巖土工程勘探與取樣技術(shù)

第四講

巖土工程勘探與取樣技術(shù)巖土工程測(cè)試原理及技術(shù)講義

巖土工程實(shí)踐是在地殼表層某一深度范圍內(nèi)進(jìn)行的，因此必須查明這一深度范圍內(nèi)巖土體的空間分布情況及其工程性質(zhì)以及地下水等條件。

巖土工程勘探的實(shí)質(zhì)，就是需要了解基礎(chǔ)或地下建筑結(jié)構(gòu)及其周圍在影響范圍內(nèi)的巖土體的巖土分布及其物理力學(xué)性質(zhì)。

《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)第9.1.1條：當(dāng)需查明巖土的性質(zhì)和分布，采取巖土試樣或進(jìn)行原位測(cè)試時(shí)，可采用鉆探、井探、槽探、洞探和地球物理勘探等。4.1.1巖土工程勘探的概念§4.1巖土工程勘探

巖土工程勘探的任務(wù)，主要有以下各項(xiàng)：1.詳細(xì)研究建筑場(chǎng)地或建筑地段的巖土體和地質(zhì)構(gòu)造。

1)研究各地層的巖性特征、厚度及其橫向變化，按巖性詳細(xì)劃分地層，尤其須注意軟弱巖層的巖性及其空間分布情況；

2)確定天然狀態(tài)下各巖土層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；

3)基巖的風(fēng)化深度和不同風(fēng)化程度的巖石性質(zhì)，劃分風(fēng)化帶；

4)研究巖層的產(chǎn)狀；

5)斷層破碎帶的位置、寬度和性質(zhì)；

6)節(jié)理、裂隙發(fā)育程度及隨深度的變化，作裂隙定量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)。4.1.2巖土工程勘探的任務(wù)§4.1巖土工程勘探2.研究水文地質(zhì)條件。

1)了解巖土的含水性，查明含水層、透水層和隔水層的分布、厚度、性質(zhì)及其變化；

2)各含水層地下水的水位(水頭)、水量和水質(zhì)；

3)借助水文地質(zhì)試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)，以了解巖土的透水性和地下水動(dòng)態(tài)變化。3.研究地貌和不良地質(zhì)現(xiàn)象。

1)查明各種地貌形態(tài)，如河谷階地、洪積扇、斜坡等的位置、規(guī)模和結(jié)構(gòu)；

2)研究各種不良地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡的范圍、滑動(dòng)面位置和形態(tài)、滑體的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)；

3)巖溶的分布、發(fā)育深度、形態(tài)及充填情況等?！?.1巖土工程勘探4.1.2巖土工程勘探的任務(wù)4.取樣及提供野外試驗(yàn)條件。

1)從勘探工程中采取巖土樣和水樣，供室內(nèi)巖土試驗(yàn)和水質(zhì)分析鑒定用；

2)在勘探工程中可作各種原位測(cè)試，如載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、波速測(cè)試等巖土物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，巖體地應(yīng)力量測(cè)，水文地質(zhì)試驗(yàn)以及巖土體加固與改良的試驗(yàn)等。5.提供檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)的條件。利用勘探工程布置巖土體性狀、地下水和不良地質(zhì)現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)、地基加固與改良和樁基礎(chǔ)的檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)?！?.1巖土工程勘探4.1.2巖土工程勘探的任務(wù)6.其他。如進(jìn)行孔中攝影及孔中電視，噴錨支護(hù)灌漿處理鉆孔，基坑施工降水鉆孔，灌注樁鉆孔，施工廊道和導(dǎo)坑等。§4.1巖土工程勘探4.1.2巖土工程勘探的任務(wù)

由于巖土工程勘探承擔(dān)上述各項(xiàng)任務(wù)，它必然具有如下特點(diǎn)：

(1)勘探范圍取決于場(chǎng)地評(píng)價(jià)和工程影響所涉及的空間，除了深埋隧道和為了解專門地質(zhì)問題而進(jìn)行的勘探外，通常限定于地表以下較淺的深度范圍內(nèi)。

(2)除了深入巖體的地下工程和某些特殊工程外，大多數(shù)工程都坐落于第四系土層或基巖風(fēng)化殼上。為了工程安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用，對(duì)這一部分地質(zhì)體的研究應(yīng)特別詳細(xì)。例如，應(yīng)按土體的成分、結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)詳細(xì)劃分土層，尤其是軟弱土層需給予特別的注意。風(fēng)化巖體要根據(jù)其風(fēng)化特性進(jìn)行風(fēng)化殼垂直分帶?！?.1巖土工程勘探4.1.3巖土工程勘探的任務(wù)(3)為了準(zhǔn)確查明巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，在勘探過程中必須注意保持巖土的天然結(jié)構(gòu)和天然濕度，盡量減少人為的擾動(dòng)破壞。為此需要采用一些特殊的勘探技術(shù)。

