工程地質(zhì)勘察鉆探

工程地質(zhì)勘察鉆探-工程地質(zhì)勘察鉆探1第1頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

第一節(jié)鉆進(jìn)方法一、人力沖擊和回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)使用條件鉆探設(shè)備和工具

圖2-1洛陽(yáng)鏟（1）-弧形鏟（2）、（3）-圓形鏟（4）-掌形鏟（5）-軟濕黏土鏟（6）-稀泥鏟（7）-稀泥鏟（8）-水位以下的稀泥鏟（9）-砂土和淤泥稀泥鏟（10）-風(fēng)化的巖石鏟-工程地質(zhì)勘察鉆探2第2頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、機(jī)械鉆進(jìn)方法

（一）機(jī)械振動(dòng)鉆進(jìn)

圖2-2雙輪雙軸振動(dòng)器作用原理示意圖1—齒輪2—軸3—偏心輪雙軸雙輪振動(dòng)器的作用原理，如圖所示。兩個(gè)偏心輪的形狀、尺寸、重量和偏心距都相同，兩輪的軸水平布置，且互相平行，兩軸2由齒輪1傳動(dòng)，因而使兩個(gè)偏心輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，而角速度相同和相位角對(duì)稱。由圖可知，無(wú)論兩個(gè)偏心輪處于任何位置，離心力Q1和Q2均可分解為兩組分力。其中水平分力S1和S2大小相等水平相反，故相互抵消；而垂直分力P1和P2大小相等，方向相同，其合力P等于P1和P2之和。當(dāng)偏心輪的重心位于水平軸線以上時(shí)，合力的方向則向上。因此，合力P將使鉆具產(chǎn)生垂直方向的振動(dòng)。

-工程地質(zhì)勘察鉆探3第3頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）機(jī)械螺旋鉆進(jìn)(見(jiàn)第三章)

1.螺旋鉆進(jìn)的特點(diǎn)、分類及應(yīng)用

2.螺旋鉆具

3.螺旋鉆進(jìn)的工藝參數(shù)4第4頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)采取砂土樣品

取土器的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)參數(shù)（一）取土器的設(shè)計(jì)要求1.取土器進(jìn)入土層要順利，提取時(shí)不掉土，所取天然土樣符合天然狀態(tài)下的原狀態(tài)下的原始結(jié)構(gòu)。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工和操作。3.土樣頂端所所受的壓力，包括鉆孔中的水拄壓力、大氣壓及土樣與取土筒內(nèi)的阻力所產(chǎn)生的壓密。4.土樣下端所受的吸力，包括真空吸力、土樣本身的內(nèi)聚力和土樣自重。5.取土器進(jìn)入土層的方法、進(jìn)入土層的深度和取土器的技術(shù)參數(shù)等。-工程地質(zhì)勘察鉆探5第5頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）取土器的技術(shù)參數(shù)

1.直徑取土器直徑的大小，關(guān)系到土樣質(zhì)量。按《工業(yè)與民用建筑工程地質(zhì)勘察規(guī)范》規(guī)定：取土器的內(nèi)徑不宜小于89毫米。設(shè)計(jì)取土器直徑慶考慮下列因素：①取土方法：取土?xí)r土樣與取土筒內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦而造成土樣邊緣擾動(dòng)，此擾動(dòng)帶的寬度與取土方法、土層性質(zhì)等有關(guān)。根據(jù)已有資隊(duì)當(dāng)取土器技術(shù)參數(shù)選擇適當(dāng)，采用壓入或重錘少擊法取土比擾動(dòng)帶的寬度一般在10毫米左右。

②土層性質(zhì)；對(duì)于易擾動(dòng)的軟土，取土器直徑不應(yīng)小于100毫米；濕陷性黃土不應(yīng)小丁120毫九砂土可采用直徑較小的取土器，以免提取時(shí)脫落土樣。

圖2-3取土器直徑③環(huán)刀直徑目前土工試驗(yàn)所用的環(huán)刀直徑其規(guī)格有多種，土樣直徑除去擾動(dòng)帶寬度后，尚應(yīng)稍大于環(huán)刀直徑。

