工程地質(zhì)勘察鉆探

工程地質(zhì)勘察鉆探-工程地質(zhì)勘察鉆探1第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日

第一節(jié)鉆進方法一、人力沖擊和回轉(zhuǎn)鉆進使用條件鉆探設(shè)備和工具

圖2-1洛陽鏟（1）-弧形鏟（2）、（3）-圓形鏟（4）-掌形鏟（5）-軟濕黏土鏟（6）-稀泥鏟（7）-稀泥鏟（8）-水位以下的稀泥鏟（9）-砂土和淤泥稀泥鏟（10）-風(fēng)化的巖石鏟-工程地質(zhì)勘察鉆探2第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、機械鉆進方法

（一）機械振動鉆進

圖2-2雙輪雙軸振動器作用原理示意圖1—齒輪2—軸3—偏心輪雙軸雙輪振動器的作用原理，如圖所示。兩個偏心輪的形狀、尺寸、重量和偏心距都相同，兩輪的軸水平布置，且互相平行，兩軸2由齒輪1傳動，因而使兩個偏心輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，而角速度相同和相位角對稱。由圖可知，無論兩個偏心輪處于任何位置，離心力Q1和Q2均可分解為兩組分力。其中水平分力S1和S2大小相等水平相反，故相互抵消；而垂直分力P1和P2大小相等，方向相同，其合力P等于P1和P2之和。當(dāng)偏心輪的重心位于水平軸線以上時，合力的方向則向上。因此，合力P將使鉆具產(chǎn)生垂直方向的振動。

-工程地質(zhì)勘察鉆探3第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日（二）機械螺旋鉆進(見第三章)

1.螺旋鉆進的特點、分類及應(yīng)用

2.螺旋鉆具

3.螺旋鉆進的工藝參數(shù)4第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)采取砂土樣品

取土器的設(shè)計要求和技術(shù)參數(shù)（一）取土器的設(shè)計要求1.取土器進入土層要順利，提取時不掉土，所取天然土樣符合天然狀態(tài)下的原狀態(tài)下的原始結(jié)構(gòu)。2.結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和操作。3.土樣頂端所所受的壓力，包括鉆孔中的水拄壓力、大氣壓及土樣與取土筒內(nèi)的阻力所產(chǎn)生的壓密。4.土樣下端所受的吸力，包括真空吸力、土樣本身的內(nèi)聚力和土樣自重。5.取土器進入土層的方法、進入土層的深度和取土器的技術(shù)參數(shù)等。-工程地質(zhì)勘察鉆探5第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日（二）取土器的技術(shù)參數(shù)

1.直徑取土器直徑的大小，關(guān)系到土樣質(zhì)量。按《工業(yè)與民用建筑工程地質(zhì)勘察規(guī)范》規(guī)定：取土器的內(nèi)徑不宜小于89毫米。設(shè)計取土器直徑慶考慮下列因素：①取土方法：取土?xí)r土樣與取土筒內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦而造成土樣邊緣擾動，此擾動帶的寬度與取土方法、土層性質(zhì)等有關(guān)。根據(jù)已有資隊當(dāng)取土器技術(shù)參數(shù)選擇適當(dāng)，采用壓入或重錘少擊法取土比擾動帶的寬度一般在10毫米左右。

②土層性質(zhì)；對于易擾動的軟土，取土器直徑不應(yīng)小于100毫米；濕陷性黃土不應(yīng)小丁120毫九砂土可采用直徑較小的取土器，以免提取時脫落土樣。

圖2-3取土器直徑③環(huán)刀直徑目前土工試驗所用的環(huán)刀直徑其規(guī)格有多種，土樣直徑除去擾動帶寬度后，尚應(yīng)稍大于環(huán)刀直徑。

-工程地質(zhì)勘察鉆探6第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日2.內(nèi)間距比

取土管內(nèi)徑(Ds)和管靴刃口內(nèi)徑（De)之差與刃口內(nèi)徑之比稱內(nèi)間距比Ci％)。3.外間距比取土器管靴外徑(Dw)和取土管外徑(Dt)之差與取土管外徑之比稱外間距比(c。％)。-工程地質(zhì)勘察鉆探7第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日4.面積比取土器最大斷面積和原狀土樣斷面積之差與原狀土樣斷面積之比稱面積比(Ar％)。土層類別取土方法取土管內(nèi)徑內(nèi)間距比(％)外間距比(％)濕陷性黃土振動1401.0～1.52.0～3.0壓入或擊入120一般黏性土90～1001.0～1.51.0軟土1000.5～1.0＜1.0較硬黏性土90～100＜1.51.0～2.0砂9000砂質(zhì)黏土900.5～1.00表2-1取土器參數(shù)8第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日表2-2取土器技術(shù)參數(shù)

