工程地質(zhì)鉆探

1、2021-11-201第四章 工程地質(zhì)鉆探和工程施工鉆探工程鉆探:工程地質(zhì)鉆探工程施工鉆井（孔）的方法2021-11-202 工程鉆探根據(jù)鉆探的目的可分為：工程鉆探根據(jù)鉆探的目的可分為：1.工程地質(zhì)鉆探（工程地質(zhì)勘察鉆探）工程地質(zhì)鉆探（工程地質(zhì)勘察鉆探） 主要位工程地質(zhì)勘探服務(wù)和用于工程基礎(chǔ)主要位工程地質(zhì)勘探服務(wù)和用于工程基礎(chǔ)勘查的鉆探工作?？辈榈你@探工作。2.工程施工鉆探工程施工鉆探 作為某種工程施工手段的鉆探工作成為工作為某種工程施工手段的鉆探工作成為工程施工鉆探，這種技術(shù)目前應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)程施工鉆探，這種技術(shù)目前應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)大。大。2021-11-203第一節(jié)工程地質(zhì)鉆探一、工程地

2、質(zhì)鉆探的目的、分類和特點(diǎn)：（一）工程地質(zhì)鉆探的目的1.揭露并劃分地層，鑒定和描述巖土的性質(zhì)和成分；2.查明地質(zhì)構(gòu)造，不利地質(zhì)現(xiàn)象的分布界限及形態(tài)等；3.對孔內(nèi)采取的巖石樣品，進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，搞清巖石的物理、力學(xué)性質(zhì)；4.查明地下水的類型，水位測量，采取水樣，分析地下水的物理化學(xué)性質(zhì)。5.在鉆孔內(nèi)進(jìn)行原位測試。2021-11-204（二）工程地質(zhì)鉆探的分類1.測繪孔：為工程測繪而鉆的淺孔，在孔中采取原狀樣品公室內(nèi)實(shí)驗(yàn)適用，以查清建筑物基礎(chǔ)的工程地質(zhì)特征；2.勘探孔：在勘察階段中，了解建筑物基礎(chǔ)的詳細(xì)地質(zhì)資料，決定施工方法：3.控制孔：是為編制巖性和水文地質(zhì)剖面進(jìn)行工程地質(zhì)分層；4.實(shí)驗(yàn)孔：是為在孔

3、內(nèi)進(jìn)行原位測試水文地質(zhì)試驗(yàn)而鉆的孔。2021-11-205(三)工程地質(zhì)鉆探的特點(diǎn)1.孔淺，一般50米以內(nèi)；2.取未擾動和原狀土樣；3.孔內(nèi)進(jìn)行多種多樣試驗(yàn)，時(shí)間較長，完成后必須止水，以防止地下水的侵入；4.鉆進(jìn)條件變化大，勘察對象分散。二、工程地質(zhì)鉆進(jìn)方法和工具（一）人力鉆探、巖芯鉆探、人力沖擊鉆探、人力回轉(zhuǎn)鉆探、小徑機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及小徑?jīng)_擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。2021-11-206(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)鋼筋鋼筋圖4-1 洛陽鏟（1）-弧形鏟 （2）、（3）-圓形鏟 （4）-掌形鏟（5）-軟濕黏土鏟 （6）-稀泥鏟（7）-稀泥鏟 （8）-水位以下的稀泥鏟（9）-砂

4、土和淤泥稀泥鏟（10）-風(fēng)化的巖石鏟2021-11-207（二）機(jī)械振動鉆進(jìn)1.振動鉆進(jìn)應(yīng)用范圍 砂、亞砂、亞粘土、粘土地層；孔淺時(shí)，鉆進(jìn)效率較高，孔深和巖石較硬時(shí)，鉆進(jìn)效率低。2.機(jī)械振動原理 振動器帶動鉆桿和鉆頭產(chǎn)生周期振動，使周圍巖層和土層也產(chǎn)生振動。由于振動頻率較高，巖土層抗剪強(qiáng)度降低，在鉆具和振動器自重及振動力的聯(lián)合作用下，使鉆頭切入巖土層，從而實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。（見圖41）2021-11-2080180-p最大90270P2Q2S2Q1P1S1123+P最大圖4-2 雙輪雙軸振動器作用原理示意圖1齒輪 2軸 3偏心輪2021-11-209（1）共振理論 振動沉管是將振動打樁錘和沉管剛性連接

5、，形成一個(gè)振動體系。當(dāng)啟動振動錘，錘內(nèi)兩組對稱的偏心塊通過齒輪控制做相反方向但同步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的慣性離心力水平分力相互抵消，垂直分力大小相等方向相同，相互疊加，從而產(chǎn)生忽上忽下周期性的激振力，使沉管上下振動。當(dāng)沉管的振動頻率與地基土的自振頻率一致時(shí)，土體發(fā)生共振，土中的結(jié)合水釋放出來成為自由水，顆粒間粘結(jié)力急劇下降，呈現(xiàn)液化狀態(tài)，土體對沉管表面的摩阻力，對沉管的端阻力均大為降低，沉管在自重和附加荷載作用下沉入到預(yù)定深度。2021-11-2010（2）振動沖擊理論 這種理論認(rèn)為，地基土的性質(zhì)是多樣的，所以其自振頻率也各不相同。因此，振動錘的強(qiáng)迫振動頻率不易與地基土顆粒的自振頻率接近，甚

6、至相差很遠(yuǎn)。因此，樁管下沉不單是靠自重破壞樁前端的土層，而是由于樁管在振動時(shí)有很高的振動速度，使樁管上產(chǎn)生很大的沖擊力且作用于樁尖上，致使樁尖破土下沉。振動沖擊錘就是根據(jù)此理論設(shè)計(jì)的。654321X1X02021-11-2011圖4-4 1-碎巖工具；2-鉆桿；3-頂帽；4-振動器；5-吊繩；6-滑車；7-提升鋼繩；8-絞車2021-11-20123.振動鉆進(jìn)可用兩種方式實(shí)現(xiàn) (1)振動器在孔上的上位沖錘（地表沖擊筒）； （2）振動器在孔下的下位沖錘（潛孔沖擊筒） 兩種方法比較起來，下位沖錘方式可以提高機(jī)械鉆速，擴(kuò)大振動鉆的應(yīng)用范圍，使振動鉆進(jìn)的孔深可達(dá)2530米及鉆進(jìn)45級的巖石。2021-

