巖土工程勘察之勘探與取樣課件T54

第三章勘探與取樣

第一節(jié)概述巖土工程勘察第一節(jié)概述物探工程鉆探工程坑探工程123巖土工程勘探是在工程地質(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。第一節(jié)概述

巖土工程勘探主要任務(wù)：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；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。.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。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。采取巖土樣及水樣，提供對巖土特性進行鑒定和各種試驗所需的樣品。提供野外試驗條件。第三章勘探與取樣

第二節(jié)物探工程巖土工程勘察一、分類物探工程的定義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)及繪制的曲線進行分析解釋，從而劃分地層、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。

地質(zhì)體具有不同的物理性質(zhì)（導(dǎo)電性、彈性、磁性、密度、放射性等）和不同的物理狀態(tài)（含水率、空隙性、固結(jié)狀態(tài)等），它們?yōu)槔梦锾椒椒ㄑ芯扛鞣N不同的地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象的物理場提供了前提。

一、分類物探工程的特點速度快、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（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（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，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)。一、分類物探工程主要解決的問題（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。一、分類

物探工程的種類很多（見表3-1），在巖土工程勘察中運用最普遍的是電阻率法和地震折射波法。近年來，地質(zhì)雷達和聲波測井的運用效果較好，本節(jié)重點介紹幾種物探方法及適用范圍。二、應(yīng)用重磁電震放熱六種地球物理勘探方式現(xiàn)在工程地質(zhì)勘探常用的物探方法有：

