工程地质勘探与取样要点.doc

第三章工程地质勘探及取样本章重点：重点介绍了工程地质勘探任务、特点与手段，钻探工程，坑探工程，地球物理勘探工作方法，勘探工作布置与施工顺序，采取土样。学习要求：掌握工程地质钻探方法及适用性、工程地质岩芯编录、取样技术要求以及勘探工作布置要求第一节 概 述工程地质勘探是在工程地质测绘基础上，利用各种设备、工具 直接深入地下岩土层，查明地下岩土性质、结构构造、空间分布、地下水条件等内容勘察工作，是探明深部地质情况一种可靠方法。工程地质勘探主要方式有钻探工程、坑探工程与地球物理勘探工程（简称物探工程）。主要任务为： （1）探明建筑场地岩性及地质构造，即各地层厚度、性质及其变化；划分地层并确定其接触关系；了解基岩风化程度、划分风化带；了解岩层产状、裂隙发育程度及其随深度变化；了解褶皱、断裂、破碎带及其它地质构造空间分布与变化。（2）探明水文地质条件，即含水层、隔水层分布、埋藏厚度、性质及地下水位。（3)探明地貌及物理地质现象，包括河谷阶地、冲洪积扇、坡积层位置与土层结构；岩溶规模及发育程度；滑坡及泥石流分布、范围、特性等。（4)采取岩土样及水样，提供对岩土特性进行鉴定与各种试验所需样品。提供野外试验条件。第二节 物 探 工 程一、物探工程分类及应用 物探工程是利用专门仪器来探测各种地质体物理场分布情况，并对其数据及绘制曲线进行分析解释，从而划分地层、判定地质构造、水文地质条件及各种不良地质现象勘探方法，又称为地球物理勘探。 物探工程特点是：速度快、设备轻便、效率高、成本低。但具有多解性，属于间接方法。因此，在工程勘察中应及其他勘探工程（钻探与坑探）等直接方法结合使用。物探工程主要作用有：（1）作为钻探先行手段，了解隐蔽地质界限、界面或异常点（如基岩面、风化带、断层破碎带、岩溶洞穴等）；（2）作为钻探辅助手段，在钻孔之间增加地球物理勘探点，为钻探成果内插、外推提供依据；（3）作为原位测试手段，测定岩土体波速、动弹性模量、土对金属腐蚀性等参数。 物探工程主要解决问题有：（1）测定覆盖层厚度，确定基岩埋深与起伏变化；（2）追溯断层破碎带与裂隙密集带；（3）研究岩石弹性性质，测定岩石动弹性模量与泊松比；（4）划分岩体风化带、测定风化壳厚度与新鲜基岩起伏变化。二、电阻率法在岩土工程勘察中应用 电阻率法是依靠人工建立直流电场，在地表测量某点垂直方向或水平方向电阻率变化，从而推断地表下地质体性状方法。电阻率法主要可以解决下列地质问题： (1)确定不同岩性，进行地层岩性划分； (2)探查褶皱构造形态，寻找断层； (3)探查覆盖层厚度、基岩起伏及风化壳厚度； (4)探查含水层分布情况、埋藏深度及厚度，寻找充水断层 及主导充水裂隙方向； (5)探查岩溶发育情况及滑坡体分布范围； (6)寻找古河道空间位置。三、地震折射波法在岩土工程勘察中应用 地震折射波法是通过人工激发地震波在地壳内传播特点来探查地质体一种物探方法。 。 在岩土工程勘察中运用最多是高频(200 Hz300Hz)地震波浅层折射法，可以研究深度在lOOm以内地质体。 主要解决下列问题： (1)测定覆盖层厚度，确定基岩埋深与起伏变化； (2)追索断层破碎带与裂隙密集带； (3)研究岩石弹性性质，测定岩石动弹性模量与动泊松比； (4)划分岩体风化带，测定风化壳厚度与新鲜基岩起伏变化。四、物探工程一般要求1.应用地球物理勘探方法时，应具备下列条件：（1）被探测对象及周围介质之间有明显物理性质差异；（2）被探测对象具有一定埋藏深度与规模，且地球物理异常有足够强度；（3）能抑制干扰，区分有用信号与干扰信号；（4）在有代表性地段进行方法有效性试验。2.地球物理勘探，应根据探测对象埋深、规模及其及周围介质物性差异，选择有效方法。3.地球物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息及干扰信号。