-工程地質(zhì)勘察鉆探6第6頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.內(nèi)間距比

取土管內(nèi)徑(Ds)和管靴刃口內(nèi)徑（De)之差與刃口內(nèi)徑之比稱內(nèi)間距比Ci％)。3.外間距比取土器管靴外徑(Dw)和取土管外徑(Dt)之差與取土管外徑之比稱外間距比(c。％)。-工程地質(zhì)勘察鉆探7第7頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.面積比取土器最大斷面積和原狀土樣斷面積之差與原狀土樣斷面積之比稱面積比(Ar％)。土層類別取土方法取土管內(nèi)徑內(nèi)間距比(％)外間距比(％)濕陷性黃土振動(dòng)1401.0～1.52.0～3.0壓入或擊入120一般黏性土90～1001.0～1.51.0軟土1000.5～1.0＜1.0較硬黏性土90～100＜1.51.0～2.0砂9000砂質(zhì)黏土900.5～1.00表2-1取土器參數(shù)8第8頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四表2-2取土器技術(shù)參數(shù)

-工程地質(zhì)勘察鉆探9第9頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.管靴刃口的形式及角度

管靴刃口的形式概括起來(lái)有兩種；即單傾斜刀口和雙傾斜刀口。我國(guó)采用較多的是單傾斜刃口。單傾斜刃口的角度一般為10度左右。圖2-4管鞋刃口漸縮束節(jié)形式圖1—管鞋;2—取土器圖2-5管靴刃口形式圖1—單傾斜刃口;2—雙傾斜刃口-工程地質(zhì)勘察鉆探10第10頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

圖2-6限制球閥取圖器1-接頭;2-調(diào)節(jié)墊片;3-調(diào)節(jié)螺絲;4-彈簧;5-球;6-異徑接頭;7-余土管;8-取土襯筒;9-取土管;10-管靴圖2-7上提活閥式取土器1-接頭；2-連接帽；3-操作桿；4-橡皮墊活閥；5-余土管；6-取土襯筒；7-取土管；8-管靴-工程地質(zhì)勘察鉆探11第11頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

圖2-8取土器上部封閉裝置圖

圖2-9水壓活塞式取土器（a）取土器下入孔底時(shí)的狀態(tài);（b）開(kāi)始?jí)和習(xí)r的狀態(tài)（c）壓土后的狀態(tài)12第12頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖2-10回轉(zhuǎn)式取土器1—外管；2—合金鉆頭；3—內(nèi)管靴（前刃）；4—內(nèi)管；5—上接頭；6—襯管；7—小孔；8—閥；

9—彈簧10—排水孔11—爪簧擋圈12—接頭-工程地質(zhì)勘察鉆探13第13頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）取土方法

1.壓入法

通常采用滑輪組合壓入法，如圖所示。壓入法可分為連續(xù)壓入法斷續(xù)壓入法兩種。連續(xù)壓入法就是用滑輪組合裝置，將取土器一次快速的壓入地層中，適用于較軟地層中的取樣；斷續(xù)壓入法就是滑輪組合裝置分為二次或者多次壓入地層中。擊入法可分為孔外擊入法和孔內(nèi)擊入法。2.擊入法

一般適用于較硬與堅(jiān)硬土層中的取樣，即當(dāng)用連續(xù)壓入法或斷續(xù)壓入法無(wú)法采用原狀土樣時(shí)采用。3.回轉(zhuǎn)壓入法適用與機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的壓入式取土器，系采取堅(jiān)硬土層或極軟巖層中的土樣或巖石時(shí)用，一般當(dāng)不用上述方法取土?xí)r，才采用回轉(zhuǎn)壓入法。若須在硬質(zhì)巖層中采取原狀樣品時(shí)，可在巖芯鉆探的巖芯中直接選取原狀樣品。-工程地質(zhì)勘察鉆探14第14頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（四）影響原狀土樣采取質(zhì)量的因素1、鉆探方法2.鉆孔內(nèi)殘土3.鉆孔結(jié)構(gòu)和垂直度5.土樣的封狀保存及運(yùn)輸4.操作方法-工程地質(zhì)勘察鉆探15第15頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四敞口薄壁取土器參數(shù)圖2-11敞口薄壁取土器1-彈簧銷(xiāo)；2-異徑接頭；3-鋼球；4-螺釘；5-薄壁取樣管-工程地質(zhì)勘察鉆探16第16頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四厚壁取土器參數(shù)

