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1、岩土工程勘察课件岩土工程勘察课件5 5勘探工作勘探工作的布置的布置(一一)勘探工作布置的一般原则勘探工作布置的一般原则 1 1、勘探总体布置形式、勘探总体布置形式 （1 1）勘探线）勘探线 按特定方向沿线布置勘探点（等间距、或按特定方向沿线布置勘探点（等间距、或不等间距），了解沿线工程地质条件，绘制工程地质剖面图。不等间距），了解沿线工程地质条件，绘制工程地质剖面图。用于初勘阶段、线形工程勘察、天然建材初查。用于初勘阶段、线形工程勘察、天然建材初查。用于初勘阶段、线形工程勘察、天然建材初查。用于初勘阶段、线形工程勘察、天然建材初查。（2 2）勘探网）勘探网 勘探网选布在相互交叉的勘探线及其交叉
2、勘探网选布在相互交叉的勘探线及其交叉点上，形成网状。（方格状、三角状、弧状等）点上，形成网状。（方格状、三角状、弧状等）用于了解面上的工程地质条件，绘制不同方向的剖面图，用于了解面上的工程地质条件，绘制不同方向的剖面图，用于了解面上的工程地质条件，绘制不同方向的剖面图，用于了解面上的工程地质条件，绘制不同方向的剖面图，场地地质结构立体投影图。适用于基础工程场地详勘，天然场地地质结构立体投影图。适用于基础工程场地详勘，天然场地地质结构立体投影图。适用于基础工程场地详勘，天然场地地质结构立体投影图。适用于基础工程场地详勘，天然建材详查阶段建材详查阶段建材详查阶段建材详查阶段 （3 3）结合建筑物基
3、础轮廓）结合建筑物基础轮廓 一般工程建筑物设计要求，一般工程建筑物设计要求，勘探工作按建筑物基础类型、型式、轮廓布置，并提供剖面勘探工作按建筑物基础类型、型式、轮廓布置，并提供剖面及定量指标。及定量指标。2课件 （2）与工程建筑物稳定性有关的工程地质问题的研究的需要；）与工程建筑物稳定性有关的工程地质问题的研究的需要；如坝基可能的滑移面深度、渗漏带底板深度。如坝基可能的滑移面深度、渗漏带底板深度。（3）工程设计的特殊要求；）工程设计的特殊要求；如确定坝基灌浆处理的深度、桩基深度、持力层深度等。如确定坝基灌浆处理的深度、桩基深度、持力层深度等。（4）工程地质测绘及物探对某种勘探目的层的推断，在勘
4、探）工程地质测绘及物探对某种勘探目的层的推断，在勘探设计中应逐孔确定合理深度，明确终孔标志。对于规范不应机设计中应逐孔确定合理深度，明确终孔标志。对于规范不应机械执行，应结合实际地质条件灵活运用。械执行，应结合实际地质条件灵活运用。9课件二、勘探工程的施工顺序二、勘探工程的施工顺序 勘探工程的合理施工顺序，既能提高勘探效率，取得满勘探工程的合理施工顺序，既能提高勘探效率，取得满意的成果，又节约勘探工作量。为此，在勘探工程总体布置的意的成果，又节约勘探工作量。为此，在勘探工程总体布置的基础上，须重视和研究勘探工程的施工顺序问题，即全部勘探基础上，须重视和研究勘探工程的施工顺序问题，即全部勘探工程
5、在空间和时间上的发展问题。工程在空间和时间上的发展问题。一项建筑工程，尤其是场地地质条件复杂的重大工程，一项建筑工程，尤其是场地地质条件复杂的重大工程，需要勘探解决的问题往往较多。由于勘探工程不可能同时全需要勘探解决的问题往往较多。由于勘探工程不可能同时全面施工，而必须分批进行。这就应根据所需查明问题的轻重面施工，而必须分批进行。这就应根据所需查明问题的轻重主次，同时考虑到设备搬迁方便和季节变化，将勘探坑孔分主次，同时考虑到设备搬迁方便和季节变化，将勘探坑孔分为几批，按先后顺序施工。为几批，按先后顺序施工。先施工的坑孔，必须为后继坑孔提供进一步地质分析所先施工的坑孔，必须为后继坑孔提供进一步地