7、11-20134.用于地質(zhì)勘探工作的振動器應(yīng)滿足下列要求：（1）有足夠的振動力以產(chǎn)生大的振幅，但不應(yīng)超過設(shè)備和鉆具的允許值；（2）振動器自重應(yīng)盡可能小些，自重大將使無益功增加和使鉆桿上部變形；（3）振動器所有零件在工作時(shí)要牢固可靠，（4）振動器振動頻率不低于100次/min，一般為12001500次/min；振動頻率小，則效率低；（5）振動器工作時(shí)，要求最大振動力應(yīng)比鉆具或其它下沉的重量大2030，振動器振動可調(diào)，最大振動力正比于偏心輪的重量、偏心距、轉(zhuǎn)數(shù)的平方。改變這三個(gè)參數(shù)的大小就能調(diào)節(jié)振動力大小。2021-11-20145.振動鉆鉆頭 帶有切口的空心鉆（73168mm）切口有一、二、三個(gè)

8、，切口多，強(qiáng)度和剛度低，鉆頭鉆進(jìn)時(shí)容易扭曲或劈開，管體內(nèi)帶有半含式容納管。圖4-5 振動沉管示意圖2021-11-2015振動鉆頭2021-11-2016有二個(gè)或三個(gè)縱切口的振動鉆頭2021-11-2017（三）螺旋鉆進(jìn)方法 1.概念：螺旋鉆進(jìn)方法是干式鉆進(jìn)，利用螺旋鉆頭，不斷地回轉(zhuǎn)將巖粉輸送到地面或用螺旋鉆桿本身將巖屑提到地表地一種鉆進(jìn)方法?？讖蕉酁?20200mm；孔深為2550m最深不超過100m。它適用于14級軟巖層。 2.螺旋鉆具 螺旋鉆頭和螺旋鉆桿。 （1）螺旋鉆頭由鉆頭體、翼片、螺旋帶和連接部分組成。翼片上鑲有階梯狀布置得硬質(zhì)合金切削具，在外徑上也鑲有合金片，以保持孔徑。鉆頭體上

9、焊有一段螺旋帶，以與鉆桿螺旋帶連接。2021-11-2018便于輸送巖粉屑。鉆頭直徑應(yīng)比鉆桿直徑大1020mm，以減小鉆桿柱與孔壁的摩擦力。鉆頭有二翼、三翼、四翼狀，也可用牙輪鉆頭。圖4-6 螺旋鉆頭1-鉆頭體；2-螺旋帶；3-翼片；4-硬質(zhì)合金切削具；5-銷子；6-定位器2021-11-2019（2）螺旋鉆桿由芯管、螺旋帶和連接部分組成。芯管為無縫鋼管，外面焊有鋼制螺旋帶。鉆桿一端有方形套，另一端有方形桿，兩根鉆桿插接，插銷釘固定。鉆桿螺旋帶與芯管的交線稱為內(nèi)螺旋線，螺旋線的外緣稱為外螺旋線。內(nèi)外螺旋線螺距相等。螺旋鉆桿1-心管；2-螺旋帶；3-六角形套；4-六角形桿2021-11-2020

10、螺旋葉片坯料及加工圖螺旋線展開圖2021-11-20212021-11-20223.長螺旋鉆進(jìn)螺旋線參數(shù)2021-11-2023螺旋鉆排粉原理圖2021-11-20244.螺旋鉆進(jìn)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： （1）在軟巖層中鉆進(jìn)，鉆進(jìn)效率高。 （2）不用循環(huán)沖洗液，減少鉆進(jìn)輔助工作，適于缺水，無水地區(qū)和漏失層中鉆進(jìn)。 （3）螺旋鉆桿回轉(zhuǎn)時(shí)，向孔壁擠壓巖粉，可在孔壁上形成一層較致密的泥皮，有加固孔壁的作用。 （4）鉆進(jìn)中連續(xù)排粉，因而節(jié)省了升降工序的時(shí)間。 （5）定時(shí)取樣，基本上能滿足地質(zhì)要求。缺點(diǎn)： （1）只能鉆進(jìn)軟地層。 （2）在粘結(jié)性粘土層中鉆進(jìn)阻力大，因而鉆進(jìn)有困難。 （3）鉆進(jìn)所需功率大，孔深因而受

11、到限制。2021-11-2025三、工程地質(zhì)鉆探設(shè)備 由于工程地質(zhì)勘察規(guī)模日益增大，地下建筑工程日益增多，以往用巖芯鉆機(jī)代替已滿足不了實(shí)際工作的需要，現(xiàn)已發(fā)展的不同類型的專用鉆機(jī)。下面介紹幾種： SH302型：孔深30m，開孔直徑142mm，終孔直徑110mm。汽油機(jī)或電動機(jī)，回轉(zhuǎn)沖擊，取原狀土樣，適用于各種第四紀(jì)松散地層。 GJD2型：孔深50m，開孔直徑150mm，終孔直徑110mm，柴油機(jī)或電動機(jī)，回轉(zhuǎn)沖擊振動靜壓，取土樣或巖芯，適用于第四紀(jì)地層。2021-11-2026第二節(jié) 采取砂土樣品 樣品采取的目的： 獲得準(zhǔn)確的工程地質(zhì)資料，樣品根據(jù)在采集過程中受擾動的程度可以分為原狀樣品和擾動

12、樣品。 1.原狀土樣是指天然成分和結(jié)構(gòu)未被破壞的樣品用原狀土樣,可以測定土層在自然狀態(tài)下的各種物理力學(xué)指標(biāo)，對巖土層作出正確的評價(jià)，從而為各類工程建筑提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。采取原狀樣品所用的工具是取土器。 2.擾動樣品是指天然成分和結(jié)構(gòu)受到破壞的樣品。 擾動樣品是在鉆進(jìn)過程中采集被排至孔外的土屑作為樣品?？梢圆捎寐菪@進(jìn)、振動鉆進(jìn)、反循環(huán)鉆進(jìn)以及其他鉆進(jìn)方法。2021-11-2027一、取土器的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)參數(shù) （一）、取土器的設(shè)計(jì)要求 1.取土器進(jìn)入土層要順利，提取時(shí)不掉土，所取天然土樣符合天然狀態(tài)下的原狀態(tài)下的原始結(jié)構(gòu)。 2.結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和操作。 3.要考慮土樣頂端所所受的壓力，包括