圖2-12厚壁取土器1-變絲接頭；2-活塞；3-提帽；4-墊片；5-膠墊；6-下墊片；7-螺母；8-廢土管；9-襯管；10-取樣管-工程地質(zhì)勘察鉆探17第17頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四束節(jié)式取土器參數(shù)

圖2-13束節(jié)式取土器1-變絲接頭；2-提帽；3-接連軸；4-墊片；5-膠墊；6-下墊片；7-螺母；8-上節(jié)；9-隔環(huán)；10-中節(jié)；11-環(huán)刀；12-下節(jié)-工程地質(zhì)勘察鉆探18第18頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

三重管單動(dòng)回轉(zhuǎn)取土器參數(shù)

圖2-14三重管單動(dòng)回轉(zhuǎn)取土器1-膠墊；2-連接頭；3-油封；4-平面軸承；5-軸承夸；6-軸承；7-黃油嘴；8-軸承；9-紙墊；10-鎖母；11-油封；12-連接夸；13-“o”型密封圈；14-小軸；15-導(dǎo)正套；16-鋼球；17-襯套；18-外管；19-內(nèi)管；20-鉆頭；21-管靴；22-卡簧；23-卡簧座；24-平頭鉚釘；25-合金

-工程地質(zhì)勘察鉆探19第19頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三重管雙動(dòng)回轉(zhuǎn)取土器參數(shù)

圖2-15三重管雙動(dòng)回轉(zhuǎn)取土器1-連接頭；2-鋼球；3-閥座；4-外管；5-襯管；6-內(nèi)管；7-導(dǎo)正環(huán)；8-護(hù)圈；9-外管合金鉆頭；10-內(nèi)管合金鉆頭-工程地質(zhì)勘察鉆探20第20頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四自由活塞薄壁取土器參數(shù)

圖2-16自由活塞薄壁取土器1-螺帽；2-異徑接頭；3-錐卡機(jī)構(gòu)；4-接頭；5-螺釘；6-取樣管；7-活塞桿；8-活塞總成-工程地質(zhì)勘察鉆探21第21頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)壓水實(shí)驗(yàn)

一、壓水實(shí)驗(yàn)概述

壓水實(shí)驗(yàn)是鑒定水工建筑物基礎(chǔ)巖石的裂隙率和透水性的主要方法，是水利水電工程地質(zhì)鉆探的主要任務(wù)之一。所得的資料是水利水電工程設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)處理的依據(jù)之一。

壓水實(shí)驗(yàn)是根據(jù)把水壓入鉆孔時(shí)時(shí)巖石所吸收的水量，來(lái)了解巖石的裂隙率和透水性的。但是，壓水實(shí)驗(yàn)資料只能相對(duì)地表示出巖石的裂隙程度。因?yàn)橥瑯拥乃?，可能是由少量的大裂隙和大量的小裂隙所吸收，故還要綜合巖心采取率和巖心樣品來(lái)考慮。-工程地質(zhì)勘察鉆探22第22頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、壓水實(shí)驗(yàn)對(duì)鉆孔的要求

（1）鉆孔要直，孔壁要光滑一致。（2）沖洗液要使用清水，不得用泥漿。（3）清洗鉆孔。（4）實(shí)驗(yàn)前要檢查動(dòng)力機(jī)和水泵，對(duì)壓力表、水量表、實(shí)驗(yàn)栓塞和管路都要檢查。三、實(shí)驗(yàn)栓塞的種類以及使用方法

壓水實(shí)驗(yàn)栓塞，有雙管和單管栓塞兩種兩類。

1．雙管絲杠收縮式栓塞（1）雙管單栓塞（2）雙管雙栓塞-工程地質(zhì)勘察鉆探23第23頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖2-17雙管單栓塞結(jié)構(gòu)1—絲桿收縮裝置；2—放氣閥3—外管；4—內(nèi)管；5—水孔；6—橡膠栓塞；7—鐵墊圈；8—滾珠軸承圖2-18雙管雙栓塞下部結(jié)構(gòu)A—上栓塞；B—下栓塞1—外管；2—內(nèi)管；3—蜂孔支氣管；4—橡膠-工程地質(zhì)勘察鉆探24第24頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．單管頂壓式栓塞