(4)為了實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、水文地質(zhì)、巖土工程性質(zhì)的綜合研究，以及與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)等緊密結(jié)合，要求巖土工程勘探發(fā)揮綜合效益，對(duì)勘探工程的結(jié)構(gòu)、布置和施工順序也有特殊的要求?！?.1巖土工程勘探4.1.3巖土工程勘探的任務(wù)

巖土工程勘探常用的手段有鉆探工程、坑探工程及地球物理勘探三類。鉆探和坑探工程是直接勘探手段，能較可靠地了解地下地質(zhì)情況。鉆探工程是使用最廣泛的一類勘探手段，普遍應(yīng)用于各類工程的勘探；由于它對(duì)一些重要的地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象有時(shí)可能會(huì)誤判、遺漏，所以也稱它為“半直接”勘探手段。坑探工程勘探人員可以在其中觀察編錄，以掌握地質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)；但是重型坑探工程耗資高，勘探周期長(zhǎng)，使用時(shí)應(yīng)具經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。§4.1巖土工程勘探4.1.4巖土工程勘探的方法

地球物理勘探簡(jiǎn)稱物探，是一種間接的勘探手段，它可以簡(jiǎn)便而迅速地探測(cè)地下地質(zhì)情況，且具有立體透視性的優(yōu)點(diǎn)。但其勘探成果具多解性，使用時(shí)往往受到一些條件的局限?？紤]到三類勘探手段的特點(diǎn)，布置勘探工作時(shí)應(yīng)綜合使用，互為補(bǔ)充?！?.1巖土工程勘探4.1.4巖土工程勘探的方法1.可行性研究究勘察階段段：可行性研究究勘察階段段的任務(wù)，，是對(duì)擬建建場(chǎng)地的穩(wěn)穩(wěn)定性和適適宜性作出出評(píng)價(jià)，主主要進(jìn)行工工程地質(zhì)測(cè)測(cè)繪，勘探探往往是配配合測(cè)繪工工作而開展展的，而且且較多地使使用物探手手段，鉆探探和坑探主主要用來驗(yàn)驗(yàn)證物探成成果和取得得基準(zhǔn)剖面面。2.初步勘察階階段：初步勘察階階段應(yīng)對(duì)建建筑地段的的穩(wěn)定性作作出巖土工工程評(píng)價(jià)，，勘探工作作比重較大大，以鉆探探工程為主主，并利用用勘探工程程取樣，作作原位測(cè)試試和監(jiān)測(cè)。?！?.1巖土工程勘探4.1.5巖土工程勘探各各階段3.詳細(xì)勘察階段：：在詳細(xì)勘察階段段，須提出詳細(xì)細(xì)的巖土工程資資料和設(shè)計(jì)所需需的巖土技術(shù)參參數(shù)，并應(yīng)對(duì)基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、地基基處理以及不良良地質(zhì)現(xiàn)象的防防治等具體方案案作出論證和建建議，以滿足施施工圖設(shè)計(jì)的要要求。因此須進(jìn)進(jìn)行直接勘探，，與其配合還應(yīng)應(yīng)進(jìn)行大量的原原位測(cè)試工作。。各類工程勘探坑坑孔的密度和深深度都有詳細(xì)嚴(yán)嚴(yán)格的規(guī)定。在在復(fù)雜地質(zhì)條件件下或特殊的巖巖土工程(地區(qū))，還應(yīng)布置重型型坑探工程。此此階段的物探工工作主要為測(cè)井井，以便沿勘探探井孔研究地質(zhì)質(zhì)剖面和地下水水分布等?！?.1巖土工程勘探4.1.5巖土工程勘探各各階段在巖土工程勘察察中，鉆探是最最常用的一類勘勘探手段。1.與坑探、物探相相比較，鉆探有有其突出的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn):1)它可以在各種環(huán)環(huán)境下進(jìn)行，一一般不受地形、、地質(zhì)條件的限限制；2)能直接觀察巖心心和取樣，勘探探精度較高；3)能提供作原位測(cè)測(cè)試和監(jiān)測(cè)工作作，最大限度地地發(fā)揮綜合效益益；4)勘探深度大，效效率較高。