3.岩土工程勘察方法

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对探井、探槽、探洞除文字描述记录外,尚应以剖面 图、展开图等反映井、槽、洞壁及底部的岩性、地层 分界、构造特征、取样及原位试验位置,并辅以代表 性部位的彩色照片。
3.2.3 取样
依据《岩土工程勘察规范》(GB 50021-94)及《原 状土取样技术标准》(JGJ 89-92)进行
土试验质量 取土器类型及其适用范围
钻探方法的选择
选择钻探方法应考虑的原则: 钻进地层的特点及不同方法的有效性。 能保证以一定的精度鉴别地层,了解地下水的情况。 尽量避免或减轻对取样段的扰动影响。
钻探方法的选择: 钻探方法可根据地层类别及勘察要求按 表3.1 选择 勘探浅部土层可采用下列钻探方法: • 小口径麻花钻(或提土钻)钻进; • 小口径勺形钻钻进; • 洛阳铲钻进。 钻探口径及钻具规格应符合现行国家标准的规定。成 孔口径应满足取样、测试以及钻进工艺的要求。
3. 岩土工程勘察方法
3.1 工程地质测绘与调查 3.2 工程地质勘探与物探 3.3原位测试 3.4室内试验
3.1 工程地质测绘与调查
(Engineering Geology Surveying)
工程地质测绘——在不打钻的情况下,有时结 合槽、坑探,根据野外调查结果在地形图上填 绘测区的工程地质条件的主要因素,并绘制工 程地质图,为评价建筑场地的稳定性和适宜性 以及合理确定勘探工作提供依据。
对工程有重要影响的地质单元体(滑坡、断层、软弱 夹层、洞穴等),必要时可采用扩大比例尺表示。
建筑地段的地质界线、地质点测绘精度在图上的误差 不应超过3mm,其他地段不应超过5mm。
地质观测点的布置与定位
地质观测点的布置、密度和定位应满足下列要求:
在地质构造线、地层接触线、岩性分界线、标准层位 和每个地质单元体应有地质观测点。
工程地质测绘与调查的要求 工程地质测绘与调查的范围与精度 地质观测点的布置与定位 工程地质测绘与调查的内容 工程地质测绘与调查的成果资料 遥感技术在工程地质测绘与调查的应用
工程地质测绘与调查的要求
工程地质测绘与调查宜在可行性研究勘察阶段或初步 勘察阶段进行。并应符合下列要求: 对岩石出露或地貌、地质条件较复杂的场地应进行工 程地质测绘。对地质条件简单的场地,可采用调查代 替工程地质测绘。 在可行性研究勘察阶段搜集资料,宜包括航空像片、 卫星像片的解译结果。 在详细勘察阶段可对某些专门地质问题作补充调查。
钻探方法的适用范围
表3.1
钻进地层
勘察要求
钻探方法
粘性土 粉土
砂土 碎石土
岩石
直观鉴别、采 取不扰动试样
直观鉴别、采 取扰动试样
回 螺旋钻探 ++
+
+Hale Waihona Puke Baidu
——
++
++
无岩芯钻探 ++ ++ ++ + ++