13、鉆孔中的水拄壓力、大氣壓及土樣與取土筒內(nèi)的阻力所產(chǎn)生的壓密。 4.要考慮土樣下端所受的吸力，包括真空吸力、土樣本身的內(nèi)聚力和土樣自重。 5.要考慮取土器進(jìn)入土層的方法、進(jìn)入土層的深度和取土器的技術(shù)參數(shù)等。2021-11-20281.直徑 取土器直徑的大小，關(guān)系到土樣質(zhì)量。按工業(yè)與民用建筑工程地質(zhì)勘察規(guī)范規(guī)定：取土器的內(nèi)徑不宜小于89毫米。設(shè)計(jì)取土器直徑應(yīng)考慮下列因素： 取土方法：取土?xí)r土樣與取土筒內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦而造成土樣邊緣擾動，此擾動帶的寬度與取土方法、土層性質(zhì)等有關(guān)。根據(jù)已有資隊(duì)當(dāng)取土器技術(shù)參數(shù)選擇適當(dāng)，采用壓入或重錘少擊法取土比擾動帶的寬度一般在10毫米左右。（二）取土器的技術(shù)參數(shù) 土層性

14、質(zhì)；對于易擾動的軟土，取土器直徑不應(yīng)小于100毫米；濕陷性黃土不應(yīng)小于120毫米，砂土可采用直徑較小的取土器，以免提取時(shí)脫落土樣。 環(huán)刀直徑目前土工試驗(yàn)所用的環(huán)刀直徑， 其規(guī)格有多種，土樣直徑除去擾動帶寬度后，尚應(yīng)稍大于環(huán)刀直徑。圖4-8 取土器直徑2021-11-20292.內(nèi)間距比 取土管內(nèi)徑(Ds)和管靴刃口內(nèi)徑（De)之差與刃口內(nèi)徑之比稱內(nèi)間距比Ci) 。3.外間距比 取土器管靴外徑(Dw)和取土管外徑(Dt)之差與取土管外徑之比稱外間距比(c。)。100seieDDCD0100wttDDCD2021-11-2030 4.面積比 取土器最大斷面積和原狀土樣斷面積之差與原狀土樣斷面積之比

15、稱面積比(A r)。222100weeDDAD土層類別取土方法取土管內(nèi)徑內(nèi)間距比()外間距比()濕陷性黃土振動1401.01.52.03.0壓入或擊入120一般粘性土901001.01.51.0軟土1000.51.01.0較硬粘性土901001.51.02.0砂9000砂質(zhì)粘土900.51.004-1表 取土器參數(shù)2021-11-2031管靴刃口形式圖1單傾斜刃口;2雙傾斜刃口管鞋刃口漸縮束節(jié)形式圖1管鞋 ;2取土器5.管靴刃口的形式及角度 管靴刃口的形式概括起來有兩種；即單傾斜刀口和雙傾斜刀口。我國采用較多的是單傾斜刃口。單傾斜刃口的角度一般為10度左右。 2021-11-20326.取土管

16、形式及長度 目前常采用的取土管形式有三種：圓筒式、半合焊接式及可分半合式。使用最普遍是可分半合式取土管。取土管長度應(yīng)考慮取土器直徑、試驗(yàn)時(shí)對土樣長度的要求及土的種類。7.土樣頂、底部壓力控制 為了使土樣能進(jìn)入取土器和防止提出取土器時(shí)由于靜水壓力而使土樣脫落，取土器上部應(yīng)裝有活門，以控制頂部壓力。 提起取土器時(shí)，下部形成真空，影響所及，土樣易于脫落；為防止脫落，應(yīng)設(shè)置防脫落機(jī)構(gòu)。2021-11-2033 取土器技術(shù)參數(shù)面積比(%)取土管壁厚(mm)長度(mm)有效長度土樣長度余土管長管靴長度12306490240200502034640240300100306350200100508101.52

17、.03003502005010050350200100502021-11-2034限制球閥取土器1-接頭; 2-調(diào)節(jié)墊片 ; 3-調(diào)節(jié)螺絲; 4-彈簧; 5-球; 6-異徑接頭 ; 7-余土管; 8-取土襯筒 ; 9-取土管 ; 10-管靴二、取土器1.限制球閥式取土器2021-11-2035上提活閥式取土器1-接頭；2-連接帽；3-操作桿；4-橡皮墊活閥；5-余土管；6-取土襯筒；7-取土管；8-管靴2.上提活閥式取土器2021-11-2036取土器上部封閉裝置圖 2021-11-2037水壓活塞式取土器（a）取土器下入孔底時(shí)的狀態(tài)；（b）開始壓土?xí)r的狀態(tài)；（c）壓土后的狀態(tài)3.活塞式取土器

18、2021-11-2038固定活塞式取土器2021-11-20394.回轉(zhuǎn)式取土器2021-11-20405.砂礫石層、砂層和淤泥層取樣彈簧封閉式取土器1-管靴2-鉚釘3-彈簧片4-外管5-取土筒6-取樣筒接頭7-球閥8-鉆桿接頭9-外管接頭10-卡銷2021-11-2041砂礫層取樣器1-管靴2-抓撈切齒3-外管4-取樣筒5-外管接頭6-取樣筒上蓋7-出水球閥8-防砂氈墊9-絲杠10-絲杠保護(hù)帽11-防砂塞線2021-11-2042（三）取土方法1.壓入法 通常采用滑輪組合壓入法，如圖所示。壓入法可分為連續(xù)壓入法斷續(xù)壓入法兩種。連續(xù)壓入法就是用滑輪組合裝置，將取土器一次快速的壓入地層中，適用于

