工程地质勘探的方法
1、工程地质坑、槽探
坑、槽探是在建筑场地挖探井或探槽以取得直观资料和原状土样,这是一种不使用专用机具的常用勘探方法。当场地地质条件比较复杂时,利用坑探可以直接观测地层的结构和变化,但坑探可达的深度较浅。坑探的种类有探槽、探坑和探井。
在工程地质勘察中,常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等几种类型,见表1-1。探槽是在挖掘成长条形且两壁常为倾斜上宽下窄的槽子,其断面有梯形或阶梯型两种。较深的探槽两壁要进行必要的支护以策。探槽一般在覆盖土层小于3.0m时使用。它适用于了解地质构造线、断裂破碎带宽度、地层分界线、岩脉宽度及其延伸方向和采取原状土试样等。
凡挖掘深度不大且形状不一的坑,或成矩形的较短的探槽状的坑为探坑。探坑的深度一般为1.0~2.0m,与土层的目的相同。
探井一般深度都大于3.0m,其断面形状为方形、矩形和圆形。
圆形探井在水平方向能承受较大的侧压力,比其他形状的探井。
坑探中采取原状土样可按照以下步骤进行:首先在井底或井壁的指定深度处挖一土柱,土柱的直径必须大于土筒的直径,将土柱顶面削平,套上两端开口的金属筒并削去筒外多余的土,一面削土一面将筒压入,直到筒完全套入土柱体后切断土体柱。然后削去两端多余的土体,该上筒盖,用熔蜡密封后贴上标签并注明土柱的上下方向、编号等即完成取样工作。
钻孔地质柱状图是表示该钻孔所穿过的地层而综合成图表表示。图中表示有地质年代、土层埋藏深度、土层厚度、土层底部的标高、岩土的描述、柱状图、地面标高、地下水水位和测量日期、岩土怎样选取位置等。柱状图的比例尺一般为1:100—1:500。工程地质钻探的主要任务之一是在岩土层中采取岩芯或原状土试样。在采取试样过程中应该保持试样的天然结构,如果试样的天然结构已受到破坏,则此试样已受到扰动,这种试样称为“扰动样”,在工程地质勘察中是不容许的。除非有明确说明另有所用,否则次扰动试样作废。
由于土工试验所得出的土性指标要保证可靠,因此工程地质勘察中所取得的试样必须是保留天然结构的原状试样。原状试样有岩芯试样和土试样。岩芯试样由于其坚硬性,其天然结构难于破坏,而土试样则不同,它很不容易被扰动。因此,采取原状土试样是工程地质勘察中的一项重要技术。
但是在实际工程地质勘察的钻探过程中,要取得完全不扰动试样是不可能的。
造成土试样扰动有三个原因:
一是外界条件引起的土试样的扰动,如钻进工艺、钻具选用、钻压、钻速、取土方法选择等。若在选用上不够合理时,都能造成其土质的天然结构被破坏。
二是采样过程造成的土体中应力条件发生了改变,引起图样内的质点间的相对位置位移和组织结构的变化,甚至出现质点间的原由粘聚力的破坏。
三是采取土样时,需用取土器采取。但不论采用何种取土器,它都有一定的壁厚、长度和面积。当切如土层时,会使土样产生一定的压缩变形。壁愈厚所排开土体愈多,其变形量愈大,这就造成土样更大的扰动。
从上述可见,所谓原状土试样实际上都不可避免地遭到了不同程度的扰动。为此,在采取土试样过程中,应力求减小对试样的扰动,要尽力排除各种可能增大扰动量的因素。
按照取样方法和试验目的,岩土工程勘察规范对土试样的扰动程度分成如下的质量等级:
一级—不扰动,可进行试验项目有:土类定义、含水量、密度、强度系数、变形参数、固结压密系数。
二级—轻微扰动,可进行的试验项目有:土类定义、含水量、密度。
三级—显著扰动,可进行的试验项目有:土类定义、含水量。
四级—完全扰动,可进行的试验项目有:土类定义。
在钻孔取样时,采用薄壁取土器所采得的土样定为一~二级;
对于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土样定为二~三级;
对于采用标准贯入器、螺纹钻头或岩芯钻头所采得的粘性土、粉土、砂土和软岩的试样皆定义为三~四级。
从上可见,为取得一级质量的土试样,普遍采用薄壁取土器来采取,以满足土工试验全部的物理力学参数的正确获得。
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