第6章 工程地質(zhì)勘探與取樣

主要內(nèi)容(nèiróng)：勘探、巖土取樣第6章工程(gōngchéng)地質(zhì)勘探與取樣共五十一頁

概述巖土工程實(shí)踐是在地殼表層某一深度范圍內(nèi)進(jìn)行的，因此須查明這一深度范圍內(nèi)巖土體的空間分布情況及其工程性質(zhì)以及地下水等條件。工程地質(zhì)測繪，主要是調(diào)查建筑場地工程地質(zhì)條件在地表的特征，并藉以推斷地下的情況。工程地質(zhì)勘探是在工程地質(zhì)測繪基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步查明地表以下工程地質(zhì)情況，如巖土層的空間分布及變化情況、地下水的埋深和類型以及對(duì)巖土參數(shù)開展原位測試時(shí)需要(xūyào)進(jìn)行的工作。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁巖土工程勘探的手段

巖土工程勘探常用的手段有鉆探、坑探以及地球物理勘探等多種方法。

鉆探和坑探工程是直接勘探手段，能較可靠地了解地下地質(zhì)情況。鉆探工程是使用最廣泛的一類勘探手段，普遍應(yīng)用于各類工程的勘探；由于它對(duì)一些(yīxiē)重要的地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象有時(shí)可能會(huì)誤判、遺漏，所以也稱它為“半直接”勘探手段?？犹焦こ炭碧饺藛T可以在其中觀察編錄，以掌握地質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)；但是重型坑探工程耗資高，勘探周期長，使用時(shí)應(yīng)具經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。

地球物理勘探簡稱物探，是一種間接的勘探手段，它可以簡便而迅速地探測地下地質(zhì)情況，且具有立體透視性的優(yōu)點(diǎn)。但其勘探成果具多解性，使用時(shí)往往受到一些條件的局限。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁

鉆探概念：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(jiàodà)的鉆孔（直徑相對(duì)較大(jiàodà)者又稱為鉆井）的過程。意義：巖土工程勘察的基本手段，其成果是進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)和巖土工程設(shè)計(jì)、施工的基礎(chǔ)資料。目的：解決與建筑物（構(gòu)筑物）有關(guān)的巖土體穩(wěn)定問題、變形問題、滲漏問題提供資料。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁鉆探的任務(wù)

隨著勘察階段的不同而不同：探察建筑場區(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；了解基巖風(fēng)化帶的深度、厚度和分布情況；探明地層斷裂帶的位置(wèizhi)、寬度和性質(zhì)，查明裂隙發(fā)育程度及隨深度變化的情況；查明地下含水層的層數(shù)、深度及其水文地質(zhì)參數(shù)；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；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）。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁

鉆探的基本程序（三個(gè)基本程序）

①破碎巖土鉆進(jìn)過程中采用人力或機(jī)械力（絕大多數(shù)情況下采用機(jī)械鉆進(jìn)），以沖擊力、剪切力或研磨形式使小部分巖土脫離母體而成為粉末、小巖土塊或巖土芯的現(xiàn)象就稱為破碎巖土。在孔底將巖土全部破碎成粉末或小塊的鉆進(jìn)方法稱為“全面鉆進(jìn)”。鉆進(jìn)過程中只破壞孔底環(huán)狀部分巖土，中間巖土芯保留的鉆進(jìn)方法稱為“取芯鉆進(jìn)”。

②采取巖土芯或排除破碎巖土分為三種(sānzhǒnɡ)方法：一是采用機(jī)械的方法，如用取樣器、勺鉆等取出巖土芯或碎塊粉末；二是將巖粉或巖土碎塊與水混合成巖粉漿或泥漿后，用抽筒抽出地表，如沖擊鉆；三是用流體（泥漿、清水、乳化液或空氣）作為循環(huán)介質(zhì)，將破碎的巖屑、土塊輸送到地表。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁③加固孔壁：防止孔壁坍塌。