淺層地震、面波勘探、地質(zhì)雷達、電測深、電剖面法、高密度電阻率、波速測試。

課程重點介紹：電阻率法地震波折射法二、應(yīng)用1.應(yīng)用地球物理勘探方法時，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）在有代表性地段進行方法的有效性試驗。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，應(yīng)考慮其多解性，區(qū)分有用信息與干擾信號。需要時應(yīng)采用多種方法探測，進行綜合判釋，并應(yīng)有已知物探參數(shù)或一定數(shù)量的鉆孔驗證。第三章章勘勘探與與取樣樣第三節(jié)節(jié)鉆鉆探工工程巖土工工程勘勘察一、巖巖土工工程鉆鉆探的的特點點在巖土土工程程勘察察中，，鉆探探是最最常用用的一一類勘勘探手手段。。與坑坑探、、物探探相比比較，，鉆探探有其其突出出的優(yōu)優(yōu)點，，它可可以在在各種種環(huán)境境下進進行，，一般般不受受地形形、地地質(zhì)條條件的的限制制；能能直接接觀察察巖心心和取取樣，，勘勘探精精度較較高；；能提提供作作原位位測試試和監(jiān)監(jiān)測工工作，，最大大限度度地發(fā)發(fā)揮綜綜合效效益；；勘探探深度度大，，效率率較高高。因因此，，不同同類型型、結(jié)結(jié)構(gòu)和和規(guī)模模的建建筑物物，不不同的的勘察察階段段，不不同環(huán)環(huán)境和和工程程地質(zhì)質(zhì)條件件下，，凡是是布置置勘探探工作作的地地段，，一般般均需需采用用此類類勘探探手段段。與一般般的礦礦產(chǎn)資資源鉆鉆探相相比，，巖土土工程程鉆探探有如如下特特點：：第二節(jié)鉆鉆探工工程（1）鉆探探工程的布布置，不僅僅要考慮自自然地質(zhì)條條件，還需需結(jié)合工程程類型及其其結(jié)構(gòu)特點點。如房屋屋建筑與構(gòu)構(gòu)筑物一般般應(yīng)按建筑筑物的輪廓廓線布孔。。（2））除了深埋埋隧道以及及為了解專專門地質(zhì)問問題而進行行的鉆探外外，孔深一一般十余米米至數(shù)十米米，所以經(jīng)經(jīng)常采用小小型、輕便便的鉆機。。（3）鉆孔孔多具綜合合目的，除除了查明地地質(zhì)條件外外，還要取取樣、作原原位測試和和監(jiān)測等；；有些原位位測試往往往與鉆進同同步進行，，所以不能能盲目追求求進尺。（4））在鉆進方方法、鉆孔孔結(jié)構(gòu)、鉆鉆進過程中中的觀測編編錄等方面面，均有特特殊的要求求。如巖心心采取率、、分層止水水、水文地地質(zhì)觀測、、采取原狀狀土樣和軟軟弱夾層、、斷層破碎碎帶樣品等等要求。第二節(jié)鉆鉆探工工程二、巖土工工程鉆探的的特殊要求求為了完成勘勘探工作的的任務(wù)，巖巖土工程鉆鉆探有以下下幾項特殊殊的要求：：(1)土層是是巖土工程程鉆探的主主要對象，，應(yīng)可靠地地鑒定土層層名稱，準準確判定分分層深度，，正確鑒別別土層天然然的結(jié)構(gòu)、、密度和濕濕度狀態(tài)。。為此，要要求鉆進深深度和分層層深度的量量測誤差范范圍應(yīng)為±±0.05m，非連續(xù)取心心鉆進的回回次進尺應(yīng)應(yīng)控制在1m以內(nèi)，連續(xù)續(xù)取心的回回次進尺應(yīng)應(yīng)控制在2m以內(nèi)；某些些特殊土類類，需根據(jù)據(jù)土體特性性選用特殊殊的鉆進方方法；在地地下水位以以上的土層層中鉆進時時應(yīng)進行干干鉆，當(dāng)必必須使用沖沖洗液時應(yīng)應(yīng)采取雙層層巖心管鉆鉆進。(2)巖心心采取率要要求較高。。對巖層作作巖心鉆探探時，一般般巖石不應(yīng)應(yīng)低于80%，破碎碎巖石不應(yīng)應(yīng)低于65%。對工工程建筑物物至關(guān)重要要需重點查查明的軟弱弱夾層、斷斷層破碎帶帶、滑坡的的滑動帶等等地質(zhì)體和和地質(zhì)現(xiàn)象象，為保證證獲得較高高的巖心采采取率，應(yīng)應(yīng)采用相應(yīng)應(yīng)的鉆進方方法。例如如，盡量減減少沖洗液液或用干鉆鉆，采取雙雙層巖心管管連續(xù)取心心，降低鉆鉆速，縮短短鉆程。當(dāng)當(dāng)需確定巖巖石質(zhì)量指指標RQD時，應(yīng)采用用N型雙層巖心心管鉆進，，其孔徑為為75mm，采取的巖心心直徑為54mm，且宜采用金金剛石鉆頭頭。(3)鉆孔水水文地質(zhì)觀觀測和水文文地質(zhì)試驗驗是巖土工工程鉆探的的重要內(nèi)容容，借以了了解巖土的的含水性，，發(fā)現(xiàn)含水水層并確定定其水位(水頭)和和涌水量大大小，掌握握各含水層層之間的水水力聯(lián)系，，測定巖土土的滲透系系數(shù)等。按按水文地質(zhì)質(zhì)要求觀測測。分層止止水、水位位觀測。(4)在鉆鉆進過程中中，為了研研究巖土的的工程性質(zhì)質(zhì)，經(jīng)常需需要采取巖巖土樣。堅堅硬巖石的的取樣可利利用巖心，，但其中的的軟弱夾層層和斷層破破碎帶取樣樣時，必須須采取特殊殊措施。為為了取得質(zhì)質(zhì)量可靠的的原狀土樣樣，需配備備取土器，，并應(yīng)注意意取樣方法法和操作工工序，盡量量使土樣不不受或少受受擾動。采采取飽和軟軟粘土和砂砂類土的原原狀土樣，，還需使用用特制的取取土器。三、鉆孔設(shè)計計為充分論證鉆鉆探工作的布布置并逐孔編編制鉆孔設(shè)計計書內(nèi)容。（1）鉆孔目目的及地形地地質(zhì)概況。目的層工工程地質(zhì)質(zhì)目的及意圖圖。（2）鉆孔類類型、深度及及鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計。例：有冰水水沉積物的壩壩址河谷區(qū)鉆鉆孔設(shè)計。深度地質(zhì)年代巖性鉆進方式孔徑套管工程地質(zhì)要求0-3malQ4