19、較軟地層中的取樣；斷續(xù)壓入法就是滑輪組合裝置分為二次或者多次壓入地層中。擊入法可分為孔外擊入法和孔內(nèi)擊入法。2.擊入法 一般適用于較硬與堅(jiān)硬土層中的取樣，即當(dāng)用連續(xù)壓入法或斷續(xù)壓入法無法采用原狀土樣時(shí)采用。3.回轉(zhuǎn)壓入法2021-11-2043連續(xù)壓入取土器示意圖2021-11-20441-吊錘；2-打箍；3-鉆桿；4-取土器上擊式取土器示意圖2021-11-2045下?lián)羰饺⊥疗魇疽鈭D1-鉆桿；2-滑桿；3-串心重桿；4-打箍；5-取土器；6-鋼繩； 7-重錘；8-導(dǎo)正套2021-11-2046 適用與機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的壓入式取土器，系采取堅(jiān)硬土層或極軟巖層中的土樣或巖石時(shí)用，一般當(dāng)不用上述方法取

20、土?xí)r，才采用回轉(zhuǎn)壓入法。若須在硬質(zhì)巖層中采取原狀樣品時(shí)，可在巖芯鉆探的巖芯中直接選取原狀樣品。 （四）影響原狀土樣采取質(zhì)量的因素 1.鉆探方法 2.鉆孔內(nèi)殘土 3.鉆孔結(jié)構(gòu)和垂直度 4.操作方法 5.土樣的封狀保存及運(yùn)輸2021-11-2047 第三節(jié) 觸探 觸探分動力觸探和靜力觸探兩類。 （一）動力觸探 動力觸探是利用一定的落錘能量，將一定尺寸、一定形狀的探頭打入土中，根據(jù)打入的難易程度（可用貫入度、捶擊數(shù)或探頭單位面積動貫入阻力來表示）判定土層性質(zhì)的一種原位測試技術(shù)。如將探頭換為標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)，則稱為標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)。 1動力觸探的作用以及應(yīng)用范圍 （1）劃分不同性質(zhì)的土層：當(dāng)土層的力學(xué)性質(zhì)有顯

21、著差異，而在觸探指標(biāo)上有明顯反映時(shí)，可利用動力觸探進(jìn)行分層和定性地評價(jià)土的均勻性，檢查填土質(zhì)量，探查滑動帶、土洞和確定基巖面或碎石土層的埋藏深度等。 （2）確定土的物理力學(xué)性質(zhì)；確定砂土的密實(shí)度和粘性土的狀態(tài)，評定地基土和樁基承栽力，估算土的強(qiáng)度和變形參數(shù)等。2021-11-2048圓錐形探頭2021-11-20492、動力觸探的影響因素 影響動力觸探的因素主要有 （1）人為因素 落錘的高度控制和錘擊方法；讀數(shù)量刺方法和精度；觸探孔的垂直程度；在鉆孔中進(jìn)行觸探時(shí)鉆孔的鉆進(jìn)方法和護(hù)壁、清孔情況。 （2）設(shè)備因素 穿心錘的形狀和質(zhì)量；探頭的形狀和大小；觸探桿的截面尺寸、長度和質(zhì)量；導(dǎo)向錘座的構(gòu)造及

22、尺寸；所用材料的材型及性能。 （3）其他影響因素等3應(yīng)用 （1）評價(jià)砂土密度 （2）確定地基土承裁力 （3）確定變形模量2021-11-2050（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)實(shí)際上仍屬于動力觸探類型。所不同的是，其探頭不是圓錐形的，而是圓筒形探頭，稱為標(biāo)準(zhǔn)器。標(biāo)準(zhǔn)貫入器1貫入器靴； 2由兩個(gè)半圓形管組合成的貫入器身； 3出水孔 ；4貫入器頭；5觸探應(yīng)用: （1）確定砂土的密實(shí)度（2）確定粘性土狀態(tài)和無限抗壓強(qiáng)度（3）確定粘性土、砂土的抗剪強(qiáng)度和變形參數(shù)（4）評價(jià)飽和砂土、粉土的地震液化。2021-11-2051 (二)試驗(yàn)要點(diǎn) 1與鉆探配合進(jìn)行，先鉆進(jìn)到需要進(jìn)行試驗(yàn)的土層標(biāo)高以上約15厘米，

23、潔孔后換用標(biāo)準(zhǔn)貫入器，并量得深度尺寸。 2將貫入器打入試驗(yàn)土層中，先打入15厘米不計(jì)擊數(shù)，繼續(xù)貫入土中30厘米記錄錘擊數(shù)。若砂層比較密實(shí)，貫入擊數(shù)較大時(shí)，也可記錄小于30厘米的錘擊數(shù)，這時(shí)需按下式換算成貫入30厘米的錘擊數(shù)N。式中 n所選取的任意貫入量的錘擊數(shù)； S對應(yīng)錘擊數(shù)n擊的貫人量，厘米。 3拔出貫入器，取出貫入器中的土樣進(jìn)行鑒別描述。 4若需進(jìn)行下一深度的貫人試驗(yàn)時(shí)，則繼續(xù)鉆進(jìn)重復(fù)上述操作步驟。一般可每隔l米進(jìn)行一次試驗(yàn)。 5在不能保持孔壁穩(wěn)定的鉆孔中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可用泥漿或套管護(hù)壁。30nNS2021-11-2052（三）靜力觸探 靜力觸探是利用壓力裝置將探頭壓入實(shí)驗(yàn)土層，用電阻應(yīng)變儀

24、器測出土的貫入阻力，并將該貫入阻力與野外何載測得的地基土允許承載力和變形模量建立相互關(guān)系式，從而確定地基土允許承載力和變形模量的數(shù)據(jù)。通過電子量測儀器將探頭受到的貫入阻力記錄下來。由靜力觸探的貫人設(shè)備于貫入阻力的大小與土層的性質(zhì)有關(guān)，因此通過貫入阻力的變化情況，可以達(dá)到了解土層的工程性質(zhì)的目的。1.靜力觸探的貫入設(shè)備 （1）加壓裝置。其作用是將探頭壓入土層中， （2）反力裝置。利用地錨作反力；利用重物作反力；利用車輛自重作反力。2021-11-2053靜力靜力觸探儀2021-11-2054 （3）探頭 工作原理：將探頭壓入上中時(shí)，通過探頭內(nèi)的阻力傳感器(以下簡稱傳感器)，將土層的阻力轉(zhuǎn)換為電訊

