工程地质勘探与取样1分解.ppt
《工程地质勘探与取样1分解.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工程地质勘探与取样1分解.ppt(42页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、主要内容主要内容 勘探勘探 岩土取样岩土取样第第6 6章工程地质勘探与取样章工程地质勘探与取样 概述概述岩土工程实践是在岩土工程实践是在地壳表层某一深度范围内地壳表层某一深度范围内进行的,因此须查明进行的,因此须查明这一深度范围内岩土体的空间分布情况及其工程性质以及地下水这一深度范围内岩土体的空间分布情况及其工程性质以及地下水等条件。等条件。工程地质测绘工程地质测绘主要是调查建筑场地工程地质条件主要是调查建筑场地工程地质条件在地表在地表的特征,的特征,并藉以推断地下的情况。并藉以推断地下的情况。工程地质勘探工程地质勘探是在工程地质测绘基础上,为进一步查明是在工程地质测绘基础上,为进一步查明地表
2、以下地表以下工程地质情况,如岩土层的空间分布及变化情况、地下水的埋深工程地质情况,如岩土层的空间分布及变化情况、地下水的埋深和类型以及对岩土参数开展原位测试时需要进行的工作。和类型以及对岩土参数开展原位测试时需要进行的工作。6.1 6.1 勘探勘探 (1/22)岩土工程勘探的手段岩土工程勘探的手段 岩土工程勘探常用的手段有岩土工程勘探常用的手段有钻探、井探、槽探、洞探、触探、坑钻探、井探、槽探、洞探、触探、坑探探以及以及地球物理勘探等多种方法地球物理勘探等多种方法。钻探和坑探工程钻探和坑探工程是直接勘探手段,能较可靠地了解地下地质情况。是直接勘探手段,能较可靠地了解地下地质情况。钻探工程是使用
3、最广泛的一类勘探手段,普遍应用于各类工程的勘探;钻探工程是使用最广泛的一类勘探手段,普遍应用于各类工程的勘探;由于它对一些重要的地质体或地质现象有时可能会误判、遗漏,所以由于它对一些重要的地质体或地质现象有时可能会误判、遗漏,所以也称它为也称它为“半直接半直接”勘探手段。坑探工程勘探人员可以在其中观察编勘探手段。坑探工程勘探人员可以在其中观察编录,以掌握地质结构的细节;但是重型坑探工程耗资高,勘探周期长,录,以掌握地质结构的细节;但是重型坑探工程耗资高,勘探周期长,使用时应具经济观点。使用时应具经济观点。地球物理勘探地球物理勘探简称物探,是一种间接的勘探手段,它可以简便而简称物探,是一种间接的
4、勘探手段,它可以简便而迅速地探测地下地质情况,且具有立体透视性的优点。但其勘探成果迅速地探测地下地质情况,且具有立体透视性的优点。但其勘探成果具多解性,使用时往往受到一些条件的局限。具多解性,使用时往往受到一些条件的局限。6.1 6.1 勘探勘探 (2/22)钻探钻探概念:概念:钻探是指用一定的设备、钻探是指用一定的设备、工具(即钻机)来破碎地壳岩石工具(即钻机)来破碎地壳岩石或土层,从而在地壳中形成一个或土层,从而在地壳中形成一个直径较小、深度较大的钻孔(直直径较小、深度较大的钻孔(直径相对较大者又称为钻井)的过径相对较大者又称为钻井)的过程。程。意义:意义:岩土工程勘察的基本手段,岩土工程
5、勘察的基本手段,其成果是进行工程地质评价和岩其成果是进行工程地质评价和岩土工程设计、施工的基础资料。土工程设计、施工的基础资料。目的:目的:解决与建筑物(构筑物)解决与建筑物(构筑物)有关的岩土体稳定问题、变形问有关的岩土体稳定问题、变形问题、渗漏问题提供资料。题、渗漏问题提供资料。6.1 6.1 勘探勘探 (3/22)钻探的任务钻探的任务 随着勘察阶段的不同而不同:随着勘察阶段的不同而不同:探察建筑场区的地层岩性、岩层厚度变化情况,查明软弱岩土层探察建筑场区的地层岩性、岩层厚度变化情况,查明软弱岩土层的性质、厚度、层数、产状和空间分布;的性质、厚度、层数、产状和空间分布;了解基岩风化带的深度
