勘探工作的布置与采取土样

1、在工程地质勘察的各个阶段中，勘探坑孔的合理布置，在工程地质勘察的各个阶段中，勘探坑孔的合理布置，坑孔布置方案的设计坑孔布置方案的设计必须建立在对工程地质测绘资料以及区必须建立在对工程地质测绘资料以及区域地质资料充分分析研究的基础域地质资料充分分析研究的基础上。上。( (一一) )勘探工作布置的一般原则勘探工作布置的一般原则 1 1、勘探总体布置形式、勘探总体布置形式 （1 1）勘探线）勘探线 按特定方向沿线布置勘探点（等间距、或按特定方向沿线布置勘探点（等间距、或不等间距），了解沿线工程地质条件，绘制工程地质剖面图。不等间距），了解沿线工程地质条件，绘制工程地质剖面图。 （2 2）勘探网）勘探

2、网 勘探网选布在相互交叉的勘探线及其交叉勘探网选布在相互交叉的勘探线及其交叉点上，形成网状。（方格状、三角状、弧状等）点上，形成网状。（方格状、三角状、弧状等） （3 3）结合建筑物基础轮廓）结合建筑物基础轮廓 一般工程建筑物设计要求，一般工程建筑物设计要求，勘探工作按建筑物基础类型、型式、轮廓布置，并提供剖面勘探工作按建筑物基础类型、型式、轮廓布置，并提供剖面及定量指标。及定量指标。桩基桩基 每个单独基础有一个钻孔；每个单独基础有一个钻孔；筏片、箱基筏片、箱基 基础角点、中心点应有钻孔；基础角点、中心点应有钻孔；拱坝拱坝按拱形最大外荷载线布置孔按拱形最大外荷载线布置孔2 2、布置勘探工作所遵

3、循原则：、布置勘探工作所遵循原则： (1)(1)勘探工作应在工程地质测绘基础上进行勘探工作应在工程地质测绘基础上进行 明确需要解决的问题，避免盲目性明确需要解决的问题，避免盲目性 (2)(2)勘探的总体、单个勘探点的设计，都要考虑综合利用勘探的总体、单个勘探点的设计，都要考虑综合利用 (3)(3)勘探布置应与勘察阶段相适应勘探布置应与勘察阶段相适应布置总体：线状网状布置总体：线状网状范围：大小范围：大小点和间距：稀密点和间距：稀密依据：工程地质条件建筑物的轮廓依据：工程地质条件建筑物的轮廓(4)(4)勘探布置应随建筑物的类型和规模勘探布置应随建筑物的类型和规模总体轮廓、荷载作用的特点以及可能产

4、生的总体轮廓、荷载作用的特点以及可能产生的岩土工程问题岩土工程问题不不同，勘探布置亦应有所区别。同，勘探布置亦应有所区别。线型工程：勘探线垂直勘探剖面线型工程：勘探线垂直勘探剖面房屋建筑与构筑物：按基础轮廓布置和基础型式房屋建筑与构筑物：按基础轮廓布置和基础型式如桥基以单个桥墩进行布置的梅花形型式。如桥基以单个桥墩进行布置的梅花形型式。 (5)(5)勘探布置应考虑地质、地貌、水文地质等条件勘探布置应考虑地质、地貌、水文地质等条件沿着地质条件等变化最大的方向布置沿着地质条件等变化最大的方向布置密度应视工程地质条件的复杂程度而定密度应视工程地质条件的复杂程度而定基准坑孔（深度比一般的大）基准坑孔（

5、深度比一般的大） (6)(6)在勘探线、网中的各勘探点，应视具体条件选择不同的在勘探线、网中的各勘探点，应视具体条件选择不同的勘探手段，以便互相配合，取长补短，有机地联系起来。勘探手段，以便互相配合，取长补短，有机地联系起来。 总之，勘探工作一定要在工程地质测绘基础上布置。勘探总之，勘探工作一定要在工程地质测绘基础上布置。勘探布置主要取决于勘察阶段、建筑物类型和岩土工程勘察等级三布置主要取决于勘察阶段、建筑物类型和岩土工程勘察等级三个重要因素。还应充分发挥勘探工作的综合效益。为搞好勘探个重要因素。还应充分发挥勘探工作的综合效益。为搞好勘探工作，岩土工程师应深入现场，并与设计、施工人员密切配合。