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钻孔验证。第三节 钻 探 工 程 钻探是指用一定设备、工具(即钻机)来破碎地壳岩石或土层，从而在地壳中形成一个直径较小、深度较大钻孔(直径相对较大者又称为钻井)，可取岩芯或不取岩芯来了解地层深部地质情况过程。钻探优点：可以在各种环境下进行，一般不受地形、地质条件限制；能直接观察岩芯与取样，勘探精度较高；能提供进行原位测试与监测工作，最大限度地发挥综合效益；勘探深度大，效率较高。因此，不同类型、结构与规模建筑物，不同勘察阶段，不同环境与工程地质条件下，凡是布置勘探工作地段，一般均需采用此类勘探手段。 钻探缺点是，耗费人力物力较多、平面资料连续性较差，钻进与取样有时技术难度较大。 一、钻探目与作用 工程地质钻探目与作用综合起来有如下几个方面： (1)查明建筑场区地层岩性、岩层厚度变化情况，查明软弱岩土层 性质、厚度、层数、产状与空间分布； (2)了解基岩风化带深度、厚度与分布情况； (3)探明地层断裂带位置、宽度与性质，查明裂隙发育程度及随深度变化情况； (4)查明地下含水层层数、深度及其水文地质参数； (5)利用钻孔进行灌浆、压水试验及土力学参数原位测试； (6)利用钻孔进行地下水位长期观测、或对场地进行降水以保证场地岩(土)相关结构稳定性(如基坑开挖时降水或处理滑坡等地质问题)。二、我国岩土工程常用钻探方法与设备1钻探方法及适用性我国岩土工程勘探常用钻探方法有冲击钻探、回转钻探、振动钻探与冲洗钻探；按动力来源又将它们分为人力与机械两种。（1）冲击钻进：对于硬质岩土层(岩石层或碎石土)一般采用孔底全面冲击钻进；对于其他土层一般采用圆筒形钻头刃口借助于钻具冲击力切削土层钻进。（2）回转钻进：包括岩芯钻探、无岩芯钻探与螺旋钻探，岩芯钻进为孔底环状钻进，螺旋钻进为孔底全面钻进。（3）振动钻进：适合于在土层中，特别适合于颗粒组成相对细小土层中采用。（4）冲洗钻进：无法对土体结构及其他相关特性进行观察鉴别。2钻探设备 （1）钻杆：主动钻杆（又称机上钻杆），用于带动钻头向下钻进或连接取样器采取岩土样品或进行原位测试。常用长度是4.5m或6m，直径为42mm与50mm，钻杆柱连接方式有内、外丝连接与焊接。 (2）钻头：有硬质合金、钢粒、金刚石三种类型：硬质合金钻头适用于小于级沉积岩及部分变质岩、岩浆岩；钢粒钻头适用于级坚硬地层；金刚石钻头适用于级以上最坚硬岩层。 金刚石钻进推荐终孔直径为46mm或59mm；钢粒钻进为不小于91mm；硬质合金钻进常用59mm、76mm与91mm钻头终孔，但用于煤系地层时应不小于76mm，用于无机盐勘探时应不小于91mm；用于工程地质勘查终孔直径一般应不小于110mm，用于水井与工程施工孔径可达300mm500mm以上。(3）钢管：又称套管、岩芯管。用于保护支撑孔壁变产生变形或坍塌。 下列情况之一者必须下套管： (1)下孔口管，以保护孔口处岩土层不被冲坏，并将冲洗液导向循环槽，孔口管另一个重要作用是导正钻孔方向； (2)加固很难用泥浆护壁不稳定地层；(3)隔离漏水层及涌水层； (4)当设备负荷能力不足或处理孔内异常需要缩小一级孔径，而上覆地层又有坍塌块、缩径危险时。 套管柱连接方法主要有三种：（1）直接连接，(2)接头连接，(3)接 箍连接。钻探方法适用范围 表3-2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+ + + + + + + +振动钻探+ + + + +冲洗钻探+ + +注：+ + ：表示适用；+ ：表示部分适用；一 ：表示不适用3钻探基本程序（1)破碎岩土（2)采取岩土芯或排除破碎岩土（3)加固孔壁 加固方法有三种：一是借助于循环液静水压力来平衡地层侧向压力以维持其稳定，这种方法在现代反循环钻进中得到充分利用；二是用惰性材料或化学材料对孔壁进行处理加固，常用惰性材料有水泥、粘土，化学材料有混入循环液中泥浆处理剂，还有如直接注入钻孔中堵漏剂，如氰凝、丙凝等；三是用金属或非金属套管下入钻孔中以支撑孔壁，这种方法虽然可靠，但成本较高。 