岩土工程勘探和取样

岩土工程勘察
工程地质勘探和取样 1、勘探 2、取样
工程地质勘探 是在工程地质测绘基础上，为进一 步查明地表以下工程地质情况，如岩土层的空间 分布及变化情况、地下水的埋深和类型以及对岩 土参数开展原位测试时需要进行的工作。
取样 是为给岩土特性进行鉴定和各种室内试验提供 所需要的样品而进行的工作。
一、勘探
勘探包括钻探、井探、槽探、洞探、触探以及地 球物理勘探等多种方法，勘探方法的选择首先应符合 勘察目的的需要，还要考虑其是否适合于勘探区岩土 的特性。比如当勘探区土质较好、强度较高而所需探 查的深度较深时，静力触探的方法就不是很适合。
① 钻探 钻探是指用一定的设备、工具（即钻机）来破碎
地壳岩石或土层，从而在地壳中形成一个直径较小、 深度较大的钻孔（直径相对较大者又称为钻井）的过 程。
科研钻探
（1）工程地质钻探的目的 工程地质钻探是岩土工程勘察的基本手段，
其成果是进行工程地质评价和岩土工程设计、施 工的基础资料。其目的是为解决与建筑物（构筑 物）有关的岩土体稳定问题、变形问题、渗漏问 题提供资料。
（2）工程地质钻探的任务
探察地层岩性及分布，软弱岩土层分布； 了解基岩风化带的深度、厚度和分布情况； 探明地层断裂带条件，查明裂隙发育情况； 查明地下含水层的层数、深度及其水文地质参数； 利用钻孔进行灌浆、压水试验及其他原位测试； 利用钻孔进行地下水位的长期观测或对场地进行降 水（如处理滑坡和基坑降水问题）。
（3）钻探基本过程
破碎岩土钻进 采用人力或机械力，以冲击力、剪切力或研磨
形式使小部分岩土脱离母体而成为粉末、小岩土块 或岩土芯的现象就称为破碎岩土。孔底岩土全部破 碎成粉末或小块的钻进方法称为“全面钻进”。只 破坏孔底环状部分岩土，中间岩土芯保留的钻进方 法称为“取芯钻进”。
采取岩土芯或排除破碎岩土 ① 采用机械的方法，如用取样器、勺钻等取出岩
土芯或碎块粉末； ② 将岩粉或岩土碎块与水混合成岩粉浆或泥浆后，
用抽筒抽出地表，如冲击钻； ③ 用流体（泥浆、清水、乳化液或空气）作为循
环介质，将破碎的岩屑、土块输送到地表。
加固孔壁 钻孔后必须对孔壁进行加固，加固的方法有三种： 借助于循环液的静水压力来平衡地层的侧向压力以 维持其稳定，这种方法在现代的反循环钻进中得到充 分利用； 用惰性材料或化学材料对孔壁进行处理加固，常用 的惰性材料有水泥、黏土，化学材料有混入循环液中 的泥浆处理剂，还有如直接注入钻孔中的堵漏剂，如 氰凝、丙凝等； 用金属或非金属的套管下人钻孔中以支撑孔壁，这 种方法虽然可靠，但成本较高。
（4）钻探方法及适用范围
冲击钻进 该法利用钻具重力和下落过程中产生的冲击力
使钻头冲击孔底岩土破碎进行钻进。冲击钻探和锤 击钻探都属于冲击钻进。冲击钻进又可以分为钻杆 冲击钻进和钢绳冲击钻进。
对于硬质岩土层（岩石层或碎石土）一般采用 孔底全面冲击钻进；对于其他土层一般采用圆筒形 钻头的刃口借助于钻具冲击力切削土层钻进。
CZ-22S型钢绳冲击式钻机
回转钻进 此法采用底部焊有硬质合金、钢粒或金刚石的
圆环状钻头进行钻进， 钻进时一般要施加一定的压 力，使钻头在旋转中切入岩土层以达到钻进的目的。 它包括岩芯钻探、无岩芯钻探和螺旋钻探，岩芯钻 进为孔底环状钻进，螺旋钻进为孔底全面钻进。
振动钻进 采用机械动力产生的振动力，通过连接杆和钻
具传到钻头，由于振动力的作用使钻头能更快地破 碎岩土层，因而钻进较快。该方法适合于土层中， 特别是颗粒组成相对细小的土层中采用。
冲洗钻进 利用高压水流冲击孔底土，使之结构破坏，
土颗粒悬浮并最终随水流循环流出孔外的钻进方 法。由于是靠水流直接冲洗，因此无法对土体结 构及其他相关特性进行观察鉴别。
钻探方法的适用范围
注： 1. ＋ ＋适用；＋部分适用；一不适用；
2. 浅部土层可采用下列方法钻探：小口径麻花钻钻进；小口径勺形钻钻进； 洛阳铲钻进。
（5）钻探的技术要求
钻孔口径和钻具规格 钻孔口径应根据钻探目的和钻进工艺确定， 应
当满足取样、原位测试的要求 。对要采取原状土样 的钻孔，口径不得小于 91 mm ；对仅需鉴别地层岩 性的钻孔，口径不宜小于 36 mm ；而在湿陷性黄土 中的钻孔，口径不宜小于150 mm。在确定了钻孔口 径后，可根据表确定钻具的规格。
钻孔口径及相应的钻具规格
注：DCDMA 标准为美国金刚石钻机制造者协会标准。
钻进方法的要求
① 对要求鉴别地层和取样的钻孔，均应采用回钻方式 钻进以取得岩土样品。遇到卵石、漂石、碎石、块 石等不适合回转钻进的土层时，可改用振动回转方 式钻进。
② 在地下水位以上土层中应进行干钻，不得使用冲洗 液，不得向孔内注水，但可采用能隔离冲洗液的二 重或三重管钻进取样。
③ 钻进岩层宜采用金刚石钻头，对软质岩层及风化破 碎带应采用双层岩芯管钻头钻进。需要测定岩石质 量指标时应采用外径 75mm 的双层岩芯管钻头。
④ 在湿陷性黄土中必须采用螺旋钻头钻进。
钻孔护壁的技术要求 对可能坍塌的地层应采取钻孔护壁措施。在浅
部填土及其他松散土层中可采用套管护壁。在地下 水位以下的饱和软黏土土层、粉土层及砂层中宜采 用泥浆护壁，在破碎岩层中可视需要采用优质泥浆、 水泥浆或化学浆液护壁。冲洗液严重漏失时，应采 取充填封闭等堵漏措施。
钻进时，应保证孔内水头压力等于或稍大于周围 的地下水水压，提钻时，应通过钻头向孔底通气通 水以防止孔底土层由于负压而受到扰动破坏。
钻进深度、岩土分层深度量测误差应小于0.05m。
孔斜的要求及测量。深度超过100m的钻孔以及有特殊 要求的钻孔，应测斜、防斜，保持钻孔的垂直度或预计 的倾斜角度与倾斜方向。对垂直孔，每50m测量一次垂 直度，每100m允许偏差为±2°。对斜孔，每25m测量 一次倾斜角和方位角。倾角及方位角的量测精度应分别 小于±0.1 °和±3 °。
对需进行取样或原位测试的钻孔，尚应满足《原状土 取样技术标准》及其他测试技术规范的要求。
岩芯钻探的岩芯采取率要求。对一般岩石不应低 于80%，对于破碎岩石不应低于65%。对于滑动带、 软弱夹层等），应采用双层岩芯管连续取芯。