加固的方法有三種：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(duì)孔壁進(jìn)行處理加固，常用的惰性材料有水泥(shuǐní)、黏土，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人鉆孔中以支撐孔壁，這種方法雖然可靠，但成本較高。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁鉆探鉆進(jìn)方法

①?zèng)_擊鉆進(jìn)：利用鉆具重力和下落過程中產(chǎn)生的沖擊力使鉆頭沖擊孔底巖土并使其產(chǎn)生破壞，從而達(dá)到在巖土層中鉆進(jìn)之目的。它又包括沖擊鉆探和錘擊鉆探。

②回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：此法采用底部焊有硬質(zhì)合金的圓環(huán)狀鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)一般要施加一定的壓力，使鉆頭在旋轉(zhuǎn)中切入巖土層以達(dá)到鉆進(jìn)的目的。它包括巖芯鉆探、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(dòng)(zhèndòng)鉆進(jìn)：采用機(jī)械動(dòng)力產(chǎn)生的振動(dòng)力，通過連接桿和鉆具傳到鉆頭，由于振動(dòng)力的作用使鉆頭能更快地破碎巖土層，因而鉆進(jìn)較快。適合于在土層中，特別是顆粒組成相對(duì)細(xì)小的土層中采用。

④沖洗鉆進(jìn)：利用高壓水流沖擊孔底土層，使之結(jié)構(gòu)破壞，土顆粒懸浮并最終隨水流循環(huán)流出孔外的鉆進(jìn)方法。由于是靠水流直接沖洗，因此無法對(duì)土體結(jié)構(gòu)及其他相關(guān)特性進(jìn)行觀察鑒別。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁SH-30-2A型鉆機(jī)6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁鉆探(zuāntàn)方法的適用范圍

淺部土層可采用(cǎiyòng)下列方法鉆探：小口徑麻花鉆鉆進(jìn)；小口徑勺形鉆鉆進(jìn)；洛陽鏟鉆進(jìn)。6.1

勘探

共五十一頁洛陽(luòyánɡ)鏟

6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁鉆孔口徑及規(guī)格要求鉆孔口徑應(yīng)根據(jù)鉆探目的和鉆進(jìn)工藝確定，應(yīng)當(dāng)滿足取樣、原位測試(cèshì)的要求。對(duì)要采取原狀土樣的鉆孔，口徑不得小于91mm;對(duì)僅需鑒別地層巖性的鉆孔，口徑不宜小于36mm;在濕陷性黃土中的鉆孔，鉆孔口徑不宜小于150mm.在確定了鉆孔口徑后，可根據(jù)教材P67表6-2確定鉆具的規(guī)格。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁

鉆進(jìn)方法的要求①對(duì)要求鑒別地層和取樣的鉆孔，均應(yīng)采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)（鉆頭以旋轉(zhuǎn)方式全面(quánmiàn)或環(huán)狀切削巖土體的鉆進(jìn)方法

）以取得巖土樣品。遇到卵石、漂石、碎石、塊石等不適合回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的土層時(shí)，可改用振動(dòng)回轉(zhuǎn)方式鉆進(jìn)。②在地下水位以上土層中應(yīng)進(jìn)行干鉆，不得使用沖洗液，不得向孔內(nèi)注水，但可采用能隔離沖洗液的二重或三重管鉆進(jìn)取樣③鉆進(jìn)巖層宜采用金剛石鉆頭，對(duì)軟質(zhì)巖層及風(fēng)化破碎帶應(yīng)采用雙層巖芯管鉆頭鉆進(jìn)。需要測定巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD時(shí)應(yīng)采用外徑75mm的雙層巖芯管鉆頭④在濕陷性黃土中必須采用螺旋鉆頭鉆進(jìn)取芯鉆頭螺旋(luóxuán)鉆頭6.1