粘土回轉(zhuǎn)250取原狀土樣3-7al-plQ3

砂土沖擊250219動探、擾動樣7-15al-plQ3含礫粘土回轉(zhuǎn)190168原狀樣、靜探15-40

fglQ2

含漂礫卵礫石沖擊130127動探、抽水試驗40-50Mz-J強風(fēng)化花崗巖回轉(zhuǎn)（鋼砂）110壓水試驗50-70Mz-J弱風(fēng)化花崗巖金剛石91取巖樣（3）巖土工工程要求。包括巖心采取取率、取樣、、試驗、觀測測、止水及編編錄等各方面面的要求。編編錄的項目及及應(yīng)取得的成成果資料有：：鉆孔柱狀剖剖面圖、巖心心素描(或照照相)、鉆進進觀測、試驗驗記錄圖及水水文地質(zhì)日志志等。（4）說明鉆鉆探結(jié)束后對對鉆孔的處理理意見。四、鉆孔觀測測與編錄鉆孔觀測與編編錄是鉆進過過程的詳細文文字記載，也也是巖土工程程鉆探最基本本的原始資料料。因此在鉆鉆進過程中必必須認真、細細致地做好觀觀測與編錄工工作，以全面面、準確地反反映鉆探工程程的第一手地地質(zhì)資料。鉆孔觀測與與編錄的內(nèi)容容包括：1、巖心觀察、描描述和編錄對對巖心的描描述包括地層層巖性名稱、、分層深度、、巖土性質(zhì)等等方面。不同類型的巖巖土其巖性描描述的內(nèi)容為為：(1)碎石土土：顆粒級配配；粗顆粒形形狀、母巖成成分、風(fēng)化程程度，是否起起骨架作用；；充填物的成成分、性質(zhì)、、充填程度；；密實度；層層理特征。(2)砂類土土：顏色；顆顆粒級配；顆顆粒形狀和礦礦物成分；濕濕度；密實度度；層理特征征。(3)粉土和和粘性土：顏顏色；稠度狀狀態(tài)；包含物物；致密程度度；層理特征征。(4)巖石：：顏色；礦物物成分；結(jié)構(gòu)構(gòu)和構(gòu)造；風(fēng)風(fēng)化程度及風(fēng)風(fēng)化表現(xiàn)形式式，劃分風(fēng)化化帶；堅硬程程度；節(jié)理、、裂隙發(fā)育情情況，裂隙面面特征及充填填膠結(jié)情況，，裂隙傾角、、間距，進行行裂隙統(tǒng)計。。必要時作作巖心素描。。作為文字記錄錄的輔助資料料是巖土心樣樣。巖土心樣樣不僅對原始始記錄的檢查查核對是必要要的，而且對對施工開挖過過程的資料核核對，發(fā)生糾糾紛時的取證證、仲裁，也也有重要的價價值。因此應(yīng)應(yīng)在一段時間間內(nèi)妥善保保存。目前已已有一些工程程勘察單位用用巖心的彩色色照片代替實實物。全斷面面取心的土層層鉆孔還可制制作土心縱斷斷面的揭片，，便于長期保保存。通過對巖巖心的各種統(tǒng)統(tǒng)計，可獲得得巖心采取率率、巖心獲得得率和巖石質(zhì)質(zhì)量指標(RQD)等定量指標。。巖心采取率是是指所取巖心心的總長度與與本回次進尺尺的百分比。。總長度包括括比較完整的的巖心和破碎碎的碎塊、碎碎屑和碎粉物物質(zhì)。巖心獲得率是是指比較完整整的巖心長度度與本回次進進尺的百分比比。它不計入入不成形的破破碎物質(zhì)。2、鉆孔水文文地質(zhì)觀測鉆進過程中應(yīng)應(yīng)注意和記錄錄沖洗液消耗耗量的變化。。發(fā)現(xiàn)地下水水后，應(yīng)停鉆鉆進測定其初初見水位及穩(wěn)穩(wěn)定水位。如如系多層含水水層，需分層層測定水位時時，應(yīng)檢查分分層止水情況況，并分層采采取水樣和測測定水溫。準準確記錄各含含水層頂、底底板標高及其其厚度。3、鉆進動態(tài)態(tài)觀察和記錄錄鉆進動態(tài)能提提供許多地質(zhì)質(zhì)信息，所以以鉆孔觀測、、編錄人員必必須做好此項項工作。在鉆鉆進過程中注注意換層的深深度、回水顏顏色變化、鉆鉆具陷落、孔孔壁坍塌、卡卡鉆、埋鉆和和涌沙現(xiàn)象等等，結(jié)合巖心心以判斷孔內(nèi)內(nèi)情況。如果果鉆進不平穩(wěn)穩(wěn)，孔壁坍塌塌及卡鉆，巖巖心破碎且采采取率又低，，就表明巖層層裂隙發(fā)育或或處于構(gòu)造破破碎帶中。巖心鉆探時沖沖洗液消耗量量變化一般與與巖體完整性性有密切關(guān)系系，當(dāng)回水很很少甚至不回回水時，則說說明巖體破碎碎或巖溶發(fā)育育，也可能揭揭露了富水性性較強的含水水層。國內(nèi)水利水電電勘察單位使使用的鉆孔攝攝影和鉆孔電電視，可以對對孔內(nèi)巖層裂裂隙發(fā)育程度度及方向、風(fēng)風(fēng)化程度、斷斷層破碎帶、、巖溶洞穴和和軟弱泥化夾夾層等，獲取取較為清晰的的照片和圖像像。這無疑提提高了鉆探工工作的質(zhì)量和和鉆孔利用率率。五、鉆探資料料整理鉆探工作結(jié)束束后，應(yīng)進行行鉆孔資料整整理。主要成成果資料有：：(1)鉆鉆孔柱狀圖鉆孔柱狀圖是是鉆孔觀測與與編錄的圖形形化，它是鉆鉆探工作最主主要的成果資資料。土層鉆鉆孔和巖層鉆鉆孔的鉆孔柱柱狀圖圖形不不同。