工程地质勘察钻探讲稿.ppt
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1、工程地质勘察钻探-工程地质勘察钻探 1第一页,讲稿共三十六页哦 第一节第一节 钻进方法钻进方法一、人力冲击和回转钻进一、人力冲击和回转钻进使用条件使用条件钻探设备和工具钻探设备和工具 图2-1 洛阳铲(1)-弧形铲(2)、(3)-圆形铲(4)-掌形铲(5)-软湿黏土 铲(6)-稀泥铲(7)-稀泥铲(8)-水位以下的稀泥铲(9)-砂土和淤泥稀泥铲(10)-风化的岩石铲-工程地质勘察钻探 2第二页,讲稿共三十六页哦二、机械钻进方法二、机械钻进方法(一)机械振动钻进(一)机械振动钻进 图2-2 双轮双轴振动器作用原理示意图1齿轮 2轴 3偏心轮 双轴双轮振动器的作用原理,双轴双轮振动器的作用原理,如
2、图所示。两个偏心轮的形状、尺如图所示。两个偏心轮的形状、尺寸、重量和偏心距都相同,两轮的寸、重量和偏心距都相同,两轮的轴水平布置,且互相平行,两轴轴水平布置,且互相平行,两轴2 2由由齿轮齿轮1 1传动,因而使两个偏心轮的旋转传动,因而使两个偏心轮的旋转方向相反,而角速度相同和相位角对方向相反,而角速度相同和相位角对称。称。由图可知,无论两个偏心轮处于任由图可知,无论两个偏心轮处于任何位置,离心力何位置,离心力Q Q1 1和和Q Q2 2均可分解为两组均可分解为两组分力。其中水平分力分力。其中水平分力S S1 1和和S S2 2大小相等水大小相等水平相反,故相互抵消;而垂直分力平相反,故相互抵
3、消;而垂直分力P P1 1和和P P2 2大小相等,方向相同,其合力大小相等,方向相同,其合力P P等于等于P P1 1和和P P2 2之和。当偏心轮的重心位于水平之和。当偏心轮的重心位于水平轴线以上时,合力的方向则向上。因轴线以上时,合力的方向则向上。因此,合力此,合力P P将使钻具产生垂直方向的振将使钻具产生垂直方向的振动。动。-工程地质勘察钻探 3第三页,讲稿共三十六页哦(二)机械螺旋钻进(二)机械螺旋钻进 (见第三章见第三章)1.1.螺旋钻进的特点、分类及应用螺旋钻进的特点、分类及应用 2.2.螺旋钻具螺旋钻具 3.3.螺旋钻进的工艺参数螺旋钻进的工艺参数4第四页,讲稿共三十六页哦 第
4、二节第二节 采取砂土样品采取砂土样品 取土器的设计要求和技术参数取土器的设计要求和技术参数(一)取土器的设计要求(一)取土器的设计要求n1.1.取土器进入土层要顺利,提取时不掉土,所取天然土样符合天然状态下的原状态下的取土器进入土层要顺利,提取时不掉土,所取天然土样符合天然状态下的原状态下的原始结构。原始结构。n2.2.结构简单,便于加工和操作。结构简单,便于加工和操作。n3.3.土样顶端所所受的压力,包括钻孔中的水拄压力、大气压及土样与取土筒内的阻力所土样顶端所所受的压力,包括钻孔中的水拄压力、大气压及土样与取土筒内的阻力所产生的压密。产生的压密。n4.4.土样下端所受的吸力,包括真空吸力、
5、土样本身的内聚力和土样自重。土样下端所受的吸力,包括真空吸力、土样本身的内聚力和土样自重。n5.5.取土器进入土层的方法、进入土层的深度和取土器的技术参数等。取土器进入土层的方法、进入土层的深度和取土器的技术参数等。-工程地质勘察钻探 5第五页,讲稿共三十六页哦(二)取土器的技术参数(二)取土器的技术参数 1.1.直径直径 取土器直径的大小,关系到土样质量。按取土器直径的大小,关系到土样质量。按工业与民用建筑工程地质勘察规范工业与民用建筑工程地质勘察规范规定:取规定:取土器的内径不宜小于土器的内径不宜小于8989毫米。设计取土器直径庆考虑下列因素:毫米。设计取土器直径庆考虑下列因素:取土方法:
6、取土时土样与取土筒内壁产生摩取土方法:取土时土样与取土筒内壁产生摩擦而造成土样边缘扰动,此扰动带的宽度与取土方擦而造成土样边缘扰动,此扰动带的宽度与取土方法、土层性质等有关。根据已有资队当取土器技术法、土层性质等有关。根据已有资队当取土器技术参数选择适当,采用压入或重锤少击法取土比扰动参数选择适当,采用压入或重锤少击法取土比扰动带的宽度一般在带的宽度一般在1010毫米左右。毫米左右。土层性质;对于易扰动的软土,取土器直径土层性质;对于易扰动的软土,取土器直径不应小于不应小于100100毫米;湿陷性黄土不应小丁毫米;湿陷性黄土不应小丁120120毫九砂毫九砂 土可采用直径较小的取土器,以免提取时