6、工作，岩土工程师应深入现场，并与设计、施工人员密切配合。在勘探过程中，应根据所了解的条件和问题的变化，及时修改在勘探过程中，应根据所了解的条件和问题的变化，及时修改原来的布置方案，以期圆满地完成勘探任务。原来的布置方案，以期圆满地完成勘探任务。3 3、勘探坑孔布置原则、勘探坑孔布置原则 按工程地质条件布置坑孔的基本原则按工程地质条件布置坑孔的基本原则A A、地貌单元及其衔接地段、地貌单元及其衔接地段 勘探线应垂直地貌单元界限，每个地貌单元应有控制坑孔，勘探线应垂直地貌单元界限，每个地貌单元应有控制坑孔，二个地貌单元之间过渡地带应有钻孔。二个地貌单元之间过渡地带应有钻孔。B B、断层、断层 在上

7、盘布坑孔，在地表垂直断层走向布置坑探，坑孔在上盘布坑孔，在地表垂直断层走向布置坑探，坑孔应穿过断层面。应穿过断层面。C C、滑坡、滑坡 沿滑坡纵横轴线布孔、井，查明滑动带数量、部位、沿滑坡纵横轴线布孔、井，查明滑动带数量、部位、滑体厚度。坑孔深应穿过滑带到稳定基岩。滑体厚度。坑孔深应穿过滑带到稳定基岩。D D、河谷、河谷 垂直河流布置勘探线，钻孔应穿过覆盖层并深入基岩垂直河流布置勘探线，钻孔应穿过覆盖层并深入基岩5m5m以上，防止误把漂石当作基岩。以上，防止误把漂石当作基岩。E E、查明陡倾地质界面，使用斜孔或斜井，相邻两孔深度所揭露、查明陡倾地质界面，使用斜孔或斜井，相邻两孔深度所揭露的地层

8、相互衔接为原则，防止漏层。的地层相互衔接为原则，防止漏层。( (二二) )勘探坑孔间距的确定勘探坑孔间距的确定 各类建筑勘探坑孔的间距，是根据勘察阶段和岩土工程勘各类建筑勘探坑孔的间距，是根据勘察阶段和岩土工程勘察等级来确定的察等级来确定的 初勘：初勘：主要任务主要任务是为选址和进行可行性研究，对拟选场址是为选址和进行可行性研究，对拟选场址的稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方的稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方案比较，满足确定场地方案的要求。有若干个建筑案比较，满足确定场地方案的要求。有若干个建筑场址的比较场址的比较方案，方案，勘察范围大。勘探坑孔间距比较大

9、勘察范围大。勘探坑孔间距比较大。 中、后期勘察：要对场地内建筑地段的稳定性作出岩土工中、后期勘察：要对场地内建筑地段的稳定性作出岩土工程评价，确定建筑总平面布置，进而对地基基础设计、地基处程评价，确定建筑总平面布置，进而对地基基础设计、地基处理和不良地质现象的防治进行计算与评价，以满足施工设计的理和不良地质现象的防治进行计算与评价，以满足施工设计的要求。要求。勘察范围缩小而勘探坑孔增多，因而坑孔间距较小勘察范围缩小而勘探坑孔增多，因而坑孔间距较小 坑孔间距的确定原则：坑孔间距的确定原则：（1 1）勘察阶段。初期间距大，中后期逐渐加密；）勘察阶段。初期间距大，中后期逐渐加密；（2 2）工程地质条

10、件的复杂程度。简单地段少布，间距放宽，）工程地质条件的复杂程度。简单地段少布，间距放宽，复杂地段、要害部位间距加密；复杂地段、要害部位间距加密；（3 3）参照有关规范。）参照有关规范。( (三三) )勘探坑孔深度的确定勘探坑孔深度的确定 1 1 深度含义深度含义 确定坑孔深度的依据确定坑孔深度的依据 施工时终止坑孔的标志施工时终止坑孔的标志 2 2 依据依据 建筑物类型、勘察阶段、岩土工程勘察等级、建筑物类型、勘察阶段、岩土工程勘察等级、 评价的岩土工程问题等综合考虑。评价的岩土工程问题等综合考虑。 （1）建筑物有效附加应力影响范围；）建筑物有效附加应力影响范围； （2）工程建筑物稳定性有关的

11、工程地质问题；）工程建筑物稳定性有关的工程地质问题； 如坝基可能的滑移面深度、渗漏带底板深度。如坝基可能的滑移面深度、渗漏带底板深度。 （3）工程设计的特殊要求；）工程设计的特殊要求； 如确定坝基灌浆处理的深度、桩基深度、持力层深度等。如确定坝基灌浆处理的深度、桩基深度、持力层深度等。 （4）工程地质测绘及物探对某种勘探目的层的推断，在勘探）工程地质测绘及物探对某种勘探目的层的推断，在勘探设计中应逐孔确定合理深度，明确终孔标志。设计中应逐孔确定合理深度，明确终孔标志。有些建筑物可依据其设计标高来确定坑孔深度。例如，地下洞有些建筑物可依据其设计标高来确定坑孔深度。例如，地下洞室和管道工程，勘探坑

