工程地質(zhì)勘探

包括工程地球物理勘探、鉆探和坑探工程等內(nèi)容。

①工程地球物理勘探。簡稱工程物探，其目的是利用專門儀器，測定各類巖、土體或地質(zhì)體的密度、導(dǎo)電性、彈性、磁性、放射性等物理性質(zhì)的差別，通過分析解釋判斷地面下的工程地質(zhì)條件。它是在測繪工作的基礎(chǔ)上探測地下工程地質(zhì)條件的一種間接勘探方法。按工作條件分為地面物探和井下物探（測井）；按被探測的物理性質(zhì)可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質(zhì)勘察中常用的地面物探為電法中的視電阻率法，地震勘探中的淺層折射法，聲波勘探等；測井則多采用綜合測井。

物探的優(yōu)點(diǎn)在于能經(jīng)濟(jì)而迅速地探測較大范圍，且通過不同方向的多個剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎(chǔ)，在控制點(diǎn)和異常點(diǎn)上布置勘探、試驗(yàn)工作，既可減少盲目性，又可提高精度。測井則可增補(bǔ)鉆探工作所得資料并提高其質(zhì)量。開展多種方法綜合物探，根據(jù)綜合成果進(jìn)行對比分析，可以顯著提高地質(zhì)解釋的質(zhì)量，擴(kuò)大物探解決問題的范圍，縮短工程地質(zhì)勘探周期并降低其成本。由于物探需要間接解釋，所以只有地質(zhì)體之間的物理狀態(tài)（如破碎程度、含水率、喀斯特化程度）或某種物理性質(zhì)有顯著差異，才能取得良好效果。

②鉆探和坑探。采用鉆探機(jī)械鉆進(jìn)或礦山掘進(jìn)法，直接揭露建筑物布置范圍和影響深度內(nèi)的工程地質(zhì)條件，為工程設(shè)計提供準(zhǔn)確的工程地質(zhì)剖面的勘察方法。其任務(wù)是：查明建筑物影響范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造，了解巖層的完整性或破壞情況，為建筑物探尋良好的持力層（承受建筑物附加荷載的主要部分的巖土層）和查明對建筑物穩(wěn)定性有不利影響的巖體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)面（如軟弱夾層、斷層與裂隙）;揭露地下水并觀測其動態(tài);采取試驗(yàn)用的巖土試樣；為現(xiàn)場測試或長期觀測提供鉆孔或坑道。

鉆探比坑探工效高，受地面水、地下水及探測深度的影響較小，故廣為采用。但不易取得軟弱夾層巖心和河床卵礫石層樣品，鉆孔也不能用來進(jìn)行大型現(xiàn)場試驗(yàn)。因此,有時需采用大孔徑鉆探技術(shù),或在鉆孔中運(yùn)用鉆孔攝影，孔內(nèi)電視或采用綜合物探測井以彌補(bǔ)其不足。但在關(guān)鍵部位還需采用便于直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。

鉆探和坑探的工作成本高，故應(yīng)在工程地質(zhì)測繪和物探工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同工程地質(zhì)勘探階段需要查明的問題，合理設(shè)計洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結(jié)構(gòu)，以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質(zhì)資料，并保證必要的精度。

工程地質(zhì)勘探的方法

1、工程地質(zhì)坑、槽探

坑、槽探是在建筑場地挖探井或探槽以取得直觀資料和原狀土樣，這是一種不使用專用機(jī)具的常用勘探方法。當(dāng)場地地質(zhì)條件比較復(fù)雜時，利用坑探可以直接觀測地層的結(jié)構(gòu)和變化，但坑探可達(dá)的深度較淺?？犹降姆N類有探槽、探坑和探井。

在工程地質(zhì)勘察中，常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等幾種類型，見表1-1。探槽是在挖掘成長條形且兩壁常為傾斜上寬下窄的槽子，其斷面有梯形或階梯型兩種。較深的探槽兩壁要進(jìn)行必要的支護(hù)以策。探槽一般在覆蓋土層小于3.0m時使用。它適用于了解地質(zhì)構(gòu)造線、斷裂破碎帶寬度、地層分界線、巖脈寬度及其延伸方向和采取原狀土試樣等。

