù)、深度及其水文地質(zhì)參數(shù)； (5)利用鉆孔進(jìn)行灌漿、壓水試驗(yàn)及土力學(xué)參數(shù)的原位測試； (6)利用鉆孔進(jìn)行地下水位的長期觀測、或?qū)龅剡M(jìn)行降水以保證場地巖(土)的相關(guān)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性(如基坑開挖時(shí)降水或處理滑坡等地質(zhì)問題)。二、我國巖土工程常用的鉆探方法和設(shè)備1鉆探方法及適用性我國巖土工程勘探常用的鉆探方法有沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、振動鉆探和沖洗鉆探；按動力來源又將它們分為人力和機(jī)械兩種。（1）沖擊鉆進(jìn)：對于硬質(zhì)巖土層(巖石層或碎石土)一般采用孔底全面沖擊鉆進(jìn)；對于其他土層一般采用圓筒形鉆頭的刃口借助

9、于鉆具沖擊力切削土層鉆進(jìn)。（2）回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：包括巖芯鉆探、無巖芯鉆探和螺旋鉆探，巖芯鉆進(jìn)為孔底環(huán)狀鉆進(jìn)，螺旋鉆進(jìn)為孔底全面鉆進(jìn)。（3）振動鉆進(jìn)：適合于在土層中，特別適合于顆粒組成相對細(xì)小的土層中采用。（4）沖洗鉆進(jìn)：無法對土體結(jié)構(gòu)及其他相關(guān)特性進(jìn)行觀察鑒別。2鉆探設(shè)備 （1）鉆桿：主動鉆桿（又稱機(jī)上鉆桿），用于帶動鉆頭向下鉆進(jìn)或連接取樣器采取巖土樣品或進(jìn)行原位測試。常用的長度是4.5m或6m，直徑為42mm和50mm，鉆桿柱的連接方式有內(nèi)、外絲連接和焊接。 (2）鉆頭：有硬質(zhì)合金、鋼粒、金剛石三種類型：硬質(zhì)合金鉆頭適用于小于級的沉積巖及部分變質(zhì)巖、巖漿巖；鋼粒鉆頭適用于級的堅(jiān)硬地層；金剛石鉆頭適

10、用于級以上的最堅(jiān)硬巖層。 金剛石鉆進(jìn)推薦的終孔直徑為46mm或59mm；鋼粒鉆進(jìn)為不小于91mm；硬質(zhì)合金鉆進(jìn)常用59mm、76mm和91mm的鉆頭終孔，但用于煤系地層時(shí)應(yīng)不小于76mm，用于無機(jī)鹽勘探時(shí)應(yīng)不小于91mm；用于工程地質(zhì)勘查的終孔直徑一般應(yīng)不小于110mm，用于水井和工程施工的孔徑可達(dá)300mm500mm以上。(3）鋼管：又稱套管、巖芯管。用于保護(hù)支撐孔壁變產(chǎn)生變形或坍塌。 下列情況之一者必須下套管： (1)下孔口管，以保護(hù)孔口處巖土層不被沖壞，并將沖洗液導(dǎo)向循環(huán)槽，孔口管的另一個(gè)重要作用是導(dǎo)正鉆孔方向； (2)加固很難用泥漿護(hù)壁的不穩(wěn)定地層；(3)隔離漏水層與涌水層； (4)當(dāng)

11、設(shè)備負(fù)荷能力不足或處理孔內(nèi)異常需要縮小一級孔徑，而上覆地層又有坍塌塊、縮徑危險(xiǎn)時(shí)。 套管柱的連接方法主要有三種：（1）直接連接，(2)接頭連接，(3)接 箍連接。鉆探方法的適用范圍 表3-2鉆探方法鉆 進(jìn) 地 層勘察要求粘性土粉土砂土碎石土巖石直觀鑒別、采取不擾動試樣直觀鑒別、采取擾動試樣回轉(zhuǎn)螺旋鉆探無巖芯鉆探巖芯鉆探+ + + + + + + +-+ + + + + + +沖擊沖擊鉆探錘擊鉆探+ + + + + + + +振動鉆探+ + + + +沖洗鉆探+ + +注：+ + ：表示適用；+ ：表示部分適用；一 ：表示不適用 3鉆探的基本程序（1)破碎巖土（2)采取巖土芯或排除破碎巖土（3)