勘探

共五十一頁

鉆孔護(hù)壁

對(duì)可能坍塌的地層應(yīng)采取鉆孔護(hù)壁措施：在淺部填土及其他松散土層(tǔcénɡ)中可采用套管護(hù)壁；在地下水位以下的飽和軟粘土土層、粉土層及砂層中宜采用泥漿護(hù)壁；在破碎巖層中可視需要采用優(yōu)質(zhì)泥漿、水泥漿或化學(xué)漿液護(hù)壁。沖洗液嚴(yán)重漏失時(shí)，應(yīng)采取充填封閉等堵漏措施6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁鉆探的其它一些技術(shù)要求：1.鉆孔垂直度控制(kòngzhì)2.進(jìn)尺控制3.孔深與分層控制4.巖芯采取率要求5.水位觀測等6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁鉆孔觀測與編錄鉆孔觀測與編錄的內(nèi)容

1、巖芯觀察、描述和編錄包括地層巖性名稱、分層深度、巖土性質(zhì)等方面

2、鉆孔水文地質(zhì)觀測沖洗液消耗量的變化、初見水位及穩(wěn)定水位、各含水層頂、底板標(biāo)高及其厚度等；

3、鉆進(jìn)動(dòng)態(tài)觀察和記錄鉆進(jìn)動(dòng)態(tài)能提供許多地質(zhì)信息在鉆進(jìn)過程中注意換層的深度、回水顏色變化、鉆具陷落、孔壁坍塌、卡鉆、埋鉆和涌沙現(xiàn)象等，結(jié)合巖芯以判斷孔內(nèi)情況(qíngkuàng)。如果鉆進(jìn)不平穩(wěn)，孔壁坍塌及卡鉆，巖心破碎且采取率又低，就表明巖層裂隙發(fā)育或處于構(gòu)造破碎帶中。巖心鉆探時(shí)沖洗液消耗量變化一般與巖體完整性有密切關(guān)系，當(dāng)回水很少甚至不回水時(shí)，則說明巖體破碎或巖溶發(fā)育，也可能揭露了富水性較強(qiáng)的含水層。6.1

勘探(kāntàn)

（16/29）共五十一頁

不同類型巖土的巖性描述內(nèi)容：

(1)碎石(suìshí)土：顆粒級(jí)配；粗顆粒形狀、母巖成分、風(fēng)化程度，是否起骨架作用；充填物的成分、性質(zhì)、充填程度；密實(shí)度；層理特征。(2)砂類土：顏色；顆粒級(jí)配；顆粒形狀和礦物成分；濕度；密實(shí)度；層理特征。(3)粉土和粘性土：顏色；稠度狀態(tài)；包含物；致密程度；層理特征。(4)巖石：顏色；礦物成分；結(jié)構(gòu)和構(gòu)造；風(fēng)化程度及風(fēng)化表現(xiàn)形式，劃分風(fēng)化帶；堅(jiān)硬程度；節(jié)理、裂隙發(fā)育情況，裂隙面特征及充填膠結(jié)情況，裂隙傾角、間距，進(jìn)行裂隙統(tǒng)計(jì)。必要時(shí)作巖心素描。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁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。主要成果資料有：(1)鉆孔柱狀圖是鉆探工作最主要的成果資料。將每一鉆孔內(nèi)巖土層情況按一定的比例尺編制成柱狀圖，并作簡明的描述。在圖上還應(yīng)在相應(yīng)的位置上標(biāo)明巖心采取率、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)將其成果在相應(yīng)的位置上標(biāo)出。(2)鉆孔操作及水文地質(zhì)日志(rìzhì)圖。(3)巖心素描圖及其說明。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁坑探工程

也叫掘進(jìn)工程、井巷工程，指為了揭露地質(zhì)現(xiàn)象而從地表或地下挖掘各類小斷面坑道、并進(jìn)行相應(yīng)勘查工作(gōngzuò)的勘探工程，簡稱坑探。特點(diǎn)：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；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(duì)研究斷層破碎帶、軟弱泥化夾層和滑動(dòng)面(帶)等的空間分布特點(diǎn)及其工程性質(zhì)等，更具有重要意義。缺點(diǎn)：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。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁

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(sānzhǒnɡ)為輕型坑探工程，人力挖掘可以實(shí)現(xiàn)，后三種為重型坑探工程，需要機(jī)械設(shè)備。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁名稱特點(diǎn)適用條件探槽在地表深度小于3-5米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3-5m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5-15m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15m，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(dòng)面等；布置在地形較平緩、巖層又較緩傾的地段各種坑探工程的特點(diǎn)和適用(shìyòng)條件6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁名稱特點(diǎn)適用條件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)等續(xù)：各種(ɡèzhǒnɡ)坑探工程的特點(diǎn)和適用條件6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁坑探工程的觀察、描述內(nèi)容(1)地層巖性的劃分：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(yánsè)、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。(2)巖石的風(fēng)化特征及其隨深度的變化，作風(fēng)化殼分帶。(3)巖層產(chǎn)狀要素及其變化，各種構(gòu)造形態(tài)：注意斷層破碎帶及節(jié)理、裂隙的研究；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。(4)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。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁坑探工程展視圖

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。由于它所表示的坑探工程成果一目了然(yīmùliǎorán)，故在巖土工程勘探中被廣泛應(yīng)用。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，一般采用1∶25-1∶100。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁 地球物理勘探概念：地球物理勘探(geophysicalexploration)簡稱物探,它是用專門的儀器來探測各種地質(zhì)體物理場的分布情況,對(duì)其數(shù)據(jù)及繪制(huìzhì)的曲線進(jìn)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)象的一種勘探方法?；驹恚河捎诘刭|(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)程度等),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)象提供了物理前提。所探測的地質(zhì)體各部分之間以及該地質(zhì)體與周圍地質(zhì)體之間的物理性質(zhì)和物理狀態(tài)差異愈大,就愈能獲得比較滿意的結(jié)果。工程物探：應(yīng)用于巖土工程勘察中的物探

6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁

物探的種類及其適用范圍具體方法有很多種，主要可分為以下幾大類：電法勘探、磁法勘探、重力勘探、地震勘探、放射性勘探、井中地球物理測量（也叫地球物理測井）以及地球物理遙感測量等。在巖土工程勘察中運(yùn)用最普遍的是電阻率法和地震折射波法。此外,近年來地質(zhì)雷達(dá)和聲波測井的運(yùn)用效果也較好。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,從而推斷地質(zhì)體性狀的方法。地震勘探是通過人工激發(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(yīzhǒnɡ)物探方法。在巖土工程勘察中運(yùn)用最多的是高頻（＜200～300Hz）地震波淺層折射法,可以研究深度在100m以內(nèi)的地質(zhì)體。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁

地質(zhì)雷達(dá)是交流電法勘探中的一種方法?；驹恚貉赜脤?duì)空雷達(dá)的原理(yuánlǐ),由發(fā)射機(jī)發(fā)射脈沖電磁波,其中一部分是沿著空氣與介質(zhì)(巖土體)分界面?zhèn)鞑サ闹边_(dá)波,經(jīng)過時(shí)間t0后到達(dá)接受天線,為接收機(jī)所接收。另一部分傳入介質(zhì)內(nèi),在其中若遇電性不同的另一介質(zhì)體(如其他巖土體、洞穴等)，就發(fā)生反射和折射,經(jīng)過時(shí)間ts后回到接收天線,稱為回波。根據(jù)所接收到兩種波的傳播時(shí)間來判斷另一介質(zhì)體的存在并測算其埋藏深度。優(yōu)點(diǎn)：分辨能力強(qiáng),判釋精度高。它對(duì)探查淺部介質(zhì)體,如覆蓋層厚度、基巖強(qiáng)風(fēng)化帶埋深、溶洞及地下洞室和管線位置等,效果尤佳。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁聲波測井概念：利用巖土的傳送聲波速度或其他聲學(xué)特性來研究鉆井的地質(zhì)剖面，判斷固井質(zhì)量的一種測井方法?；驹恚郝暡ㄔ诓煌橘|(zhì)中傳播時(shí)，速度、幅度及頻率的變化等聲學(xué)特性也不相同。應(yīng)用：可以充分利用已有的鉆井,結(jié)合地質(zhì)調(diào)查查明地層(dìcéng)巖性特征,進(jìn)行地層(dìcéng)劃分；確定軟弱夾層的層位及深度；了解基巖風(fēng)化殼的厚度和特征,進(jìn)行風(fēng)化殼分帶；尋找?guī)r溶洞穴和斷層破碎帶；6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁物探方法的綜合應(yīng)用