12、孔应穿越洞底设计标高或管道埋设深度室和管道工程，勘探坑孔应穿越洞底设计标高或管道埋设深度以下一定深度。以下一定深度。还可依据工程地质测绘或物探资料的推断确定勘探坑孔的深度。还可依据工程地质测绘或物探资料的推断确定勘探坑孔的深度。根据该坑孔的目的任务而决定是否终止，切不能机械地执行原根据该坑孔的目的任务而决定是否终止，切不能机械地执行原设设计的深度计的深度二、勘探工程的施工顺序二、勘探工程的施工顺序 勘探工程的合理施工顺序，既能提高勘探效率，取得满意勘探工程的合理施工顺序，既能提高勘探效率，取得满意的成果，又节约勘探工作量。为此，在勘探工程总体布置的基的成果，又节约勘探工作量。为此，在勘探工程总

13、体布置的基础上，须重视和研究勘探工程的施工顺序问题，即全部勘探工础上，须重视和研究勘探工程的施工顺序问题，即全部勘探工程程在空间和时间上的发展问题。在空间和时间上的发展问题。 1 1、根据所需查明问题的轻重主次，同时考虑到设备搬迁、根据所需查明问题的轻重主次，同时考虑到设备搬迁方便和季节变化，将勘探坑孔分为几批，按先后顺序施工。方便和季节变化，将勘探坑孔分为几批，按先后顺序施工。 2 2、先施工的坑孔，必须为后继坑孔提供进一步地质分析、先施工的坑孔，必须为后继坑孔提供进一步地质分析所需的资料所需的资料 根据实践经验根据实践经验，第一批施工的坑孔应为：，第一批施工的坑孔应为：对控制场地工程地质条

14、件具关键作用和对选择场地有决定意对控制场地工程地质条件具关键作用和对选择场地有决定意义的坑孔；义的坑孔；建筑物重要部位的坑孔；建筑物重要部位的坑孔；为其他勘察工作提供条件，而施工周期又比较长的坑孔；在为其他勘察工作提供条件，而施工周期又比较长的坑孔；在主要勘探线上的坑孔。主要勘探线上的坑孔。考虑到洪水的威胁，应在枯水期尽量先施工水上或近水考虑到洪水的威胁，应在枯水期尽量先施工水上或近水的坑的坑孔。孔。第六节第六节 采取土样采取土样 取样是岩土工程勘察中必不可少的、经常性的工作。为取样是岩土工程勘察中必不可少的、经常性的工作。为定量评价岩土工程问题而提供室内试验的样品，包括岩土样定量评价岩土工程

15、问题而提供室内试验的样品，包括岩土样和水样。除了在地面工程地质测绘调查和坑探工程中采取试和水样。除了在地面工程地质测绘调查和坑探工程中采取试样外，主样外，主要是在钻孔中采取的。要是在钻孔中采取的。 岩土工程师一般很重视岩土物理力学性质指标的获取，岩土工程师一般很重视岩土物理力学性质指标的获取，致力于各种试验理论和方法的研究，但对岩土试样的代表性致力于各种试验理论和方法的研究，但对岩土试样的代表性问题，即试验成果是否确切表征实际岩土体性状的问题，则问题，即试验成果是否确切表征实际岩土体性状的问题，则重视不够重视不够。它关系到岩土取样的问题。它关系到岩土取样的问题。 关于试样的代表性，从取样角度来

16、说，需考虑取样的位置、关于试样的代表性，从取样角度来说，需考虑取样的位置、数量和技术问题。数量和技术问题。 样本的大小关系到总体特性指标样本的大小关系到总体特性指标( (包括均值、方差及置信包括均值、方差及置信区间区间) )估计的估计的精确度和可靠度精确度和可靠度。考虑到取样的成本，需要从技。考虑到取样的成本，需要从技术和经济两方面权衡，合理地确定取样的数量。根据勘察设计术和经济两方面权衡，合理地确定取样的数量。根据勘察设计要求，不同试样的用途是不一样的。要求，不同试样的用途是不一样的。 试样用途：岩土分类定名；研究其物理性质；研究力学性试样用途：岩土分类定名；研究其物理性质；研究力学性质质为