-工程地質(zhì)勘察鉆探9第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日5.管靴刃口的形式及角度

管靴刃口的形式概括起來有兩種；即單傾斜刀口和雙傾斜刀口。我國采用較多的是單傾斜刃口。單傾斜刃口的角度一般為10度左右。圖2-4管鞋刃口漸縮束節(jié)形式圖1—管鞋;2—取土器圖2-5管靴刃口形式圖1—單傾斜刃口;2—雙傾斜刃口-工程地質(zhì)勘察鉆探10第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日

圖2-6限制球閥取圖器1-接頭;2-調(diào)節(jié)墊片;3-調(diào)節(jié)螺絲;4-彈簧;5-球;6-異徑接頭;7-余土管;8-取土襯筒;9-取土管;10-管靴圖2-7上提活閥式取土器1-接頭；2-連接帽；3-操作桿；4-橡皮墊活閥；5-余土管；6-取土襯筒；7-取土管；8-管靴-工程地質(zhì)勘察鉆探11第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日

圖2-8取土器上部封閉裝置圖

圖2-9水壓活塞式取土器（a）取土器下入孔底時的狀態(tài);（b）開始壓土?xí)r的狀態(tài)（c）壓土后的狀態(tài)12第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日圖2-10回轉(zhuǎn)式取土器1—外管；2—合金鉆頭；3—內(nèi)管靴（前刃）；4—內(nèi)管；5—上接頭；6—襯管；7—小孔；8—閥；

9—彈簧10—排水孔11—爪簧擋圈12—接頭-工程地質(zhì)勘察鉆探13第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日（三）取土方法

1.壓入法

通常采用滑輪組合壓入法，如圖所示。壓入法可分為連續(xù)壓入法斷續(xù)壓入法兩種。連續(xù)壓入法就是用滑輪組合裝置，將取土器一次快速的壓入地層中，適用于較軟地層中的取樣；斷續(xù)壓入法就是滑輪組合裝置分為二次或者多次壓入地層中。擊入法可分為孔外擊入法和孔內(nèi)擊入法。2.擊入法

一般適用于較硬與堅硬土層中的取樣，即當(dāng)用連續(xù)壓入法或斷續(xù)壓入法無法采用原狀土樣時采用。3.回轉(zhuǎn)壓入法適用與機械回轉(zhuǎn)鉆進的壓入式取土器，系采取堅硬土層或極軟巖層中的土樣或巖石時用，一般當(dāng)不用上述方法取土?xí)r，才采用回轉(zhuǎn)壓入法。若須在硬質(zhì)巖層中采取原狀樣品時，可在巖芯鉆探的巖芯中直接選取原狀樣品。-工程地質(zhì)勘察鉆探14第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日（四）影響原狀土樣采取質(zhì)量的因素1、鉆探方法2.鉆孔內(nèi)殘土3.鉆孔結(jié)構(gòu)和垂直度5.土樣的封狀保存及運輸4.操作方法-工程地質(zhì)勘察鉆探15第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日敞口薄壁取土器參數(shù)圖2-11敞口薄壁取土器1-彈簧銷；2-異徑接頭；3-鋼球；4-螺釘；5-薄壁取樣管-工程地質(zhì)勘察鉆探16第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日厚壁取土器參數(shù)

圖2-12厚壁取土器1-變絲接頭；2-活塞；3-提帽；4-墊片；5-膠墊；6-下墊片；7-螺母；8-廢土管；9-襯管；10-取樣管-工程地質(zhì)勘察鉆探17第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日束節(jié)式取土器參數(shù)

圖2-13束節(jié)式取土器1-變絲接頭；2-提帽；3-接連軸；4-墊片；5-膠墊；6-下墊片；7-螺母；8-上節(jié)；9-隔環(huán)；10-中節(jié)；11-環(huán)刀；12-下節(jié)-工程地質(zhì)勘察鉆探18第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日

三重管單動回轉(zhuǎn)取土器參數(shù)

圖2-14三重管單動回轉(zhuǎn)取土器1-膠墊；2-連接頭；3-油封；4-平面軸承；5-軸承夸；6-軸承；7-黃油嘴；8-軸承；9-紙墊；10-鎖母；11-油封；12-連接夸；13-“o”型密封圈；14-小軸；15-導(dǎo)正套；16-鋼球；17-襯套；18-外管；19-內(nèi)管；20-鉆頭；21-管靴；22-卡簧；23-卡簧座；24-平頭鉚釘；25-合金

-工程地質(zhì)勘察鉆探19第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日三重管雙動回轉(zhuǎn)取土器參數(shù)