因此，不同類型型、結(jié)構(gòu)和規(guī)模模的建筑物，不不同的勘察階段段，不同環(huán)境和和工程地質(zhì)條件件下，凡是布置置勘探工作的地地段，一般均需需采用此類勘探探手段。4.2.1巖土工程鉆探的的特點(diǎn)§4.2鉆探工程4.2.1巖土工程鉆探的的特點(diǎn)§4.2鉆探工程2.與一般的礦產(chǎn)資資源鉆探相比，，巖土工程鉆探探有如下特點(diǎn)：：1)鉆探工程的布置置，不僅要考慮慮自然地質(zhì)條件件，還需結(jié)合工工程類型及其結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。如房房屋建筑與構(gòu)筑筑物一般應(yīng)按建建筑物的輪廓線線布孔。2)除了深埋隧道以以及為了解專門門地質(zhì)問題而進(jìn)進(jìn)行的鉆探外，，孔深一般十余余米至數(shù)十米，，所以經(jīng)常采用用小型、輕便的的鉆機(jī)。3)鉆孔多具綜合目目的，除了查明明地質(zhì)條件外，，還要取樣、作作原位測(cè)試和監(jiān)監(jiān)測(cè)等；有些原原位測(cè)試往往與與鉆進(jìn)同步進(jìn)行行，所以不能盲盲目追求進(jìn)尺。。4)在鉆進(jìn)方法、鉆鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)進(jìn)過程中的觀測(cè)測(cè)編錄等方面，，均有特殊的要要求。如巖心采采取率、分層止止水、水文地質(zhì)質(zhì)觀測(cè)、采取原原狀土樣和軟弱弱夾層、斷層破破碎帶樣品等要要求。4.2.1巖土工程鉆探的的特點(diǎn)§4.2鉆探工程為了完成勘探工工作的任務(wù)，巖巖土工程鉆探有有以下幾項(xiàng)特殊殊的要求：1.土層是巖土工程程鉆探的主要對(duì)對(duì)象，應(yīng)可靠地地鑒定土層名稱稱，準(zhǔn)確判定分分層深度，正確確鑒別土層天然然的結(jié)構(gòu)、密度度和濕度狀態(tài)。。為此，要求鉆鉆進(jìn)深度和分層層深度的量測(cè)誤誤差范圍應(yīng)為±0.05m，非連續(xù)取心鉆鉆進(jìn)的回次進(jìn)尺尺應(yīng)控制在1m以內(nèi)，連續(xù)取心心的回次進(jìn)尺應(yīng)應(yīng)控制在2m以內(nèi)；某些特殊殊土類，需根據(jù)據(jù)土體特性選用用特殊的鉆進(jìn)方方法；在地下水水位以上的土層層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行干鉆，當(dāng)必必須使用沖洗液液時(shí)應(yīng)采取雙層層巖心管鉆進(jìn)。。4.2.2巖土工程鉆探的的任務(wù)§4.2鉆探工程2.巖心采取率要求求較高。對(duì)巖層層作巖心鉆探時(shí)時(shí)，一般巖石不不應(yīng)低于80%，破碎巖石不應(yīng)應(yīng)低于65%。對(duì)工程建筑物物至關(guān)重要需重重點(diǎn)查明的軟弱弱夾層、斷層破破碎帶、滑坡的的滑動(dòng)帶等地質(zhì)質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象象，為保證獲得得較高的巖心采采取率，應(yīng)采用用相應(yīng)的鉆進(jìn)方方法。例如，盡盡量減少?zèng)_洗液液或用干鉆，采采取雙層巖心管管連續(xù)取心，降降低鉆速，縮短短鉆程。當(dāng)需確確定巖石質(zhì)量指指標(biāo)RQD時(shí)，應(yīng)采用N型雙層巖心管鉆鉆進(jìn)，其孔徑為為75mm，采取的巖心直直徑為54mm，且宜采用金剛剛石鉆頭?！?.2鉆探工程4.2.2巖土工程鉆探的的任務(wù)3.鉆孔水文地質(zhì)觀觀測(cè)和水文地質(zhì)質(zhì)試驗(yàn)是巖土工工程鉆探的重要要內(nèi)容，借以了了解巖土的含水水性，發(fā)現(xiàn)含水水層并確定其水水位(水頭)和涌水量大小，，掌握各含水層層之間的水力聯(lián)聯(lián)系，測(cè)定巖土土的滲透系數(shù)等等。按水文地質(zhì)質(zhì)要求觀測(cè)。分分層止水、水位位觀測(cè)。4.