勘探与取样二

第三章勘探与取样第一节岩土工程勘探的任务、特点和手段

岩土工程实践是在地壳表层某一深度范围内进行的，因此须查明这一深度范围内岩土体的空间分布情况及其工程性质以及地下水等条件。上一章所论述的工程地质测绘，主要是调查建筑场地工程地质条件在地表的特征，并藉以推断地下的情况。确切查明地下地质情况的基本方法是勘探工作。下面分别就岩土工程勘探的任务、特点和手段三方面进行讨论。一、岩土工程勘探的任务

岩土工程勘探的任务，主要有以下各项：（1）详细研究建筑场地或建筑地段的岩土体和地质构造。研究各地层的岩性特征、厚度及其横向变化，按岩性详细划分地层，尤其须注意软弱岩层的岩性及其空间分布情况；确定天然状态下各岩土层的结构和性质；基岩的风化深度和不同风化程度的岩石性质，划分风化带；研究岩层的产状；断层破碎带的位置、宽度和性质；节理、裂隙发育程度及随深度的变化，作裂隙定量指标的统计。（2）研究水文地质条件。了解岩土的含水性，查明含水层、透水层和隔水层的分布、厚度、性质及其变化；各含水层地下水的水位(水头)、水量和水质；借助水文地质试验和监测，以了解岩土的透水性和地下水动态变化。（3）研究地貌和不良地质现象。查明各种地貌形态，如河谷阶地、洪积扇、斜坡等的位置、规模和结构；研究各种不良地质现象，如滑坡的范围、滑动面位置和形态、滑体的物质和结构；岩溶的分布、发育深度、形态及充填情况等。（4）取样及提供野外试验条件。从勘探工程中采取岩土样和水样，供室内岩土试验和水质分析鉴定用；在勘探工程中可作各种原位测试，如载荷试验、标准贯入试验、剪切试验、波速测试等岩土物理力学性质试验，岩体地应力量测，水文地质试验以及岩土体加固与改良的试验等。（5）提供检验与监测的条件。利用勘探工程布置岩土体性状、地下水和不良地质现象的监测、地基加固与改良和桩基础的检验与监测。

（6）其他。如进行孔中摄影及孔中电视，喷锚支护灌浆处理钻孔，基坑施工降水钻孔，灌注桩钻孔，施工廊道和导坑等。

二、岩土工程勘探的特点由于岩土工程勘探承担上述各项任务，它必然具有如下特点：(1)勘探范围取决于场地评价和工程影响所涉及的空间，除了深埋隧道和为了解专门地质问题而进行的勘探外，通常限定于地表以下较浅的深度范围内。

(2)除了深入岩体的地下工程和某些特殊工程外，大多数工程都坐落于第四系土层或基岩风化壳上。为了工程安全、经济和正常使用，对这一部分地质体的研究应特别详细。例如，应按土体的成分、结构和工程性质详细划分土层，尤其是软弱土层需给予特别的注意。风化岩体要根据其风化特性进行风化壳垂直分带。(3)为了准确查明岩土的物理力学性质，在勘探过程中必须注意保持岩土的天然结构和天然湿度，尽量减少人为的扰动破坏。为此需要采用一些特殊的勘探技术。(4)为了实现地质、水文地质、岩土工程性质的综合研究，以及与现场试验、监测等紧密结合，要求岩土工程勘探发挥综合效益，对勘探工程的结构、布置和施工顺序也有特殊的要求。三、岩土工程勘探的手段岩土工程勘探常用的手段有钻探工程、坑探工程及地球物理勘探三类。钻探和坑探工程是直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况。钻探工程是使用最广泛的一类勘探手段，普遍应用于各类工程的勘探；由于它对一些重要的地质体或地质现象有时可能会误判、遗漏，所以也称它为“半直接”勘探手段。坑探工程勘探人员可以在其中观察编录，以掌握地质结构的细节；但是重型坑探工程耗资高，勘探周期长，使用时应具经济观点。地球物理勘探简称物探，是一种间接的勘探手段，它可以简便而迅速地探测地下地质情况，且具有立体透视性的优点。但其勘探成果具多解性，使用时往往受到一些条件的局限。考虑到三类勘探手段的特点，布置勘探工作时应综合使用，互为补充。

可行性研究勘察阶段的任务，是对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，主要进行工程地质测绘，勘探往往是配合测绘工作而开展的，而且较多地使用物探手段，钻探和坑探主要用来验证物探成果和取得基准剖面。初步勘察阶段应对建筑地段的稳定性作出岩土工程评价，勘探工作比重较大，以钻探工程为主，并利用勘探工程取样，作原位测试和监测。在详细勘察阶段，须提出详细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数，并应对基础设计、地基处理以及不良地质现象的防治等具体方案作出论证和建议，以满足施工图设计的要求。因此须进行直接勘探，与其配合还应进行大量的原位测试工作。各类工程勘探坑孔的密度和深度都有详细严格的规定。在复杂地质条件下或特殊的岩土工程(或地区)，还应布置重型坑探工程。此阶段的物探工作主要为测井，以便沿勘探井孔研究地质剖面和地下水分布等。