各種物探方法的使用都有一定的局限性,而大多數(shù)勘察場地又都存在著顯示相同物理場的多種地質(zhì)體并存的條件,用單一的物探方法解釋異常比較困難?？稍谕黄拭妗⑼粶y網(wǎng)中用兩種以上的物探方法共同工作,將數(shù)據(jù)資料相互印證(yìnzhèng),綜合分析,就有利于排除干擾因素,以提高解釋的置信度。6.1

勘探(kāntàn)

共五十一頁取樣是為給巖土特性進(jìn)行鑒定和各種室內(nèi)試驗(yàn)提供所需要的樣品而進(jìn)行的工作。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。樣本的數(shù)量：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。考慮到取樣的成本，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。巖土樣品的用途：根據(jù)(gēnjù)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)。6.2巖土取樣(qǔyàng)共五十一頁

土樣的擾動(dòng)問題土樣的質(zhì)量實(shí)質(zhì)上是土樣的擾動(dòng)問題；土樣擾動(dòng)表現(xiàn)(biǎoxiàn)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(dòng)對(duì)試驗(yàn)成果的影響是多方面的，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(dòng)的真正原狀土樣是無法取得的。

“原狀土樣”與“擾動(dòng)土樣”：是指能保持原有的天然結(jié)構(gòu)未受破壞的土樣為“原狀土樣”。相應(yīng)地，如果試樣的天然結(jié)構(gòu)已遭受破壞，則稱為“擾動(dòng)土樣”。6.2巖土取樣(qǔyàng)（2/19）共五十一頁級(jí)別擾動(dòng)程度試驗(yàn)內(nèi)容Ⅰ不擾動(dòng)土類定名、含水率、密度、壓縮變形、抗剪強(qiáng)度Ⅱ輕微擾動(dòng)土類定名、含水率、密度Ⅲ顯著擾動(dòng)土類定名、含水率Ⅳ完全擾動(dòng)土類定名土樣質(zhì)量等級(jí)劃分按照取樣方法和試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?，《巖土工程(gōngchéng)勘察規(guī)范》對(duì)土樣質(zhì)量作出了定性的四級(jí)劃分，并規(guī)定了各級(jí)土樣能夠進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目

此外，還要考慮土層特點(diǎn)、操作水平和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，來判斷所取土樣是否達(dá)到(dádào)了預(yù)期的質(zhì)量等級(jí)。6.2巖土取樣（3/19）共五十一頁

土樣擾動(dòng)程度的確定具有一定難度，需要綜合多方面的因素(yīnsù)進(jìn)行；一般而言，可根據(jù)下列幾個(gè)方面來確定：①現(xiàn)場外觀檢查:觀察土樣是否完整，有無缺失，取樣管或襯管是否擠扁、彎曲、卷折等；②測定回收率:回收率＝L/H,H是指取樣時(shí)取樣器貫入孔底以下土層的深度；L是指土樣長度，可取土試樣毛長，即可從試樣頂端算至取土器刃口，下部如有脫落可不扣除。回收率等于0.98左右是最理想的，大于或小于1是土樣受擾動(dòng)的標(biāo)志;③射線檢驗(yàn):可發(fā)現(xiàn)土樣裂紋、孔洞及粗粒包裹體等土樣可能受到擾動(dòng)的標(biāo)志。④室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià):由于土的力學(xué)性質(zhì)參數(shù)對(duì)試樣的擾動(dòng)十分敏感，土樣受擾動(dòng)的程度可以通過力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)反映出來，最常見的試驗(yàn)判別方法有兩種：一是根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系評(píng)價(jià);二是根據(jù)壓縮曲線特征評(píng)定。6.2巖土取樣(qǔyàng)（4/19）共五十一頁

