查明工程影響范圍內(nèi)地基土的地層結(jié)構(gòu)、巖土類別、埋藏條件、分布規(guī)律及各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì),并評(píng)價(jià)其工程特性。查明基巖淺埋區(qū)覆蓋層厚度及基巖風(fēng)化層厚度、破碎程度;
小口徑(金剛石鉆頭)鉆進(jìn)
近年來(lái),中國(guó)在工程地質(zhì)勘探中逐漸推廣小口徑的金剛石鉆進(jìn)。這種鉆進(jìn)有很多優(yōu)點(diǎn):能鉆進(jìn)極硬的巖石,使用壽命長(zhǎng),鉆進(jìn)效率高,巖心采取率高,且?guī)r心完整度好;孔徑均勻,孔壁光滑,鉆彎曲度??;鉆進(jìn)時(shí)平穩(wěn),設(shè)備的磨損小,能量消耗少;重量輕,搬運(yùn)方便等。金剛石鉆具主要包括金剛石鉆頭、金剛石擴(kuò)也器、巖心卡簧及金剛石鉆進(jìn)用巖心管。金剛石鉆頭生產(chǎn)有直徑76、66、46、36MM等幾種規(guī)格,較一般的鉆頭要小得多,故稱之為“小口徑”。這種鉆頭是將金剛石顆粒鑲嵌在鉆頭唇部,利用金剛石的硬度磨削巖石鉆入地層。金剛石鉆進(jìn)一般均使用雙層巖心管。從小泵送來(lái)的沖洗液,經(jīng)內(nèi)、外管之間的間隙而到達(dá)孔底,可減少對(duì)巖心的沖刷影響。 采用小口徑(金剛石鉆頭)鉆進(jìn),在操作上必須注意的是:在任何情況下都不允許無(wú)水鉆進(jìn)否則發(fā)生高熱會(huì)燒毀金剛石,用過(guò)鋼粒鉆進(jìn)的孔,不能再下入金剛石鉆頭,因孔底遺留鋼粒,在沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)使金剛石損壞;若鑲嵌的金剛石顆粒掉落孔底,應(yīng)即打撈,否則會(huì)使整個(gè)金剛石鉆頭遭到損壞;鉆進(jìn)中若迂軟弱夾層及裂隙發(fā)育的地層,應(yīng)特別注意降低壓力及轉(zhuǎn)速。由于在礫石層、礫巖及硬脆破碎地層中鉆進(jìn)時(shí),沖擊振動(dòng)很大,對(duì)金剛石的包鑲金屬磨耗很快,故一般不采用金剛石鉆進(jìn)。 金剛石鉆進(jìn)雖有很多優(yōu)點(diǎn),可是它的孔徑過(guò)小,有能作現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)試驗(yàn)。 六、聲波測(cè)井在工程地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用墀測(cè)井是一種地球物理勘探技術(shù),它的物理基礎(chǔ)是研究與巖石性質(zhì)密切相關(guān)的聲振動(dòng)沿鉆井的傳播特征。它具有快速,輕便的優(yōu)點(diǎn)。近十余年來(lái)在中國(guó)外逐漸推廣應(yīng)用,我取得了較好的效果。 聲波測(cè)井可充分利用已有的鉆孔,結(jié)合地質(zhì)調(diào)查,了解基巖風(fēng)化殼的厚度、物征,進(jìn)行分帶,查明深部地層的巖性特征,進(jìn)行地層劃分,確定軟弱夾層的層位、深度和厚度;尋找?guī)r溶洞穴和斷層破碎帶;研究巖石的某些物理力學(xué)性質(zhì),進(jìn)行工程巖體分類等。與其它測(cè)井方法密切配合,還可憐全部或部分代替巖心鉆探,開展無(wú)巖心鉆進(jìn)。總之,聲波測(cè)井在工程地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用是多方面的。 所應(yīng)用的聲波測(cè)井方法主要有以下三種:一是根據(jù)墀傳播速度研究地質(zhì)體性質(zhì)的墀速度測(cè)井;二是根據(jù)墀振幅的衰減反映巖層性質(zhì)的墀幅度測(cè)井;三是利用墀在井壁上的反向我了解井壁結(jié)構(gòu)情況的專長(zhǎng)波電視測(cè)井。其中應(yīng)用多的是聲速測(cè)井。 聲速測(cè)井的裝置,為單發(fā)射雙接收型的。兩個(gè)接收器R1、R2的距離為L(zhǎng)。沿井壁的滑行波到達(dá)兩個(gè)接收器的時(shí)間差為△t,具有 L △t = —— V2 △t表示聲波通過(guò)厚度為L(zhǎng)的一段巖層所需的時(shí)間,習(xí)慣上把它換算為通過(guò)一米巖層所需的時(shí)間(叫做旅行時(shí)間),單位為μs/m。由時(shí)差△t即可求出聲波在巖層中的傳播速度V(m/s): V=-106/△t 三峽水利樞紐壩基為前震旦紀(jì)的石英閃長(zhǎng)巖和閃云斜長(zhǎng)花崗巖,經(jīng)大量聲波測(cè)并工作后獲得的各風(fēng)化帶縱波速度值列于中。
由于沒風(fēng)化帶內(nèi),巖石組織結(jié)構(gòu)、礦物萬(wàn)分和風(fēng)化程度不同的巖石所占比例及分布,狀況不同,因而不但波速不同,而且聲速曲線的形態(tài)也不相同。劇風(fēng)化帶的波速值跳躍范圍不大,曲線形態(tài)以不規(guī)則的方形鋸齒為主。強(qiáng)內(nèi)化帶中,當(dāng)堅(jiān)硬和半堅(jiān)硬巖石碎塊與疏松相互摻雜時(shí),波速值跳躍范圍大而密,曲線形態(tài)為緊密排弄的長(zhǎng)尖刺狀鋸齒。微風(fēng)化帶的聲速曲線擺動(dòng)幅度較小。四川某壩基48號(hào)孔的綜合柱狀;可以用來(lái)說(shuō)明應(yīng)用聲波測(cè)勘查斷層破碎帶的效果。從聲波曲線的整個(gè)背景值來(lái)看,代表二疊紀(jì)斑狀玄武巖的V為3700-4400m/s,V為2300m/s. 但在標(biāo)高390m附近,卻出現(xiàn)了一個(gè)明顯的低值異常,V、Vs分加緊為2150和1350m/s,幾乎相當(dāng)于政黨值的一半。進(jìn)行幅度觀測(cè)時(shí),聲波能量吸收衰減強(qiáng)烈,振幅大大下降。經(jīng)分析,該處是斷層角礫巖,巖體十分破碎。
勘查手段
必須以地質(zhì)觀察研究為基礎(chǔ),根據(jù)任務(wù)要求,本著以較短的時(shí)間和較少的工作量,獲得較多、較好地質(zhì)成果的原則,選用必要的技術(shù)手段或方法,如測(cè)繪、地球物理勘探、地球化學(xué)探礦、鉆探、坑探、采樣測(cè)試、地質(zhì)遙感等等。這些方法或手段的使用或施工過(guò)程,也屬于地質(zhì)勘查的范圍。