三、钻孔地质编录及资料整理钻孔地质编录工作是岩土工程钻探最基本工作，在钻进过程中必须认真、细致地做好钻孔地质编录工作，以全面、准确地反映钻探工程第一手地质资料。建筑工程地质钻探及取样技术规程（JGJ872012）对钻孔记录与编录作了明确要求： (1)野外记录应由经过专门训练人员承担；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与手触方法，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、标准化方法；（3）钻探成果可用野外钻孔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。钻探野外记录是岩土工程勘察中最基本原始资料，主要包括以下两个内容： 1岩土描述包括地层名称、颜色、分层深度、岩土性质等。岩土定名应符合现行岩土工程分类标准规定，描述术语与记录符号均应符合有关规定，鉴定描述以目测、手触方法为主，可辅以部分标准化、定量化方法或仪器。 2钻进过程记录关于钻进过程记录包括：（1）使用钻进方法，钻具名称、规格、护壁方式等；（2）钻进难易程度，进尺速度，操作手感，钻进参数变化情况；（3）孔内情况，应注意缩径、回淤，地下水位或循环液位及其变化等；（4）取样及原位测试编号、深度位置、取样工具名称规格，原位测试类型及其结果；（5）岩芯采取率，岩芯获得率，岩体质量指标(RQD)值等定量指标确定。 岩芯采取率是指所取岩芯总长度及本回次进尺百分比。总长度包括比较完整岩芯与破碎碎块、碎屑与碎粉物质。岩芯采取率是衡量岩芯钻探质量重要指标。 岩芯获得率是指比较完整岩芯长度及本回次进尺百分比。它不计入不成形破碎物质。考虑到钻探实际困难，建筑工程地质钻探及取样技术规程（JGJ872012）要求对完整与较完整岩体不应低于80，较破碎与破碎岩体岩芯不应低于65，对需重点查明部位（滑动带、软弱夹层等）应采用双层岩芯管连续取芯。3钻探资料整理：钻探工作结束后，应进行钻孔资料整理。 （1）钻孔柱状图。钻孔柱状图是钻孔观测及编录图形化，它是钻探工作最主要成果资料。该图是将钻孔内每一岩土层情况按一定比例编制成柱状图，并作简明描述。在图上还应在相应位置上标明岩芯采取率、冲洗液消耗量、地下水位、岩心风化分带、孔中特殊情况、代表性岩土物理力学性质指标以及取样深度等。如果孔内作过测井与试验话，也应将其成果在相应位置上标出。所以，钻孔柱状图实际上是反映钻探工作综合成果 (2)钻孔操作现场记录及水文地质日志图。 (3)岩土芯样、素描图及其说明。 4钻探工程一般要求（1）钻探现场编录柱状图应按钻进回次逐项填写，在每一回次中发现变层时应分行填写，不得将若干回次或若干层合并一行记录。现场记录不得誊录转抄，误写之处可以划去，在旁边作更正，不得在原处涂抹修改。（2）为便于对现场记录检查核对或进一步编录，勘探点应按要求保存岩土芯样。土芯应保存在土芯盒或塑料袋中，每一回次至少保留一块土芯。岩芯应全部存放在芯盒内，顺序排列，统一编号。岩土芯样应保存到钻探工作检查验收为止。必要时应在合同规定期限内长期保存，也可在检查验收结束后拍摄岩土芯样彩色照片，纳入勘察成果资料。（3）钻孔完工后，可根据不同要求选用合适材料进行回填。临近堤防钻孔应采用干泥球回填，泥球直径以2cm左右为宜。回填时应均匀投放，每回填2m进行一次捣实。对隔水有特殊要求时，可用4:1水泥、膨润土浆液通过泥浆泵由孔底逐渐向上灌注回填。 