12、加固孔壁 加固方法有三種：一是借助于循環(huán)液的靜水壓力來平衡地層的側(cè)向壓力以維持其穩(wěn)定，這種方法在現(xiàn)代的反循環(huán)鉆進(jìn)中得到充分利用；二是用惰性材料或化學(xué)材料對孔壁進(jìn)行處理加固，常用的惰性材料有水泥、粘土，化學(xué)材料有混入循環(huán)液中的泥漿處理劑，還有如直接注入鉆孔中的堵漏劑，如氰凝、丙凝等；三是用金屬或非金屬的套管下入鉆孔中以支撐孔壁，這種方法雖然可靠，但成本較高。 三、鉆孔地質(zhì)編錄及資料整理鉆孔地質(zhì)編錄工作是巖土工程鉆探最基本的工作，在鉆進(jìn)過程中必須認(rèn)真、細(xì)致地做好鉆孔地質(zhì)編錄工作，以全面、準(zhǔn)確地反映鉆探工程的第一手地質(zhì)資料。建筑工程地質(zhì)鉆探與取樣技術(shù)規(guī)程（JGJ872012）對鉆孔的記錄和編錄作了明

13、確要求： (1)野外記錄應(yīng)由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員承擔(dān)；記錄應(yīng)真實(shí)及時(shí)，按鉆進(jìn)回次逐段填寫，嚴(yán)禁事后追記；（2）鉆探現(xiàn)場可采用肉眼鑒別和手觸的方法，有條件或勘察工作有明確要求時(shí)，可采用微型貫入儀等定量化、標(biāo)準(zhǔn)化的方法；（3）鉆探成果可用野外鉆孔柱狀圖或分層記錄表示。巖土芯樣可根據(jù)工程要求保存一定期限或長期保存，亦可拍攝巖芯、土芯彩照納入勘察成果資料。鉆探野外記錄是巖土工程勘察中最基本的原始資料，主要包括以下兩個(gè)內(nèi)容： 1巖土描述包括地層名稱、顏色、分層深度、巖土性質(zhì)等。巖土的定名應(yīng)符合現(xiàn)行巖土工程分類標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，描述術(shù)語和記錄符號均應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，鑒定描述以目測、手觸方法為主，可輔以部分標(biāo)準(zhǔn)化、定

14、量化的方法或儀器。 2鉆進(jìn)過程的記錄關(guān)于鉆進(jìn)過程的記錄包括：（1）使用鉆進(jìn)方法，鉆具名稱、規(guī)格、護(hù)壁方式等；（2）鉆進(jìn)難易程度，進(jìn)尺速度，操作手感，鉆進(jìn)參數(shù)的變化情況；（3）孔內(nèi)情況，應(yīng)注意縮徑、回淤，地下水位或循環(huán)液位及其變化等；（4）取樣及原位測試的編號、深度位置、取樣工具名稱規(guī)格，原位測試類型及其結(jié)果；（5）巖芯采取率，巖芯獲得率，巖體質(zhì)量指標(biāo)(RQD)值等定量指標(biāo)的確定。 巖芯采取率是指所取巖芯的總長度與本回次進(jìn)尺的百分比?？傞L度包括比較完整的巖芯和破碎的碎塊、碎屑和碎粉物質(zhì)。巖芯采取率是衡量巖芯鉆探質(zhì)量的重要指標(biāo)。 巖芯獲得率是指比較完整的巖芯長度與本回次進(jìn)尺的百分比。它不計(jì)入不成形

15、的破碎物質(zhì)?？紤]到鉆探的實(shí)際困難，建筑工程地質(zhì)鉆探與取樣技術(shù)規(guī)程（JGJ872012）要求對完整和較完整巖體不應(yīng)低于80，較破碎和破碎巖體巖芯不應(yīng)低于65，對需重點(diǎn)查明的部位（滑動帶、軟弱夾層等）應(yīng)采用雙層巖芯管連續(xù)取芯。3鉆探資料整理：鉆探工作結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行鉆孔資料整理。 （1）鉆孔柱狀圖。鉆孔柱狀圖是鉆孔觀測與編錄的圖形化，它是鉆探工作最主要的成果資料。該圖是將鉆孔內(nèi)每一巖土層情況按一定的比例編制成柱狀圖，并作簡明的描述。在圖上還應(yīng)在相應(yīng)的位置上標(biāo)明巖芯采取率、沖洗液消耗量、地下水位、巖心風(fēng)化分帶、孔中特殊情況、代表性的巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)以及取樣深度等。如果孔內(nèi)作過測井和試驗(yàn)的話，也應(yīng)將

