2018年注册岩土工程师岩土工程勘察讲义：勘探和取样

　　勘探和取样

　　一、岩土工程勘探的特点

　　(1)勘探范围取决于场地评价和工程影响所涉及的空间，除了深埋隧道和为了解专门地质问题而进行的勘探外，通常限定于地表以下较浅的深度范围内。

　　(2)除了深入岩体的地下工程和某些特殊工程外，大多数工程都坐落于第四系土层或基岩风化壳上。为了工程安全、经济和正常使用，对这一部分地质体的研究应特别详细。例如，应按土体的成分、结构和工程性质详细划分土层，尤其是软弱土层需给予特别的注意。风化岩体要根据其风化特性进行风化壳垂直分带。

　　(3)为了准确查明岩土的物理力学性质，在勘探过程中必须注意保持岩土的天然结构和天然湿度，尽量减少人为的扰动破坏。为此需要采用一些特殊的勘探技术。

　　(4)为了实现地质、水文地质、岩土工程性质的综合研究，以及与现场试验、监测等紧密结合，要求岩土工程勘探发挥综合效益，对勘探工程的结构、布置和施工顺序也有特殊的要求。

　　二、 一般规定

　　1 当需查明岩土的性质和分布，采取岩土试样或进行原位测试时，可采用钻探、井探、槽探、洞探和地球物理勘探等。勘探方法的选取应符合勘察目的和岩土的特性。

　　2 布置勘探工作时应考虑勘探对工程自然环境的影响，防止对地下管线、地下工程和自然环境的破坏。钻孔、探井和探槽完工后应妥善回填。

　　3 静力触探、动力触探作为勘探手段时，应与钻探等其他勘探方法配合使用。

　　4 进行钻探、井探、槽探和洞探时，应采取有效措施，确保施工安全。

　　三、钻探

　　1 钻探方法可根据岩土类别和勘察要求按表1 选用。

　　表1　　　　　　　　　　　　钻探方法的适用范围

钻探方法		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钻进地层勘察要求
回 转	螺旋钻探 无岩芯钻探 岩芯钻探	++ ++ ++	+ ++ ++	+ ++ ++	- + +	- ++ ++	++ - ++	++ - ++
冲 击	冲击钻探 锤击钻探	- +	- ++	++ ++	++ +	- -	- ++	- ++

钻探方法	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
振动钻探	++	++	++	+	-	+	+
冲洗钻探	+	++	++	-	-	-	-

　　注：++：适用;+：部分适用;-：不适用。

　　2 勘探浅部土层可采用下列钻探方法;

　　1) 小口径麻花钻(或提土钻)钻进;

　　2) 小口径勺形钻钻进;

　　3) 洛阳铲钻进。

　　3 钻探口径和钻具规格

　　应符合现行国家标准的规定。成孔口径应满足取样、测试和钻进工艺的要求。

　　4 钻探应符合下列规定;

　　1) 钻进深度和岩土分层深度的量测精度，不应低于±5cm;

　　2) 应严格控制非连续取芯钻进的回次进尺，使分层精度符合要求;

　　3) 对鉴别地层天然湿度的钻孔，在地下水位以上应进行干钻;当必须加水或使用循环液时，应采用双层岩芯管钻进;

　　4) 岩芯钻探的岩芯采取率，对完整和较完整岩体不应低于80%,较破碎和破碎岩体不应低于65%，对需重点查明的部位(滑动带、软弱夹层等)应采用双层岩芯管连续取芯;

　　5) 当需确定岩石质量指标RQD时，应采用75mm 口径(N 型)双层岩芯管和金刚石钻头;

　　6) 定向钻进的钻孔应分段进行孔斜测量;倾角和方位的量测精度应分别为±0.1度和3.0度。

　　5 钻探操作的具体方法

　　应按现行标准《建筑工程地质钻探技术标准》(JGJ87-92)执行。

　　6 钻孔的记录和编录应符合下列要求：

　　1) 野外记录应由经过专业训练的人员承担;记录应真实及时，按钻进回次逐段填写，严禁事后追记;

　　2)钻探现场可采用肉眼鉴别和手触方法，有条件或勘察工作有明确要求时，可采用微型贯入仪等定量化、标准化的方法;