圖2-19單管頂壓式示意圖1—進(jìn)水管；2—鎖帽；3—擋肩；4—心管；5—墊圈；-工程地質(zhì)勘察鉆探25第25頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

四、壓水實(shí)驗(yàn)的加壓方法

1.按供水和形成壓力水頭的方式可以分為靜水柱壓水法、孔內(nèi)水柱壓水法和水泵壓水法。

(1)水泵壓水此方法是用水泵提供壓水試驗(yàn)所需的壓力。試驗(yàn)時(shí)，水泵的送水管與壓水栓塞的管柱連接，在栓塞內(nèi)管柱頂端裝有壓力表，在送水管與回水管上分別裝有進(jìn)水閘門(mén)、流量表和分流閘門(mén)，用以調(diào)節(jié)進(jìn)水流量和壓力。水泵壓水法使用的設(shè)備較多，造成誤差的因素也較多，影響試驗(yàn)資料的準(zhǔn)確性，因此只有在地形平緩、地下水位淺而不能使用靜水柱壓水法和孔內(nèi)水柱壓水方法時(shí)才用。

(2)靜水柱壓水靠設(shè)在高處的靜水壓力形成自流供水以進(jìn)行壓水試驗(yàn)，靜水柱壓水過(guò)程中，壓力和流量易于穩(wěn)定，壓水連續(xù)均勻，試驗(yàn)成果準(zhǔn)確，此方法適用于地下水位較淺的鉆孔。-工程地質(zhì)勘察鉆探26第26頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(3)孔內(nèi)水柱壓水法

當(dāng)?shù)叵滤惠^深（一般大于15m）時(shí)，供水水箱可以安放在鉆孔孔口，水由水箱經(jīng)閥門(mén)直接壓入孔內(nèi)，在孔內(nèi)形成一定高度的水柱，提供必要的水柱壓力。此方法與靜水柱壓水法的本質(zhì)相同，優(yōu)點(diǎn)相似，但設(shè)備簡(jiǎn)單，更易于操作和控制，且不受地形條件的限制。

2.按試驗(yàn)段的隔離次序分為分段壓水法和綜合壓水法

分段壓水法

此法可分為自上而下分段壓水法和自下而上分段壓水法兩種自上而下分段壓水法自下而上分段壓水法

-工程地質(zhì)勘察鉆探27第27頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四綜合壓水法此法可分為自上而下綜合壓水法和自下而上綜合壓水法兩種自上而下綜合壓水法自下而上綜合壓水法五、實(shí)驗(yàn)時(shí)的觀測(cè)和記錄工作

1．栓塞密封情況的觀測(cè)2．穩(wěn)定水位的觀測(cè)和記錄-工程地質(zhì)勘察鉆探28第28頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)觸探