25、號，然后由儀表測量出來。靜力觸探就是通過探頭傳感器實(shí)現(xiàn)一系列星的轉(zhuǎn)換土的強(qiáng)度土的阻力傳感器的應(yīng)變電阻的變化電壓的輸出，最后由電子儀器放大和記錄下來，達(dá)到測定土強(qiáng)度和其它指標(biāo)的目的。 （1）單橋探頭。由帶外套簡的推頭、彈性元件(傳感器)、頂柱和電阻應(yīng)變片組成 （2）雙橋探頭：單橋探頭雖帶有側(cè)壁摩擦套簡，但不能分別測出錐頭阻力和側(cè)壁摩擦力。雙橋探頭除探頭有傳感器外，還有側(cè)壁摩擦傳感器及摩擦套簡。 （3）孔壓靜力觸探探頭。增加了一個(gè)內(nèi)透水陶粒做成的透水濾器和一個(gè)孔壓傳感器。2021-11-20552.量測記錄儀器 目前我國常用的靜力觸探測量儀器有兩種類型， 種為電阻應(yīng)變儀、另一種為自動記錄儀。 （1

26、）電阻應(yīng)變儀 電阻應(yīng)變儀內(nèi)穩(wěn)壓電源、振蕩器、測量電橋、放大器、相敏檢波器和平衡指示器等組成。應(yīng)變儀是通過電橋平衡原理進(jìn)行測量的。圖2-15 單橋探頭結(jié)構(gòu)1頂柱； 2電阻應(yīng)變片； 3傳感器 ；4密封墊圈套 ；5四芯電纜 ；6外套筒桿2021-11-2056（2）自動記錄儀 靜力觸探自動記錄儀，是由通用的電于電位差計(jì)改裝而成，它能隨深度自動記錄土層貫入阻力的變化情況，并以曲線的方式自動繪在記錄紙上，從而提高丁野外工作的效率和量。自動記錄儀主要由穩(wěn)壓電源、電橋、濾波器、放大器、滑線電阻和可逆電機(jī)組成。由探頭輸出的信號，經(jīng)過濾波器以后，到達(dá)測量電橋，產(chǎn)生出一個(gè)不干衡電壓，經(jīng)放大器放大后，推動可逆電機(jī)轉(zhuǎn)

27、動，與可逆電機(jī)相連的指示機(jī)構(gòu)，就沿著有分度的標(biāo)尺滑行，標(biāo)尺是按訊號大小比例刻制的，因而指示機(jī)構(gòu)所指示的位置為被測訊號的數(shù)值。4成果的應(yīng)用 （1）根據(jù)阻力進(jìn)行土層分類 （2）確定地基土的承載力2021-11-2057 目前為了利用靜力觸探確定地基土的承載力，國內(nèi)外都是根據(jù)對比試驗(yàn)結(jié)果提出經(jīng)驗(yàn)公式，以解決生產(chǎn)上的應(yīng)用問題。建立經(jīng)驗(yàn)公式的途徑主要是將靜力觸探試驗(yàn)結(jié)果與載荷試驗(yàn)求得的比例界限值進(jìn)行對比；并通過對對比數(shù)據(jù)的相關(guān)分所得到用于待定地區(qū)或持定土性的經(jīng)驗(yàn)公式。 （3）確定軟土不排水抗剪強(qiáng)度 （4）確定土的變形性質(zhì)指標(biāo) （5）估計(jì)飽和粘件土的天然重度 （6）確定砂土的相對密實(shí)度和確定砂土密實(shí)度的界

28、限 （7）確定砂土的內(nèi)摩擦角 （8）估算單樁承裁力2021-11-2058第四節(jié) 壓水試驗(yàn)l 壓水試驗(yàn)是鑒定水工建筑物基礎(chǔ)巖石的裂隙和透水性的主要方法，是水利水電工程地質(zhì)鉆探的主要任務(wù)之一。l 壓水試驗(yàn)是根據(jù)把水壓入鉆孔時(shí)巖石所吸收的水量，來了解巖石的裂隙率和透水性。l 一、試驗(yàn)栓塞l 1.雙管單栓塞2021-11-20592.雙管雙栓塞2021-11-20603.單管頂壓式栓塞2021-11-2061二、壓水試驗(yàn)的加壓方法1.水泵壓水水泵壓水示意圖2021-11-20622.靜水柱壓水2021-11-2063第五節(jié)第五節(jié) 工程施工鉆井（孔）的方法工程施工鉆井（孔）的方法 工程施工鉆井（孔）是

29、用作工程施工手段的鉆井工程施工鉆井（孔）是用作工程施工手段的鉆井或鉆孔?；蜚@孔。一、工程施工鉆特點(diǎn)和應(yīng)用一、工程施工鉆特點(diǎn)和應(yīng)用（一）特點(diǎn)（一）特點(diǎn)1.1.口徑大：口徑大：0.60.611m11m2.2.孔淺：孔淺：50m50m左右，技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)左右，技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)3.3.鉆孔彎曲小鉆孔彎曲小4.4.地層變化較大：黏土、砂、卵石、漂石、基巖等地層變化較大：黏土、砂、卵石、漂石、基巖等5.5.鉆進(jìn)的地層主要是松散巖土層和部分基巖層鉆進(jìn)的地層主要是松散巖土層和部分基巖層2021-11-2064（二）應(yīng)用（二）應(yīng)用1.1.各種地面或地下地下大型建筑物的基礎(chǔ)工程施工各種地面或地下地下大型建筑物的基礎(chǔ)