17、了保证所取试样符合试验要求，必须采用合适的取样技术。为了保证所取试样符合试验要求，必须采用合适的取样技术。 一、土样的质量等级一、土样的质量等级 土样的质量实质上是土样的质量实质上是土样的扰动土样的扰动问题。土样扰动表现在原问题。土样扰动表现在原位应力状态、含水率、结构和组成成分等方面的变化位应力状态、含水率、结构和组成成分等方面的变化 有的学者从实用观点出发，提出对有的学者从实用观点出发，提出对不扰动土样或或原状土样基本质量要求是：基本质量要求是： (1)(1)没有结构扰动。没有结构扰动。(2)(2)没有含水率和孔隙比的变化。没有含水率和孔隙比的变化。(3)(3)没有物理成分和化学成分的改变

18、。没有物理成分和化学成分的改变。 HvorslevHvorslev定义的原状土：定义的原状土：能满足所有室内试验要求能满足所有室内试验要求能用以近似的测定土的原位强度、固结、渗透能用以近似的测定土的原位强度、固结、渗透以及其它物理力学性质指标以及其它物理力学性质指标 土土 样样 质质 量量 等等 级级 划划 分分 表表四级土样扰动程度的区分只是定性的和相对的，四级土样扰动程度的区分只是定性的和相对的，没有严格的定量标准。没有严格的定量标准。 但在实际工程中不大可能去对所取土样的扰动程度作详细研但在实际工程中不大可能去对所取土样的扰动程度作详细研究和定量评价，只能对采取某一级别土样所必须使用的究

19、和定量评价，只能对采取某一级别土样所必须使用的器具器具和操作方法作出规定和操作方法作出规定。此外，还要考虑土层特点、操作水平此外，还要考虑土层特点、操作水平和地区经验，来判断所取土样是否达到了预期的质量等级。和地区经验，来判断所取土样是否达到了预期的质量等级。土样扰动程度鉴别：土样扰动程度鉴别：现场外观检查现场外观检查测定回收率（测定回收率（HvorslevHvorslev定义定义 L/HL/H）0.980.98左右，好左右，好 11或者或者0.950.95扰动扰动 x x射线检验射线检验室内试验评价：室内试验评价：A A：应力应变关系：应力应变关系 B B：压缩特性：压缩特性二、钻孔取土器及

20、其适用条件二、钻孔取土器及其适用条件 取土器是影响土样质量的重要因素，所以勘察部门都注重取取土器是影响土样质量的重要因素，所以勘察部门都注重取土器的设计、制造。对取土器的基本要求是：尽可能使土样不受土器的设计、制造。对取土器的基本要求是：尽可能使土样不受或少受扰动；能顺利切入土层中，并取上土样；结构简单且或少受扰动；能顺利切入土层中，并取上土样；结构简单且使用使用方便。方便。 ( (一一) )取土器基本技术参数取土器基本技术参数 取土器的取土质量，首先取决于取样管的几何尺寸和形状。取土器的取土质量，首先取决于取样管的几何尺寸和形状。目前国内外钻孔取土器有目前国内外钻孔取土器有贯入式和回转式贯入

21、式和回转式两大类，其尺寸、规格两大类，其尺寸、规格不尽相同。以国内主要使用的贯入式取土器来说，有两种规不尽相同。以国内主要使用的贯入式取土器来说，有两种规格的格的取样管取样管. . 1 1、取样管直径、取样管直径(D) (D) 目前土试样的直径多为目前土试样的直径多为50mm50mm或或80mm,80mm,考虑到边缘的扰动，相考虑到边缘的扰动，相应地宜采用内径应地宜采用内径(De)(De)为为75mm75mm及及100mm100mm的取样管。对于饱和软粘土、的取样管。对于饱和软粘土、湿陷性黄土等某些特殊土类，取样管直径湿陷性黄土等某些特殊土类，取样管直径还应更大些。还应更大些。 2 2、面积比

22、、面积比(Ca) (Ca) %100*222eewaDDDC对于无管靴的薄壁取土器，Dw=Dt ，Ca值愈大，土样被扰动的可能性愈大。一般采取高质量土样的薄壁取土器，其Ca10%，采取低级别土样的厚壁取土器Ca值可达30%。3、内间隙比（、内间隙比（Ci）%100*eesiDDDC C Ci i的作用是减小取样管内壁与土样间因摩擦而引起对土的作用是减小取样管内壁与土样间因摩擦而引起对土样的扰动，样的扰动，C Ci i的最佳值随着土样的直径的增大而减小。国内的最佳值随着土样的直径的增大而减小。国内生产的各种取土器生产的各种取土器C Ci i值为值为0-1.5%0-1.5%。4、外间隙比（、外间隙