6、质分析所需的资料。所以在勘探过程中应及时整理资料，并利用这些需的资料。所以在勘探过程中应及时整理资料，并利用这些资料指导和修改后继坑孔的设计和施工。不言而喻，选定第资料指导和修改后继坑孔的设计和施工。不言而喻，选定第一批施工的勘探坑孔是具有重要意义的。一批施工的勘探坑孔是具有重要意义的。10课件 根据实践经验，第一批施工的坑孔应为：对控制场地工程根据实践经验，第一批施工的坑孔应为：对控制场地工程地质条件具关键作用和对选择场地有决定意义的坑孔；建筑物地质条件具关键作用和对选择场地有决定意义的坑孔；建筑物重要部位的坑孔；为其他勘察工作提供条件，而施工周期又比重要部位的坑孔；为其他勘察工作提供条件，
7、而施工周期又比较长的坑孔；在主要勘探线上的坑孔。考虑到洪水的威胁，应较长的坑孔；在主要勘探线上的坑孔。考虑到洪水的威胁，应在枯水期尽量先施工水上或近水的坑孔。由此可知，第一批坑在枯水期尽量先施工水上或近水的坑孔。由此可知，第一批坑孔的工程量是比较大的。孔的工程量是比较大的。11课件第六节第六节 采取土样采取土样 取样是岩土工程勘察中必不可少的、经常性的工作。为取样是岩土工程勘察中必不可少的、经常性的工作。为定量评价岩土工程问题而提供室内试验的样品，包括岩土样定量评价岩土工程问题而提供室内试验的样品，包括岩土样和水样。除了在地面工程地质测绘调查和坑探工程中采取试和水样。除了在地面工程地质测绘调查
8、和坑探工程中采取试样外，主要是在钻孔中采取的。样外，主要是在钻孔中采取的。岩土工程师一般很重视岩土物理力学性质指标的获取，岩土工程师一般很重视岩土物理力学性质指标的获取，致力于各种试验理论和方法的研究，但对岩土试样的代表性致力于各种试验理论和方法的研究，但对岩土试样的代表性问题，即试验成果是否确切表征实际岩土体性状的问题，则问题，即试验成果是否确切表征实际岩土体性状的问题，则重视不够。它关系到岩土取样的问题。重视不够。它关系到岩土取样的问题。12课件 关于试样的代表性，从取样角度来说，需考虑取样的位置、关于试样的代表性，从取样角度来说，需考虑取样的位置、数量和技术问题。岩土体一般为非均质体，其
9、性状指标是一定数量和技术问题。岩土体一般为非均质体，其性状指标是一定空间范围的随机变量。因此取样的位置在一定的单元体内应力空间范围的随机变量。因此取样的位置在一定的单元体内应力求在不同方向上均匀分布，以反映趋势性的变化。求在不同方向上均匀分布，以反映趋势性的变化。样本的大小关系到总体特性指标样本的大小关系到总体特性指标(包括均值、方差及置信包括均值、方差及置信区间区间)估计的精确度和可靠度。考虑到取样的成本，需要从技估计的精确度和可靠度。考虑到取样的成本，需要从技术和经济两方面权衡，合理地确定取样的数量。根据勘察设计术和经济两方面权衡，合理地确定取样的数量。根据勘察设计要求，不同试样的用途是不
10、一样的。要求，不同试样的用途是不一样的。例如，有的试样主要用于岩土分类定名；有的主要用于研例如，有的试样主要用于岩土分类定名；有的主要用于研究其物理性质；而有的除上述外，还要研究其力学性质。为了究其物理性质；而有的除上述外，还要研究其力学性质。为了保证所取试样符合试验要求，必须采用合适的取样技术。保证所取试样符合试验要求，必须采用合适的取样技术。本节主要讨论钻孔中采取土样的技术问题，即土样的质量本节主要讨论钻孔中采取土样的技术问题，即土样的质量要求、取样方法、器具以及取样效果的评价等问题。要求、取样方法、器具以及取样效果的评价等问题。13课件一、土样的质量等级一、土样的质量等级 土样的质量实质