　　钻孔观测与编录是钻进过程的详细文字记载，也是岩土工程钻探最基本的原始资料。因此在钻进过程中必须认真、细致地做好观测与编录工作，以全面、准确地反映钻探工程的第一手地质资料。钻孔观测与编录的内容包括：

　　对岩心的描述包括地层岩性名称、分层深度、岩土性质等方面。不同类型的岩土其岩性描述内容为：

　　(1)碎石土：颗粒级配;粗颗粒形状、母岩成分、风化程度，是否起骨架作用;充填物的成分、性质、充填程度;密实度;层理特征。

　　(2)砂类土：颜色;颗粒级配;颗粒形状和矿物成分;湿度;密实度;层理特征。

　　(3)粉土和粘性土：颜色;稠度状态;包含物;致密程度;层理特征。

　　(4)岩石：颜色;矿物成分;结构和构造;风化程度及风化表现形式，划分风化带;坚硬程度;节理、裂隙发育情况，裂隙面特征及充填胶结情况，裂隙倾角、间距，进行裂隙统计。必要时作岩心素描。

　　作为文字记录的辅助资料是岩土心样。岩土心样不仅对原始记录的检查核对是必要的，而且对施工开挖过程的资料核对，发生纠纷时的取证、仲裁，也有重要的价值。因此应在一段时间内妥善保存。目前已有一些工程勘察单位用岩心的彩色照片代替实物。全断面取心的土层钻孔还可制作土心纵断面的揭片，便于长期保存。

　　通过对岩心的各种统计，可获得岩心采取率、岩心获得率和岩石质量指标(RQD)等定量指标.岩心采取率是指所取岩心的总长度与本回次进尺的百分比。总长度包括比较完整的岩心和破碎的碎块、碎屑和碎粉物质。岩心获得率是指比较完整的岩心长度与本回次进尺的百分比。它不计入不成形的破碎物质。

　　岩石质量指标(RQD)是指在取出的岩心中，只选取长度大于10cm的柱状岩心长度与本回次进尺的百分比。岩石质量指标是岩体分类和评价地下洞室围岩质量的重要指标。该指标只有在统一标准的钻进操作条件下才具有可比性。按照国际通用标准，应采用直径75mm(N型)双层岩心管金刚石钻头的钻具。

　　3) 钻探成果可用钻孔野外柱状图或分层记录表示;岩土芯样可根据工程要求保存一定期限或长期保存，亦可拍摄岩芯、土芯彩照纳入勘察成果资料。

　　四、 井探、槽探和洞探

　　1 当钻探方法难以准确查明地下情况时，可采用探井、探槽进行勘探。在坝址、地下工程、大型边坡等勘察中，当需详细查明深部岩层性质、构造特征时，可采用竖井或平洞。

　　2 探井的深度不宜超过地下水位。竖井和平洞的深度、长度、断面按工程要求确定。

　　3 对探井、探槽和探洞除文字描述记录外，尚应以剖面图、展示图等反映井、槽、洞壁和底部的岩性、地层分界、构造特征、取样和原位试验位置、并辅以代表性部位的彩色照片。

　　五、岩土试样的采取

　　1 土试样质量，应根据试验目的按表2分为四个等级。

　　表2　　　　　　　　　 土试样质量等级

级别	扰动程度	试验内容
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ	不扰动 轻微扰动 显著扰动 完全扰动	土类定名含水量密度强度试验因结试验 土类定名含水量密度 土类定名含水量 土类定名

　　注：1 不扰动是指原位应力状态虽已改变，但土的结构、密度和含水量变化很小，能满足室内试验各项要求;

　　2 除地基基础设计等级为甲级的工程外，在工程技术要求允许的情况下可用Ⅱ级土试样进行强度和固结试验，但宜先对土试样受扰动程度作抽样鉴定，判定用于试验的适宜性，并结合地区经验使用试验成果。