第四节 坑探工程一、坑探工程目与作用坑探工程也称掘进工程、井巷工程，它是用人工或机械方法在地下开凿挖掘一定空间，以便直接观察岩土层天然状态及各地层之间接触关系等地质结构，并能取出接近实际原状结构岩土样或进行现场原位测试。其特点是：勘察人员能直接观察到地质结构，准确可靠，且便于素描；可不受限制地从中采取原状岩土样与用作大型原位测试。尤其对研究断层破碎带、软弱泥化夹层与滑动面(带)等空间分布特点及其工程性质等，具有重要意义。 坑探工程缺点是：使用时往往受到自然地质条件限制，耗费资金大而勘探周期长；尤其是重型坑探工程不可轻易采用。二、坑探工程类型与适用条件岩土工程勘探中常用坑探工程有：探槽、试坑、浅井、竖井(斜井)、平硐与石门(平巷)。其中前三种为轻型坑探工程，后三种为重型坑探工程。现将不同坑探工程特点与适用条件列于表33中各种坑探工程特点与适用条件 表33名称特 点适 用 条 件探槽在地表深度小于3m长条形槽子剥除地表覆土，揭露基岩，划分地层岩性，研究断层破碎带；探查残坡积层厚度与物质、结构试坑从地表向下，铅直、深度小于3m圆形或方形小坑局部剥除覆土，揭露基岩；作载荷试验、渗水试验，取原状土样浅井从地表向下，铅直、深度5m圆形或方形井确定覆盖层及风化层岩性及厚度；作载荷试验，取原状土样竖井(斜井)形状及浅井相同，但深度大于，有时需支护了解覆盖层厚度与性质，作风化壳分带、软弱夹层分布、断层破碎带及岩溶发育情况、滑坡体结构及滑动面等；布置在地形较平缓、岩层又较缓倾地段平硐在地面有出口水平坑道，深度较大，有时需支护调查斜坡地质结构，查明河谷地段地层岩性、软弱夹层、破碎带、风化岩层等；作原位岩体力学试验及地应力量测，取样；布置在地形较陡山坡地段石门(平巷)不出露地面而及竖井相连水平坑道，石门垂直岩层走向，平巷平行了解河底地质结构，作试验等三、坑探工程设计书编制在岩土工程勘探总体布置基础上编制，其内容主要包括： 1.坑探工程目、型号与编号； 2.坑探工程附近地形、地质概况； 3.掘进深度及其论证； 4.施工条件：岩石及其硬度等级，掘进难易程度，采用掘进机械及掘进方法；地下水位，可能涌水情况，应采取排水措施；是否需要支护及支护材料、结构等。 5.岩土工程要求：掘进过程中编录要求及应解决地质问题；对坑壁、底、顶板掘进方法要求；取样地点、数量、规格与要求等；岩土试验项目、组数、位置及掘进时应注意问题；应提交成果、资料及要求6.施工组织、进度、经费及人员安排。四、坑探工程观察、描述、编录1坑探工程观察、描述坑探工程观察与描述，是反映坑探工程第一手地质资料主要手段。所以在掘进过程中应认真、仔细地做好此项工作。观察、描述内容包括：(1)量测探井、探槽、竖井、斜井、平硐断面形态尺寸与掘进深度；(2)地层岩性划分及描述。注意划分第四系堆积物成因、岩性、时代、厚度及空间变化与相互接触关系；基岩颜色、成分、结构构造、地层层序以及各层间接触关系；应特别注意软弱夹层岩性、厚度及其泥化情况。(3)岩石风化特征及其随深度变化，风化壳分带；(4)岩层产状要素及其变化，各种构造形态；注意断层破碎带及节理、裂隙发育；断裂产状、形态、力学性质；破碎带宽度、物质成分及其性质；节理裂隙组数、产状穿切性、延展性、隙宽、间距(频度)，有必要时作节理裂隙素描图与统计测量；(5)测量点、取样点、试验点位置、编号及数据； (6)水文地质情况。如地下水渗出点位置、涌水点及涌水量大小等。 2坑探工程展视图 展视图是坑探工程编录主要内容，也是坑探工程所需提交主要成果资料。所谓展视图，就是沿坑探工程壁、底面所编制地质断面图，按一定制图方法将三度空间图形展开在平面上。不同类型坑探工程展视图编制方法与表示内容有所不同，其比例尺应视坑探工程规模、形状及地质条件复杂程度而定，一般采用l：251：100。 (1)探槽展示图。 探槽在追踪地裂缝、断层破碎带等地质界线空间分布及查明剖面组合特征时使用很广泛。因此在绘制探槽展示图之前，确定探槽中心线方向及其各段变化，测量水平延伸长度、槽底坡度、绘制四壁地质素描显得尤为重要。