工程地質勘察是為查明影響工程建筑物的地質因素而進行的地質調查研究工作。所需勘察的地質因素包括地質結構或地質構造:地貌、水文地質條件、土和巖石的物理力學性質,自然(物理)地質現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質條件。查明工程地質條件后,需根據(jù)設計建筑物的結構和運行特點,預測工程建筑物與地質環(huán)境相互作用(即工程地質作用)的方式、特點和規(guī)模,并作出正確的評價,為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護措施提供依據(jù)。
2初步勘察階段
初步勘察階段是在選定的建設場址上進行的。根據(jù)選址報告書了解建設項目類型、規(guī)模、建設物高度、基礎的形式及埋置深度和主要設備等情況。初步勘察的目的是:對場地內建筑地段的穩(wěn)定性作出評價;為確定建筑總平面布置、主要建筑物地基基礎設計方案以及不良地質現(xiàn)象的防治工程方案作出工程地質論證。本階段的主要工作如下:
①搜集本項目可行性研究報告(附有建筑場區(qū)的地形圖,一般比例尺為l:2000~1:5000)、有關工程性質及工程規(guī)模的文件。
②初步查明地層、構造、巖石和土的性質;地下水埋藏條件、凍結深度、不良地質現(xiàn)象的成因和分布范圍及其對場地穩(wěn)定性的影響程度和發(fā)展趨勢。當場地條件復雜時,應進行工程地質測繪與調查。
③對抗震設防烈度為7度或7度以上的建筑場地,應判定場地和地基的地震效應。
初步勘察時,在搜集分析已有資料的基礎上,根據(jù)需要和場地條件還應進行工程勘探、測試以及地球物理勘探工作。
鉆孔地質柱狀圖是表示該鉆孔所穿過的地層而綜合成圖表表示。圖中表示有地質年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的標高、巖土的描述、柱狀圖、地面標高、地下水水位和測量日期、巖土怎樣選取位置等。柱狀圖的比例尺一般為1:100—1:500。工程地質鉆探的主要任務之一是在巖土層中采取巖芯或原狀土試樣。在采取試樣過程中應該保持試樣的天然結構,如果試樣的天然結構已受到破壞,則此試樣已受到擾動,這種試樣稱為“擾動樣”,在工程地質勘察中是不容許的。除非有明確說明另有所用,否則次擾動試樣作廢。
由于土工試驗所得出的土性指標要保證可靠,因此工程地質勘察中所取得的試樣必須是保留天然結構的原狀試樣。原狀試樣有巖芯試樣和土試樣。巖芯試樣由于其堅硬性,其天然結構難于破壞,而土試樣則不同,它很不容易被擾動。因此,采取原狀土試樣是工程地質勘察中的一項重要技術。
但是在實際工程地質勘察的鉆探過程中,要取得完全不擾動試樣是不可能的。
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,都能造成其土質的天然結構被破壞。
二是采樣過程造成的土體中應力條件發(fā)生了改變,引起圖樣內的質點間的相對位置位移和組織結構的變化,甚至出現(xiàn)質點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。當切如土層時,會使土樣產生一定的壓縮變形。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目的,巖土工程勘察規(guī)范對土試樣的擾動程度分成如下的質量等級:
一級—不擾動,可進行試驗項目有:土類定義、含水量、密度、強度系數(shù)、變形參數(shù)、固結壓密系數(shù)。
二級—輕微擾動,可進行的試驗項目有:土類定義、含水量、密度。
三級—顯著擾動,可進行的試驗項目有:土類定義、含水量。
四級—完全擾動,可進行的試驗項目有: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;
對于采用標準貫入器、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,為取得一級質量的土試樣,普遍采用薄壁取土器來采取,以滿足土工試驗全部的物理力學參數(shù)的正確獲得。