在鉆進(jìn)過程中，，為了研究巖土土的工程性質(zhì)，，經(jīng)常需要采取取巖土樣。堅(jiān)硬硬巖石的取樣可可利用巖心，但但其中的軟弱夾夾層和斷層破碎碎帶取樣時(shí)，必必須采取特殊措措施。為了取得得質(zhì)量可靠的原原狀土樣，需配配備取土器，并并應(yīng)注意取樣方方法和操作工序序，盡量使土樣樣不受或少受擾擾動(dòng)。采取飽和和軟粘土和砂類類土的原狀土樣樣，還需使用特特制的取土器。?！?.2鉆探工程4.2.2巖土工程鉆探的的任務(wù)為充分論證鉆探探工作的布置并并逐孔編制鉆孔孔設(shè)計(jì)書內(nèi)容。。1.鉆孔目的及地形形地質(zhì)概況。目的層——工程地質(zhì)目的及及意圖。2.鉆孔類型、深度度及鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)。例：有冰水沉積積物的壩址河谷谷區(qū)鉆孔設(shè)計(jì)。。3.巖土工程要求。。包括巖心采取率率、取樣、試驗(yàn)驗(yàn)、觀測(cè)、止水水及編錄等各方方面的要求。編編錄的項(xiàng)目及應(yīng)應(yīng)取得的成果資資料有：鉆孔柱柱狀剖面圖、巖巖心素描(或照相相)、鉆進(jìn)進(jìn)觀測(cè)測(cè)、試試驗(yàn)記記錄圖圖及水水文地地質(zhì)日日志等等。4.說明鉆鉆探結(jié)結(jié)束后后對(duì)鉆鉆孔的的處理理意見見。4.2.3鉆探工工程鉆鉆孔的的設(shè)計(jì)計(jì)§4.2鉆探工工程鉆孔觀觀測(cè)與與編錄錄是鉆鉆進(jìn)過過程的的詳細(xì)細(xì)文字字記載載，也也是巖巖土工工程鉆鉆探最最基本本的原原始資資料。。因此此在鉆鉆進(jìn)過過程中中必須須認(rèn)真真、細(xì)細(xì)致地地做好好觀測(cè)測(cè)與編編錄工工作，，以全全面、、準(zhǔn)確確地反反映鉆鉆探工工程的的第一一手地地質(zhì)資資料。。鉆孔觀觀測(cè)與與編錄錄的內(nèi)內(nèi)容包包括：：1.巖心觀觀察、、描述述和編編錄：：對(duì)巖心心的描描述包包括地地層巖巖性名名稱、、分層層深度度、巖巖土性性質(zhì)等等方面面，詳詳見下下面內(nèi)內(nèi)容。。4.2.4鉆孔的的觀測(cè)測(cè)與編編錄§4.2鉆探工工程不同類類型的的巖土土其巖巖性描描述的的內(nèi)容容為：：1)碎石土土：顆顆粒級(jí)級(jí)配；；粗顆顆粒形形狀、、母巖巖成分分、風(fēng)風(fēng)化程程度，，是否否起骨骨架作作用；；充填填物的的成分分、性性質(zhì)、、充填填程度度；密密實(shí)度度；層層理特特征。。2)砂類土土：顏顏色；；顆粒粒級(jí)配配；顆顆粒形形狀和和礦物物成分分；濕濕度；；密實(shí)實(shí)度；；層理理特征征。3)粉土和和粘性性土：：顏色色；稠稠度狀狀態(tài)；；包含含物；；致密密程度度；層層理特特征。。4)巖石：：顏色色；礦礦物成成分；；結(jié)構(gòu)構(gòu)和構(gòu)構(gòu)造；；風(fēng)化化程度度及風(fēng)風(fēng)化表表現(xiàn)形形式，，劃分分風(fēng)化化帶；；堅(jiān)硬硬程度度；節(jié)節(jié)理、、裂隙隙發(fā)育育情況況，裂裂隙面面特征征及充充填膠膠結(jié)情情況，，裂隙隙傾角角、間間距，，進(jìn)行行裂隙隙統(tǒng)計(jì)計(jì)。必必要時(shí)時(shí)作巖巖心素素描。?！?.2鉆探工工程4.2.4鉆孔的的觀測(cè)測(cè)與編編錄2.鉆孔水水文地地質(zhì)觀觀測(cè):鉆進(jìn)過過程中中應(yīng)注注意和和記錄錄沖洗洗液消消耗量量的變變化。。發(fā)現(xiàn)現(xiàn)地下下水后后，應(yīng)應(yīng)停鉆鉆進(jìn)測(cè)測(cè)定其其初見見水位位及穩(wěn)穩(wěn)定水水位。。如系系多層層含水水層，，需分分層測(cè)測(cè)定水水位時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)檢查查分層層止水水情況況，并并分層層采取取水樣樣和測(cè)測(cè)定水水溫。。準(zhǔn)確確記錄錄各含含水層層頂、、底板板標(biāo)高高及其其厚度度?！?.2鉆探工工程4.2.4鉆孔的的觀測(cè)測(cè)與編編錄3.