16、其成果在相應(yīng)的位置上標(biāo)出。所以，鉆孔柱狀圖實(shí)際上是反映鉆探工作的綜合成果 (2)鉆孔操作現(xiàn)場記錄及水文地質(zhì)日志圖。 (3)巖土芯樣、素描圖及其說明。 4鉆探工程的一般要求（1）鉆探現(xiàn)場編錄柱狀圖應(yīng)按鉆進(jìn)回次逐項(xiàng)填寫，在每一回次中發(fā)現(xiàn)變層時(shí)應(yīng)分行填寫，不得將若干回次或若干層合并一行記錄。現(xiàn)場記錄不得謄錄轉(zhuǎn)抄，誤寫之處可以劃去，在旁邊作更正，不得在原處涂抹修改。（2）為便于對現(xiàn)場記錄檢查核對或進(jìn)一步編錄，勘探點(diǎn)應(yīng)按要求保存巖土芯樣。土芯應(yīng)保存在土芯盒或塑料袋中，每一回次至少保留一塊土芯。巖芯應(yīng)全部存放在芯盒內(nèi)，順序排列，統(tǒng)一編號。巖土芯樣應(yīng)保存到鉆探工作檢查驗(yàn)收為止。必要時(shí)應(yīng)在合同規(guī)定的期限內(nèi)長期

17、保存，也可在檢查驗(yàn)收結(jié)束后拍攝巖土芯樣的彩色照片，納入勘察成果資料。（3）鉆孔完工后，可根據(jù)不同要求選用合適材料進(jìn)行回填。臨近堤防的鉆孔應(yīng)采用干泥球回填，泥球直徑以2cm左右為宜?；靥顣r(shí)應(yīng)均勻投放，每回填2m進(jìn)行一次搗實(shí)。對隔水有特殊要求時(shí)，可用4:1水泥、膨潤土漿液通過泥漿泵由孔底逐漸向上灌注回填。 第四節(jié) 坑探工程一、坑探工程的目的和作用坑探工程也稱掘進(jìn)工程、井巷工程，它是用人工或機(jī)械的方法在地下開鑿?fù)诰蛞欢ǖ目臻g，以便直接觀察巖土層的天然狀態(tài)及各地層之間的接觸關(guān)系等地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并能取出接近實(shí)際的原狀結(jié)構(gòu)的巖土樣或進(jìn)行現(xiàn)場原位測試。其特點(diǎn)是：勘察人員能直接觀察到地質(zhì)結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確可靠，且便于素描

18、；可不受限制地從中采取原狀巖土樣和用作大型原位測試。尤其對研究斷層破碎帶、軟弱泥化夾層和滑動面(帶)等的空間分布特點(diǎn)及其工程性質(zhì)等，具有重要意義。 坑探工程的缺點(diǎn)是：使用時(shí)往往受到自然地質(zhì)條件的限制，耗費(fèi)資金大而勘探周期長；尤其是重型坑探工程不可輕易采用。二、坑探工程的類型和適用條件巖土工程勘探中常用的坑探工程有：探槽、試坑、淺井、豎井(斜井)、平硐和石門(平巷)。其中前三種為輕型坑探工程，后三種為重型坑探工程?，F(xiàn)將不同坑探工程的特點(diǎn)和適用條件列于表33中各種坑探工程的特點(diǎn)和適用條件 表33名稱特 點(diǎn)適 用 條 件探槽在地表深度小于3m的長條形槽子剝除地表覆土，揭露基巖，劃分地層巖性，研究斷層

19、破碎帶；探查殘坡積層的厚度和物質(zhì)、結(jié)構(gòu)試坑從地表向下，鉛直的、深度小于3m的圓形或方形小坑局部剝除覆土，揭露基巖；作載荷試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)，取原狀土樣淺井從地表向下，鉛直的、深度5m的圓形或方形井確定覆蓋層及風(fēng)化層的巖性及厚度；作載荷試驗(yàn)，取原狀土樣豎井(斜井)形狀與淺井相同，但深度大于，有時(shí)需支護(hù)了解覆蓋層的厚度和性質(zhì)，作風(fēng)化殼分帶、軟弱夾層分布、斷層破碎帶及巖溶發(fā)育情況、滑坡體結(jié)構(gòu)及滑動面等；布置在地形較平緩、巖層又較緩傾的地段平硐在地面有出口的水平坑道，深度較大，有時(shí)需支護(hù)調(diào)查斜坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)，查明河谷地段的地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、風(fēng)化巖層等；作原位巖體力學(xué)試驗(yàn)及地應(yīng)力量測，取樣；布置在地形