圖2-15三重管雙動回轉(zhuǎn)取土器1-連接頭；2-鋼球；3-閥座；4-外管；5-襯管；6-內(nèi)管；7-導(dǎo)正環(huán)；8-護圈；9-外管合金鉆頭；10-內(nèi)管合金鉆頭-工程地質(zhì)勘察鉆探20第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日自由活塞薄壁取土器參數(shù)

圖2-16自由活塞薄壁取土器1-螺帽；2-異徑接頭；3-錐卡機構(gòu)；4-接頭；5-螺釘；6-取樣管；7-活塞桿；8-活塞總成-工程地質(zhì)勘察鉆探21第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日第三節(jié)壓水實驗

一、壓水實驗概述

壓水實驗是鑒定水工建筑物基礎(chǔ)巖石的裂隙率和透水性的主要方法，是水利水電工程地質(zhì)鉆探的主要任務(wù)之一。所得的資料是水利水電工程設(shè)計以及基礎(chǔ)處理的依據(jù)之一。

壓水實驗是根據(jù)把水壓入鉆孔時時巖石所吸收的水量，來了解巖石的裂隙率和透水性的。但是，壓水實驗資料只能相對地表示出巖石的裂隙程度。因為同樣的水量，可能是由少量的大裂隙和大量的小裂隙所吸收，故還要綜合巖心采取率和巖心樣品來考慮。-工程地質(zhì)勘察鉆探22第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、壓水實驗對鉆孔的要求

（1）鉆孔要直，孔壁要光滑一致。（2）沖洗液要使用清水，不得用泥漿。（3）清洗鉆孔。（4）實驗前要檢查動力機和水泵，對壓力表、水量表、實驗栓塞和管路都要檢查。三、實驗栓塞的種類以及使用方法

壓水實驗栓塞，有雙管和單管栓塞兩種兩類。

1．雙管絲杠收縮式栓塞（1）雙管單栓塞（2）雙管雙栓塞-工程地質(zhì)勘察鉆探23第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日圖2-17雙管單栓塞結(jié)構(gòu)1—絲桿收縮裝置；2—放氣閥3—外管；4—內(nèi)管；5—水孔；6—橡膠栓塞；7—鐵墊圈；8—滾珠軸承圖2-18雙管雙栓塞下部結(jié)構(gòu)A—上栓塞；B—下栓塞1—外管；2—內(nèi)管；3—蜂孔支氣管；4—橡膠-工程地質(zhì)勘察鉆探24第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日2．單管頂壓式栓塞

圖2-19單管頂壓式示意圖1—進水管；2—鎖帽；3—擋肩；4—心管；5—墊圈；-工程地質(zhì)勘察鉆探25第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日

四、壓水實驗的加壓方法

1.按供水和形成壓力水頭的方式可以分為靜水柱壓水法、孔內(nèi)水柱壓水法和水泵壓水法。

(1)水泵壓水此方法是用水泵提供壓水試驗所需的壓力。試驗時，水泵的送水管與壓水栓塞的管柱連接，在栓塞內(nèi)管柱頂端裝有壓力表，在送水管與回水管上分別裝有進水閘門、流量表和分流閘門，用以調(diào)節(jié)進水流量和壓力。水泵壓水法使用的設(shè)備較多，造成誤差的因素也較多，影響試驗資料的準(zhǔn)確性，因此只有在地形平緩、地下水位淺而不能使用靜水柱壓水法和孔內(nèi)水柱壓水方法時才用。

(2)靜水柱壓水靠設(shè)在高處的靜水壓力形成自流供水以進行壓水試驗，靜水柱壓水過程中，壓力和流量易于穩(wěn)定，壓水連續(xù)均勻，試驗成果準(zhǔn)確，此方法適用于地下水位較淺的鉆孔。-工程地質(zhì)勘察鉆探26第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日(3)孔內(nèi)水柱壓水法

當(dāng)?shù)叵滤惠^深（一般大于15m）時，供水水箱可以安放在鉆孔孔口，水由水箱經(jīng)閥門直接壓入孔內(nèi)，在孔內(nèi)形成一定高度的水柱，提供必要的水柱壓力。此方法與靜水柱壓水法的本質(zhì)相同，優(yōu)點相似，但設(shè)備簡單，更易于操作和控制，且不受地形條件的限制。

2.按試驗段的隔離次序分為分段壓水法和綜合壓水法

分段壓水法

此法可分為自上而下分段壓水法和自下而上分段壓水法兩種自上而下分段壓水法自下而上分段壓水法

-工程地質(zhì)勘察鉆探27第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日綜合壓水法此法可分為自上而下綜合壓水法和自下而上綜合壓水法兩種自上而下綜合壓水法自下而上綜合壓水法五、實驗時的觀測和記錄工作

