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2018年注册岩土工程师岩土工程勘察讲义:勘探和取样

来源 :中华考试网 2017-10-21

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




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

薄壁取土器

固定活塞
水压固定活塞

++
++

++
++

+
+

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-

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+
+

+
+

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自由活塞敞口

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+
+

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+

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+
+

+
+

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-
-

回转取土器

单动三重管
双动三重管

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+
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++
-

++
+

+
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++
-

++
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++
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-
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-
++

-
+

探井(槽)中刻取块状土样

++

++

++

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++

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++

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++

++

++

薄壁取土器

水压固定活塞
自由活塞
敞口

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+
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+
+
+

+
+
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回转取土器

单动三重管
双动三重管

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+

+
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+

厚壁敞口取土器
标准贯入器
螺纹钻头
岩芯钻头

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标准贯入器
螺纹钻头
岩芯钻头

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++
-
++

-
-
++

  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。

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