20、較陡的山坡地段石門(平巷)不出露地面而與豎井相連的水平坑道，石門垂直巖層走向，平巷平行了解河底地質(zhì)結(jié)構(gòu)，作試驗(yàn)等三、坑探工程設(shè)計(jì)書的編制在巖土工程勘探總體布置的基礎(chǔ)上編制的，其內(nèi)容主要包括： 1.坑探工程的目的、型號和編號； 2.坑探工程附近的地形、地質(zhì)概況； 3.掘進(jìn)深度及其論證； 4.施工條件：巖石及其硬度等級，掘進(jìn)的難易程度，采用的掘進(jìn)機(jī)械與掘進(jìn)方法；地下水位，可能的涌水情況，應(yīng)采取的排水措施；是否需要支護(hù)及支護(hù)材料、結(jié)構(gòu)等。 5.巖土工程要求：掘進(jìn)過程中的編錄要求及應(yīng)解決的地質(zhì)問題；對坑壁、底、頂板的掘進(jìn)方法的要求；取樣的地點(diǎn)、數(shù)量、規(guī)格和要求等；巖土試驗(yàn)的項(xiàng)目、組數(shù)、位置及掘進(jìn)時(shí)應(yīng)注

21、意的問題；應(yīng)提交的成果、資料及要求6.施工組織、進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)及人員安排。四、坑探工程的觀察、描述、編錄1坑探工程的觀察、描述坑探工程觀察和描述，是反映坑探工程第一手地質(zhì)資料的主要手段。所以在掘進(jìn)過程中應(yīng)認(rèn)真、仔細(xì)地做好此項(xiàng)工作。觀察、描述的內(nèi)容包括：(1)量測探井、探槽、豎井、斜井、平硐的斷面形態(tài)尺寸和掘進(jìn)深度；(2)地層巖性的劃分與描述。注意劃分第四系堆積物的成因、巖性、時(shí)代、厚度及空間變化和相互接觸關(guān)系；基巖的顏色、成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地層層序以及各層間接觸關(guān)系；應(yīng)特別注意軟弱夾層的巖性、厚度及其泥化情況。(3)巖石的風(fēng)化特征及其隨深度的變化，風(fēng)化殼分帶；(4)巖層產(chǎn)狀要素及其變化，各種構(gòu)造形態(tài)

22、；注意斷層破碎帶及節(jié)理、裂隙的發(fā)育；斷裂的產(chǎn)狀、形態(tài)、力學(xué)性質(zhì)；破碎帶的寬度、物質(zhì)成分及其性質(zhì)；節(jié)理裂隙的組數(shù)、產(chǎn)狀穿切性、延展性、隙寬、間距(頻度)，有必要時(shí)作節(jié)理裂隙的素描圖和統(tǒng)計(jì)測量；(5)測量點(diǎn)、取樣點(diǎn)、試驗(yàn)點(diǎn)的位置、編號及數(shù)據(jù)； (6)水文地質(zhì)情況。如地下水滲出點(diǎn)位置、涌水點(diǎn)及涌水量大小等。 2坑探工程展視圖 展視圖是坑探工程編錄的主要內(nèi)容，也是坑探工程所需提交的主要成果資料。所謂展視圖，就是沿坑探工程的壁、底面所編制的地質(zhì)斷面圖，按一定的制圖方法將三度空間的圖形展開在平面上。不同類型坑探工程展視圖的編制方法和表示內(nèi)容有所不同，其比例尺應(yīng)視坑探工程的規(guī)模、形狀及地質(zhì)條件的復(fù)雜程度而定

23、，一般采用l：251：100。 (1)探槽展示圖。 探槽在追蹤地裂縫、斷層破碎帶等地質(zhì)界線的空間分布及查明剖面組合特征時(shí)使用很廣泛。因此在繪制探槽展示圖之前，確定探槽中心線方向及其各段變化，測量水平延伸長度、槽底坡度、繪制四壁地質(zhì)素描顯得尤為重要。探槽展示圖有以坡度展開法繪制的展示圖和以平行展開法繪制的兩種展示圖。其中平行展示法使用廣泛，更適用于坡度直立的探槽。（2)淺井和豎井的展示圖。淺井和豎井的展示圖有兩種。一種是四壁輻射展開法，另一種是四壁平行展開法。四壁平行展開法使用較多，它避免了四壁輻射展開法因井較深存在的不足。圖35為采用四壁平行展開法繪制的探井展示圖，圖中淺井和豎井四壁的地層巖性