1．栓塞密封情況的觀測2．穩(wěn)定水位的觀測和記錄-工程地質(zhì)勘察鉆探28第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)觸探

觸探分動力觸探和靜力觸探兩類。

（一）動力觸探動力觸探（DPT）是利用一定的落錘能量，將一定尺寸、一定形狀的探頭打入土中，根據(jù)打入的難易程度（可用貫入度、捶擊數(shù)或探頭單位面積動貫如阻力來表示）判定土層性質(zhì)的一種原位測試技術(shù)。如將探頭換為標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗（SPT），則稱為標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗。1．動力觸探的作用以及應(yīng)用范圍（1）劃分不同性質(zhì)的土層：當(dāng)土層的力學(xué)性質(zhì)有顯著差異，而在觸探指標(biāo)上有明顯反映時，可利用動力觸探進行分層和定性地評價土的均勻性，檢查填土質(zhì)量，探查滑動帶、土洞和確定基巖面或碎石土層的埋藏深度等。（2）確定土的物理力學(xué)性質(zhì)；確定砂土的密實度和黏性土的狀抵評定地基土和樁基承栽力，估算土的強度和變形參數(shù)等。-工程地質(zhì)勘察鉆探29第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、動力觸探的影響因素影響動力觸探的因素主要有（1）人為因素落錘的高度控制和錘擊方法；讀數(shù)量刺方法和精度；觸探孔的垂直程度；在鉆孔中進行觸探時鉆孔的鉆進方法和護壁、清孔情況。（2）設(shè)備因素穿心錘的形狀和質(zhì)量；探頭的形狀和大??；觸探桿的截面尺寸、長度和質(zhì)量；導(dǎo)向錘座的構(gòu)造及尺寸；所用材料的材型及性能。（3）其他影響因素等3．成果應(yīng)用（1）評價砂土密度（2）確定地基土承裁力（3）確定變形模量-工程地質(zhì)勘察鉆探30第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日類型SPT輕型觸探重型觸探超重型探頭或貫入器規(guī)格半合管貫入器，外徑51mm,內(nèi)徑35mm，長70cm圓錐探頭，錐角600

，錐底面積12.6cm2圓錐探頭，錐角600

，錐底面積43cm2同SPT落錘重量63.5kg10kg63.5kg120kg落錘落距76cm50cm76cm74cm探頭直徑51407474探頭錐角606060探桿直徑42mm25mm42mm50～60mm指標(biāo)N63.5，貫入30cm的錘擊數(shù)N10，貫入30cm的錘擊數(shù)N63.5，貫入土中10cm的錘擊數(shù)N120，貫入土中10cm的錘擊數(shù)適用地層砂土、粉土、一般粘性土淺部填土、砂土、粉土粘性土砂土、中密以下的碎石土、極軟巖密實和很密的碎石土、軟巖、極軟巖

動力觸探的類型及規(guī)格-工程地質(zhì)勘察鉆探31第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日

（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗實際上仍屬于動力觸探類型。所不同的是，其探頭不是圓錐形的，而是圓筒形探頭，稱為標(biāo)準(zhǔn)器。圖2-20標(biāo)準(zhǔn)貫入器1—貫入器靴；2—由兩個半圓形管組合成的貫入器身；3—出水孔；4—貫入器頭；5—觸探成果應(yīng)用:（1）確定砂土的密實度（2）確定黏性土狀態(tài)和無限抗壓強度（3）確定黏性土、砂土的抗剪強度和變形參數(shù)（4）評價飽和砂土、粉土的地震液化。-工程地質(zhì)勘察鉆探32第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日(二)試驗要點

1．與鉆探配合進行，先鉆進到需要進行試驗的土層標(biāo)高以上約15厘米，潔孔后換用標(biāo)準(zhǔn)貫入器，并量得深度尺寸。

2．將貫入器打入試驗土層中，先打入15厘米不計擊數(shù)，繼續(xù)貫入土中30厘米記錄錘擊數(shù)。若砂層比較密實，貫入擊數(shù)較大時，也可記錄小于30厘米的錘擊數(shù)，這時需按下式換算成貫入30厘米的錘擊數(shù)N。式中：n——所選取的任意貫入量的錘擊數(shù)；

ΔS——對應(yīng)錘擊數(shù)n擊的貫人量，厘米。式中：N63.5

－標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)；

α－觸探桿長度校正系數(shù)，可按表2－9確定；

N－實測貫入30cm的錘擊數(shù)。-工程地質(zhì)勘察鉆探33第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日觸探桿長度（cm）≤36912151821α1.00.920.860.810.770.730.70表2