30、工程施工（1 1）鉆孔灌注樁）鉆孔灌注樁 常作大型建筑物的基礎(chǔ)，其目的是人工方法改善原來常作大型建筑物的基礎(chǔ)，其目的是人工方法改善原來基礎(chǔ)條件的不足，提高承載力與抗風(fēng)、抗震能力，防止下基礎(chǔ)條件的不足，提高承載力與抗風(fēng)、抗震能力，防止下沉、傾斜、倒塌、滑坡、延長建筑物使用年限。沉、傾斜、倒塌、滑坡、延長建筑物使用年限。（2 2）管樁）管樁 它可分為鋼管樁和水泥混凝土管樁兩種，在管內(nèi)下鋼它可分為鋼管樁和水泥混凝土管樁兩種，在管內(nèi)下鋼筋籠和水泥混凝土，可作大型建筑物等基礎(chǔ)。筋籠和水泥混凝土，可作大型建筑物等基礎(chǔ)。2021-11-2065（3 3）地下連續(xù)墻）地下連續(xù)墻 在地下挖一段狹長的深槽，在槽內(nèi)

31、放入鋼筋籠，然在地下挖一段狹長的深槽，在槽內(nèi)放入鋼筋籠，然后灌注水泥混凝土，構(gòu)成一段鋼筋籠水泥混凝土墻段，后灌注水泥混凝土，構(gòu)成一段鋼筋籠水泥混凝土墻段，最后把這些墻段連接起來形成一道連續(xù)的地下墻壁。最后把這些墻段連接起來形成一道連續(xù)的地下墻壁。 它可以作為地下設(shè)施的擋土墻、隔水墻、重力壩的它可以作為地下設(shè)施的擋土墻、隔水墻、重力壩的防滲墻以及地面和地下建筑物的骨架等。防滲墻以及地面和地下建筑物的骨架等。（4 4）錨樁）錨樁 鉆孔鉆孔下錨定物下錨定物灌注水泥漿灌注水泥漿 應(yīng)用：錨固易坍倒、塌方的擋土墻，加固地下建筑應(yīng)用：錨固易坍倒、塌方的擋土墻，加固地下建筑物和坑道，治理滑坡等。物和坑道，治理

32、滑坡等。122021-11-20662.2.各種已竣工基礎(chǔ)的注漿加固處理各種已竣工基礎(chǔ)的注漿加固處理 （1 1）原有水泥混凝土橋墩、壩基等基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)裂縫、）原有水泥混凝土橋墩、壩基等基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)裂縫、滲漏，利用鉆孔高壓注漿予以加固處理。滲漏，利用鉆孔高壓注漿予以加固處理。 （2 2）原有建筑物基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)裂縫，利用鉆孔注漿堵塞結(jié)）原有建筑物基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)裂縫，利用鉆孔注漿堵塞結(jié)合起來。合起來。 （3 3）路基沉降，利用鉆孔注漿加固處理。）路基沉降，利用鉆孔注漿加固處理。3.3.各種工程技術(shù)鉆井（孔）方面各種工程技術(shù)鉆井（孔）方面 （1 1）礦山采礦爆破、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水孔（井）等）礦山采礦爆破、運(yùn)輸、通風(fēng)

33、、排水孔（井）等 （2 2）地下核試驗(yàn)）地下核試驗(yàn) （3 3）監(jiān)視地震，觀測地殼運(yùn)動）監(jiān)視地震，觀測地殼運(yùn)動 （4 4）鋪設(shè)地下管道，埋置地下電纜）鋪設(shè)地下管道，埋置地下電纜 （5 5）應(yīng)急救險(xiǎn)、檢查工程質(zhì)量、大型供水井）應(yīng)急救險(xiǎn)、檢查工程質(zhì)量、大型供水井 （6 6）考古挖掘鉆孔等）考古挖掘鉆孔等2021-11-2067二、施工鉆鉆進(jìn)方法二、施工鉆鉆進(jìn)方法（一）泥漿護(hù)壁正循環(huán)回轉(zhuǎn)法（一）泥漿護(hù)壁正循環(huán)回轉(zhuǎn)法1.1.地層：第四系地層、基巖地層：第四系地層、基巖2.2.施工樁孔徑不宜大于施工樁孔徑不宜大于800mm800mm，鉆壓大，可加鉆鋌，鉆壓大，可加鉆鋌3.3.泥漿護(hù)壁、排渣量大、要求水泵排

34、量大。泥漿護(hù)壁、排渣量大、要求水泵排量大。4.4.鉆頭：全面鉆進(jìn)鉆頭、環(huán)狀鉆進(jìn)鉆頭、擴(kuò)底鉆頭鉆頭：全面鉆進(jìn)鉆頭、環(huán)狀鉆進(jìn)鉆頭、擴(kuò)底鉆頭（1 1）全面鉆頭：雙翼片魚尾鉆頭）全面鉆頭：雙翼片魚尾鉆頭 組合牙輪鉆頭和組合牙輪鉆頭和滾刀鉆頭。滾刀鉆頭。（2 2）取芯鉆頭：牙輪取芯鉆頭）取芯鉆頭：牙輪取芯鉆頭 硬質(zhì)合金鉆頭硬質(zhì)合金鉆頭 鋼粒鉆頭鋼粒鉆頭（3 3）擴(kuò)底鉆頭：主要用來施工上小下大的異徑擴(kuò)底灌注）擴(kuò)底鉆頭：主要用來施工上小下大的異徑擴(kuò)底灌注樁的樁的“擴(kuò)大擴(kuò)大”頭的孔段。包括：膠結(jié)連桿式擴(kuò)底鉆頭；頭的孔段。包括：膠結(jié)連桿式擴(kuò)底鉆頭；套管靴下雙翼擴(kuò)底鉆頭套管靴下雙翼擴(kuò)底鉆頭2021-11-2068

35、（二）泥漿護(hù)壁反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)（二）泥漿護(hù)壁反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)1.1.地層：一般粘土、砂土、砂粘土、砂粒土等。地層：一般粘土、砂土、砂粘土、砂粒土等。2.2.方法：泵吸、氣舉、射流方法：泵吸、氣舉、射流3.3.優(yōu)點(diǎn)：施工孔大優(yōu)點(diǎn)：施工孔大100010001300mm1300mm，446m6m；效效率高，泥漿護(hù)壁性能好?？椎壮猎伲瑯稄劫|(zhì)量好；率高，泥漿護(hù)壁性能好?？椎壮猎?，樁徑質(zhì)量好；孔深不易大于孔深不易大于50m50m。缺點(diǎn)：設(shè)備能力差；與干鉆相比有缺點(diǎn)。缺點(diǎn)：設(shè)備能力差；與干鉆相比有缺點(diǎn)。（三）機(jī)械沖擊鉆進(jìn)（三）機(jī)械沖擊鉆進(jìn)1.1.地層：第四系地層地層：第四系地層2.2.無沖洗液鉆進(jìn)無沖洗液鉆