四、勘探工作量的合理使用根据水电工程地质勘察统计资料，已建工程的勘探工作量与下列因素有关：1、工程建筑物的规模、尺寸、地质复杂程度；2、工程地质问题的研究深度；3、规划设计方案的变化；4、管理体制和目的性方面的缺陷，盲目追求工作量；5、规划设计单位的变更。水电工程中勘探工作量的指标：勘探指数=勘探工程进尺/（坝长×坝高）统计表明，勘探指数与岩石类型有关，其由高到低顺序：石灰岩、白云岩、花岗岩、砂泥岩互层、变质岩、片岩、片麻岩、砂板岩。国内各水电工程的勘探指数一般高于国外工程的勘探指数33%—75%，最高达数倍。除技术原因外，反映了体制和工作目的性的问题。

勘察费用/工程建设费用=1—4%，与地质条件及工程重要性有关，简单场地0.5—1%，复杂场地2%，地下工程3%，重大工程复杂条件4%。第二节钻探工程一、岩土工程钻探的特点在岩土工程勘察中，钻探是最常用的一类勘探手段。与坑探、物探相比较，钻探有其突出的优点，它可以在各种环境下进行，一般不受地形、地质条件的限制；能直接观察岩心和取样，勘探精度较高；能提供作原位测试和监测工作，最大限度地发挥综合效益；勘探深度大，效率较高。因此，不同类型、结构和规模的建筑物，不同的勘察阶段，不同环境和工程地质条件下，凡是布置勘探工作的地段，一般均需采用此类勘探手段。与一般的矿产资源钻探相比，岩土工程钻探有如下特点：

（1）钻探工程的布置，不仅要考虑自然地质条件，还需结合工程类型及其结构特点。如房屋建筑与构筑物一般应按建筑物的轮廓线布孔。（2）除了深埋隧道以及为了解专门地质问题而进行的钻探外，孔深一般十余米至数十米，所以经常采用小型、轻便的钻机。（3）钻孔多具综合目的，除了查明地质条件外，还要取样、作原位测试和监测等；有些原位测试往往与钻进同步进行，所以不能盲目追求进尺。（4）在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面，均有特殊的要求。如岩心采取率、分层止水、水文地质观测、采取原状土样和软弱夹层、断层破碎带样品等要求。

二、恋岩土鸦工程美钻探批的特脸殊要叨求为了睛完成味勘探岁工作纯的任和务，殊岩土铲工程食钻探烛有以炸下几乌项特赞殊的陕要求知：填(梳1)借土层明是岩跑土工商程钻敬探的伙主要锐对象休，应床可靠踪蝶地鉴存定土坊层名作称，古准确夕判定漏分层齿深度息，正萌确鉴慈别土末层天暂然的仗结构坊、密团度和甲湿度携状态往。为竖此，舌要求堵钻进耽深度认和分幻玉层深畜度的男量测止误差棵范围横应为识±0晃.0回5m，非连砖续取郑心钻周进的晓回次吉进尺蹦应控虚制在禽1m以内超，连贿续取棉心的枯回次凭进尺隶应控油制在臣2m以内赴；某泽些特总殊土苏类，盏需根嚷据土北体特户性选把用特匆殊的升钻进酒方法蜻；在盛地下淡水位炸以上谷的土萍层中程钻进乏时应燥进行截干钻昼，当娘必须辞使用愉冲洗般液时烦应采健取双以层岩斩心管涉钻进将。(2字)岩堤心采绘取率姿要求距较高值。对辜岩层范作岩健心钻指探时荣，一页般岩情石不蛾应低捉于8请0%艘，破针碎岩狮石不并应低穿于6绕5%劝。对欧工程欣建筑霞物至刻关重旬要需祖重点步查明行的软忧弱夹园层、它断层乒破碎踏带、稍滑坡殿的滑欲动带诱等地颜质体订和地将质现素象，含为保倒证获次得较行高的循岩心加采取著率，六应采够用相珍应的巡寿钻进胸方法蛇。例折如，当尽量停减少抛冲洗特液或棚用干受钻，冷采取向双层微岩心畜管连盘续取透心，肆降低队钻速前，缩篇短钻折程。卸当需父确定竿岩石归质量隆指标RQ陵D时，交应采摘用N型双敌层岩失心管映钻进念，其哪孔径误为7忌5mm凝，采取糟的岩勉心直纤径为隶54mm料，且宜照采用蹈金刚附石钻胜头。仰(亡3)御钻孔爹水文牲地质进观测讯和水晌文地心质试启验是律岩土血工程猫钻探计的重退要内室容，签借以尚了解才岩土巡寿的含梅水性测，发破现含盛水层堡并确胸定其湾水位的(水群头)率和涌滨水量们大小云，掌什握各创含水澡层之择间的效水力肿联系落，测阳定岩殿土的曾渗透控系数脊等。倒按水渣文地朵质要爆求观园测。奋分层滔止水娇、水速位观删测。(4态)在巾钻进乞过程宜中，拴为了程研究扁岩土壶的工州程性铁质，慨经常假需要消采取舍岩土槽样。留坚硬君岩石去的取买样可搞利用弟岩心秤，但介其中岁的软志弱夹栏层和睁断层皮破碎充带取顾样时辟，必欧须采援取特投殊措慢施。刷为了专取得掩质量适可靠音的原冈状土福样，渠需配缝备取孝土器毁，并怕应注幸意取闹样方育法和徐操作拘工序能，尽隙量使效土样减不受箱或少勤受扰迅动。戴采取议饱和终软粘郊土和夏砂类盛土的段原状增土样贯，还挎需使炮用特牺制的笋取土换器。掩三、继钻孔鸽设计为充况分论肉证钻共探工津作的催布置型并逐坛孔编侮制钻俗孔设桃计书构内容篮。（1睛）钻傲孔目混的及硬地形索地质塔概况钓。目的羽层比工特程地副质目晚的及萝意图英。（2饶）钻投孔类悦型、皮深度安及钻趁孔结风构设肌计。例灶：有捐冰水苦沉积仰物的柱坝址罩河谷夹区钻备孔设泄计。深度地质年代岩性钻进方式孔径套管工程地质要求0-3m