转 岩芯钻探 ++ ++ ++ + ++
++
++
冲 冲击钻探 — + ++ ++ —


击 锤击钻探 ++ ++ ++
固定活塞式 水压固定活塞式 自由活塞式
活塞(阀式)取土器
1.接头;2.联接帽;3.锥 形阀;4.余土筒;5.取土 筒;6.衬管;7.管靴。
1.接头;2.联接帽;3.操纵 杆;4.橡皮垫活阀;5.余 土筒; 6.衬管; 7.取土筒; 8.管靴。
1.接头;2.调节垫片;3.调 节螺丝;4.弹簧;5球;6.异 径接头;7.余土筒; 8.衬管; 9.取土筒; 10.管靴。
地质观测点的密度应根据场地的地貌、地质条件、成 图比例尺及工程特点等确定,并应具代表性。
地质观测点应充分利用天然和人工露头,当露头少时, 应根据具体情况布置一定数量的勘探工作。
地质观测点的定位应根据精度要求和地质条件的复杂 程度选用目测法、半仪器法和仪器法。地质构造线、 地层接触线、岩性分界线、软弱夹层、地下水露头、 有重要影响的不良地质现象等特殊地质观测点,宜用 仪器法定位。
注:①不扰动是指原位应力状态虽已改变,但土的结构、密度、含水量 变化很小,能满足室内试验各项要求。
②如确无条件采取 I 级土试样,在工程技术要求允许的情况下可以Ⅱ 级土试样代用,但宜先对土试样受扰动程度作抽样鉴定,判定用于试验 的适宜性,并结合地区经验使用试验成果。
影响取样质量的因素
影响取样质量的因素很多,但主要决定于三个 环节;即钻进方法、取样方法和取土器结构。目前 较为普遍采用的快速压人法,是将比一般土样器稍 长的活塞油压筒取土器快速、均匀地压入土中,或 借助机械力量通过钢绳、滑车装置,将取土器压入 土中。这种方法对土试样的扰动程度最小。
钻探技术要求
钻进深度、岩土分层深度的量测误差范围应为土0.05m。 非连续取芯钻进的回次进尺,对螺旋钻探应在1m以内;对
岩芯钻探应在2m以内。 对鉴别地层天然湿度的钻孔,在地下水位以上应进行干钻。
当必须加水或使用循环液时,应采用双层岩芯管钻进。
岩芯钻探的岩芯采取率,对一般岩石不应低于80%,对破碎 岩石不应低于65%。对需重点查明的部位(滑动带、软弱夹 层等)应采用双层岩芯管连续取芯。当需要确定岩石质量指 标RQD时,应采用75mm口径(N型)双层岩芯管,且宜采用金刚 石头。
取土器类型
按壁厚可分为薄壁和厚壁两类 按进入土层的方式可分为贯入(静压或锤击)及
回转两类
薄壁取土器
薄壁取土器壁厚仅l.25~2.0mm,取样扰动小,质量 高,但因壁薄,不能在硬和密实的土层中使用。按其 结构形式有以下几种:
敞口式,国外称为谢尔贝管,是最简单的一种薄壁取 土器,取样操作简便,但易于逃土。
3.2.2 坑探、井探、槽探、洞探
在建筑场地地质条件比较复杂情况下,如砂卵石土层, 当较难用钻探方法钻进或不易采取原状土样时,可采 用探井、探槽进行勘探。在坝址、地下工程、大型边 坡等勘察中,当需详细调查深部岩层性质及其构造特 征时,可采用竖井或平洞。
探井的深度不宜超过地下水位。竖井和平洞的深度、 长度、断面按工程要求确定。
+