23、比（C0）%100*0ttwDDDC C C0 0的作用是减小取样管外壁与土层的摩擦，以使取土器能的作用是减小取样管外壁与土层的摩擦，以使取土器能顺利入土。国内生产的各种取土器顺利入土。国内生产的各种取土器C C0 0值为值为0-2%0-2%。5 5、取样管长度、取样管长度(L)(L) 取样管长度要满足各项试验的要求。考虑到取样时土样上、取样管长度要满足各项试验的要求。考虑到取样时土样上、下端受扰动以及制样时试样破损下端受扰动以及制样时试样破损等因素，取样管长度应较实际等因素，取样管长度应较实际所需试样长度要大些。所需试样长度要大些。 关于取样管的直径与长度，有两种不同的设计思路。一种关于取样

24、管的直径与长度，有两种不同的设计思路。一种主张短而粗，一种主张长而细；二主张短而粗，一种主张长而细；二者优缺点互补。中国过去沿者优缺点互补。中国过去沿用前苏联短而粗的标准。但目前国际比较通用的是长而细的一用前苏联短而粗的标准。但目前国际比较通用的是长而细的一种种，它能满足更多试验项目的要求。，它能满足更多试验项目的要求。 6 6、刃口角度、刃口角度( () ) 也是影响土样质量的重要因素。该值愈小则土样的质也是影响土样质量的重要因素。该值愈小则土样的质量愈好。但是量愈好。但是过小，刃口易于受损，加工处理技术和对材过小，刃口易于受损，加工处理技术和对材料的要求也更高，势必提高了成本。国内生产的取

25、土器料的要求也更高，势必提高了成本。国内生产的取土器值值一般一般为为5 50 0-10-100 0。 ( (二二) )贯入式取土器贯入式取土器 贯入式取土器取样时，采用击入或压入的方法将取土器贯入贯入式取土器取样时，采用击入或压入的方法将取土器贯入土中。这类取土器又可分为敞口取土器和活塞取土器两类。敞口土中。这类取土器又可分为敞口取土器和活塞取土器两类。敞口取土器按取样管壁厚分厚壁、薄壁和束节式三种；活塞取土取土器按取样管壁厚分厚壁、薄壁和束节式三种；活塞取土器又器又有固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。有固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。( (三三) )回转式取土器回转式取土器 回

26、转式取土器的基本结构与岩心钻探的双层岩心管相同，分回转式取土器的基本结构与岩心钻探的双层岩心管相同，分为单动和双动两类。单动三重管取土器和双动三重管取土器。为单动和双动两类。单动三重管取土器和双动三重管取土器。 回转式取土器可采取较坚硬、密实的土类以至软岩的样品。回转式取土器可采取较坚硬、密实的土类以至软岩的样品。单动型取土器适用于软塑坚硬状态的粘性土和粉土、粉细砂土，单动型取土器适用于软塑坚硬状态的粘性土和粉土、粉细砂土，土样质量土样质量-级。双动型取土器适用于硬塑坚硬状态级。双动型取土器适用于硬塑坚硬状态的粘性的粘性土、中砂、粗砂、砾砂、碎石土及软岩，土样质量亦为土、中砂、粗砂、砾砂、碎石

27、土及软岩，土样质量亦为-级。级。 三、钻孔取样的操作三、钻孔取样的操作 土样质量的优劣，不仅取决于取土器具，还取决于取样全土样质量的优劣，不仅取决于取土器具，还取决于取样全过程的各项操作是否恰当。过程的各项操作是否恰当。( (一一) )钻进要求钻进要求 (1)(1)使用合适的钻具与钻进方法。一般应采用较平稳的回转式使用合适的钻具与钻进方法。一般应采用较平稳的回转式钻进。若采用冲击、振动、水冲等方式钻进时，应在预计取样钻进。若采用冲击、振动、水冲等方式钻进时，应在预计取样位置位置1m1m以上改用回转钻进。在地下水位以上一般应采用干钻方以上改用回转钻进。在地下水位以上一般应采用干钻方式。式。(2)(2)在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用套管护壁，应注意在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用套管护壁，应注意旋入套管时管靴对土层的扰动，且套管底部应限制在预计取样旋入套管时管靴对土层的扰动，且套管底部应限制在预计取样深度以上大于深度以上大于3 3倍孔径的距离。倍孔