鉆進(jìn)動(dòng)動(dòng)態(tài)觀觀察和和記錄錄:鉆進(jìn)動(dòng)動(dòng)態(tài)能能提供供許多多地質(zhì)質(zhì)信息息，所所以鉆鉆孔觀觀測(cè)、、編錄錄人員員必須須做好好此項(xiàng)項(xiàng)工作作。在在鉆進(jìn)進(jìn)過程程中注注意換換層的的深度度、回回水顏顏色變變化、、鉆具具陷落落、孔孔壁坍坍塌、、卡鉆鉆、埋埋鉆和和涌沙沙現(xiàn)象象等，，結(jié)合合巖心心以判判斷孔孔內(nèi)情情況。。如果果鉆進(jìn)進(jìn)不平平穩(wěn)，，孔壁壁坍塌塌及卡卡鉆，，巖心心破碎碎且采采取率率又低低，就就表明明巖層層裂隙隙發(fā)育育或處處于構(gòu)構(gòu)造破破碎帶帶中。。巖心心鉆探探時(shí)沖沖洗液液消耗耗量變變化一一般與與巖體體完整整性有有密切切關(guān)系系，當(dāng)當(dāng)回水水很少少甚至至不回回水時(shí)時(shí)，則則說明明巖體體破碎碎或巖巖溶發(fā)發(fā)育，，也可可能揭揭露了了富水水性較較強(qiáng)的的含水水層。?！?.2鉆探工工程4.2.4鉆孔的的觀測(cè)測(cè)與編編錄鉆探工工作結(jié)結(jié)束后后，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行鉆孔孔資料料整理理。主主要成成果資資料有有：1.鉆孔柱柱狀圖圖：鉆孔柱柱狀圖圖是鉆鉆孔觀觀測(cè)與與編錄錄的圖圖形化化，它它是鉆鉆探工工作最最主要要的成成果資資料。。土層層鉆孔孔和巖巖層鉆鉆孔的的鉆孔孔柱狀狀圖圖圖形不不同。。該圖圖是將將每一一鉆孔孔內(nèi)巖巖土層層情況況按一一定的的比例例尺編編制成成柱狀狀圖，，并作作簡(jiǎn)明明的描描述。。在圖圖上還還應(yīng)在在相應(yīng)應(yīng)的位位置上上標(biāo)明明巖心心采取取率、、沖洗洗液消消耗量量、地地下水水位、、巖心心風(fēng)化化分帶帶、孔孔中特特殊情情況、、代表表性的的巖土土物理理力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)指標(biāo)標(biāo)以及及取樣樣深度度等。。4.2.5鉆探的的資料料整理理§4.2鉆探工工程如果孔孔內(nèi)作作過測(cè)測(cè)井和和試驗(yàn)驗(yàn)的話話，也也應(yīng)將將其成成果在在相應(yīng)應(yīng)的位位置上上標(biāo)出出。所所以，，鉆孔孔柱狀狀圖實(shí)實(shí)際上上是反反映鉆鉆探工工作的的綜合合成果果。2.鉆孔操操作及及水文文地質(zhì)質(zhì)日志志圖。。3.巖心素素描圖圖及其其說明明。4.2.5鉆探的的資料料整理理§4.2鉆探工工程坑探工工程也也叫掘掘進(jìn)工工程、、井巷巷工程程，它它在巖巖土工工程勘勘探中中占有有一定定的地地位。。與一一般的的鉆探探工程程相比比較，，其特特點(diǎn)是是：勘勘察人人員能能直接接觀察察到地地質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，，準(zhǔn)確確可靠靠，且且便于于素描描；可可不受受限制制地從從中采采取原原狀巖巖土樣樣和用用作大大型原原位測(cè)測(cè)試。。尤其其對(duì)研研究斷斷層破破碎帶帶、軟軟弱泥泥化夾夾層和和滑動(dòng)動(dòng)面(帶)等的空空間分分布特特點(diǎn)及及其工工程性性質(zhì)等等，更更具有有重要要意義義?？涌犹焦すこ痰牡娜秉c(diǎn)點(diǎn)是：：使用用時(shí)往往往受受到自自然地地質(zhì)條條件的的限制制，耗耗費(fèi)資資金大大而勘勘探周周期長(zhǎng)長(zhǎng)；尤尤其是是重型型坑探探工程程不可可輕易易采用用。巖土工工程勘勘探中中常用用的坑坑探工工程有有：探探槽、、試坑坑、淺淺井、、豎井井(斜井)、平硐和石門(平巷)。其中前三種為輕輕型坑探工程，后后三種為重型坑探探工程。4.3.1坑探工程類型及適適用§4.3坑探工程§4.3坑探工程4.3.1坑探工程類型及適適用名稱特點(diǎn)適用條件探槽在地表深度小于3-5米的長(zhǎng)條形槽子剝除地表覆土，揭露基巖，劃分地層巖性，研究斷層破碎帶；探查殘坡積層的厚度和物質(zhì)、結(jié)構(gòu)試坑從地表向下，鉛直的、深度小于3~5m的圓形或方形小坑