探槽展示图有以坡度展开法绘制展示图与以平行展开法绘制两种展示图。其中平行展示法使用广泛，更适用于坡度直立探槽。（2)浅井与竖井展示图。浅井与竖井展示图有两种。一种是四壁辐射展开法，另一种是四壁平行展开法。四壁平行展开法使用较多，它避免了四壁辐射展开法因井较深存在不足。图35为采用四壁平行展开法绘制探井展示图，图中浅井与竖井四壁地层岩性、结构构造特征很直观地表示了出来。(3)平硐展示图平硐展示图绘制从硐口开始，到掌子面结束。具体绘制方法是：按实测数据先画出硐底中线，然后，依次绘制硐底硐两侧壁硐顶掌子面，最后按底、壁、顶与掌子面对应地层岩性与地质构造填充岩性图例及地质界线，并应绘制硐底高程变化线，以便于分析与应用。3坑探工程一般要求(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，可采用竖井或平硐。(2)探井深度不宜超过地下水位。竖井与平硐深度、长度、断面按工程要求确定(3)对探井、探槽与探硐除文字描述记录外，尚应以剖面图、展示图等反映井、槽、硐壁与底部岩性、地层分界、构造特征、取样与原位试验位置、并辅以代表性部位彩色照片。(4)坑探工程编录应紧随坑探工程掌子面，在坑探工程支护或支撑之前进行。编录时，应于现场做好编录记录与绘制完成编录展示草图。(5)探井、探槽完工后可用原土回填，每30cm分层夯实，夯实土干重度不小于15kN/m3。有特殊要求时可采用低标号混凝土回填。 第五节 采取土样通过采取土样，进行土类鉴别，测定岩土物理力学性质指标，为定量评价岩土工程问题提供技术指标。通过采取土样，进行土类鉴别，测定岩土物理力学性质指标，为定量评价岩土工程问题提供技术指标。一、土样质量等级 土样质量实质上是土样扰动问题。 土样扰动表现在土原始应力状态、含水量、结构与组成成分等方面变化，它们产生于取样之前，取样之中以及取样之后直至试样制备全过程之中。实际上，完全不扰动真正原状土样是无法取得。不扰动土样或原状土样基本质量要求是：(1)没有结构扰动。(2)没有含水量与孔隙比变化。 (3)没有物理成分与化学成分改变。 根据试验目，规范把土试样质量分为四个等级(表34)，并明确规定各级土样能进行试验项目。土试样质量等级 表34等级扰动程度试验内容I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、固结试验土类定名、含水量、密度土类定名、含水量土类定名注 ：不扰动是指原位应力状态虽已改变，但土结构、密度与含水量变化很小，能满足室内试验各项要求； 除地基基础设计等级为甲级工程外，在工程技术要求允许情况下可用级土试样进行强度与固结试验，但宜先对土试样受扰动程度作抽样鉴定，判别用于试验适宜性，并结合地区经验使用试验成果。 二、钻孔取土器类型及适用条件主要有两种方法：一是从探井、探槽中直接刻取样；二是用钻孔取土器从钻孔中采取。目前各种岩土样品采取主要是采用第二种方法，即用钻孔取土器采样方法。一）取土器基本技术参数按壁厚可分薄壁与后壁两类，按进入土层方式可分贯入式与回转式两类。注 ：不扰动是指原位应力状态虽已改变，但土结构、密度与含水量变化很小，能满足室内试验各项要求； 除地基基础设计等级为甲级工程外，在工程技术要求允许情况下可用级土试样进行强度与固结试验，但宜先对土试样受扰动程度作抽样鉴定，判别用于试验适宜性，并结合地区经验使用试验成果。 二、钻孔取土器类型及适用条件主要有两种方法：一是从探井、探槽中直接刻取样；二是用钻孔取土器从钻孔中采取。目前各种岩土样品采取主要是采用第二种方法，即用钻孔取土器采样方法。（一）取土器基本技术参数按壁厚可分薄壁与后壁两类，按进入土层方式可分贯入式与回转式两类。