觸探分動(dòng)力觸探和靜力觸探兩類。

（一）動(dòng)力觸探動(dòng)力觸探（DPT）是利用一定的落錘能量，將一定尺寸、一定形狀的探頭打入土中，根據(jù)打入的難易程度（可用貫入度、捶擊數(shù)或探頭單位面積動(dòng)貫如阻力來(lái)表示）判定土層性質(zhì)的一種原位測(cè)試技術(shù)。如將探頭換為標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)（SPT），則稱為標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)。1．動(dòng)力觸探的作用以及應(yīng)用范圍（1）劃分不同性質(zhì)的土層：當(dāng)土層的力學(xué)性質(zhì)有顯著差異，而在觸探指標(biāo)上有明顯反映時(shí)，可利用動(dòng)力觸探進(jìn)行分層和定性地評(píng)價(jià)土的均勻性，檢查填土質(zhì)量，探查滑動(dòng)帶、土洞和確定基巖面或碎石土層的埋藏深度等。（2）確定土的物理力學(xué)性質(zhì)；確定砂土的密實(shí)度和黏性土的狀抵評(píng)定地基土和樁基承栽力，估算土的強(qiáng)度和變形參數(shù)等。-工程地質(zhì)勘察鉆探29第29頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、動(dòng)力觸探的影響因素影響動(dòng)力觸探的因素主要有（1）人為因素落錘的高度控制和錘擊方法；讀數(shù)量刺方法和精度；觸探孔的垂直程度；在鉆孔中進(jìn)行觸探時(shí)鉆孔的鉆進(jìn)方法和護(hù)壁、清孔情況。（2）設(shè)備因素穿心錘的形狀和質(zhì)量；探頭的形狀和大小；觸探桿的截面尺寸、長(zhǎng)度和質(zhì)量；導(dǎo)向錘座的構(gòu)造及尺寸；所用材料的材型及性能。（3）其他影響因素等3．成果應(yīng)用（1）評(píng)價(jià)砂土密度（2）確定地基土承裁力（3）確定變形模量-工程地質(zhì)勘察鉆探30第30頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四類型SPT輕型觸探重型觸探超重型探頭或貫入器規(guī)格半合管貫入器，外徑51mm,內(nèi)徑35mm，長(zhǎng)70cm圓錐探頭，錐角600

，錐底面積12.6cm2圓錐探頭，錐角600

，錐底面積43cm2同SPT落錘重量63.5kg10kg63.5kg120kg落錘落距76cm50cm76cm74cm探頭直徑51407474探頭錐角606060探桿直徑42mm25mm42mm50～60mm指標(biāo)N63.5，貫入30cm的錘擊數(shù)N10，貫入30cm的錘擊數(shù)N63.5，貫入土中10cm的錘擊數(shù)N120，貫入土中10cm的錘擊數(shù)適用地層砂土、粉土、一般粘性土淺部填土、砂土、粉土粘性土砂土、中密以下的碎石土、極軟巖密實(shí)和很密的碎石土、軟巖、極軟巖

動(dòng)力觸探的類型及規(guī)格-工程地質(zhì)勘察鉆探31第31頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

（二）標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)實(shí)際上仍屬于動(dòng)力觸探類型。所不同的是，其探頭不是圓錐形的，而是圓筒形探頭，稱為標(biāo)準(zhǔn)器。圖2-20標(biāo)準(zhǔn)貫入器1—貫入器靴；2—由兩個(gè)半圓形管組合成的貫入器身；3—出水孔；4—貫入器頭；5—觸探成果應(yīng)用:（1）確定砂土的密實(shí)度（2）確定黏性土狀態(tài)和無(wú)限抗壓強(qiáng)度（3）確定黏性土、砂土的抗剪強(qiáng)度和變形參數(shù)（4）評(píng)價(jià)飽和砂土、粉土的地震液化。-工程地質(zhì)勘察鉆探32第32頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(二)試驗(yàn)要點(diǎn)

1．與鉆探配合進(jìn)行，先鉆進(jìn)到需要進(jìn)行試驗(yàn)的土層標(biāo)高以上約15厘米，潔孔后換用標(biāo)準(zhǔn)貫入器，并量得深度尺寸。

2．將貫入器打入試驗(yàn)土層中，先打入15厘米不計(jì)擊數(shù)，繼續(xù)貫入土中30厘米記錄錘擊數(shù)。若砂層比較密實(shí)，貫入擊數(shù)較大時(shí)，也可記錄小于30厘米的錘擊數(shù)，這時(shí)需按下式換算成貫入30厘米的錘擊數(shù)N。式中：n——所選取的任意貫入量的錘擊數(shù)；

ΔS——對(duì)應(yīng)錘擊數(shù)n擊的貫人量，厘米。式中：N63.5

－標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)；

α－觸探桿長(zhǎng)度校正系數(shù)，可按表2－9確定；

N－實(shí)測(cè)貫入30cm的錘擊數(shù)。-工程地質(zhì)勘察鉆探33第33頁(yè)，共36頁(yè)，2023年，2月20日，星期四觸探桿長(zhǎng)度（cm）≤36912151821α1.00.920.860.810.770.730.70