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(chǎng)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(chǎng)地地質(zhì)條件比較復(fù)雜時(shí)，利用坑探可以直接觀測(cè)地層的結(jié)構(gòu)和變化，但坑探可達(dá)的深度較淺。坑探的種類有探槽、探坑和探井。
在工程勘察中，常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等幾種類型，見下表。
 

工程地質(zhì)勘探中坑、槽、洞的類型

探槽是在挖掘成長(zhǎng)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)以策安全。探槽一般在覆蓋土層小于3.0m時(shí)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，比其他形狀的探井安全。
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(hào)等即完成取樣工作。
 

2、鉆探
（1）工程地質(zhì)鉆探的概念
工程地質(zhì)鉆探是獲取地表下準(zhǔn)確的地質(zhì)資料的重要的方法，而且通過鉆探的鉆孔采取原狀巖土樣和做現(xiàn)場(chǎng)力學(xué)試驗(yàn)也是工程地質(zhì)鉆探的任務(wù)之一。
鉆探是指在地表下用鉆頭鉆入地層的勘探方法。在地層內(nèi)鉆成直徑較小并具有相當(dāng)深度的圓通形孔眼的孔稱為鉆孔。通常將直徑大于等于800mm以上的鉆孔稱為大直徑鉆井。鉆孔的要素如圖所示。鉆孔上部口徑較大，下部口徑較小，成階梯狀。鉆孔的上部為孔口，底部為孔底；四周側(cè)壁為孔壁。鉆孔斷面的直徑為孔經(jīng)；由大孔經(jīng)改為小孔經(jīng)稱換經(jīng)。從孔口到孔底的距離為孔深。
 

1-孔口；2-孔底；3-孔壁；4-孔經(jīng)；5-換經(jīng)；6-孔深

（2）鉆探過程和鉆進(jìn)方法
根據(jù)自然條件的復(fù)雜性以及工程要求選擇鉆探設(shè)備和鉆進(jìn)方法。鉆機(jī)一般分為回轉(zhuǎn)式和沖擊式兩種。回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)是利用鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)器帶動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)，磨消孔底地層而鉆進(jìn)，通常使用管狀鉆具，能取柱狀巖芯樣品。沖擊式鉆機(jī)則利用卷?yè)P(yáng)機(jī)借鋼絲繩帶動(dòng)有一定重量的鉆具上下反復(fù)沖擊，使鉆頭擊碎孔底地層而形成鉆孔后用抽筒提取巖石碎塊或擾動(dòng)土樣。針對(duì)不同的巖石及地層條件，可選取不同的鉆進(jìn)方式、鉆機(jī)與鉆具。
 

鉆探過程中有三個(gè)基本程序：
破碎巖土：在工程地質(zhì)鉆探中廣泛采用人力和機(jī)械方法，使小部分巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯的現(xiàn)象，叫做破碎巖土。巖土的破碎是借助于沖擊力、剪切力、研磨和壓力來實(shí)現(xiàn)的。
采取巖土：用沖洗液（或壓縮空氣）將破碎的碎屑沖到孔外，或者用鉆具（抽筒、勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖芯管等）靠人力或機(jī)械將孔底的碎屑或樣芯取出于地面。
保全孔壁：為了順利地進(jìn)行鉆探工作，必須保護(hù)好孔壁，不使其坍塌。一般使用套管和泥漿來護(hù)壁。
工程地質(zhì)鉆探可根據(jù)巖土破碎的方式，將鉆進(jìn)的方法分為以下四種：
沖擊鉆進(jìn)
沖擊鉆進(jìn)法采用底部圓環(huán)狀鉆頭。鉆進(jìn)時(shí)將鉆具提升到一定高度，利用鉆具自重，迅猛放落，鉆具在下落時(shí)產(chǎn)生沖擊動(dòng)能，沖擊孔底巖土層，使巖土層達(dá)到破碎之目的而加深鉆孔。
沖擊-回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)
沖擊-回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)綜合了前兩種鉆進(jìn)方法在地層鉆進(jìn)中的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到提高鉆進(jìn)效率的目的。其工作原理是：在鉆進(jìn)過程中，鉆頭克取巖石時(shí)，施加一定的動(dòng)力，對(duì)巖石產(chǎn)生沖擊作用，使巖石的破碎速度加快，破壞粒度比回轉(zhuǎn)剪切粒度增大。同時(shí)由于沖擊力的作用使硬質(zhì)合金刻入巖石深度增加，在回轉(zhuǎn)中將巖石剪切掉。這樣就大大提高了鉆進(jìn)的效率。
（3）鉆孔地質(zhì)柱狀圖
鉆孔地質(zhì)柱狀圖是表示該鉆孔所穿過的地層而綜合成圖表表示（表1-3）。圖中表示有地質(zhì)年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的絕對(duì)標(biāo)高、巖土的描述、柱狀圖、地面絕對(duì)標(biāo)高、地下水水位和測(cè)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。
 

（4）土試樣的采取
按照取樣方法和試驗(yàn)?zāi)康模瑤r土工程勘察規(guī)范對(duì)土試樣的擾動(dòng)程度分成如下的質(zhì)量等級(jí)：
一級(jí)－－不擾動(dòng)，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(jí)――輕微擾動(dòng)，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類定義、含水量、密度。
三級(jí)――顯著擾動(dòng)，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類定義、含水量。
四級(jí)――完全擾動(dòng)，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類定義。
在鉆孔取樣時(shí)，采用薄壁取土器所采得的土樣定為一～二級(jí)；對(duì)于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二～三級(jí)；對(duì)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(jí)。
從上可見，為取得一級(jí)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(dòng)的注意事項(xiàng)
為保證土樣少受擾動(dòng)，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(dòng)土樣的第一前提。也就是說，鉆進(jìn)方法的選用首先應(yīng)著眼于確保孔底擬取土樣不被擾動(dòng)。這一點(diǎn)幾乎對(duì)任何種土樣都適用，而對(duì)結(jié)構(gòu)敏感或不穩(wěn)定的土層尤為重要。從國(guó)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(dòng)。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(dòng)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(shí)切削孔壁，擠進(jìn)過多的廢土。尤其在軟土鉆孔中，時(shí)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(dòng)。并且在正式取土前，把已受一定程度擾動(dòng)的孔底土柱清理掉，避廢土過多，取土器頂部擠壓土樣；