6、、厚度和分布情况;了解基岩风化带的深度、厚度和分布情况;探明地层断裂带的位置、宽度和性质,查明裂隙发育程度及随深探明地层断裂带的位置、宽度和性质,查明裂隙发育程度及随深度变化的情况;度变化的情况;查明地下含水层的层数、深度及其水文地质参数;查明地下含水层的层数、深度及其水文地质参数;利用钻孔进行灌浆、压水试验及土力学参数的原位测试;利用钻孔进行灌浆、压水试验及土力学参数的原位测试;利用钻孔进行地下水位的长期观测、或对场地进行降水以保证场利用钻孔进行地下水位的长期观测、或对场地进行降水以保证场地岩(土)的相关结构的稳定性(如基坑开挖时降水或处理滑坡地岩(土)的相关结构的稳定性(如基坑开挖时降水或
7、处理滑坡等地质问题)。等地质问题)。6.1 6.1 勘探勘探 (4/22)钻探的基本程序钻探的基本程序(三个基本程序三个基本程序)破碎岩土破碎岩土 钻进过程中采用人力或机械力(绝大多数情况下采用机械钻进),钻进过程中采用人力或机械力(绝大多数情况下采用机械钻进),以冲击力、剪切力或研磨形式使小部分岩土脱离母体而成为粉末、小以冲击力、剪切力或研磨形式使小部分岩土脱离母体而成为粉末、小岩土块或岩土芯的现象就称为破碎岩土。岩土块或岩土芯的现象就称为破碎岩土。在孔底将岩土全部破碎成粉末或小块的钻进方法称为在孔底将岩土全部破碎成粉末或小块的钻进方法称为“全面钻进全面钻进”。钻进过程中只破坏孔底环状部分岩
8、土,中间岩土芯保留的钻进方法钻进过程中只破坏孔底环状部分岩土,中间岩土芯保留的钻进方法称为称为“取芯钻进取芯钻进”。采取岩土芯或排除破碎岩土采取岩土芯或排除破碎岩土 分为三种方法:分为三种方法:一是采用机械的方法,如用取样器、勺钻等取出岩土芯或碎块粉末;一是采用机械的方法,如用取样器、勺钻等取出岩土芯或碎块粉末;二是将岩粉或岩土碎块与水混合成岩粉浆或泥浆后,用抽筒抽出地表,二是将岩粉或岩土碎块与水混合成岩粉浆或泥浆后,用抽筒抽出地表,如冲击钻;如冲击钻;三是用流体(泥浆、清水、乳化液或空气)作为循环介质,将破碎的三是用流体(泥浆、清水、乳化液或空气)作为循环介质,将破碎的岩屑、土块输送到地表。
9、岩屑、土块输送到地表。6.1 6.1 勘探勘探 (5/22)加固孔壁:防止孔壁坍塌。加固孔壁:防止孔壁坍塌。加固的方法有三种:加固的方法有三种:一是借助于循环液的静水压力来平衡地层的侧向压力以维持其一是借助于循环液的静水压力来平衡地层的侧向压力以维持其稳定,这种方法在现代的反循环钻进中得到充分利用;稳定,这种方法在现代的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,常用的惰性二是用惰性材料或化学材料对孔壁进行处理加固,常用的惰性材料有水泥、黏土,化学材料有混入循环液中的泥浆处理剂,还材料有水泥、黏土,化学材料有混入循环液中的泥浆处理剂,还有如直接注入钻孔中的堵漏剂,如氰
10、凝、丙凝等;有如直接注入钻孔中的堵漏剂,如氰凝、丙凝等;三是用金属或非金属的套管下人钻孔中以支撑孔壁,这种方法三是用金属或非金属的套管下人钻孔中以支撑孔壁,这种方法虽然可靠,但成本较高。虽然可靠,但成本较高。6.1 6.1 勘探勘探 (6/22)钻探钻进方法钻探钻进方法 冲击钻进:冲击钻进:利用钻具重力和下落过程中产生的冲击力使钻头冲击孔利用钻具重力和下落过程中产生的冲击力使钻头冲击孔底岩土并使其产生破坏,从而达到在岩土层中钻进之目的。它又包括底岩土并使其产生破坏,从而达到在岩土层中钻进之目的。它又包括冲击钻探和锤击钻探。冲击钻探和锤击钻探。回转钻进:回转钻进:此法采用底部焊有硬质合金的圆环状