　　2 试样采取的工具和方法，可按表3选择。

　　表3　　　　　　　不同等级土试样的取样工具和方法

土试样 质量等级

取样工具和方法

适用土类

粘性土

粉土

砂土

砾砂、碎石土、软岩

流塑

软塑

可塑

硬塑

坚硬

粉砂

细砂

中砂

粗砂

Ⅰ

薄壁取土器

固定活塞 水压固定活塞

++ ++

++ ++

+ +

- -

- -

+ +

+ +

- -

- -

- -

- -

自由活塞敞口

- +

+ +

++ +

- -

- -

+ +

+ +

- -

- -

- -

- -

回转取土器

单动三重管 双动三重管

- -

+ -

++ -

++ +

+ ++

++ -

++ -

++ -

- ++

- ++

- +

探井(槽)中刻取块状土样

++

++

++

++

++

++

++

++

++

++

++

Ⅱ

薄壁取土器

水压固定活塞 自由活塞 敞口

++ + ++

++ ++ ++

+ ++ ++

- - -

- - -

+ + +

+ + +

- - -

- - -

- - -

- - -

回转取土器

单动三重管 双动三重管

- -

+ -

++ -

++ +

+ ++

++ -

++ -

++ -

- ++

- ++

- +

Ⅲ

厚壁敞口取土器 标准贯入器 螺纹钻头 岩芯钻头

++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++

++ ++ ++ ++

++ ++ + ++

++ ++ - ++

++ ++ - ++

++ ++ - ++

++ ++ - ++

- - - ++

Ⅳ

标准贯入器 螺纹钻头 岩芯钻头

++ ++ ++

++ ++ ++

++ ++ ++

++ ++ ++

++ ++ ++

++ + ++

++ - ++

++ - ++

++ - ++

++ - ++

- - ++

　　注：1 ++： 适用;+：部分适用;一：不适用;

　　3 取土器的技术规格应按本规范附录F执行。

　　4 在钻孔中采取Ⅰ、Ⅱ级砂样时，应满足下列要求;

　　1) 在软土、砂土中宜采用泥浆护壁;如使用套管，应保持管内水位等于或稍高于地下水位，取样位置应低于套管底三倍孔径的距离;

　　2) 采用冲洗、冲击、振动等方式钻进时，应在预计取样位置1m 以上改用回转钻进;

　　3)下放取土器前应仔细清孔，清除扰动土，孔底残留浮土厚度不应大于取土器废土段长度(活塞取土器除外);

　　4) 采取土试样宜用快速静力连续压人法;

　　5) 具体操作方法应按现行标准原状土取样技术标准(JGJ89)执行。

　　5在钻孔中采取I、II级土试样时，应满足下列要求：

　　1) 在软土、砂土中宜采用泥浆护壁;如使用套管，应保持管内水位等于或稍高于地下水位，取样位置应低于套管底三倍孔径的距离;

　　2) 采用冲洗、冲击、振动等方式钻进时，应在预计取样位置1m 以上改用回转钻进;

　　3)下放取土器前应仔细清孔，清除扰动土，孔底残留浮土厚度不应大于取土器废土段长度(活塞取土器除外);

　　4) 采取土试样宜用快速静力连续压人法;

　　5) 具体操作方法应按现行标准《原状土取样技术标准》(JGJ89)执行。

　　6土试样密封

　　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级土试样应妥善密封，防止湿度变化，严防曝晒或冰冻。在运输中应避免振动，保存时间不宜超过三周。对易于振动液化和水分离析的土试样宜就近进行试验。

　　7 岩石试样

　　岩石试样可利用钻探岩芯制作或在探井、探槽、竖井和平洞中刻取。采取的毛样尺寸应满足试块加工的要求。在特殊情况下，试样形状、尺寸和方向由岩体力学试验设计确定。

　　六、地球物理勘探

　　1 岩土工程勘察中可在下列方面采用地球物理勘探

　　1) 作为钻探的先行手段，了解隐蔽的地质界线、界面或异常点;

　　2) 在钻孔之间增加地球物理勘探点，为钻探成果的内插、外推提供依据;

　　3) 作为原位测试手段，测定岩土体的波速、动弹性模量、动剪切模量、卓越周期、电阻率、放射性辐射参数、土对金属的腐蚀性等。

　　2 应用地球物理勘探方法时应具备下列条件

　　1) 被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异;

　　2) 被探测对象具有一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常有足够的强度;

　　3) 能抑制干扰，区

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　　全国统一服务热线：4000-525-585　快速联系通道　分有用信号和干扰信号;

　　4) 在有代表性地段进行方法的有效性试验。

　　3 地球物理勘探，应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异，选择有效的方法。

　　4 地球物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息与干扰信号。需要时应采用多种方法探测，进行综合判释，并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。