凡挖掘深度不大且形狀不一的坑，或成矩形的較短的探槽狀的坑為探坑。探坑的深度一般為1.0～2.0m，與土層的目的相同。

探井一般深度都大于3.0m，其斷面形狀為方形、矩形和圓形。

圓形探井在水平方向能承受較大的側(cè)壓力，比其他形狀的探井。

坑探中采取原狀土樣可按照以下步驟進(jìn)行：首先在井底或井壁的指定深度處挖一土柱，土柱的直徑必須大于土筒的直徑，將土柱頂面削平，套上兩端開口的金屬筒并削去筒外多余的土，一面削土一面將筒壓入，直到筒完全套入土柱體后切斷土體柱。然后削去兩端多余的土體，該上筒蓋，用熔蠟密封后貼上標(biāo)簽并注明土柱的上下方向、編號等即完成取樣工作。

造成土試樣擾動有三個原因：

一是外界條件引起的土試樣的擾動，如鉆進(jìn)工藝、鉆具選用、鉆壓、鉆速、取土方法選擇等。若在選用上不夠合理時，都能造成其土質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)被破壞。

二是采樣過程造成的土體中應(yīng)力條件發(fā)生了改變，引起圖樣內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)間的相對位置位移和組織結(jié)構(gòu)的變化，甚至出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)間的原由粘聚力的破壞。

三是采取土樣時，需用取土器采取。但不論采用何種取土器，它都有一定的壁厚、長度和面積。當(dāng)切如土層時，會使土樣產(chǎn)生一定的壓縮變形。壁愈厚所排開土體愈多，其變形量愈大，這就造成土樣更大的擾動。

從上述可見，所謂原狀土試樣實(shí)際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動。為此，在采取土試樣過程中，應(yīng)力求減小對試樣的擾動，要盡力排除各種可能增大擾動量的因素。

按照取樣方法和試驗(yàn)?zāi)康模瑤r土工程勘察規(guī)范對土試樣的擾動程度分成如下的質(zhì)量等級：

一級—不擾動，可進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類定義、含水量、密度、強(qiáng)度系數(shù)、變形參數(shù)、固結(jié)壓密系數(shù)。

二級—輕微擾動，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類定義、含水量、密度。

三級—顯著擾動，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類定義、含水量。

四級—完全擾動，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類定義。

在鉆孔取樣時，采用薄壁取土器所采得的土樣定為一～二級；

對于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二～三級；

對于采用標(biāo)準(zhǔn)貫入器、螺紋鉆頭或巖芯鉆頭所采得的粘性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定義為三～四級。

從上可見，為取得一級質(zhì)量的土試樣，普遍采用薄壁取土器來采取，以滿足土工試驗(yàn)全部的物理力學(xué)參數(shù)的正確獲得。

減少土試樣擾動的注意事項(xiàng)

為保證土樣少受擾動，采取土試樣的前后及過程中應(yīng)注意如下事項(xiàng)：

合理的鉆進(jìn)方法是保證取得不擾動土樣的前提。

也就是說，鉆進(jìn)方法的選用首先應(yīng)著眼于確?？椎讛M取土樣不被擾動。這一點(diǎn)幾乎對任何種土樣都適用，而對結(jié)構(gòu)敏感或不穩(wěn)定的土層尤為重要。從國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)看，主要有以下幾點(diǎn)要求：

1）在結(jié)構(gòu)性敏感土層和較疏松砂土層中需采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，而不得采用沖擊鉆進(jìn)；

2）以泥漿護(hù)孔，可以減少擾動。并注意在孔中保持足夠的靜水壓力，防止因孔內(nèi)水位過低而導(dǎo)致孔底軟粘性土或砂層產(chǎn)生松動或涌起；

3）取土鉆孔的孔徑要適當(dāng)，取土器與孔壁之間要有一定的距離，避免下放取土器時切削孔壁，擠進(jìn)過多的廢土。尤其在軟土鉆孔中，時有縮徑現(xiàn)象，則更需加大取土器與孔壁的間隙。鉆孔應(yīng)保持孔壁垂直，以避免取土器切刮孔壁；

4）取土前的一次鉆進(jìn)不宜過深，以免下部擬取土樣部位的土層受擾動。并且在正式取土前，把已受一定程度擾動的孔底土柱清理掉，避廢土過多，取土器頂部擠壓土樣；

5）取土深度和進(jìn)土深度等尺寸，在取土前都應(yīng)丈量準(zhǔn)確。

取土過程中，如提升取土器、拆卸取土器等每個操作工序，均應(yīng)細(xì)致穩(wěn)妥，以免造成擾動。

取出的土應(yīng)及時用蠟密封，并注明上下，貼上標(biāo)簽，作好記錄；

另外（即除了鉆探過程的問題外），在土樣封存、運(yùn)輸和開工做試驗(yàn)時，都應(yīng)注意避免擾動。嚴(yán)防振動、日曬、雨淋和凍結(jié)。