7、脱落土样。土可采用直径较小的取土器,以免提取时脱落土样。图2-3取土器直径 环刀直径目前土工试验所用的环刀直径环刀直径目前土工试验所用的环刀直径 其规格有多种,土样直径除去扰动带宽其规格有多种,土样直径除去扰动带宽度后,尚应稍大于环刀直径。度后,尚应稍大于环刀直径。-工程地质勘察钻探 6第六页,讲稿共三十六页哦 2.2.内间距比内间距比 取土管内径取土管内径(Ds)和管靴刃口内径(和管靴刃口内径(De)之差与刃口内径之比称内间距比之差与刃口内径之比称内间距比Ci)。3.3.外间距比外间距比 取土器管靴外径取土器管靴外径(Dw)和取土管外径和取土管外径(Dt)之差与取土管外径之比称外间距比之差与
8、取土管外径之比称外间距比(c(c。)。-工程地质勘察钻探 7第七页,讲稿共三十六页哦4.4.面积比面积比 取土器最大断面积和原状土样断面积之差与原状土样断面积之比称面积比取土器最大断面积和原状土样断面积之差与原状土样断面积之比称面积比(A r)。土层类别取土方法取土管内径内间距比()外间距比()湿陷性黄土振动1401.01.52.03.0压入或击入120一般黏性土901001.01.51.0软土1000.51.01.0较硬黏性土901001.51.02.0砂9000砂质黏土900.51.00 表表2-12-1 取土器参数取土器参数8第八页,讲稿共三十六页哦 表表2-2 2-2 取土器技术参数取
9、土器技术参数-工程地质勘察钻探 9第九页,讲稿共三十六页哦5.5.管靴刃口的形式及角度管靴刃口的形式及角度 管靴刃口的形式概括起来有两种;即单倾斜刀口和双倾斜刀口。我国采用较多的是单倾管靴刃口的形式概括起来有两种;即单倾斜刀口和双倾斜刀口。我国采用较多的是单倾斜刃口。单倾斜刃口的角度一般为斜刃口。单倾斜刃口的角度一般为1010度左右。度左右。图2-4 管鞋刃口渐缩束节形式图1管鞋;2取土器图2-5 管靴刃口形式图1单倾斜刃口;2双倾斜刃口-工程地质勘察钻探 10第十页,讲稿共三十六页哦图2-6 限制球阀取图器1-接头;2-调节垫片;3-调节螺丝;4-弹簧;5-球;6-异径接头;7-余土管;8-
10、取土衬筒;9-取土管;10-管靴图2-7 上提活阀式取土器1-接头;2-连接帽;3-操作杆;4-橡皮垫活阀;5-余土管;6-取土衬筒;7-取土管;8-管靴-工程地质勘察钻探 11第十一页,讲稿共三十六页哦 图2-8 取土器上部封闭装置图 图2-9 水压活塞式取土器(a)取土器下入孔底时的状态;(b)开始压土时的状态(c)压土后的状态12第十二页,讲稿共三十六页哦图2-10 回转式取土器1外管;2合金钻头;3内管靴(前刃);4内管;5上接头;6衬管;7小孔;8阀;9弹簧 10排水孔 11爪簧挡圈 12接头-工程地质勘察钻探 13第十三页,讲稿共三十六页哦(三)取土方法(三)取土方法 1.1.压入
11、法压入法 通常采用滑轮组合压入法,如图所示。压入法可分为连续压入法断续压通常采用滑轮组合压入法,如图所示。压入法可分为连续压入法断续压入法两种。连续压入法就是用滑轮组合装置,将取土器一次快速的压入地入法两种。连续压入法就是用滑轮组合装置,将取土器一次快速的压入地层中,适用于较软地层中的取样;断续压入法就是滑轮组合装置分为二次层中,适用于较软地层中的取样;断续压入法就是滑轮组合装置分为二次或者多次压入地层中。击入法可分为孔外击入法和孔内击入法。或者多次压入地层中。击入法可分为孔外击入法和孔内击入法。2.2.击入法击入法 一般适用于较硬与坚硬土层中的取样,即当用连续压入法或断续压入法无法采用原状一