該圖是是將每一鉆孔孔內(nèi)巖土層情情況按一定的的比例尺編制制成柱狀圖，，并作簡明的的描述。在圖圖上還應(yīng)在相相應(yīng)的位置上上標明巖心采采取率、沖洗洗液消耗量、、地下水位、、巖心風(fēng)化分分帶、孔中特特殊情況、代代表性的巖土土物理力學(xué)性性質(zhì)指標以及及取樣深度等等。如果孔孔內(nèi)作作過測測井和和試驗驗的話話，也也應(yīng)將將其成成果在在相應(yīng)應(yīng)的位位置上上標出出。所所以，，鉆孔孔柱狀狀圖實實際上上是反反映鉆鉆探工工作的的綜合合成果果。(2)鉆孔孔操作作及水水文地地質(zhì)日日志圖圖。(3)巖心心素描描圖及及其說說明。。主要解解決的的問題題TextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ClicktoedittitlestyleTextinhereTextinhereContentsContentsThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.DescriptionofthecontentsDescriptionofthecontentsDescriptionofthebusinessDescriptionofthebusinessDescriptionofthebusinessThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.DescriptionofthecontentsDescriptionofthecontentsClicktoedittitlestyleThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.AddyourtextAddyourtextAddyourtextAddyourtextAddyourtextAddyourtextYourTextYourTextYourTextYourTextClicktoedittitlestyleYourTextYourTextYourTextYourText2005200620072008ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ClicktoedittitlestyleDescriptionofthecontentsTextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ClicktoedittitlestyleContents01Contents02Contents03Contents04Contents05Contents060%20%40%60%80%100%18.5%17.5%8.7%23.6%63.6%84.3%ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ClicktoedittitlestyleTextinhereTextinhereTextinhereThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ClicktoaddTextClicktoedittitlestyleThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.Titleinhere2.Descriptionofthecompany’’ssubcontentsThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.1.Descriptionofthecompany’’ssubcontentsClicktoedittitlestyleThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TitleinhereTitleinhereTitleinhereTitleinhereABCDClicktoedittitlestyleDescriptionofthecontentsThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TitleinhereTitleinhereTitleinhereClicktoedittitlestyleTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereContentsContentsContentsContentsContentsThemeGalleryisaDesignDi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