11、上是土样的扰动问题。土样扰动表现在原土样的质量实质上是土样的扰动问题。土样扰动表现在原位应力状态、含水率、结构和组成成分等方面的变化，它们产位应力状态、含水率、结构和组成成分等方面的变化，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的全过程生于取样之前，取样之中以及取样之后直至试样制备的全过程之中。土样扰动对试验成果的影响也是多方面的，使之不能确之中。土样扰动对试验成果的影响也是多方面的，使之不能确切表征实际的岩土体。从理论上讲，除了应力状态的变化以及切表征实际的岩土体。从理论上讲，除了应力状态的变化以及由此引起的卸荷回弹是不可避免的之外，其余的都可以通过适由此引起的卸荷回弹是不可避免
12、的之外，其余的都可以通过适当的取样器具和操作方法来克服或减轻。实际上，完全不扰动当的取样器具和操作方法来克服或减轻。实际上，完全不扰动的真正原状土样是无法取得的。的真正原状土样是无法取得的。有的学者从实用观点出发，提出对有的学者从实用观点出发，提出对不扰动土样或或原状土样基本质量要求是：基本质量要求是：(1)(1)没有结构扰动。没有结构扰动。(2)(2)没有含水率和孔隙比的变化。没有含水率和孔隙比的变化。(3)(3)没有物理成分和化学成分的改变。没有物理成分和化学成分的改变。14课件 并规定了满足上述基本质量要求的具体标准。并规定了满足上述基本质量要求的具体标准。由于不同试验项目对土样扰动程度
13、有不同的控制要求，由于不同试验项目对土样扰动程度有不同的控制要求，因此许多国家的规范或手册中都根据不同的试验要求来划分因此许多国家的规范或手册中都根据不同的试验要求来划分土样质量级别。土样质量级别。规范参照国外的经验，对土样质量级别作了四级划规范参照国外的经验，对土样质量级别作了四级划分，并明确规定各级土样能进行的试验项目分，并明确规定各级土样能进行的试验项目(下表下表)。其中。其中、级土样相当于级土样相当于原状土样原状土样，但，但级土样比级土样比级土样有更高的级土样有更高的要求。表中对四级土样扰动程度的区分只是定性的和相对的，要求。表中对四级土样扰动程度的区分只是定性的和相对的，没有严格的定
14、量标准。没有严格的定量标准。目前虽已有多种评价土样扰动程度的方法，但在实际工目前虽已有多种评价土样扰动程度的方法，但在实际工程中不大可能去对所取土样的扰动程度作详细研究和定量评程中不大可能去对所取土样的扰动程度作详细研究和定量评价，只能对采取某一级别土样所必须使用的器具和操作方法价，只能对采取某一级别土样所必须使用的器具和操作方法作出规定。作出规定。15课件级别级别级别级别扰动程度扰动程度扰动程度扰动程度试试试试 验验验验 内内内内 容容容容不扰动不扰动土类定名、含水率、密度、压缩土类定名、含水率、密度、压缩变形、抗剪强度变形、抗剪强度轻微扰动轻微扰动土类定名、含水率、密度土类定名、含水率、密
15、度显著扰动显著扰动土类定名、含水率土类定名、含水率完全扰动完全扰动土类定名土类定名 土土 样样 质质 量量 等等 级级 划划 分分 表表 此外，还要考虑土层特点、操作水平和地区经验，来此外，还要考虑土层特点、操作水平和地区经验，来判断所取土样是否达到了预期的质量等级。判断所取土样是否达到了预期的质量等级。16课件二、钻孔取土器及其适用条件二、钻孔取土器及其适用条件 取土器是影响土样质量的重要因素，所以勘察部门都注重取取土器是影响土样质量的重要因素，所以勘察部门都注重取土器的设计、制造。对取土器的基本要求是：尽可能使土样不受土器的设计、制造。对取土器的基本要求是：尽可能使土样不受或少受扰动；能顺