11、钻头进行钻进,钻进此法采用底部焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进,钻进时一般要施加一定的压力,使钻头在旋转中切入岩土层以达到钻进的时一般要施加一定的压力,使钻头在旋转中切入岩土层以达到钻进的目的。它包括岩芯钻探、无岩芯钻探和螺旋钻探,岩芯钻进为孔底环目的。它包括岩芯钻探、无岩芯钻探和螺旋钻探,岩芯钻进为孔底环状钻进,螺旋钻进为孔底全面钻进。状钻进,螺旋钻进为孔底全面钻进。振动钻进:振动钻进:采用机械动力产生的振动力,通过连接杆和钻具传到钻头,采用机械动力产生的振动力,通过连接杆和钻具传到钻头,由于振动力的作用使钻头能更快地破碎岩土层,因而钻进较快。适合由于振动力的作用使钻头能更快地破碎岩土层,因
12、而钻进较快。适合于在土层中,特别是颗粒组成相对细小的土层中采用。于在土层中,特别是颗粒组成相对细小的土层中采用。冲洗钻进:冲洗钻进:利用高压水流冲击孔底土层,使之结构破坏,土颗粒悬浮利用高压水流冲击孔底土层,使之结构破坏,土颗粒悬浮并最终随水流循环流出孔外的钻进方法。由于是靠水流直接冲洗,因并最终随水流循环流出孔外的钻进方法。由于是靠水流直接冲洗,因此无法对土体结构及其他相关特性进行观察鉴别。此无法对土体结构及其他相关特性进行观察鉴别。6.1 6.1 勘探勘探 (7/22)6.1 6.1 勘探勘探 (8/22)SH-30-2A型钻机型钻机6.1 6.1 勘探勘探 (9/22)钻探方法的适用范围
13、钻探方法的适用范围 浅部土层浅部土层可采用下列方法钻探:小口径麻花钻钻进;小可采用下列方法钻探:小口径麻花钻钻进;小口径勺形钻钻进;洛阳铲钻进。口径勺形钻钻进;洛阳铲钻进。6.1 6.1 勘探勘探 (10/22)洛阳铲洛阳铲 6.1 6.1 勘探勘探 (11/22)钻孔口径及规格要求钻孔口径及规格要求钻孔口径应根据钻探目的和钻进工艺确定,应当满足取样、原位钻孔口径应根据钻探目的和钻进工艺确定,应当满足取样、原位测试的要求。测试的要求。对要采取原状土样的钻孔,口径不得小于对要采取原状土样的钻孔,口径不得小于91mm;91mm;对仅需鉴别地层岩性的钻孔,口径不宜小于对仅需鉴别地层岩性的钻孔,口径不
14、宜小于36mm;36mm;在湿陷性黄土中的钻孔,钻孔口径不宜小于在湿陷性黄土中的钻孔,钻孔口径不宜小于150mm.150mm.在确定了钻孔口径后,可根据在确定了钻孔口径后,可根据教材教材P67P67表表6-26-2确定钻具的规格。确定钻具的规格。6.1 6.1 勘探勘探 (12/22)钻进方法的要求钻进方法的要求 对对要求鉴别地层和取样要求鉴别地层和取样的钻孔,均应采用的钻孔,均应采用回转回转钻进(钻进(钻头以旋转方式全面或环状切削岩土体的钻头以旋转方式全面或环状切削岩土体的钻进方法钻进方法)以取得岩土样品。遇到卵石、漂石、)以取得岩土样品。遇到卵石、漂石、碎石、块石等不适合回转钻进的土层时,
15、可改用碎石、块石等不适合回转钻进的土层时,可改用振动回转方式钻进。振动回转方式钻进。在在地下水位以上土层地下水位以上土层中应进行干钻,不得使用中应进行干钻,不得使用冲洗液,不得向孔内注水,但可采用能隔离冲洗冲洗液,不得向孔内注水,但可采用能隔离冲洗液的二重或三重管钻进取样液的二重或三重管钻进取样 钻进岩层钻进岩层宜采用金刚石钻头,对软质岩层及风宜采用金刚石钻头,对软质岩层及风化破碎带应采用双层岩芯管钻头钻进。需要测定化破碎带应采用双层岩芯管钻头钻进。需要测定岩石质量指标岩石质量指标RQDRQD时应采用外径时应采用外径75mm75mm的双层岩芯的双层岩芯管钻头管钻头 在在湿陷性黄土湿陷性黄土中必