24、、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征很直觀地表示了出來。(3)平硐展示圖平硐展示圖繪制從硐口開始，到掌子面結(jié)束。具體繪制方法是：按實(shí)測數(shù)據(jù)先畫出硐底的中線，然后，依次繪制硐底硐兩側(cè)壁硐頂掌子面，最后按底、壁、頂和掌子面對應(yīng)的地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造填充巖性圖例與地質(zhì)界線，并應(yīng)繪制硐底高程變化線，以便于分析和應(yīng)用。3坑探工程的一般要求(1)當(dāng)鉆探方法難以準(zhǔn)確查明地下情況時(shí)，可采用探井、探槽進(jìn)行勘探。在壩址、地下工程、大型邊坡等勘察中，當(dāng)需詳細(xì)查明深部巖層性質(zhì)、構(gòu)造特征時(shí)，可采用豎井或平硐。(2)探井的深度不宜超過地下水位。豎井和平硐的深度、長度、斷面按工程要求確定(3)對探井、探槽和探硐除文字描述記錄外，尚應(yīng)以剖面圖、展示

25、圖等反映井、槽、硐壁和底部的巖性、地層分界、構(gòu)造特征、取樣和原位試驗(yàn)位置、并輔以代表性部位的彩色照片。(4)坑探工程的編錄應(yīng)緊隨坑探工程掌子面，在坑探工程支護(hù)或支撐之前進(jìn)行。編錄時(shí)，應(yīng)于現(xiàn)場做好編錄記錄和繪制完成編錄展示草圖。(5)探井、探槽完工后可用原土回填，每30cm分層夯實(shí)，夯實(shí)土干重度不小于15kN/m3。有特殊要求時(shí)可采用低標(biāo)號混凝土回填。 第五節(jié) 采取土樣通過采取土樣，進(jìn)行土類鑒別，測定巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，為定量評價(jià)巖土工程問題提供技術(shù)指標(biāo)。通過采取土樣，進(jìn)行土類鑒別，測定巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，為定量評價(jià)巖土工程問題提供技術(shù)指標(biāo)。一、土樣質(zhì)量等級 土樣的質(zhì)量實(shí)質(zhì)上是土樣的擾動

26、問題。 土樣擾動表現(xiàn)在土的原始應(yīng)力狀態(tài)、含水量、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。實(shí)際上，完全不擾動的真正原狀土樣是無法取得的。不擾動土樣或原狀土樣的基本質(zhì)量要求是：(1)沒有結(jié)構(gòu)擾動。(2)沒有含水量和孔隙比的變化。 (3)沒有物理成分和化學(xué)成分的改變。 根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，?guī)范把土試樣的質(zhì)量分為四個(gè)等級(表34)，并明確規(guī)定各級土樣能進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目。土試樣質(zhì)量等級 表34等級擾動程度試驗(yàn)內(nèi)容I不擾動輕微擾動顯著擾動完全擾動土類定名、含水量、密度、強(qiáng)度試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)土類定名、含水量、密度土類定名、含水量土類定名注 ：不擾動是指原位應(yīng)力狀態(tài)

27、雖已改變，但土的結(jié)構(gòu)、密度和含水量變化很小，能滿足室內(nèi)試驗(yàn)各項(xiàng)要求； 除地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級的工程外，在工程技術(shù)要求允許的情況下可用級土試樣進(jìn)行強(qiáng)度和固結(jié)試驗(yàn)，但宜先對土試樣受擾動程度作抽樣鑒定，判別用于試驗(yàn)的適宜性，并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)使用試驗(yàn)成果。 二、鉆孔取土器類型及適用條件主要有兩種方法：一是從探井、探槽中直接刻取樣；二是用鉆孔取土器從鉆孔中采取。目前各種巖土樣品的采取主要是采用第二種方法，即用鉆孔取土器采樣的方法。一）取土器的基本技術(shù)參數(shù)按壁厚可分薄壁和后壁兩類，按進(jìn)入土層的方式可分貫入式和回轉(zhuǎn)式兩類。注 ：不擾動是指原位應(yīng)力狀態(tài)雖已改變，但土的結(jié)構(gòu)、密度和含水量變化很小，能滿足室內(nèi)試驗(yàn)