不同质量等级土试样取样方法与工具 表35土试样质量等级取样工具与方法 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+ + +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+ + + + + + + + + + + +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+ + + + +厚壁敞口取土器+ + + + +厚壁敞口取土器+ + + + + + + + + +标准贯入器+ + + + + + + + + + +螺纹钻头+ + + + + +岩芯钻头+ + + + + + +标准贯入器+ + + + + + + + + + +螺纹钻头+ + + + + +岩芯钻头+ + + + + + + + + + + +注：+ +：适用；+: 部分适用； -: 不适用；采取砂土试样应有防止试样失落补充措施；有经验时，可采用束节式取土器代替薄壁取土器。贯入式取土器技术参数 表3-6取土器参数厚壁取土器薄壁取土器束节式取土器黄土取土器敞口自由活塞水压固定活塞固定活塞面积比 1320101013管靴薄壁段，同薄壁取土器，长度不小于内径3倍15内间隙 0外间隙比 0刃口角度 (°)<1051010长度L(mm)400，550对砂土：(510)De对粘性土：(1015)De 外径Dt(mm)7589，10875，10050，75，100127衬 管整圆或半合管，塑料、酚醛层压纸或镀锌铁皮制成无衬管，束节式取土器衬管同左塑料、酚醛层压纸或用环刀塑料、酚醛层压纸注：取样管及衬管内壁必须光滑圆整； 在特殊情况下取土器直径可增大至150mm250mm； 表中符号：De-取土器刃口内径； Ds-取样管内径,加衬管时为衬管内径； Dt-取样管外径； Dw-取土器管靴外径，对薄壁管Dw=Dt。回转型取土器技术参数 表3-7取土器类型外径(mm)土样直径 (mm)长度(mm)内管超前说 明双重管(加内衬管即为三重管)单动102711500固 定直径规格可视材料规格稍作变动，单土样直径不得小于140104可 调双动102711500固 定140104可 调（二）贯入式取土器类型 贯入式取土器可分为敞口取土器与活塞取土器两大类型。敞口取土器按管壁厚度分为厚壁与薄壁两种，活塞取土器则分为固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。1敞口取土器 优点是结构简单，取样操作方便；缺点是不易控制土样质量，土样易于脱落。在取样管内加装内衬管取土器称为复壁敞口取土器(见图3-8)，其外管多采用半合管，易于卸出衬管与土样。其下接厚壁管靴，能应用于软硬变化范围很大多种土类。由于壁厚，面积比Ca可达3040，对土样扰动大，只能取得II级以下土样。薄壁取土器只用一薄壁无缝管作取样管，面积比Ca降低至10以下，可作为采取I级土样取土器。薄壁取土器只能用于软土或较疏松土取样。土质过硬，取土器易于受损。薄壁取土器内不可能设衬管，一般是将取样管及土样一同封装送到实验室。 2活塞取土器活塞取土器有以下几种：(1)固定活塞取土器。在敞口薄壁取土器内增加一个活塞以及一套及之相连接活塞杆，活塞杆可通过取土器头部并经由钻杆中空延伸至地面。下放取土器时，活塞处于取样管刃口端部，活塞杆及钻杆同步下放，到达取样位置后，固定活塞杆及活塞，通过钻杆压入取样管进行取样。固定活塞薄壁取土器是目前国际公认高质量取土器，但因需要两套杆件，操作比较复杂。(2)水压固定活塞取土器。其特点是去掉了活塞杆，将活塞连接在钻杆底端，取样管则及另一套在活塞缸内可动活塞联结，取样时通过钻杆施加水压，驱动活塞缸内可动活塞，将取样管压入土中，其取样效果及固定活塞式相同，操作较为简单，但结构仍较复杂。(3)自由活塞取土器。自由活塞取土器及固定活塞取土器不同之处在于活塞杆不延伸至地面，而只穿过上接头，用弹簧锥卡予以控制，取样时依靠土试样将活塞顶起，操作较为简便。