工程师地质培训内容

主要依据《岩土工程勘察规范》、《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87－92） 勘探的方法主要有坑探、槽探、钻探、地球物理勘探等方法，在选用时应符合勘察目的及岩土的特性。 1、坑探、槽探 坑、槽探就是用人工或机械方式进行挖掘坑、槽，以便直接观察岩土层的天然状态以及各地层之间接触关系等地质结构，并能取出接近实际的原状结构土样，它的缺点是可达的深度较浅，且易受自然地质条件的限制。 在工程地质勘探中，常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等几种类型，见下表。 工程地质勘探类型 类型 特点 用途 试坑 深数十厘米的小坑，形状不定。 局部剥离地表覆土，揭露基岩 浅井 从地表向下垂直，断面呈圆形或方形，深5～15m。 确定覆盖层及风化层的岩性及厚度，取原状样，载荷试验，渗水试验。 探槽 在地表垂直岩层或构造线挖掘成深度不大的（小于3～5m）长条形槽子。 追索构造线、断层、探查残积坡积层，风化岩石的厚度和岩性。 竖井 形状与前井同，但深度可超过20m以上，一般在平缓山坡、漫滩、阶地等岩层较平缓的地方，有时需支护。 了解覆盖层厚度及性质，构造线、岩石破碎情况、岩溶、滑坡等，岩层倾角较缓时效果较好。 平洞 在地面有出口的水平坑道，深度较大，适用较陡的基岩岩坡。 调查斜坡地质构造，对查明地层岩性、软弱夹层、破碎带、风化岩层时，效果较好，海可取样或作原位试验。 2、钻探 （1）钻孔的直径、深度、方向，取决于钻孔用途和钻探地点的地质条件。 钻孔的直径一般为75～150mm，但在一些大型建筑物的工程地质钻探时，孔径往往大于150mm，有时可达到500mm。 钻孔的深度由数米至上百米，视工程要求和地质条件而定，一般的工民建工程地质钻探深度在数十米以内。 钻孔的方向一般为垂直的，也有打成倾斜的钻孔，这种孔称之为斜孔。在地下工程中有打成水平的，甚至直立向上的钻孔。 （2）钻探过程和钻进方法 钻探过程中有三个作用： 1）碎岩土： 2）采取岩土： 3）保全孔壁：一般采用套管或泥浆来护壁。 工程地质钻探可根据岩土破碎的方式，将钻进方法分为以下四种： 1）冲击钻进。此法采用底部圆环状的钻头。钻进时将钻具提升到一定高度，利用钻具自重，迅猛放落，钻具在下落时产生冲击动能，冲击孔底岩土层，使岩土达到破碎之目的而加深钻孔。 2）回转钻进。此法采用底部嵌焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进。钻进中施加钻压，使钻头在回转中切人岩土层，达到加深钻孔的目的。在土质地层中钻进，有时为有效地、完整地揭露标准地层，还可以采用勺形钻钻头或提土钻钻头进行钻进。 3）综合式钻进。此法是一种冲击回转综合式的钻进方法。它综合了前两种钻进方法在地层钻进中的优点，以达到提高钻进效率的目的。其工作原理是：在钻进过程中，钻头克取岩石时，施加一定的动力，对岩石产生冲击作用，使岩石的破碎速度加快，破碎粒度比回转剪切粒度增大。同时由于冲击力的作用使硬质合金刻人岩石深度增加，在回转中将岩石剪切掉。这样就大大地提高了钻进的效率。 4）振动钻进。此法采用机械动力所产生的振动力，通过连接杆和钻具传到圆筒形钻头周围土中。由于振动器高速振动的结果，圆筒钻头依靠钻具和振动器的重量使得土层更容易被切削而钻进，且钻进速度较快。这种钻进方法主要适用于粉土、砂土、较小粒径的碎石层以及粘性不大的粘性土层。 上述各种钻进方法的适用范围列于下表中。 钻进方法的适用范围 钻进方式 钻进地层 勘察要求 粘性土 粉土 砂土 碎石土 岩石 直观鉴别，采取不扰动试样 直观鉴别，采取扰动试样 不要求直观鉴别，不取试样 回钻 螺旋钻进 ○ △ △ － － ○ ○ ○ 无岩芯钻进 ○ ○ ○ △ ○ － － ○ 岩芯钻进 ○ ○ ○ △ ○ ○ ○ ○ 冲击 冲击钻进 － △ ○ ○ △ － － ○ 锤击钻进 △ △ △ △ － △ ○ ○ 振动钻探 ○ ○ ○ △ － △ ○ ○ 注：○代表适用；△代表部分情况适用；－代表不适用。 （3）钻孔柱状图：柱状图比例尺一般为1：100－1：500。 3、土样的采取 1 原状土样的概念 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样。在采取土试样过程中，应力求使试样的被扰动量缩小，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： I级——不扰动，可进行试验项目有：土类定名、含水量、密度、强度参数、变形参数、固结压密参数。 Ⅱ级——轻微扰动，可进行试验项目有：土类定名、含水量、密度。 Ⅲ级——显著扰动，可进行试验项目有：土类定名、含水量。 Ⅳ级——完全扰动，可进行试验项目有：土类定名、颗粒分析。 在钻孔取样时，采用薄壁取土器所采得的土试样定为I～Ⅱ级；对于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土试样定为Ⅱ～Ⅲ级；对于采用标准贯人器、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为Ⅲ～Ⅳ级。 2 减少土试样扰动的注意事项 为保证土样少受扰动，采取土试样的前后及过程中应注意如下事项： 合理的钻进方法是保证取得不扰动土样的第一个前提。从国内外的经验看，主要有以下几点要求： 1）在结构性敏感土层和较疏松砂层中需采用回转钻进，而不得采用冲击钻进； 2）以泥浆护孔，可以减少扰动。并注意在孔中保持足够的静水压力，防止因孔内水位过低而导致孔底软粘性土或砂层产生松动或涌起； 3）取土钻孔的孔径要适当，取土器与孔壁之间要有一定的间距，避免下放取土器时切削孔壁，挤进过多的废土。尤其在软土钻孔中，时有缩径现象，则更需加大取土器与孔壁的间隙。 钻孔应保持孔壁垂直，以避免取土器切刮孔壁； 4）取土前的一次钻进不宜过深，以免下部拟取土样部位的土层受扰动。并且在正式取土前，把已受一定程度扰动的孔底土柱清理掉，避免废土过多，取土器顶部挤压土样； 5）取土深度和进土深度等尺寸，在取土前都应丈量准确。 取土过程中，如提升取土器、拆卸取土器等每个操作工序，均应细致稳妥，以免造成扰动。 取出的土样应及时用蜡密封，并注明上下，贴上标签，作好记录。另外（除了钻探过程的问题以外），在土样封存、运输和开土做试验时，都应注意避免扰动。严防振动、日晒、雨淋和冻结。