28、各項(xiàng)要求； 除地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級的工程外，在工程技術(shù)要求允許的情況下可用級土試樣進(jìn)行強(qiáng)度和固結(jié)試驗(yàn)，但宜先對土試樣受擾動程度作抽樣鑒定，判別用于試驗(yàn)的適宜性，并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)使用試驗(yàn)成果。 二、鉆孔取土器類型及適用條件主要有兩種方法：一是從探井、探槽中直接刻取樣；二是用鉆孔取土器從鉆孔中采取。目前各種巖土樣品的采取主要是采用第二種方法，即用鉆孔取土器采樣的方法。（一）取土器的基本技術(shù)參數(shù)按壁厚可分薄壁和后壁兩類，按進(jìn)入土層的方式可分貫入式和回轉(zhuǎn)式兩類。不同質(zhì)量等級土試樣的取樣方法和工具 表35土試樣質(zhì)量等級取樣工具和方法 適 用 土 類 粘 性 土粉土 砂 土礫砂、碎石土、軟巖流塑軟塑可塑硬

29、塑堅(jiān)硬粉砂細(xì)砂中砂粗砂薄壁取土器固定活塞+ + +水壓固定活塞+ + +自由活塞+ +敞口+回轉(zhuǎn)取土器單動三重管+ + + + + +雙動三重管+ + + +探井(槽)中刻取塊狀土樣+ + + + + + + + + + + +薄壁取土器水壓固定活塞+ + + +自由活塞+ + + +敞口+ + + +回轉(zhuǎn)取土器單動三重管+ + + + + +雙動三重管+ + + + +厚壁敞口取土器+ + + + +厚壁敞口取土器+ + + + + + + + + +標(biāo)準(zhǔn)貫入器+ + + + + + + + + + +螺紋鉆頭+ + + + + +巖芯鉆頭+ + + + + + +標(biāo)準(zhǔn)貫入器+ + + +

30、+ + + + + + +螺紋鉆頭+ + + + + +巖芯鉆頭+ + + + + + + + + + + +注：+ +：適用；+: 部分適用； -: 不適用；采取砂土試樣應(yīng)有防止試樣失落的補(bǔ)充措施；有經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可采用束節(jié)式取土器代替薄壁取土器。貫入式取土器的技術(shù)參數(shù) 表3-6取土器參數(shù)厚壁取土器薄壁取土器束節(jié)式取土器黃土取土器敞口自由活塞水壓固定活塞固定活塞面積比 1320101013管靴薄壁段，同薄壁取土器，長度不小于內(nèi)徑3倍15內(nèi)間隙 0.51.500.51.01.5外間隙比 02.001.0刃口角度 (°)<1051010長度L(mm)400，550對砂土：(510)De

31、對粘性土：(1015)De 外徑Dt(mm)7589，10875，10050，75，100127襯 管整圓或半合管，塑料、酚醛層壓紙或鍍鋅鐵皮制成無襯管，束節(jié)式取土器襯管同左塑料、酚醛層壓紙或用環(huán)刀塑料、酚醛層壓紙注：取樣管及襯管內(nèi)壁必須光滑圓整； 在特殊情況下取土器的直徑可增大至150mm250mm； 表中符號：De-取土器刃口內(nèi)徑； Ds-取樣管內(nèi)徑,加襯管時(shí)為襯管內(nèi)徑； Dt-取樣管外徑； Dw-取土器管靴外徑，對薄壁管Dw=Dt?；剞D(zhuǎn)型取土器的技術(shù)參數(shù) 表3-7取土器類型外徑(mm)土樣直徑 (mm)長度(mm)內(nèi)管超前說 明雙重管(加內(nèi)襯管即為三重管)單動102711500

32、固 定直徑規(guī)格可視材料規(guī)格稍作變動，單土樣直徑不得小于140104可 調(diào)雙動102711500固 定140104可 調(diào)（二）貫入式取土器的類型 貫入式取土器可分為敞口取土器和活塞取土器兩大類型。敞口取土器按管壁厚度分為厚壁和薄壁兩種，活塞取土器則分為固定活塞、水壓固定活塞、自由活塞等幾種。1敞口取土器 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，取樣操作方便；缺點(diǎn)是不易控制土樣質(zhì)量，土樣易于脫落。在取樣管內(nèi)加裝內(nèi)襯管的取土器稱為復(fù)壁敞口取土器(見圖3-8)，其外管多采用半合管，易于卸出襯管和土樣。其下接厚壁管靴，能應(yīng)用于軟硬變化范圍很大的多種土類。由于壁厚，面積比Ca可達(dá)3040，對土樣擾動大，只能取得II級以下的土樣。