12、般适用于较硬与坚硬土层中的取样,即当用连续压入法或断续压入法无法采用原状土样时采用。土样时采用。3.3.回转压入法回转压入法 适用与机械回转钻进的压入式取土器,系采取坚硬土层或极软岩层中的土样或岩石时适用与机械回转钻进的压入式取土器,系采取坚硬土层或极软岩层中的土样或岩石时用,一般当不用上述方法取土时,才采用回转压入法。若须在硬质岩层中采取原状样品用,一般当不用上述方法取土时,才采用回转压入法。若须在硬质岩层中采取原状样品时,可在岩芯钻探的岩芯中直接选取原状样品。时,可在岩芯钻探的岩芯中直接选取原状样品。-工程地质勘察钻探 14第十四页,讲稿共三十六页哦(四)影响原状土样采取质量的因素(四)影
13、响原状土样采取质量的因素 1 1、钻探方法、钻探方法 2.2.钻孔内残土钻孔内残土 3.3.钻孔结构和垂直度钻孔结构和垂直度 5.5.土样的封状保存及运输土样的封状保存及运输 4.4.操作方法操作方法-工程地质勘察钻探 15第十五页,讲稿共三十六页哦敞口薄壁取土器参数敞口薄壁取土器参数图2-11 敞口薄壁取土器 1-弹簧销;2-异径接头;3-钢球;4-螺钉;5-薄壁取样管-工程地质勘察钻探 16第十六页,讲稿共三十六页哦厚壁取土器参数厚壁取土器参数 图2-12 厚壁取土器 1-变丝接头;2-活塞;3-提帽;4-垫片;5-胶垫;6-下垫片;7-螺母;8-废土管;9-衬管;10-取样管-工程地质勘
14、察钻探 17第十七页,讲稿共三十六页哦束节式取土器参数束节式取土器参数 图2-13 束节式取土器1-变丝接头;2-提帽;3-接连轴;4-垫片;5-胶垫;6-下垫片;7-螺母;8-上节;9-隔环;10-中节;11-环刀;12-下节-工程地质勘察钻探 18第十八页,讲稿共三十六页哦 三重管单动回转取土器参数三重管单动回转取土器参数 图2-14 三重管单动回转取土器1-胶垫;2-连接头;3-油封;4-平面轴承;5-轴承夸;6-轴承;7-黄油嘴;8-轴承;9-纸垫;10-锁母;11-油封;12-连接夸;13-“o”型密封圈;14-小轴;15-导正套;16-钢球;17-衬套;18-外管;19-内管;20
15、-钻头;21-管靴;22-卡簧;23-卡簧座;24-平头铆钉;25-合金-工程地质勘察钻探 19第十九页,讲稿共三十六页哦 三重管双动回转取土器参数三重管双动回转取土器参数 图2-15 三重管双动回转取土器1-连接头;2-钢球;3-阀座;4-外管;5-衬管;6-内管;7-导正环;8-护圈;9-外管合金钻头;10-内管合金钻头-工程地质勘察钻探 20第二十页,讲稿共三十六页哦自由活塞薄壁取土器参数自由活塞薄壁取土器参数 图2-16 自由活塞薄壁取土器 1-螺帽;2-异径接头;3-锥卡机构;4-接头;5-螺钉;6-取样管;7-活塞杆;8-活塞总成-工程地质勘察钻探 21第二十一页,讲稿共三十六页哦
16、第三节第三节 压水实验压水实验一、压水实验概述一、压水实验概述 压水实验是鉴定水工建筑物基础岩石的裂隙率和透水性的主要方法压水实验是鉴定水工建筑物基础岩石的裂隙率和透水性的主要方法,是水利水电工程地质钻探的主要任务之一。所得的资料是水利水电,是水利水电工程地质钻探的主要任务之一。所得的资料是水利水电工程设计以及基础处理的依据之一。工程设计以及基础处理的依据之一。压水实验是根据把水压入钻孔时时岩石所吸收的水量,来了解岩石的裂压水实验是根据把水压入钻孔时时岩石所吸收的水量,来了解岩石的裂隙率和透水性的。但是,压水实验资料只能相对地表示出岩石的裂隙程度隙率和透水性的。但是,压水实验资料只能相对地表示
17、出岩石的裂隙程度。因为同样的水量,可能是由少量的大裂隙和大量的小裂隙所吸收,故还。因为同样的水量,可能是由少量的大裂隙和大量的小裂隙所吸收,故还要综合岩心采取率和岩心样品来考虑。要综合岩心采取率和岩心样品来考虑。-工程地质勘察钻探 22第二十二页,讲稿共三十六页哦二、压水实验对钻孔的要求二、压水实验对钻孔的要求 (1 1)钻孔要直,孔壁要光滑一致。)钻孔要直,孔壁要光滑一致。(2 2)冲洗液要使用清水,不得用泥浆。)冲洗液要使用清水,不得用泥浆。(3 3)清洗钻孔。)清洗钻孔。(4 4)实验前要检查动力机和水泵,对压力表、水量表、)实验前要检查动力机和水泵,对压力表、水量表、实验栓塞和管路都要
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