局部剝除覆土，揭露基巖；作載荷試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)，取原狀土樣淺井從地表向下，鉛直的、深度5~15m的圓形或方形井

確定覆蓋層及風(fēng)化層的巖性及厚度；作載荷試驗(yàn)，取原狀土樣

豎井（斜井）形狀與淺井相同，但深度大于15m，有時(shí)需支護(hù)

了解覆蓋層的厚度和性質(zhì)，作風(fēng)化殼分帶、軟弱夾層分布、斷層破碎帶及巖溶發(fā)育情況、滑坡體結(jié)構(gòu)及滑動(dòng)面等；布置在地形較平緩、巖層又較緩傾的地段各種坑探工程的特特點(diǎn)和適用條件：：§4.3坑探工程4.3.1坑探工程類型及適適用名稱特點(diǎn)適用條件平硐在地面有出口的水平坑道，深度較大，有時(shí)需支護(hù)

調(diào)查斜坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)，查明河谷地段的地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、風(fēng)化巖層等；作原位巖體力學(xué)試驗(yàn)及地應(yīng)力量測(cè)，取樣；布置在地形較陡的山坡地段石門（平巷）不出露地面而與豎井相連的水平坑道，石門垂直巖層走向，平巷平行

了解河底地質(zhì)結(jié)構(gòu)，作試驗(yàn)等

§4.3坑探工程4.3.1坑探工程類型及適適用1.坑探工程設(shè)計(jì)書的的編制坑探工程設(shè)計(jì)書是是在巖土工程勘探探總體布置的基礎(chǔ)礎(chǔ)上編制的。其主主要內(nèi)容包括：(1)坑探工程的目的、、類型和編號(hào)。(2)坑探工程附近的地地形、地質(zhì)概況。。(3)掘進(jìn)深度及其論證證。(4)施工條件：巖性及及其硬度等級(jí)，掘掘進(jìn)的難易程度，，采用的掘進(jìn)方法法(鏟、鎬挖掘或爆破破作業(yè)等)；地下水位，可能能涌水狀況，應(yīng)采采取的排水措施；；是否需要支護(hù)及及支護(hù)材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)等。4.3.2坑探工程設(shè)計(jì)書§4.3坑探工程(5)巖土工程要求：包包括掘進(jìn)過程中應(yīng)應(yīng)仔細(xì)觀察、描述述的地質(zhì)現(xiàn)象和應(yīng)應(yīng)注意的地質(zhì)問題題；對(duì)坑壁、頂、、底板掘進(jìn)方法的的要求，是否許可可采用爆破作業(yè)及及作業(yè)方式；取樣樣地點(diǎn)、數(shù)量、規(guī)規(guī)格和要求等；巖巖土試驗(yàn)的項(xiàng)目、、組數(shù)、位置以及及掘進(jìn)時(shí)應(yīng)注意的的問題；應(yīng)提交的的成果。4.3.2坑探工程設(shè)計(jì)書§4.3坑探工程坑探工程觀察和描描述，是反映坑探探工程第一性地質(zhì)質(zhì)資料的主要手段段。所以在掘進(jìn)過過程中巖土工程師師應(yīng)認(rèn)真、仔細(xì)地地做好此項(xiàng)工作。。觀察、描述的內(nèi)內(nèi)容包括：(1)地層巖性的劃分。。第四系堆積物的的成因、巖性、時(shí)時(shí)代、厚度及空間間變化和相互接觸觸關(guān)系；基巖的顏顏色、成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)造、地層層序序以及各層間接觸觸關(guān)系；應(yīng)特別注注意軟弱夾層的巖巖性、厚度及其泥泥化情況。4.3.3坑探工程的觀測(cè)描描述§4.3坑探工程(2)巖石的風(fēng)化特征及及其隨深度的變化化，作風(fēng)化殼分帶帶。(3)巖層產(chǎn)狀要素及其其變化，各種構(gòu)造造形態(tài)；注意斷層層破碎帶及節(jié)理、、裂隙的研究；斷斷裂的產(chǎn)狀、形態(tài)態(tài)、力學(xué)性質(zhì)；破破碎帶的寬度、物物質(zhì)成分及其性質(zhì)質(zhì)；節(jié)理裂隙的組組數(shù)、產(chǎn)狀、穿切切性、延展性、隙隙寬、間距(頻度)，有必要時(shí)作節(jié)理理裂隙的素描圖和和統(tǒng)計(jì)測(cè)量。(4)水文地質(zhì)情況。如如地下水滲出點(diǎn)位位置、涌水點(diǎn)及涌涌水量大小等?！?.3坑探工程4.3.3坑探工程的觀測(cè)描描述展視圖是坑探工程程編錄的主要內(nèi)容容，也是坑探工程程所需提交的主要要成果資料。所謂展視圖，就是是沿坑探工程的壁壁、底面所編制的的地質(zhì)斷面圖，按按一定的制圖方法法將三度空間的圖圖形展開在平面面上。由于它所表表示的坑探工程成成果一目了然，故故在巖土工程勘探探中被廣泛應(yīng)用。。不同類型坑探工工程展視圖的編制制方法和表示內(nèi)容容有所不同，其比比例尺應(yīng)視坑探工工程的規(guī)模、形狀狀及地質(zhì)條件的復(fù)復(fù)雜程度而定，一一般采用1∶25-1∶100。