但土试样上顶活塞时易受扰动，取样质量不及以上两种取土器。(二)回转式取土器 贯入式取土器一般只适用于软土及部分可塑状土，对于坚硬、密实土类则不适用，对于这些土类，必须改用回转式取土器。回转取土器主要有两种类型：1单动二重(三重)管取土器 取样时外管旋转，而内管保持不动，故称单动，内管容纳土样并保护土样不受循环液冲蚀。2双动二重(三重)管取土器 适用于硬粘土、密实砂砾石土以及软岩。内管回转虽然会产生较大扰动影响，但对于坚硬密实土层，这种扰动影响不大三、原状土样采取方法(一)钻孔中采取原状试样方法1击入法按锤击次数分为轻锤多击法与重锤少击法；按锤击位置又分为上击法与下击法。就取样质量，重锤少击法优于轻锤多击法，下击法优于上击法。2压入法分为慢速压入与快速压入两种：(1)慢速压入法：对土试样有一定程度扰动。(2)快速压入法：对土试样扰动程度最小。目前普遍使用以下两种：3回转法：减少取样时对土试样扰动，从而提高取样质量。(二)探井、探槽中采取原状试样方法探井、探槽中采取原状试样可采用两种方式，一种是锤击敞口取土器取样，另一种是人工刻切块状土样。人工采用块状土试样一般应注意以下几点：(1)避免对取样土层人为扰动破坏，开挖至接近预计取样深度时，应留下20cm30cm厚保护层，待取样时再细心铲除；(2)防止地面水渗入，井底水应及时抽走，以免浸泡；(3)防止暴晒导致水分蒸发，坑底暴露时间不能太长，否则会风干；(4)尽量缩短切削土样时间，及早封装。 块状土试样可以切成圆柱状与方块状。将装配式方形土样容器放在预计取样位置，边修切、边压入，而取得高质量土试样。 四、钻孔取样操作要求土样质量不仅取决于取土器具，还取决于取样全过程各项操作是否恰当。(一)钻进要求钻进时应力求不扰动或少扰动预计取样处土层。(1)使用合适钻具及钻进方法。一般应采用较平稳回转式钻进。若采用冲击、振动、水冲等方式钻进时，应在预计取样位置1m以上改用回转钻进。在地下水位以上一般应采用干钻方式。(2)在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用套管护壁，应注意旋人套管时管靴对土层扰动，且套管底部应限制在预计取样深度以上大于3倍孔径距离。(3)应注意保持钻孔内水头等于或稍高于地下水位，以避免产生孔底管涌，在饱与粉、细砂土中尤应注意。(二)取样要求规范规定：在钻孔中采取I级级砂样时，可采用原状取砂器。在钻孔中采取I及级土试样时，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lm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入法；(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。 三）土试样封装、贮存与运输对于I级级土试样封装、贮存与运输，应符合下列要求：(1)取出土试样应及时妥善密封，以防止湿度变化，严防暴晒或冰冻；(2)土试样运输前应妥善装箱、填塞缓冲材料，运输过程中避免颠簸。对于易振动液化、灵敏度高试样宜就近进行试验。(3)土样从取样之日起至开始试验前贮存时间不应超过3周。第六节 勘探工程布置一、勘探工程布置 勘探工程布置总要求，以尽可能少工作量取得尽可能多地质资料。在勘探设计之前，应明确各项勘察工作执行规范标准，除了应遵守各项国家有关规范校外，还应遵守地方及行业有关规范标准，特别是国家强制性规范标准，并应符合规范具体要求。作勘探设计时，要熟悉勘探区已取得地质资料，明确有关规范标准及勘探目与任务。将每一个勘探工程都布置在关键地点，且发挥其综合效益。 (一)勘探工程布置一般原则布置勘探工作时，应遵循以下原则： (1)勘探工作应在工程地质测绘基础上进行。