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(jiǎn)稱(chēng)工程物探，其目的是利用專(zhuān)門(mén)儀器，測(cè)定各類(lèi)巖、土體或地質(zhì)體的密度、導(dǎo)電性、彈性、磁性、放射性等物理性質(zhì)的差別，通過(guò)分析解釋判斷地面下的工程地質(zhì)條件。它是在測(cè)繪工作的基礎(chǔ)上探測(cè)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(cè)井）；按被探測(cè)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(cè)井則多采用綜合測(cè)井。

物探的優(yōu)點(diǎn)在于能經(jīng)濟(jì)而迅速地探測(cè)較大范圍，且通過(guò)不同方向的多個(gè)剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎(chǔ)，在控制點(diǎn)和異常點(diǎn)上布置勘探、試驗(yàn)工作，既可減少盲目性，又可提高精度。測(cè)井則可增補(bǔ)鉆探工作所得資料并提高其質(zhì)量。開(kāi)展多種方法綜合物探，根據(jù)綜合成果進(jìn)行對(duì)比分析，可以顯著提高地質(zhì)解釋的質(zhì)量，擴(kuò)大物探解決問(wèn)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?zhuān)灾挥械刭|(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(jī)械鉆進(jìn)或礦山掘進(jìn)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(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的工程地質(zhì)剖面的勘察方法。其任務(wù)是：查明建筑物影響范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)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(duì)建筑物穩(wěn)定性有不利影響的巖體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)面（如軟弱夾層、斷層與裂隙）;揭露地下水并觀測(cè)其動(dòng)態(tài);采取試驗(yàn)用的巖土試樣；為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或長(zhǎng)期觀測(cè)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(cè)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(lái)進(jìn)行大型現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。因此,有時(shí)需采用大孔徑鉆探技術(shù),或在鉆孔中運(yùn)用鉆孔攝影，孔內(nèi)電視或采用綜合物探測(cè)井以彌補(bǔ)其不足。但在關(guān)鍵部位還需采用便于直接觀察和測(cè)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(yīng)在工程地質(zhì)測(cè)繪和物探工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同工程地質(zhì)勘探階段需要查明的問(wèn)題，合理設(shè)計(jì)洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結(jié)構(gòu)，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。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)

用專(zhuān)門(mén)的觀測(cè)儀器對(duì)建筑區(qū)工程地質(zhì)條件各要素或?qū)こ探ㄖ顒?dòng)有重要影響的自然(物理)地質(zhì)作用和某些重要的工程地質(zhì)作用隨時(shí)間的發(fā)展變化，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)期的重復(fù)測(cè)量的工作。觀測(cè)的主要內(nèi)容有：巖、土體位移范圍、速度、方向；巖、土體內(nèi)地下水位變化；巖體內(nèi)破壞面上的壓力；爆破引起的質(zhì)點(diǎn)速度；峰值質(zhì)點(diǎn)加速度；人工加固系統(tǒng)的載荷變化等。此項(xiàng)工作主要是在論證建筑物的施工設(shè)計(jì)的詳細(xì)勘察階段進(jìn)行，工程地質(zhì)作用的觀測(cè)則往往在施工和建筑物使用期間進(jìn)行。長(zhǎng)期觀測(cè)取得的資料經(jīng)整理分析，可直接用于工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，檢驗(yàn)工程地質(zhì)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，對(duì)不良地質(zhì)作用及時(shí)采取防治措施，確保工程。

工程地質(zhì)鉆探的概念

工程地質(zhì)鉆探是獲取地表下準(zhǔn)確的地質(zhì)資料的重要的方法，而且通過(guò)鉆探的鉆孔采取原狀巖土樣和做現(xiàn)場(chǎng)力學(xué)試驗(yàn)也是工程地質(zhì)鉆探的任務(wù)之一。

鉆探是指在地表下用鉆頭鉆入地層的勘探方法。在地層內(nèi)鉆成直徑較小并具有相當(dāng)深度的圓通形孔眼的孔稱(chēng)為鉆孔。通常將直徑大于等于800mm以上的鉆孔稱(chēng)為大直徑鉆井。

鉆孔的要素如圖所示。鉆孔上部口徑較大，下部口徑較小，成階梯狀。鉆孔的上部為孔口，底部為孔底；四周側(cè)壁為孔壁。鉆孔斷面的直徑為孔經(jīng)；由大孔經(jīng)改為小孔經(jīng)稱(chēng)換經(jīng)。從孔口到孔底的距離為孔深。

造成土試樣擾動(dòng)有三個(gè)原因：

一是外界條件引起的土試樣的擾動(dòng)，如鉆進(jìn)工藝、鉆具選用、鉆壓、鉆速、取土方法選擇等。若在選用上不夠合理時(shí)，都能造成其土質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)被破壞。

二是采樣過(guò)程造成的土體中應(yīng)力條件發(fā)生了改變，引起圖樣內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位置位移和組織結(jié)構(gòu)的變化，甚至出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)間的原由粘聚力的破壞。

三是采取土樣時(shí)，需用取土器采取。但不論采用何種取土器，它都有一定的壁厚、長(zhǎng)度和面積。當(dāng)切如土層時(shí)，會(huì)使土樣產(chǎn)生一定的壓縮變形。壁愈厚所排開(kāi)土體愈多，其變形量愈大，這就造成土樣更大的擾動(dòng)。

從上述可見(jiàn)，所謂原狀土試樣實(shí)際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動(dòng)。為此，在采取土試樣過(guò)程中，應(yīng)力求減小對(duì)試樣的擾動(dòng)，要盡力排除各種可能增大擾動(dòng)量的因素。

按照取樣方法和試驗(yàn)?zāi)康模瑤r土工程勘察規(guī)范對(duì)土試樣的擾動(dòng)程度分成如下的質(zhì)量等級(jí)：

一級(jí)—不擾動(dòng)，可進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類(lèi)定義、含水量、密度、強(qiáng)度系數(shù)、變形參數(shù)、固結(jié)壓密系數(shù)。

二級(jí)—輕微擾動(dòng)，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類(lèi)定義、含水量、密度。

三級(jí)—顯著擾動(dòng)，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類(lèi)定義、含水量。

四級(jí)—完全擾動(dòng)，可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有：土類(lèi)定義。

在鉆孔取樣時(shí)，采用薄壁取土器所采得的土樣定為一～二級(jí)；

對(duì)于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二～三級(jí)；

對(duì)于采用標(biāo)準(zhǔn)貫入器、螺紋鉆頭或巖芯鉆頭所采得的粘性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定義為三～四級(jí)。

從上可見(jiàn)，為取得一級(jí)質(zhì)量的土試樣，普遍采用薄壁取土器來(lái)采取，以滿(mǎn)足土工試驗(yàn)全部的物理力學(xué)參數(shù)的正確獲得。