4.3.4坑探工程程展示圖圖§4.3坑探工程程巖土工程程實(shí)踐是是在地殼殼表層某某一深度度范圍內(nèi)內(nèi)進(jìn)行的的，因此此必須查查明這一一深度范范圍內(nèi)巖巖土體的的空間分分布情況況及其工工程性質(zhì)質(zhì)以及地地下水等等條件。。巖土工程程勘探的實(shí)質(zhì)，，就是需需要了解基礎(chǔ)或地地下建筑筑結(jié)構(gòu)及及其周圍圍在影響范圍圍內(nèi)的巖土體體的巖土土分布及其物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)?！稁r土工程程勘察規(guī)規(guī)范》(GB50021-2001)第9.1.1條：當(dāng)需需查明巖巖土的性性質(zhì)和分分布，采采取巖土土試樣或或進(jìn)行原原位測(cè)試試時(shí)，可可采用鉆鉆探、井井探、槽槽探、洞洞探和地地球物理理勘探等等。4.4.1巖土工程程取樣的的概念§4.4勘探取樣樣取樣是巖土工工程勘察察中必不不可少的的、經(jīng)常常性的工工作。一是確定定巖土分分層柱狀圖；二是為為定量評(píng)評(píng)價(jià)巖土土工程問問題而提提供室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)的樣品，包括巖巖土樣和和水樣。。巖土樣除除了在地地面工程程地質(zhì)測(cè)測(cè)繪調(diào)查查和坑探探工程中中采取試試樣外，，主要是是在鉆孔孔中采取取的。巖土取樣樣需要注注意巖土土試樣的的代表性性問題，，即試驗(yàn)驗(yàn)成果是是否能夠夠確切表表征實(shí)際際巖土體體性狀。。§4.4勘探取樣樣4.4.1巖土工程程取樣的的概念關(guān)于試樣樣的代表表性，從從取樣角角度來說說，需考考慮取樣樣的位置置、數(shù)量量和技術(shù)術(shù)問題。。巖土體體一般為為非均質(zhì)質(zhì)體，其其性狀指指標(biāo)是一一定空間間范圍的的隨機(jī)變變量。因因此取樣樣的位置置在一定定的單元元體內(nèi)應(yīng)應(yīng)力求在在不同方方向上均均勻分布布，以反反映趨勢(shì)勢(shì)性的變變化。樣本的大大小關(guān)系系到總體體特性指指標(biāo)(包括均值值、方差差及置信信區(qū)間)估計(jì)的精精確度和和可靠度度?？紤]慮到取樣樣的成本本，需要要從技術(shù)術(shù)和經(jīng)濟(jì)濟(jì)兩方面面權(quán)衡，，合理地地確定取取樣的數(shù)數(shù)量和質(zhì)質(zhì)量。根據(jù)勘察察設(shè)計(jì)要要求，不不同試樣樣的用途途是不一一樣的。。4.4.2巖土工程程試樣的的代表性性§4.4勘探取樣樣例如，有有的試樣樣主要用用于巖土土分類定定名，可可以是擾擾動(dòng)土；；有的主主要用用于研研究其其物理理性質(zhì)質(zhì)，試試樣就就需要要擾動(dòng)動(dòng)輕些些；而有的的除上上述外外，還還要研研究其其力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)，就就需要要試樣樣盡量量不擾擾動(dòng)。。為了保保證所所取試試樣符符合試試驗(yàn)要要求，，同時(shí)時(shí)兼顧顧經(jīng)濟(jì)濟(jì)性和和取土土的方方便性性，必必須采采用合合適的的取樣樣技術(shù)術(shù)。4.4.2巖土工工程試試樣的的代表表性§4.4勘探取取樣土樣的的質(zhì)量量關(guān)鍵鍵是土土樣的的擾動(dòng)動(dòng)問題題。土樣擾擾動(dòng)表表現(xiàn)在在原位位應(yīng)力力狀態(tài)態(tài)、含含水率率、結(jié)結(jié)構(gòu)和和組成成成分分等方方面的的變化化，它它們產(chǎn)產(chǎn)生于于取樣樣之前前，取取樣之之中以以及取取樣之之后直直至試試樣制制備的的全過過程之之中。。土樣擾擾動(dòng)對(duì)對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)成果果的影影響也也是多多方面面的。。從理理論上上講，，除了了應(yīng)力力狀態(tài)態(tài)的變變化以以及由由此引引起的的卸荷荷回彈彈是不不可避避免的的之外外，其其余的的都可可以通通過適適當(dāng)?shù)牡娜訕悠骶呔吆筒俨僮鞣椒椒▉韥砜朔驕p減輕。。但實(shí)際際上，，完全全不擾擾動(dòng)的的真正正原狀狀土樣樣是無無法取取得的的。4.4.3土樣的的質(zhì)量量等級(jí)級(jí)§4.4勘探取取樣對(duì)不擾擾動(dòng)土土樣或或原狀狀土樣樣基本本質(zhì)量量要求求是：：(1)沒有結(jié)結(jié)構(gòu)擾擾動(dòng)。。(2)沒有含含水率率和孔孔隙比比的變變化。。(3)沒有物物理成成分和和化學(xué)學(xué)成分分的改改變。。并規(guī)規(guī)定了了滿足足上述述基本本質(zhì)量量要求求的具具體標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。。