鉆孔取土器的分級(jí)分類兩種基本取樣方法：一是從探井(tànjǐng)、探槽中直接刻取土樣；二是用鉆孔取土器從鉆孔中采取。即用鉆孔取土器采樣的方法鉆孔取土器分級(jí)：按適合的土樣質(zhì)量等級(jí)分為Ⅰ、Ⅱ兩級(jí)，Ⅰ級(jí)又分為兩個(gè)亞級(jí)，具體內(nèi)容可見下表：6.2巖土取樣(qǔyàng)（5/19）共五十一頁取土器的種類(zhǒnglèi)：繁多取土器劃分原則取土器類型按貫入方式錘擊式、回轉(zhuǎn)式包括靜壓式按取樣管壁厚度厚壁、薄壁、束節(jié)式按結(jié)構(gòu)特征（底端是否封閉）敞口式、活塞式（包括固定活塞式、自由活塞式、水壓固定活塞式）回轉(zhuǎn)式按襯管活動(dòng)情況雙層單動(dòng)取土器（如丹尼森取土器、皮切爾取土器）雙層雙動(dòng)取土器（二重管、三重管）按封閉形式球閥式、活閥式、氣壓式6.2巖土取樣(qǔyàng)（6/19）共五十一頁貫入式取土器貫入式取土器取樣時(shí)，采用(cǎiyòng)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。固定活塞(huósāi)薄壁取土器1-固定活塞:2-薄壁取樣管;3-活塞桿；4-消除真空桿；5-固定螺釘敞口薄壁取土器1-球閥;2-固定螺釘；3-薄壁取樣管6.2巖土取樣（7/19）共五十一頁

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(dòng)和雙動(dòng)兩類。單動(dòng)三重管取土器和雙動(dòng)三重管取土器。回轉(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(yàngpǐn)。單動(dòng)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(jí)。雙動(dòng)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(jí)。雙動(dòng)二重(èrzhònɡ)(三重)管取土器1-外管;2-內(nèi)管(取樣管及襯管);3-外管鉆頭;4-內(nèi)管鉆頭;5-取土器頭部;6-逆止閥6.2巖土取樣（8/19）共五十一頁鉆孔取土器基本技術(shù)參數(shù)取樣管直徑(D)

面積比(Ca)內(nèi)間隙比（Ci）外間隙比（C0）取樣管長度(L)刃口角度(jiǎodù)(α)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(dòng)，相應(yīng)地宜采用內(nèi)徑(De)為75mm及100mm的取樣管。對(duì)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。6.2巖土取樣(qǔyàng)（9/19）共五十一頁2、面積(miànjī)比(Ca)對(duì)于無管靴的薄壁取土器，Dw=Dt

，Ca值愈大，土樣被擾動(dòng)的可能性愈大。一般采取(cǎiqǔ)高質(zhì)量土樣的薄壁取土器，其Ca10%，采取低級(jí)別土樣的厚壁取土器Ca值可達(dá)30%。3、內(nèi)間隙比（Ci）

Ci的作用是減小取樣管內(nèi)壁與土樣間因摩擦而引起對(duì)土樣的擾動(dòng)，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%。6.2巖土取樣（10/19）共五十一頁4、外間隙(jiànxì)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(shùnlì)入土。國內(nèi)生產(chǎn)的各種取土器C0值為0-2%。5、取樣管長度(L)與直徑