36、進(jìn)3.3.設(shè)備大、鉆具重、系數(shù)大。設(shè)備大、鉆具重、系數(shù)大。（四）機(jī)械螺旋鉆進(jìn)：長螺旋鉆具、短螺旋鉆具。（四）機(jī)械螺旋鉆進(jìn)：長螺旋鉆具、短螺旋鉆具。地層：填土層、粘土層、砂土層、砂層地層：填土層、粘土層、砂土層、砂層2021-11-2069（五）沖抓錐（斗）鉆進(jìn)（五）沖抓錐（斗）鉆進(jìn) 用沖抓錐直接抓取土、石塊成孔的。沖抓錐直徑用沖抓錐直接抓取土、石塊成孔的。沖抓錐直徑為為1.11.11.5m1.5m，重量，重量1.51.52.8T2.8T，高度，高度1.71.72.7m2.7m沖沖抓錐具有沖擊、振動、靜壓等作用。沖抓錐按操縱錐抓錐具有沖擊、振動、靜壓等作用。沖抓錐按操縱錐瓣開合方式分為：雙繩、單

37、繩瓣開合方式分為：雙繩、單繩錐瓣有四瓣或六瓣。錐瓣有四瓣或六瓣。 適應(yīng)地層：砂質(zhì)粘土、粘土、黃土、松散的砂礫適應(yīng)地層：砂質(zhì)粘土、粘土、黃土、松散的砂礫卵石和卵石夾小漂石。卵石和卵石夾小漂石。6543212021-11-2070（六）（六）“貝諾特貝諾特”施工法：施工法： 用抓斗在套管內(nèi)鉆孔，提動裝置在提動套管的同時(shí)，用抓斗在套管內(nèi)鉆孔，提動裝置在提動套管的同時(shí)，使其壓入或拔起它適應(yīng)于第四系地層及其硬巖土。使其壓入或拔起它適應(yīng)于第四系地層及其硬巖土。 圖4-21 2021-11-2071擺管裝置1-夾管油缸 2-搖臂固定銷 3-搖管油缸 4-壓拔管油缸2021-11-2072（七）人工開挖成孔法

38、（七）人工開挖成孔法 用于大直徑挖孔樁，地層相對穩(wěn)定、孔壁穩(wěn)定的地區(qū)。用于大直徑挖孔樁，地層相對穩(wěn)定、孔壁穩(wěn)定的地區(qū)。 優(yōu)點(diǎn)：狹窄地區(qū)易于施工；土質(zhì)驗(yàn)證準(zhǔn)備；無噪優(yōu)點(diǎn)：狹窄地區(qū)易于施工；土質(zhì)驗(yàn)證準(zhǔn)備；無噪音、無振動等公害；易于擴(kuò)大為擴(kuò)孔樁。音、無振動等公害；易于擴(kuò)大為擴(kuò)孔樁。（八）鉆斗鉆進(jìn)成孔法（八）鉆斗鉆進(jìn)成孔法 鉆頭為一鉆斗，鉆斗一方面回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，另一方面可以裝鉆頭為一鉆斗，鉆斗一方面回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，另一方面可以裝渣，渣滿后，可以將鉆頭提出倒渣，然后繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆斗起渣，渣滿后，可以將鉆頭提出倒渣，然后繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆斗起落方式有：提升式、爬桿式兩種。落方式有：提升式、爬桿式兩種。2021-11-207

39、3（九）水平孔鉆進(jìn)法（九）水平孔鉆進(jìn)法 1. 1.指采用旋轉(zhuǎn)切削式鉆頭在管前切削土層，并輸送到孔指采用旋轉(zhuǎn)切削式鉆頭在管前切削土層，并輸送到孔外的一種鉆進(jìn)方法。外的一種鉆進(jìn)方法。 2. 2.用于不開挖的輸油、輸水管道、電纜及隧道施工法。用于不開挖的輸油、輸水管道、電纜及隧道施工法。 3. 3.直徑：一般直徑：一般200200800mm800mm，112m2m，甚至，甚至9911m11m大直徑的管道及隧道一般采用盾構(gòu)機(jī)施工，中小徑則一般采大直徑的管道及隧道一般采用盾構(gòu)機(jī)施工，中小徑則一般采用普通的水平鉆施工：套管導(dǎo)向；打預(yù)偏孔；螺旋鉆用普通的水平鉆施工：套管導(dǎo)向；打預(yù)偏孔；螺旋鉆頭前有偏心接頭，

40、糾斜。頭前有偏心接頭，糾斜。 4. 4.水平孔易傾斜，原因：孔內(nèi)沉渣下沉，使鉆頭下面水平孔易傾斜，原因：孔內(nèi)沉渣下沉，使鉆頭下面摩擦力增大，鉆孔向上偏斜。鉆具自重作用，使鉆頭下垂摩擦力增大，鉆孔向上偏斜。鉆具自重作用，使鉆頭下垂，鉆孔向下偏斜。鉆桿和鉆頭尺寸不匹配，造成鉆孔水平，鉆孔向下偏斜。鉆桿和鉆頭尺寸不匹配，造成鉆孔水平彎曲。彎曲。 5. 5.適用地層：一般土、混砂礫土等。適用地層：一般土、混砂礫土等。2021-11-2074（十）潛水鉆進(jìn)成孔法（十）潛水鉆進(jìn)成孔法1.1.鉆進(jìn)時(shí)，電機(jī)主軸連接鉆頭，鉆進(jìn)時(shí)，電機(jī)主軸連接鉆頭，一起潛入水中回轉(zhuǎn)切削巖土，正一起潛入水中回轉(zhuǎn)切削巖土，正反循環(huán)排

