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2024-04-28 07:13:02 312次浏览

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工程地质勘探

包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等内容。

①工程地球物理勘探。简称工程物探，其目的是利用专门仪器，测定各类岩、土体或地质体的密度、导电性、弹性、磁性、放射性等物理性质的差别，通过分析解释判断地面下的工程地质条件。它是在测绘工作的基础上探测地下工程地质条件的一种间接勘探方法。按工作条件分为地面物探和井下物探（测井）；按被探测的物理性质可分为电法、地震、声波、重力、磁法、放射性等方法。工程地质勘察中常用的地面物探为电法中的视电阻率法，地震勘探中的浅层折射法，声波勘探等；测井则多采用综合测井。

物探的优点在于能经济而迅速地探测较大范围，且通过不同方向的多个剖面获得的资料是三维的。以这些资料为基础，在控制点和异常点上布置勘探、试验工作，既可减少盲目性，又可提高精度。测井则可增补钻探工作所得资料并提高其质量。开展多种方法综合物探，根据综合成果进行对比分析，可以显著提高地质解释的质量，扩大物探解决问题的范围，缩短工程地质勘探周期并降低其成本。由于物探需要间接解释，所以只有地质体之间的物理状态（如破碎程度、含水率、喀斯特化程度）或某种物理性质有显著差异，才能取得良好效果。

②钻探和坑探。采用钻探机械钻进或矿山掘进法，直接揭露建筑物布置范围和影响深度内的工程地质条件，为工程设计提供准确的工程地质剖面的勘察方法。其任务是：查明建筑物影响范围内的地质构造，了解岩层的完整性或破坏情况，为建筑物探寻良好的持力层（承受建筑物附加荷载的主要部分的岩土层）和查明对建筑物稳定性有不利影响的岩体结构或结构面（如软弱夹层、断层与裂隙）;揭露地下水并观测其动态;采取试验用的岩土试样；为现场测试或长期观测提供钻孔或坑道。

钻探比坑探工效高，受地面水、地下水及探测深度的影响较小，故广为采用。但不易取得软弱夹层岩心和河床卵砾石层样品，钻孔也不能用来进行大型现场试验。因此,有时需采用大孔径钻探技术,或在钻孔中运用钻孔摄影，孔内电视或采用综合物探测井以弥补其不足。但在关键部位还需采用便于直接观察和测试目的层的平洞、斜井、竖井等坑探工程。

钻探和坑探的工作成本高，故应在工程地质测绘和物探工作的基础上，根据不同工程地质勘探阶段需要查明的问题，合理设计洞、坑、孔的数量、位置、深度、方向和结构，以尽可能少的工作量取得尽可能多的地质资料，并保证必要的精度。

钻探过程和钻进方法

根据自然条件的复杂性以及工程要求选择钻探设备和钻进方法。钻机一般分为回转式和冲击式两种。

回转式钻机是利用钻机的回转器带动钻具旋转，磨消孔底地层而钻进，通常使用管状钻具，能取柱状岩芯样品。

冲击式钻机则利用卷扬机借钢丝绳带动有一定重量的钻具上下反复冲击，使钻头击碎孔底地层而形成钻孔后用抽筒提取岩石碎块或扰动土样。针对不同的岩石及地层条件，可选取不同的钻进方式、钻机与钻具。

工程地质钻探可根据岩土破碎的方式，将钻进的方法分为以下四种：

冲击钻进

冲击钻进法采用底部圆环状钻头。钻进时将钻具提升到一定高度，利用钻具自重，迅猛放落，钻具在下落时产生冲击动能，冲击孔底岩土层，使岩土层达到破碎之目的而加深钻孔。

回转钻进

回转钻进法采用底部嵌焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进。钻进中施加钻压，使钻头在回转中切入岩土层，达到加深钻孔的目的。在土质地层中钻进，有时为有效地完整地揭露标准地层，还可以采用勺形钻钻头进行钻进。

冲击-回转钻进

冲击-回转钻进综合了前两种钻进方法在地层钻进中的优点，以达到提高钻进效率的目的。其工作原理是：在钻进过程中，钻头克取岩石时，施加一定的动力，对岩石产生冲击作用，使岩石的破碎速度加快，破坏粒度比回转剪切粒度增大。同时由于冲击力的作用使硬质合金刻入岩石深度增加，在回转中将岩石剪切掉。这样就大大提高了钻进的效率。

冲击-回转-振动钻进

冲击-回转-振动钻进综合了前三种钻进方法在地层钻进中的优点，以达到提高钻进效率的目的。采用机械动力所产生的振动力，通过连接杆和钻具传到圆筒形钻头周围土中。由于震动器高速振动的结果，圆筒钻头依靠钻具和振动器的重量使得土层更容易被切削钻进，切钻进速度较快。

造成土试样扰动有三个原因：

一是外界条件引起的土试样的扰动，如钻进工艺、钻具选用、钻压、钻速、取土方法选择等。若在选用上不够合理时，都能造成其土质的天然结构被破坏。

二是采样过程造成的土体中应力条件发生了改变，引起图样内的质点间的相对位置位移和组织结构的变化，甚至出现质点间的原由粘聚力的破坏。

三是采取土样时，需用取土器采取。但不论采用何种取土器，它都有一定的壁厚、长度和面积。当切如土层时，会使土样产生一定的压缩变形。壁愈厚所排开土体愈多，其变形量愈大，这就造成土样更大的扰动。

从上述可见，所谓原状土试样实际上都不可避免地遭到了不同程度的扰动。为此，在采取土试样过程中，应力求减小对试样的扰动，要尽力排除各种可能增大扰动量的因素。

按照取样方法和试验目的，岩土工程勘察规范对土试样的扰动程度分成如下的质量等级：

一级—不扰动，可进行试验项目有：土类定义、含水量、密度、强度系数、变形参数、固结压密系数。

二级—轻微扰动，可进行的试验项目有：土类定义、含水量、密度。

三级—显著扰动，可进行的试验项目有：土类定义、含水量。

四级—完全扰动，可进行的试验项目有：土类定义。

在钻孔取样时，采用薄壁取土器所采得的土样定为一～二级；

对于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土样定为二～三级；

对于采用标准贯入器、螺纹钻头或岩芯钻头所采得的粘性土、粉土、砂土和软岩的试样皆定义为三～四级。

从上可见，为取得一级质量的土试样，普遍采用薄壁取土器来采取，以满足土工试验全部的物理力学参数的正确获得。