取樣管長度要滿足各項(xiàng)試驗(yàn)的要求。考慮到取樣時(shí)土樣上、下端受擾動(dòng)以及制樣時(shí)試樣破損等因素，取樣管長度應(yīng)較實(shí)際所需試樣長度要大些。關(guān)于取樣管的直徑與長度，有兩種不同的設(shè)計(jì)思路。一種主張短而粗，一種主張長而細(xì)；二者優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)。中國過去沿用前蘇聯(lián)短而粗的標(biāo)準(zhǔn)。但目前國際比較通用的是長而細(xì)的一種，它能滿足更多試驗(yàn)項(xiàng)目的要求。6.2巖土取樣（11/19）共五十一頁6、刃口角度(α)α也是影響土樣質(zhì)量的重要因素(yīnsù)。該值愈小則土樣的質(zhì)量愈好。但是α過小，刃口易于受損，加工處理技術(shù)和對(duì)材料的要求也更高，勢必提高了成本。國內(nèi)生產(chǎn)的取土器α值一般為50-100。單傾斜(qīngxié)刃口雙傾斜刃口注：規(guī)范對(duì)每一種取土器的尺寸外形作了規(guī)定，具體請(qǐng)見教材P75表6-9及表6-10，此略。6.2巖土取樣（12/19）共五十一頁鉆孔取樣時(shí)的鉆進(jìn)要求

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)。(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(dòng)、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(duì)土層的擾動(dòng)，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(ɡuǎnyǒnɡ)，在飽和粉、細(xì)砂土中尤應(yīng)注意。

6.2巖土取樣(qǔyàng)（13/19）共五十一頁鉆孔取樣時(shí)的取樣要求

(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大于取土器廢土段長度。清除浮土?xí)r，需注意不致擾動(dòng)待取土樣的土層。

(2)下放取土器必須平穩(wěn)，避免側(cè)刮孔壁。取土器入孔底時(shí)應(yīng)輕放，以避免撞擊孔底而擾動(dòng)土層。

(3)貫入取土器力求快速連續(xù)，最好采用靜壓方式。如采用錘擊法，應(yīng)做到重錘少擊，且應(yīng)有導(dǎo)向裝置，以避免錘擊時(shí)搖晃。飽和粉、細(xì)砂土和軟粘土，必須采用靜壓法取樣。

(4)當(dāng)土樣貫滿取土器后，在提升取土器前應(yīng)旋轉(zhuǎn)2至3圈，也可靜置約10min，以使土樣根部與母體順利分離(fēnlí)，減少逃土的可能性。提升時(shí)要平穩(wěn)，切忌陡然升降或碰撞孔壁，以免失落土樣。6.2巖土取樣(qǔyàng)（14/19）共五十一頁鉆孔原狀土樣的采取方法

土樣的采取方法指將取土器壓入土層中的方式及過程。采取方法應(yīng)根據(jù)不同地層、不同設(shè)備條件來選擇。

①連續(xù)壓入法：也稱組合滑輪壓入法，即采用一組組合滑輪裝置將取土器一次快速的壓入土中。能夠使得土樣較好的保持其原狀結(jié)構(gòu)，土樣的邊緣擾動(dòng)很小甚至幾乎看不到擾動(dòng)的痕跡。在軟土層中應(yīng)盡量用此法取樣。

②斷續(xù)壓入法：即取土器進(jìn)入土層的過程不是連續(xù)的，而是要通過兩次或多次間歇性壓人才能完成的，僅在連續(xù)壓入法無法壓入的地層中采用。

③擊入法：在較硬或堅(jiān)硬土層中采樣時(shí)采用。它采用吊錘打擊鉆桿或取土器進(jìn)行土樣的采取，又分上擊式和下?lián)羰絻煞N。

④回轉(zhuǎn)(huízhuǎn)壓入法：機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)可用回轉(zhuǎn)壓入式取土器（雙層取土器）采取深層堅(jiān)硬土樣或砂樣。取土?xí)r，外管旋轉(zhuǎn)刻取土層，內(nèi)管承受軸心壓力而壓入取土。6.2巖土取樣(qǔyàng)（15/19）共五十一頁

探井、探槽取樣的一般要求土樣容器要求：探井、探槽中采取的原狀土試樣宜用盒裝。土樣容器可采用120mm×200mm或120