通过工程地质测绘，对地下地质情况有一定判断后，才能明确通过勘探工作需要进一步解决哪些地质问题。 (2)无论是勘探总体布置还是单个勘探点设计，都要考虑综合利用。 (3)勘探布置应及勘察阶段相适应。不同勘察阶段，勘探总体布置、勘探点密度与深度、勘探手段、方法选择及要求等，均有所不同。 一般地说，勘探点距、线距由稀到密；勘探深度由浅到深；勘探布置依据，由以工程地质条件为主过渡到以建筑物轮廓为主。 (4)勘探工作布置应根据建筑物类型与规模进行。不同类型建筑物，其总体轮廓、荷载作用特点以及可能产生岩土工程问题不同，勘探布置亦应有所区别。 道路、隧道、管线等线型工程，多采用勘探线形式，且沿线隔一定距离布置一垂直于它勘探剖面。房屋建筑及构筑物应按基础轮廓布置勘探工程，常呈方形、长方形、工字形或丁字形；具体布置勘探工程时又因不同基础型式而异。桥基则采用由勘探线渐变为以单个桥墩进行布置梅花形型式。建筑物规模愈大、愈重要，勘探点(线)数量愈多，密度愈大。而同一建筑物不同部位重要性有所差别，布置勘探工作时应分别对待。(5)勘探布置应考虑地质、地貌、水文地质等条件。一般勘探线应沿着地质条件等变化最大方向相互垂直布置。勘探点密度应视工程地质条件复杂程度而定，而不是平均分布。为了对场地工程地质条件起到控制作用，还应布置一定数量基准坑孔(即控制性勘探坑孔)，其深度较一般性坑孔要大些。(6)在勘探线、网中各勘探点，应视具体条件选择不同勘探手段，以便互相配合，取长补短，有机地联系起来。总之，勘探布置主要取决于勘察阶段、建筑物类型与岩土工程勘察等级三个重要因素。在勘探过程中，应根据所了解条件与问题变化，及时修改原来布置方案，以期圆满地完成勘探任务。 (二)勘探坑孔间距确定各类建筑勘探坑孔间距，是根据勘察阶段与岩土工程勘察等级来确定。不同勘察阶段，其勘察要求与岩土工程评价内容不同，因而勘探坑孔间距也各异。初期勘察阶段主要任务是为选址与进行可行性研究，对拟选场址稳定性与适宜性做出岩土工程评价，进行技术经济论证与方案比较，满足确定场地方案要求。由于有若干个建筑场址比较方案，勘察范围大，因此勘探坑孔稀少，其间距较大。当进入到详细、施工勘察阶段，要对场地内建筑地段稳定性做出岩土工程评价，确定建筑总平面布置，进而对地基基础设计、地基处理与不良地质现象防治进行计算及评价，以满足施工设计要求。此时勘察范围缩小而勘探坑孔增多，因而勘探坑孔间距较小。不同岩土工程勘察等级，表明了建筑物规模与重要性以及场地工程地质条件复杂程度。在同一勘察阶段内，属甲级勘察等级者，因建筑物规模大而重要或场地工程地质复杂，勘探坑孔间距较小，勘探孔深度大。而乙、丙级勘察等级勘探坑孔间距相对较大，勘探孔深度小。在规范中，明确规定了各类建筑在不同勘察阶段与岩土工程勘察等级勘探线、点间距，以指导勘探工程布置。在实际工作中，应在满足规范要求基础上，根据具体情况合理地确定勘探工程间距，决不能机械照搬。(三)勘探坑孔深度确定 确定勘探坑孔深度含义包括两个方面：一是确定勘探坑孔深度依据；二是施工时是终止勘探坑孔标志。概括起来说，勘探坑孔深度应根据建筑物类型、勘察阶段、岩土工程勘察等级以及所评价岩土工程问题等综合考虑。 根据各工程勘察实践经验，对岩土工程问题分析评价需要以及具体建筑物设计要求等，确定勘探坑孔深度。规范规定勘探坑孔深度，是在长期生产实践基础上确定，有重要指导意义。例如，对房屋建筑及构筑物明确规定了初勘与详勘阶段勘探坑孔深度，对高层建筑采用不同基础型式时勘探孔深度确定做出了规定。分析评价不同岩土工程问题，所需要勘探深度是不同。 例如，为评价滑坡稳定性时，勘探孔深度应超过该滑体最低滑动面。为房屋建筑地基变形验算需要，勘探孔深度应超过地基有效压缩层范围，并考虑相邻基础影响。作勘探设计时，有些建筑物可依据其设计标高来确定坑孔深度。例如，地下洞室与管道工程，勘探坑孔应穿越洞底设计标高或管道埋设深度以下一定深度。此外，还可依据工