16、须采用螺旋钻头钻进中必须采用螺旋钻头钻进取取芯芯钻钻头头螺旋钻头螺旋钻头6.1 6.1 勘探勘探 (13/22)钻孔护壁钻孔护壁 对可能坍塌的地层应采取钻孔护壁措施:对可能坍塌的地层应采取钻孔护壁措施:在在浅部填土及其他松散土层浅部填土及其他松散土层中可采用套管护壁;中可采用套管护壁;在在地下水位以下的饱和软粘土土层、粉土层及砂层地下水位以下的饱和软粘土土层、粉土层及砂层中宜采用泥浆中宜采用泥浆护壁;护壁;在在破碎岩层破碎岩层中可视需要采用优质泥浆、水泥浆或化学浆液护壁。中可视需要采用优质泥浆、水泥浆或化学浆液护壁。冲洗液严重漏失时,应采取充填封闭等堵漏措施冲洗液严重漏失时,应采取充填封闭等堵
17、漏措施6.1 6.1 勘探勘探 (14/22)钻探的其它一些技术要求:钻探的其它一些技术要求:1.1.钻孔垂直度控制钻孔垂直度控制2.2.进尺控制进尺控制3.3.孔深与分层控制孔深与分层控制4.4.岩芯采取率要求岩芯采取率要求5.5.水位观测等水位观测等6.1 6.1 勘探勘探 (15/22)名称名称特点特点用用 途途试坑试坑深数十厘米的小坑,形深数十厘米的小坑,形状不定状不定局部剥除地表覆土,揭露基岩局部剥除地表覆土,揭露基岩浅井浅井从地表向下垂直,断面从地表向下垂直,断面呈圆形或方形,深呈圆形或方形,深5 5-15m-15m确定覆盖层及风化层的岩性及厚度,取原状确定覆盖层及风化层的岩性及厚
18、度,取原状土样土样 ,进行载荷试验、渗水试验等,进行载荷试验、渗水试验等探槽探槽在地表垂直岩层走向或在地表垂直岩层走向或构造线方向挖掘成深度构造线方向挖掘成深度不大(小于不大(小于3-5m3-5m)的长)的长方形槽子方形槽子追索构造线、断层、探察残积坡积层及风化追索构造线、断层、探察残积坡积层及风化岩层的厚度和岩性岩层的厚度和岩性竖井竖井形状与浅井相同,但深形状与浅井相同,但深度可超过度可超过20m20m,一般在平一般在平缓山地、漫滩、阶地等缓山地、漫滩、阶地等岩层较平缓的地方,有岩层较平缓的地方,有时需要进行支护时需要进行支护 了解覆盖层的厚度及性质、构造线、岩石破了解覆盖层的厚度及性质、构
19、造线、岩石破碎情况,岩溶、滑坡等,对岩层倾角较缓时碎情况,岩溶、滑坡等,对岩层倾角较缓时效果较好效果较好 岩土工程勘探中常用的坑岩土工程勘探中常用的坑、槽、洞类型及特点、槽、洞类型及特点6.1 6.1 勘探勘探 (16/22)名称名称特点特点适用条件适用条件平洞平洞在地面有出口的水平坑在地面有出口的水平坑道,深度较大,适用于道,深度较大,适用于岩层产状较陡的基岩岩岩层产状较陡的基岩岩层探察层探察调查斜坡地质构造,对查明地层岩性、调查斜坡地质构造,对查明地层岩性、软弱夹层、破碎带、风化岩层效果较软弱夹层、破碎带、风化岩层效果较好,也可以进行取样或作原位试验好,也可以进行取样或作原位试验续续:岩土
20、勘探中常用的坑岩土勘探中常用的坑、槽、洞类型及特点、槽、洞类型及特点6.1 6.1 勘探勘探 (17/22)地球物理勘探地球物理勘探概念:概念:地球物理勘探简称物探地球物理勘探简称物探,它是基于不同的地层岩性、不同的它是基于不同的地层岩性、不同的地质单元具有不同的物理学性质的特点,以地球物理的方法来探测地质单元具有不同的物理学性质的特点,以地球物理的方法来探测地层的分界线、面及地质构造线面以及异常点地层的分界线、面及地质构造线面以及异常点(区域区域)的探察方法。的探察方法。基本原理:基本原理:由于由于地质体具有不同的物理性质地质体具有不同的物理性质(导电性、弹性、磁性、导电性、弹性、磁性、密度