33、薄壁取土器只用一薄壁無縫管作取樣管，面積比Ca降低至10以下，可作為采取I級土樣的取土器。薄壁取土器只能用于軟土或較疏松的土取樣。土質(zhì)過硬，取土器易于受損。薄壁取土器內(nèi)不可能設(shè)襯管，一般是將取樣管與土樣一同封裝送到實(shí)驗(yàn)室。 2活塞取土器活塞取土器有以下幾種：(1)固定活塞取土器。在敞口薄壁取土器內(nèi)增加一個(gè)活塞以及一套與之相連接的活塞桿，活塞桿可通過取土器的頭部并經(jīng)由鉆桿的中空延伸至地面。下放取土器時(shí)，活塞處于取樣管刃口端部，活塞桿與鉆桿同步下放，到達(dá)取樣位置后，固定活塞桿與活塞，通過鉆桿壓入取樣管進(jìn)行取樣。固定活塞薄壁取土器是目前國際公認(rèn)的高質(zhì)量的取土器，但因需要兩套桿件，操作比較復(fù)雜。(2)

34、水壓固定活塞取土器。其特點(diǎn)是去掉了活塞桿，將活塞連接在鉆桿底端，取樣管則與另一套在活塞缸內(nèi)的可動活塞聯(lián)結(jié)，取樣時(shí)通過鉆桿施加水壓，驅(qū)動活塞缸內(nèi)的可動活塞，將取樣管壓入土中，其取樣效果與固定活塞式相同，操作較為簡單，但結(jié)構(gòu)仍較復(fù)雜。(3)自由活塞取土器。自由活塞取土器與固定活塞取土器的不同之處在于活塞桿不延伸至地面，而只穿過上接頭，用彈簧錐卡予以控制，取樣時(shí)依靠土試樣將活塞頂起，操作較為簡便。但土試樣上頂活塞時(shí)易受擾動，取樣質(zhì)量不及以上兩種取土器。(二)回轉(zhuǎn)式取土器 貫入式取土器一般只適用于軟土及部分可塑狀土，對于堅(jiān)硬、密實(shí)的土類則不適用，對于這些土類，必須改用回轉(zhuǎn)式取土器?；剞D(zhuǎn)取土器主要有兩種

35、類型：1單動二重(三重)管取土器 取樣時(shí)外管旋轉(zhuǎn)，而內(nèi)管保持不動，故稱單動，內(nèi)管容納土樣并保護(hù)土樣不受循環(huán)液的沖蝕。2雙動二重(三重)管取土器 適用于硬粘土、密實(shí)的砂礫石土以及軟巖。內(nèi)管回轉(zhuǎn)雖然會產(chǎn)生較大的擾動影響，但對于堅(jiān)硬密實(shí)的土層，這種擾動影響不大三、原狀土樣的采取方法(一)鉆孔中采取原狀試樣的方法1擊入法按錘擊次數(shù)分為輕錘多擊法和重錘少擊法；按錘擊位置又分為上擊法和下?lián)舴?。就取樣質(zhì)量，重錘少擊法優(yōu)于輕錘多擊法，下?lián)舴▋?yōu)于上擊法。2壓入法分為慢速壓入和快速壓入兩種：(1)慢速壓入法：對土試樣有一定程度的擾動。(2)快速壓入法：對土試樣的擾動程度最小。目前普遍使用以下兩種：3回轉(zhuǎn)法：減少取

36、樣時(shí)對土試樣的擾動，從而提高取樣質(zhì)量。(二)探井、探槽中采取原狀試樣方法探井、探槽中采取原狀試樣可采用兩種方式，一種是錘擊敞口取土器取樣，另一種是人工刻切塊狀土樣。人工采用塊狀土試樣一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)避免對取樣土層的人為擾動破壞，開挖至接近預(yù)計(jì)取樣深度時(shí)，應(yīng)留下20cm30cm厚的保護(hù)層，待取樣時(shí)再細(xì)心鏟除；(2)防止地面水滲入，井底水應(yīng)及時(shí)抽走，以免浸泡；(3)防止暴曬導(dǎo)致水分蒸發(fā)，坑底暴露時(shí)間不能太長，否則會風(fēng)干；(4)盡量縮短切削土樣的時(shí)間，及早封裝。 塊狀土試樣可以切成圓柱狀和方塊狀。將裝配式的方形土樣容器放在預(yù)計(jì)取樣位置，邊修切、邊壓入，而取得高質(zhì)量的土試樣。 四、鉆孔取樣操