41、渣成孔。鉆進(jìn)時(shí)，上面反循環(huán)排渣成孔。鉆進(jìn)時(shí)，上面鉆孔不動，起支撐抗扭作用，鉆鉆孔不動，起支撐抗扭作用，鉆進(jìn)效率高。進(jìn)效率高。2.2.適應(yīng)地層：淤泥、粘土。砂土適應(yīng)地層：淤泥、粘土。砂土、砂層、風(fēng)化巖層及含有少量礫、砂層、風(fēng)化巖層及含有少量礫石等地層。石等地層。2021-11-2075三、鉆孔灌注樁樁基礎(chǔ)2021-11-2076低樁承臺 高樁承臺2021-11-2077反循環(huán)水上施工法成樁程序12021-11-2078反循環(huán)水上施工法成樁程序22021-11-2079四、地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻施工程序圖 地下連續(xù)墻是利用一定的設(shè)備與工具，在泥漿（一般稱穩(wěn)定液）護(hù)壁的條件下向地下鉆挖一段狹長的深槽，

42、在槽內(nèi)吊放入鋼筋籠，然后灌注混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻體，再把每段墻體逐個(gè)連接起來就形成一道連續(xù)的地下墻壁。2021-11-2080地下連續(xù)墻施工現(xiàn)場布置2021-11-2081鋼筋混凝土導(dǎo)墻剖面2021-11-2082鉆孔的排列形式1-1-交錯(cuò)型交錯(cuò)型 2-2-直線互搭型直線互搭型 3-3-切線型切線型 4-4-間隔型間隔型2021-11-2083先掘?qū)Э缀笞ザ吠诰虺刹?021-11-2084先挖導(dǎo)孔后重復(fù)鉆孔成槽2021-11-2085一次鉆挖成槽2021-11-2086槽段連續(xù)墻施工程序1-挖槽 2-下接頭管與鋼筋籠 3-灌注混凝土 4-拔出接頭管 5-挖第二槽段 2021-11-20

43、87五、擴(kuò)孔與擴(kuò)底鉆進(jìn)1.擴(kuò)孔鉆進(jìn)1-鉆桿 2-導(dǎo)正器 3-擴(kuò)孔鉆頭 4-坑道 5-礦車 6-導(dǎo)向鉆具2021-11-2088螺旋翼片式四翼階梯翼片式多節(jié)翼片式2021-11-20892021-11-2090滾刀擴(kuò)孔鉆頭1-鉆桿接手 2-導(dǎo)正圈 3-滾動座 4-滾刀 5-三牙輪鉆頭 6-導(dǎo)正輪 2021-11-2091擴(kuò)孔鉆具1-導(dǎo)向鉆頭 2-導(dǎo)向鉆具 3-擴(kuò)孔鉆頭 4-連接接頭 5-鉆桿 6-導(dǎo)正圈 7-鉆桿接頭2021-11-20922. 擴(kuò)底鉆進(jìn)擴(kuò)底鉆頭類型a.上開式 b.下開式 c.滑降式 d.推出式2021-11-20932021-11-20942021-11-2095鉸接連桿式擴(kuò)底

44、鉆頭1-接頭 2-導(dǎo)向軸套 3-上盤 4-連桿5-導(dǎo)向軸 6-擴(kuò)孔翼片 7-矛式鉆頭2021-11-2096自重加壓上開式擴(kuò)底鉆頭1-法蘭盤 2-外管 3-連桿 4-擴(kuò)底翼 5-芯管 6-底鉆頭2021-11-2097三翼上開式擴(kuò)底鉆頭1-法蘭盤 2-導(dǎo)向套 3-導(dǎo)向軸 4-上盤 5-連桿6-擴(kuò)底翼板 7-限位板 8-下盤 9-鉆頭2021-11-2098連桿外張式擴(kuò)底鉆頭1-連接管 2-限位帽 3-內(nèi)方套 4-方鉆桿5-上擴(kuò)底翼板 6-副連桿 7-下擴(kuò)底翼板 8-底鉆頭2021-11-2099液壓式擴(kuò)底鉆頭1-法蘭盤 2-油缸 3-滑套4-連桿 5-擴(kuò)底翼 6-底鉆頭2021-11-2010

45、0自重加壓下開式擴(kuò)底鉆頭1-法蘭盤 2-方軸 3-方形套4-擴(kuò)底翼 5-連桿6-底鉆頭2021-11-20101液壓式擴(kuò)底鉆頭1-法蘭盤 2-鉆桿 3-擴(kuò)底翼4-油缸 5-連桿 6-滑套 7-底鉆頭2021-11-20102六、鉆斗鉆進(jìn)鉆斗鉆進(jìn)1-鉆斗 2-導(dǎo)向器 3-伸縮鉆桿 4-動力裝置 5-護(hù)筒它是靠提鉆取土、無沖洗液循環(huán)的一種成孔方法。在鉆桿柱下端連接一個(gè)底部帶切削齒的筒狀鉆具（鉆斗），借助鉆具重量及鉆機(jī)加壓把切削齒切入土層，在回轉(zhuǎn)扭矩作用下鉆斗回轉(zhuǎn)，鉆掘土層，同時(shí)將切削下來的土塊收入斗中。待斗內(nèi)土塊裝到一定程度后將鉆斗提到孔外，打開鉆斗，卸去土屑，然后再將鉆斗下入孔內(nèi)，重復(fù)以上操作。2021-11-201032021-11-201042021-11-20105旋挖側(cè)開式鉆斗1-鋼絲繩 2-中心管 3-鉆斗體 4-半合管5-切削齒板 6-銷軸 7-鉆桿 8-卡頭 9-撈鉤2021-11-20106半合式鉆斗1-方接頭 2-鉗形連扳 3-銷軸4-半合筒 5-切削齒板2021-11-20107美國底開式鉆頭1-頂桿 2-鉤頭 3-底蓋4-切削齒 5-銷軸2021-11-20108全套管鉆進(jìn)鉆斗1-鋼絲繩 2-單動接頭 3-配重塊 4-內(nèi)管 5-外管