16、利切入土层中，并取上土样；结构简单且使用或少受扰动；能顺利切入土层中，并取上土样；结构简单且使用方便。方便。(一一)取土器基本技术参数取土器基本技术参数 取土器的取土质量，首先取决于取样管的几何尺寸和形状。取土器的取土质量，首先取决于取样管的几何尺寸和形状。目前国内外钻孔取土器有贯入式和回转式两大类，其尺寸、规格目前国内外钻孔取土器有贯入式和回转式两大类，其尺寸、规格不尽相同。以国内主要使用的贯入式取土器来说，有两种规格的不尽相同。以国内主要使用的贯入式取土器来说，有两种规格的取样管取样管.1 1、取样管直径、取样管直径(D)(D)目前土试样的直径多为目前土试样的直径多为50mm50mm或或8
17、0mm,80mm,考虑到边缘的扰动，相考虑到边缘的扰动，相应地宜采用内径应地宜采用内径(De)(De)为为75mm75mm及及100mm100mm的取样管。对于饱和软粘土、的取样管。对于饱和软粘土、湿陷性黄土等某些特殊土类，取样管直径还应更大些。湿陷性黄土等某些特殊土类，取样管直径还应更大些。17课件2 2、面积比、面积比(Ca)(Ca)对于无管靴的薄壁取土器，Dw=Dt，Ca值愈大，土样被扰动的可能性愈大。一般采取高质量土样的薄壁取土器，其Ca10%，采取低级别土样的厚壁取土器Ca值可达30%。3、内间隙比（、内间隙比（Ci）18课件 C Ci i的作用是减小取样管内壁与土样间因摩擦而引起对
18、土的作用是减小取样管内壁与土样间因摩擦而引起对土样的扰动，样的扰动，C Ci i的最佳值随着土样的直径的增大而减小。国内的最佳值随着土样的直径的增大而减小。国内生产的各种取土器生产的各种取土器C Ci i值为值为0-1.5%0-1.5%。4、外间隙比（、外间隙比（C0）C C0 0的作用是减小取样管外壁与土层的摩擦，以使取土器能的作用是减小取样管外壁与土层的摩擦，以使取土器能顺利入土。国内生产的各种取土器顺利入土。国内生产的各种取土器C C0 0值为值为0-2%0-2%。19课件5 5、取样管长度、取样管长度(L)(L)取样管长度要满足各项试验的要求。考虑到取样时土样上、取样管长度要满足各项试
19、验的要求。考虑到取样时土样上、下端受扰动以及制样时试样破损等因素，取样管长度应较实际下端受扰动以及制样时试样破损等因素，取样管长度应较实际所需试样长度要大些。所需试样长度要大些。关于取样管的直径与长度，有两种不同的设计思路。一种关于取样管的直径与长度，有两种不同的设计思路。一种主张短而粗，一种主张长而细；二者优缺点互补。中国过去沿主张短而粗，一种主张长而细；二者优缺点互补。中国过去沿用前苏联短而粗的标准。但目前国际比较通用的是长而细的一用前苏联短而粗的标准。但目前国际比较通用的是长而细的一种，它能满足更多试验项目的要求。种，它能满足更多试验项目的要求。6 6、刃口角度、刃口角度()也是影响土样
20、质量的重要因素。该值愈小则土样的质也是影响土样质量的重要因素。该值愈小则土样的质量愈好。但是量愈好。但是过小，刃口易于受损，加工处理技术和对材过小，刃口易于受损，加工处理技术和对材料的要求也更高，势必提高了成本。国内生产的取土器料的要求也更高，势必提高了成本。国内生产的取土器值值一般为一般为5 50 0-10-100 0。20课件(二二)贯入式取土器贯入式取土器 贯入式取土器取样时，采用击入或压入的方法将取土器贯入贯入式取土器取样时，采用击入或压入的方法将取土器贯入土中。这类取土器又可分为敞口取土器和活塞取土器两类。敞口土中。这类取土器又可分为敞口取土器和活塞取土器两类。敞口取土器按取样管壁厚