++
++
振动钻探
++ ++ ++
+

+
++
冲洗钻探
+ ++ ++ — —


注:+ + 适用, + 部分适用, — 不适用。
冲击回转钻具
a.冲击杆; b.提砂筒; c.冲击钻头; d.空心式螺纹钻头
钻探计划或设计任务书的内容
钻孔的位置,钻孔的目的,钻进的方法, 钻孔的类型、孔深及孔身结构,开孔和终孔 直径,换径深度,钻进速度及固壁方法。同时 应根据已掌握的资料,绘制钻孔设计柱状剖 面图,说明将要遇到的地层岩性、地质构造 及水文地质情况;提出工程地质要求、如岩 芯采取率、取样、试验、观测、止水及编录 等各方面的要求;说明钻探结束后对钻孔的 处理意见。
定向钻进的钻孔应分段进行孔斜测量。倾角及方位的量侧精 度应分别为±0.1°、±3.0°。
钻探编录技术要求
野外记录应由经过专业训练的人员承担。记录应真实及时, 按钻进回次逐段填写。严禁事后追记。
钻探现场描述可采用肉眼鉴别、手触方法,有条件或勘察工 作有明确要求时,可采用标准化、定量化的方法。
工程地质测绘与调查的内容
查明地下水的类型,补给来源、排泄条件,井、泉的 位置、含水层的岩性特征、埋藏深度、水位变化、污 染情况及其与地表水体的关系等。
搜集气象、水文、植被、土的最大冻结深度等资料。 调查最高洪水位及其发生时间、淹没范围。
查明岩溶、土洞、滑坡、泥石流、崩塌、冲沟、断裂、 地震震害和岸边冲刷等不良地质现象的形成、分布、 形态、规模、发育程度及其对工程建设的影响。
遥感技术在工程地质测绘与调查的应用
广义的遥感是指空间科学中,用能量传递信息的技术。这里指的 是狭义的,即卫星照片和航空照片的解译,用于工程地质测绘与 制图,它能在很大程度上节省地面测绘的工作量,做到省时、高 质、高效、减少劳动强度,节省工程勘察费用。
收集航片与卫片的数量,同一地区应有2~3套,一套制作镶嵌略 图,一套用于野外调绘,一套用于室内清绘。
自钻孔中选取岩土试样,供实验室分析,以确定岩 土的物理力学性质;
揭露并测量地下水埋藏深度,采取水样供实验室分 析,了解其物理化学性质及地下水类型;
利用钻孔进行孔内原位测试(如十字板剪力试验、标 准贯入试验、土层剪切波速测量)。
3.2.1 工程地质钻探
在工程地质勘察中,通过钻探提取岩 芯和采集岩土样以鉴别和划分地层,测 定岩土层的物理力学性质,需要时还可 直接在钻孔内进行原位测试。 钻探方法的选择 钻探计划或设计任务书的内容 钻探技术要求 钻探编录技术要求
钻探成果可用钻孔野外柱状图表示。岩土芯样可根据工程要 求一定期限或长期保存,亦可拍摄岩、土芯彩照纳入勘察成 果资料。
各类岩土描述应包括的内容: • 砂土:名称、颜色、湿度、密度、粒径、浑圆度、胶结 物、包含物等;
• 粘性土、粉土:名称、颜色、湿度、密度、状态、结构、 包含物等;
• 岩石:名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、节理 裂隙特征等。
调查人类工程活动对场地稳定性的影响,包括人工洞 穴、地下采空、大挖大填、抽水排水及水库诱发地震 等。
建筑物的变形和建筑经验。
工程地质测绘与调查的的成果资料
工程地质测绘与调查的成果资料应包括工程地质测 绘实际材料图、综合工程地质图或工程地质分区图、 综合地质柱状图、工程地质剖面图及各种素描图、 照片和文字说明。
固定活塞式
固定活塞式,在敞口薄壁取土器内增加一个活塞以及 一套与之相连接的活塞杆,活塞杆可通过取土器的头部并 经由钻杆的中空延伸至地面。下放取土器时,活塞处于取 样管刃口端部,活塞杆与钻杆同步下放,到达取样位置后, 固定活塞杆与活塞,通过钻杆压入取样管进行取样。活塞 的作用在于下放取土器时可排开孔底浮土,上提时可隔绝 土样顶端的水压、气压、防止逃土,同时又不会象上提活 阀那样产生过度的负压引起土样扰动。取样过程中,固定 活塞还可以限制土样进入取样管后顶端的膨胀上凸趋势。 因此,固定活塞取土器取样质量高,成功率也高。但因需 要两套杆件,操作比较费事。固定活塞薄壁取土器是目前 国际公认的高质量取土器,其代表性型号有Hvorslev型、 NGI型等。
工程地质测绘与调查的内容
查明地形、地貌特征,地貌单元形成过程及其与地层、 构造、不良地质现象的关系,划分地貌单元。
岩土的性质、成因、年代、厚度和分布。对岩层应查 明风化程度,对土层应区分新近堆积土、特殊性土的 分布及其工程地质条件。
查明岩层的产状及构造类型、软弱结构面的产状及其 性质,包括断层的位置、类型、产状、断距、破碎带 的宽度及充填胶结情况,岩、土层接触面及软弱夹层 的特性等,第四纪构造活动的形迹、特点与地震活动 的关系。
初步解译阶段,对航片与卫片进行系统的立体观测,对地貌及第 四纪地质进行解译,划分松散沉积物与基岩界线,进行初步构造 解译等。第二阶段是野外踏勘与验证。携带图象到野外,核实各 典型地质体在照片上的位置,并选择一些地段进行重点研究,及 在一定间距穿越一些路线,作一些实测地质剖面和采集必要的岩 性地层标本。最后阶段成图,将解译取得的资料,野外验证取得 的资料及其他方法取得的资料,集中转绘到地形底图上,然后进 行图面结构的分析。如有不合理现象,要进行修正,重新解译。 必要时,到野外复验,至整个图面结构合理为止。
• 取土器类型 • 取样工具的选择 取样技术要求 试样的密封、保管和运输 岩样的采取
土试验质量
土试样质量等级划分
表3.2
级 别 扰动程度
试验内容
Ⅰ 不扰动 土类定名、含水量、密度、强度试验、固结试验 Ⅱ 轻微扰动 土类定名、含水量、密度
Ⅲ 显著扰动 土类定名、含水量 Ⅳ 完全扰动 土类定名
3.2 工程地质勘探
(Engineering Geology Exploration)
勘探的主要目的 钻探 坑探、井探、槽探、洞探 取样 物探
勘探的主要目的
揭露并划分地层、量测界线,采取岩土样,鉴定和 描述岩土特性、成分和产状;
了解地质构造,不良地质现象的分布、界限、形态 等;
工程地质测绘与调查的范围与精度
工程地质测绘与调查的范围,应包括场地及其附近 地段,测绘的比例尺和精度应符合下列要求:
测绘所用地形图的比例尺,可行性研究勘察阶段可选 用 1∶5000 ~ 1∶50 000 ; 初 步 勘 察 阶 段 可 选 用 1∶2000 ~ 1∶10000; 详 细 勘 察 阶 段 可 选 用 1∶200 ~ 1∶2000。工程地质条件复杂时,比例尺可适当放大。
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