岩土工程勘察方法

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(EngineeringGeologySurveying)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。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。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∶50000；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。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。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。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。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。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。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。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。3.2工程地质勘探(EngineeringGeologyExploration)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；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。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、采取扰动试样回转螺旋钻探无岩芯钻探岩芯钻探++++++++++++++++—++—++++++—++++—++冲击冲击钻探锤击钻探—++++++++++++———++—++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。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。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。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。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。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》(GB50021-94)及《原状土取样技术标准》(JGJ89-92)进行土试验质量取土器类型及其适用范围•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。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。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。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。水压固定活塞式水压固定活塞式，是针对固定活塞式的缺点而制造的改进型。国外以其发明者命名为奥斯特伯格取土器。其特点是去掉活塞杆，将活塞连接在钻杆底端，取样管则与另一套在活塞缸内的可动活塞取结，取样时通过钻杆施加水压，驱动活塞缸内的可动活塞，将取样管压入土中，其取样效果与固定活塞式相同，操作较为简便，但结构仍较复杂。自由活塞式，与固定活塞式不同之处在于活塞杆不延伸至地面，而只穿过与接头，并弹簧锥卡予以控制。取样时依靠土试样将活塞顶起，操作较为简便，但土试