21、分厚壁、薄壁和束节式三种；活塞取土器又取土器按取样管壁厚分厚壁、薄壁和束节式三种；活塞取土器又有固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。有固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。(三三)回转式取土器回转式取土器 回转式取土器的基本结构与岩心钻探的双层岩心管相同，分回转式取土器的基本结构与岩心钻探的双层岩心管相同，分为单动和双动两类。单动三重管取土器和双动三重管取土器。为单动和双动两类。单动三重管取土器和双动三重管取土器。回转式取土器可采取较坚硬、密实的土类以至软岩的样品。回转式取土器可采取较坚硬、密实的土类以至软岩的样品。单动型取土器适用于软塑坚硬状态的粘性土和粉土、粉细砂土，单动型取土器适用
22、于软塑坚硬状态的粘性土和粉土、粉细砂土，土样质量土样质量-级。双动型取土器适用于硬塑坚硬状态的粘性级。双动型取土器适用于硬塑坚硬状态的粘性土、中砂、粗砂、砾砂、碎石土及软岩，土样质量亦为土、中砂、粗砂、砾砂、碎石土及软岩，土样质量亦为-级。级。21课件三、钻孔取样的操作三、钻孔取样的操作 土样质量的优劣，不仅取决于取土器具，还取决于取样全土样质量的优劣，不仅取决于取土器具，还取决于取样全过程的各项操作是否恰当。过程的各项操作是否恰当。(一一)钻进要求钻进要求 (1)(1)使用合适的钻具与钻进方法。一般应采用较平稳的回转式使用合适的钻具与钻进方法。一般应采用较平稳的回转式钻进。若采用冲击、振动、
23、水冲等方式钻进时，应在预计取样钻进。若采用冲击、振动、水冲等方式钻进时，应在预计取样位置位置1m1m以上改用回转钻进。在地下水位以上一般应采用干钻方以上改用回转钻进。在地下水位以上一般应采用干钻方式。式。(2)(2)在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用套管护壁，应注意在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用套管护壁，应注意旋入套管时管靴对土层的扰动，且套管底部应限制在预计取样旋入套管时管靴对土层的扰动，且套管底部应限制在预计取样深度以上大于深度以上大于3 3倍孔径的距离。倍孔径的距离。(3)(3)应注意保持钻孔内的水头等于或稍高于地下水位，以避免应注意保持钻孔内的水头等于或稍高于地下水位，以避免产生孔
24、底管涌，在饱和粉、细砂土中尤应注意。产生孔底管涌，在饱和粉、细砂土中尤应注意。22课件(二二)取样要求取样要求(1)(1)到达预计取样位置后，要仔细清除孔底浮土。孔底允许残到达预计取样位置后，要仔细清除孔底浮土。孔底允许残留浮土厚度不能大于取土器废土段长度。清除浮土时，需注意留浮土厚度不能大于取土器废土段长度。清除浮土时，需注意不致扰动待取土样的土层。不致扰动待取土样的土层。(2)(2)下放取土器必须平稳，避免侧刮孔壁。取土器入孔底时应下放取土器必须平稳，避免侧刮孔壁。取土器入孔底时应轻放，以避免撞击孔底而扰动土层。轻放，以避免撞击孔底而扰动土层。(3)(3)贯入取土器力求快速连续，最好采用静
25、压方式。如采用锤贯入取土器力求快速连续，最好采用静压方式。如采用锤击法，应做到重锤少击，且应有导向装置，以避免锤击时摇晃。击法，应做到重锤少击，且应有导向装置，以避免锤击时摇晃。饱和粉、细砂土和软粘土，必须采用静压法取样。饱和粉、细砂土和软粘土，必须采用静压法取样。(4)(4)当土样贯满取土器后，在提升取土器前应旋转当土样贯满取土器后，在提升取土器前应旋转2 2至至3 3圈，也圈，也可静置约可静置约10min10min，以使土样根部与母体顺利分离，减少逃土的可，以使土样根部与母体顺利分离，减少逃土的可能性。提升时要平稳，切忌陡然升降或碰撞孔壁，以免失落土能性。提升时要平稳，切忌陡然升降或碰撞孔壁，以免失落土样。样。23课件24课件结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！25