工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結構或地質(zhì)構造:地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學性質(zhì),自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質(zhì)條件。查明工程地質(zhì)條件后,需根據(jù)設計建筑物的結構和運行特點,預測工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用(即工程地質(zhì)作用)的方式、特點和規(guī)模,并作出正確的評價,為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護措施提供依據(jù)。
工程地質(zhì)勘探
包括工程地球物理勘探、鉆探和坑探工程等內(nèi)容。
①工程地球物理勘探。簡稱工程物探,其目的是利用專門儀器,測定各類巖、土體或地質(zhì)體的密度、導電性、彈性、磁性、放射性等物理性質(zhì)的差別,通過分析解釋判斷地面下的工程地質(zhì)條件。它是在測繪工作的基礎上探測地下工程地質(zhì)條件的一種間接勘探方法。按工作條件分為地面物探和井下物探(測井);按被探測的物理性質(zhì)可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質(zhì)勘察中常用的地面物探為電法中的視電阻率法,地震勘探中的淺層折射法,聲波勘探等;測井則多采用綜合測井。
物探的優(yōu)點在于能經(jīng)濟而迅速地探測較大范圍,且通過不同方向的多個剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎,在控制點和異常點上布置勘探、試驗工作,既可減少盲目性,又可提高精度。測井則可增補鉆探工作所得資料并提高其質(zhì)量。開展多種方法綜合物探,根據(jù)綜合成果進行對比分析,可以顯著提高地質(zhì)解釋的質(zhì)量,擴大物探解決問題的范圍,縮短工程地質(zhì)勘探周期并降低其成本。由于物探需要間接解釋,所以只有地質(zhì)體之間的物理狀態(tài)(如破碎程度、含水率、喀斯特化程度)或某種物理性質(zhì)有顯著差異,才能取得良好效果。
②鉆探和坑探。采用鉆探機械鉆進或礦山掘進法,直接揭露建筑物布置范圍和影響深度內(nèi)的工程地質(zhì)條件,為工程設計提供準確的工程地質(zhì)剖面的勘察方法。其任務是:查明建筑物影響范圍內(nèi)的地質(zhì)構造,了解巖層的完整性或破壞情況,為建筑物探尋良好的持力層(承受建筑物附加荷載的主要部分的巖土層)和查明對建筑物穩(wěn)定性有不利影響的巖體結構或結構面(如軟弱夾層、斷層與裂隙);揭露地下水并觀測其動態(tài);采取試驗用的巖土試樣;為現(xiàn)場測試或長期觀測提供鉆孔或坑道。
鉆探比坑探工效高,受地面水、地下水及探測深度的影響較小,故廣為采用。但不易取得軟弱夾層巖心和河床卵礫石層樣品,鉆孔也不能用來進行大型現(xiàn)場試驗。因此,有時需采用大孔徑鉆探技術,或在鉆孔中運用鉆孔攝影,孔內(nèi)電視或采用綜合物探測井以彌補其不足。但在關鍵部位還需采用便于直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。
鉆探和坑探的工作成本高,故應在工程地質(zhì)測繪和物探工作的基礎上,根據(jù)不同工程地質(zhì)勘探階段需要查明的問題,合理設計洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結構,以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質(zhì)資料,并保證必要的精度。
減少土試樣擾動的注意事項
為保證土樣少受擾動,采取土試樣的前后及過程中應注意如下事項:
合理的鉆進方法是保證取得不擾動土樣的前提。
也就是說,鉆進方法的選用首先應著眼于確??椎讛M取土樣不被擾動。這一點幾乎對任何種土樣都適用,而對結構敏感或不穩(wěn)定的土層尤為重要。從國內(nèi)外的經(jīng)驗看,主要有以下幾點要求:
1)在結構性敏感土層和較疏松砂土層中需采用回轉(zhuǎn)鉆進,而不得采用沖擊鉆進;
2)以泥漿護孔,可以減少擾動。并注意在孔中保持足夠的靜水壓力,防止因孔內(nèi)水位過低而導致孔底軟粘性土或砂層產(chǎn)生松動或涌起;
3)取土鉆孔的孔徑要適當,取土器與孔壁之間要有一定的距離,避免下放取土器時切削孔壁,擠進過多的廢土。尤其在軟土鉆孔中,時有縮徑現(xiàn)象,則更需加大取土器與孔壁的間隙。鉆孔應保持孔壁垂直,以避免取土器切刮孔壁;
4)取土前的一次鉆進不宜過深,以免下部擬取土樣部位的土層受擾動。并且在正式取土前,把已受一定程度擾動的孔底土柱清理掉,避廢土過多,取土器頂部擠壓土樣;
5)取土深度和進土深度等尺寸,在取土前都應丈量準確。
取土過程中,如提升取土器、拆卸取土器等每個操作工序,均應細致穩(wěn)妥,以免造成擾動。
取出的土應及時用蠟密封,并注明上下,貼上標簽,作好記錄;
另外(即除了鉆探過程的問題外),在土樣封存、運輸和開工做試驗時,都應注意避免擾動。嚴防振動、日曬、雨淋和凍結。
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