目前雖雖已有有多種種評(píng)價(jià)價(jià)土樣樣擾動(dòng)動(dòng)程度度的方方法，，但在在實(shí)際際工程程中不不大可可能去去對(duì)所所取土土樣的的擾動(dòng)動(dòng)程度度作詳詳細(xì)研研究和和定量量評(píng)價(jià)價(jià)，只只能對(duì)對(duì)采取取某一一級(jí)別別土樣樣所必必須使使用的的器具具和操操作方方法作作出規(guī)規(guī)定。。4.4.3土樣的質(zhì)量等等級(jí)§4.4勘探取樣由于不同試驗(yàn)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)土樣樣擾動(dòng)程度有有不同的控制制要求，因此此許多國(guó)家的的規(guī)范或手冊(cè)冊(cè)中都根據(jù)不不同的試驗(yàn)要要求來劃分土土樣質(zhì)量級(jí)別別?！稁r土工程勘察察規(guī)范》(GB50021-2001)參照國(guó)外的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)土樣樣質(zhì)量級(jí)別作作了四級(jí)劃分分，并明確規(guī)規(guī)定各級(jí)土樣樣能進(jìn)行的試試驗(yàn)項(xiàng)目(下表)。其中Ⅰ、Ⅱ級(jí)土樣相當(dāng)于于原狀土樣，，但Ⅰ級(jí)土樣比Ⅱ級(jí)土樣有更高高的要求。表表中對(duì)四級(jí)土土樣擾動(dòng)程度度的區(qū)分只是是定性的和相相對(duì)的，沒有有嚴(yán)格的定量量標(biāo)準(zhǔn)。§4.4勘探取樣4.4.3土樣的質(zhì)量等等級(jí)級(jí)別擾動(dòng)程度試驗(yàn)內(nèi)容Ⅰ不擾動(dòng)土類定名、含水率、密度、壓縮變形、抗剪強(qiáng)度Ⅱ輕微擾動(dòng)土類定名、含水率、密度Ⅲ顯著擾動(dòng)土類定名、含水率Ⅳ完全擾動(dòng)土類定名土樣質(zhì)量等級(jí)級(jí)劃分表此外，還要考考慮土層特點(diǎn)點(diǎn)、操作水平平和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，來判斷所所取土樣是否否達(dá)到了預(yù)期期的質(zhì)量等級(jí)級(jí)?！?.4勘探取樣4.4.3土樣的質(zhì)量等等級(jí)取土器是影響響土樣質(zhì)量的的重要因素，，所以勘察部部門都注重取取土器的設(shè)計(jì)計(jì)、制造。對(duì)對(duì)取土器的基基本要求是：：盡可能使土土樣不受或少少受擾動(dòng)；能能順利切入土土層中，并取取上土樣；結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且使使用方便。(一)取土器基本技技術(shù)參數(shù)取土器的取土土質(zhì)量，首先先取決于取樣樣管的幾何尺尺寸和形狀。。目前國(guó)內(nèi)外外鉆孔取土器器有貫入式和和回轉(zhuǎn)式兩大大類，其尺寸寸、規(guī)格不盡盡相同。以國(guó)國(guó)內(nèi)主要使用用的貫入式取取土器來說，，有兩種規(guī)格格的取樣管。。4.4.4鉆孔取土器§4.4勘探取樣1.取樣管直徑(D)目前土試樣的的直徑多為50mm或80mm,考慮到邊緣的的擾動(dòng)，相應(yīng)應(yīng)地宜采用內(nèi)內(nèi)徑(De)為75mm及100mm的取樣管。對(duì)對(duì)于飽和軟粘粘土、濕陷性性黃土等某些些特殊土類，，取樣管直徑徑還應(yīng)更大些些。2.取樣管面積比比(Ca)對(duì)于無管靴的的薄壁取土器器，Dw=Dt，Ca值愈大，土樣樣被擾動(dòng)的可可能性愈大。。一般采取高高質(zhì)量土樣的的薄壁取土器器，其Ca10%，采取低級(jí)別別土樣的厚壁壁取土器Ca值可達(dá)30%。4.4.4鉆孔取土器§4.4勘探取樣3.內(nèi)間隙比（Ci）Ci的作用是減小小取樣管內(nèi)壁壁與土樣間因因摩擦而引起起對(duì)土樣的擾擾動(dòng)，Ci的最佳值隨著著土樣的直徑徑的增大而減減小。國(guó)內(nèi)生生產(chǎn)的各種取取土器Ci值為0-1.5%。4.外間隙比（C0）C0的作用是減小小取樣管外壁壁與土層的摩摩擦，以使取取土器能順利利入土。國(guó)內(nèi)內(nèi)生產(chǎn)的各種種取土器C0值為0-2%?！?.4勘探取樣4.4.4鉆孔取土器5.取樣管長(zhǎng)度(L)取樣管長(zhǎng)度要要滿足各項(xiàng)試試驗(yàn)的要求。?？紤]到取樣樣時(shí)土樣上、、下端受擾動(dòng)動(dòng)以及制樣時(shí)時(shí)試樣破損等等因素，取樣樣管長(zhǎng)度應(yīng)較較實(shí)際所需試試樣長(zhǎng)度要大大些。6.刃口角度(α)α也是影響土樣樣質(zhì)量的重要要因素。該值值愈小則土樣樣的質(zhì)量愈好好。但是α過小，刃口易易于受損，加加工處理技術(shù)術(shù)和對(duì)材料的的要求也更高高，勢(shì)必提高高了成本。