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粘土

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局部剥除覆土，揭露基岩；作载荷试验、渗水试验，取原状土样浅井从地表向下，铅直的、深度5~15m的圆形或方形井

确定覆盖层及风化层的岩性及厚度；作载荷试验，取原状土样

竖井（斜井）形状与浅井相同，但深度大于15m，有时需支护

了解覆盖层的厚度和性质，作风化壳分带、软弱夹层分布、断层破碎带及岩溶发育情况、滑坡体结构及滑动面等；布置在地形较平缓、岩层又较缓倾的地段各种宁坑探峡工程迹的特锐点和忧适用届条件码：名称特点适用条件平硐在地面有出口的水平坑道，深度较大，有时需支护

调查斜坡地质结构，查明河谷地段的地层岩性、软弱夹层、破碎带、风化岩层等；作原位岩体力学试验及地应力量测，取样；布置在地形较陡的山坡地段石门（平巷）不出露地面而与竖井相连的水平坑道，石门垂直岩层走向，平巷平行

了解河底地质结构，作试验等

二、惊坑探偿工程起设计馋书的桐编制仆、坑岔探工惭程的奶观测荷与编攻录(一曾)坑煮探工垄程设堪计书仪的编悠制坑探页工程辛设计伴书是研在岩循土工相程勘快探总是体布窗置的贺基础世上编制沿的。疲其主钞要内爽容包秒括：哨(1膊)坑赤探工里程的宅目的阳、类掉型和界编号誓。袭(2骑)坑悟探工帝程附看近的版地形昼、地堂质概荒况。纵(3债)掘践进深详度及杂其论腿证。勒(4座)施嗓工条醉件：直岩性租及其邀硬度育等级燃，掘羡进的难廉易程幕度，丢采用屠的掘加进方胸法(元铲、仿镐挖举掘或爆柱破作店业等街)；递地下早水位娃，可邀能涌很水状老况，桑应采掌取的添排水措施割；是泰否需越要支悠护及盏支护话材料姜、结友构等稍。(5沫)岩坛土工博程要俘求：衔包括饼掘进赵过程妹中应扰仔细辈观察绿、描累述的北地质园现象朽和应猜注意拿的地叔质问族题；培对坑猫壁、蛋顶、握底板爱掘进潮方法迅的要涉求，伶是否僚许可闲采用辩爆破胜作业改及作丘业方礼式；山取样迁地点汗、数搞量、撑规格尖和要楚求等录；岩熟土试革验的签项目侮、组番数、妄位置婚以及笋掘进戚时应蚕注意全的问算题；瓶应提帮交的当成果洪。(二似)坑眼探工格程的侵观察属、描涂述坑探科工程方观察塘和描手述，克是反徐映坑暗探工纪程第堆一性久地质怨资料候的主股要手仅段。可所以午在掘柔进过砖程中融岩土赞