21、、放射性等密度、放射性等)和不同的物理状态和不同的物理状态(含水率、空隙性、固结程度等含水率、空隙性、固结程度等),),它们为利用物探方法研究各种不同的地质体和地质现象提供了物它们为利用物探方法研究各种不同的地质体和地质现象提供了物理前提。所探测的地质体各部分之间以及该地质体与周围地质体之理前提。所探测的地质体各部分之间以及该地质体与周围地质体之间的物理性质和物理状态差异愈大间的物理性质和物理状态差异愈大,就愈能获得比较满意的结果。就愈能获得比较满意的结果。工程物探:工程物探:应用于岩土工程勘察中的物探应用于岩土工程勘察中的物探 6.1 6.1 勘探勘探 (18/22)物探的种类及其适用范围物
22、探的种类及其适用范围具体方法有很多种,主要可分为以下几大类:具体方法有很多种,主要可分为以下几大类:电法勘探、磁法勘电法勘探、磁法勘探、重力勘探、地震勘探、放射性勘探、井中地球物理测量探、重力勘探、地震勘探、放射性勘探、井中地球物理测量(也(也叫地球物理测井)以及叫地球物理测井)以及地球物理遥感测量地球物理遥感测量等。等。在岩土工程勘察中运用最普遍的是在岩土工程勘察中运用最普遍的是电阻率法电阻率法和和地震折射波法地震折射波法。此。此外外,近年来近年来地质雷达地质雷达和和声波测井声波测井的运用效果也较好。的运用效果也较好。电阻率法电阻率法是依靠人工建立直流电场是依靠人工建立直流电场,在地表测量某
23、点垂直方向或在地表测量某点垂直方向或水平方向的水平方向的电阻率变化电阻率变化,从而推断地质体性状的方法。从而推断地质体性状的方法。地震勘探地震勘探是通过人工激发的是通过人工激发的地震波在地壳内传播的特点地震波在地壳内传播的特点来探查地来探查地质体的一种物探方法。在岩土工程勘察中运用最多的是高频质体的一种物探方法。在岩土工程勘察中运用最多的是高频 (200200300Hz300Hz)地震波浅层折射法)地震波浅层折射法,可以研究深度在可以研究深度在 100m 100m 以以内的地质体。内的地质体。6.1 6.1 勘探勘探 (19/22)地质雷达地质雷达是是交流电法勘探交流电法勘探中的一种方法。中的
24、一种方法。基本原理:基本原理:沿用对空雷达的原理沿用对空雷达的原理,由发射机发由发射机发射射脉冲电磁波脉冲电磁波,其中一部分是沿着空气与介质其中一部分是沿着空气与介质(岩土体岩土体)分界面传播的分界面传播的直达波直达波,经过时间经过时间 t t0 0 后到达接受天线后到达接受天线,为接收机所接收。另一部分为接收机所接收。另一部分传入介质内传入介质内,在其中若遇电性不同的另一介质在其中若遇电性不同的另一介质体体(如其他岩土体、洞穴等如其他岩土体、洞穴等),就发生反射和,就发生反射和折射折射,经过时间经过时间 t ts s 后回到接收天线后回到接收天线,称为称为回波回波。根据所接收到两种波的传播时
25、间来判断另一根据所接收到两种波的传播时间来判断另一介质体的存在并测算其埋藏深度介质体的存在并测算其埋藏深度 。优点:优点:分辨能力强分辨能力强,判释精度高。判释精度高。它对探查浅部介质体它对探查浅部介质体,如覆盖层厚度、基岩强如覆盖层厚度、基岩强风化带埋深、溶洞及地下洞室和管线位置等风化带埋深、溶洞及地下洞室和管线位置等,效果尤佳。效果尤佳。6.1 6.1 勘探勘探 (20/22)声波测井声波测井概念:概念:利用岩土的利用岩土的传送声波速度传送声波速度或或其他声学特性其他声学特性来研究钻井的来研究钻井的地质剖面,判断固井质量的一种测井方法。地质剖面,判断固井质量的一种测井方法。基本原理:声波在
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程地质 勘探 取样 分解
限制150内