37、作要求土樣質(zhì)量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)要求鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)力求不擾動或少擾動預(yù)計(jì)取樣處的土層。(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)注意旋人套管時(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。(二)取樣要求規(guī)范規(guī)定：在鉆孔中采取I級級砂樣時(shí)，可采用原狀取砂

38、器。在鉆孔中采取I及級土試樣時(shí)，應(yīng)滿足下列要求：(1)在軟土、砂土中宜采用泥漿護(hù)壁；如使用套管，應(yīng)保持管內(nèi)水位等于或稍高于地下水位，取樣位置應(yīng)低于套管底三倍孔徑的距離；(2)采用沖洗、沖擊、振動等方式鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)在預(yù)計(jì)取樣位置lm以上改用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；(3)下放取土器前應(yīng)仔細(xì)清孔，清除擾動土，孔底殘留浮土厚度不應(yīng)大于取土器廢土段長度(活塞取土器除外)；(4)采取土試樣宜用快速靜力連續(xù)壓入法；(5)具體操作方法應(yīng)按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)原狀土取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JGJ89）執(zhí)行。 三）土試樣封裝、貯存和運(yùn)輸對于I級級土試樣的封裝、貯存和運(yùn)輸，應(yīng)符合下列要求：(1)取出土試樣應(yīng)及時(shí)妥善密封，以防止?jié)穸茸兓?，?yán)防暴曬或冰凍；

39、(2)土試樣運(yùn)輸前應(yīng)妥善裝箱、填塞緩沖材料，運(yùn)輸過程中避免顛簸。對于易振動液化、靈敏度高的試樣宜就近進(jìn)行試驗(yàn)。(3)土樣從取樣之日起至開始試驗(yàn)前的貯存的時(shí)間不應(yīng)超過3周。第六節(jié) 勘探工程的布置一、勘探工程的布置 勘探工程布置總的要求，以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質(zhì)資料。在勘探設(shè)計(jì)之前，應(yīng)明確各項(xiàng)勘察工作執(zhí)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，除了應(yīng)遵守各項(xiàng)國家的有關(guān)規(guī)范校外，還應(yīng)遵守地方及行業(yè)的有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，特別是國家的強(qiáng)制性規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)符合規(guī)范的具體要求。作勘探設(shè)計(jì)時(shí)，要熟悉勘探區(qū)已取得的地質(zhì)資料，明確有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及勘探的目的和任務(wù)。將每一個(gè)勘探工程都布置在關(guān)鍵地點(diǎn)，且發(fā)揮其綜合效益。 (一)勘探工程布置的

40、一般原則布置勘探工作時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： (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)一步解決哪些地質(zhì)問題。 (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。 (3)勘探布置應(yīng)與勘察階段相適應(yīng)。不同的勘察階段，勘探的總體布置、勘探點(diǎn)的密度和深度、勘探手段、方法的選擇及要求等，均有所不同。 一般地說，勘探點(diǎn)距、線距由稀到密；勘探深度由淺到深；勘探布置的依據(jù)，由以工程地質(zhì)條件為主過渡到以建筑物的輪廓為主。 (4)勘探工作布置應(yīng)根據(jù)建筑物的類型和規(guī)模進(jìn)行。不同類型的建筑物，其總體輪廓、荷載作用的特點(diǎn)以及可能產(chǎn)生

41、的巖土工程問題不同，勘探布置亦應(yīng)有所區(qū)別。 道路、隧道、管線等線型工程，多采用勘探線的形式，且沿線隔一定距離布置一垂直于它的勘探剖面。房屋建筑與構(gòu)筑物應(yīng)按基礎(chǔ)輪廓布置勘探工程，常呈方形、長方形、工字形或丁字形；具體布置勘探工程時(shí)又因不同的基礎(chǔ)型式而異。橋基則采用由勘探線漸變?yōu)橐詥蝹€(gè)橋墩進(jìn)行布置的梅花形型式。建筑物規(guī)模愈大、愈重要，勘探點(diǎn)(線)的數(shù)量愈多，密度愈大。而同一建筑物的不同部位重要性有所差別，布置勘探工作時(shí)應(yīng)分別對待。(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相互垂直布置。勘探點(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

42、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(即控制性勘探坑孔)，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，勘探布置主要取決于勘察階段、建筑物類型和巖土工程勘察等級三個(gè)重要因素。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)。 (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)定性和適宜性做出巖土工程評價(jià)，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證和方案比較，滿足確定場