工程地质勘探的方法

1、工程地质坑、槽探

坑、槽探是在建筑场地挖探井或探槽以取得直观资料和原状土样，这是一种不使用专用机具的常用勘探方法。当场地地质条件比较复杂时，利用坑探可以直接观测地层的结构和变化，但坑探可达的深度较浅。坑探的种类有探槽、探坑和探井。

在工程地质勘察中，常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等几种类型，见表1-1。探槽是在挖掘成长条形且两壁常为倾斜上宽下窄的槽子，其断面有梯形或阶梯型两种。较深的探槽两壁要进行必要的支护以策。探槽一般在覆盖土层小于3.0m时使用。它适用于了解地质构造线、断裂破碎带宽度、地层分界线、岩脉宽度及其延伸方向和采取原状土试样等。

凡挖掘深度不大且形状不一的坑，或成矩形的较短的探槽状的坑为探坑。探坑的深度一般为1.0～2.0m，与土层的目的相同。

探井一般深度都大于3.0m，其断面形状为方形、矩形和圆形。

圆形探井在水平方向能承受较大的侧压力，比其他形状的探井。

坑探中采取原状土样可按照以下步骤进行：首先在井底或井壁的指定深度处挖一土柱，土柱的直径必须大于土筒的直径，将土柱顶面削平，套上两端开口的金属筒并削去筒外多余的土，一面削土一面将筒压入，直到筒完全套入土柱体后切断土体柱。然后削去两端多余的土体，该上筒盖，用熔蜡密封后贴上标签并注明土柱的上下方向、编号等即完成取样工作。

工程地质钻探的概念

工程地质钻探是获取地表下准确的地质资料的重要的方法，而且通过钻探的钻孔采取原状岩土样和做现场力学试验也是工程地质钻探的任务之一。

钻探是指在地表下用钻头钻入地层的勘探方法。在地层内钻成直径较小并具有相当深度的圆通形孔眼的孔称为钻孔。通常将直径大于等于800mm以上的钻孔称为大直径钻井。

钻孔的要素如图所示。钻孔上部口径较大，下部口径较小，成阶梯状。钻孔的上部为孔口，底部为孔底；四周侧壁为孔壁。钻孔断面的直径为孔经；由大孔经改为小孔经称换经。从孔口到孔底的距离为孔深。

工程地质钻探可根据岩土破碎的方式，将钻进的方法分为以下四种：

冲击钻进

冲击钻进法采用底部圆环状钻头。钻进时将钻具提升到一定高度，利用钻具自重，迅猛放落，钻具在下落时产生冲击动能，冲击孔底岩土层，使岩土层达到破碎之目的而加深钻孔。

回转钻进

回转钻进法采用底部嵌焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进。钻进中施加钻压，使钻头在回转中切入岩土层，达到加深钻孔的目的。在土质地层中钻进，有时为有效地完整地揭露标准地层，还可以采用勺形钻钻头进行钻进。

冲击-回转钻进

冲击-回转钻进综合了前两种钻进方法在地层钻进中的优点，以达到提高钻进效率的目的。其工作原理是：在钻进过程中，钻头克取岩石时，施加一定的动力，对岩石产生冲击作用，使岩石的破碎速度加快，破坏粒度比回转剪切粒度增大。同时由于冲击力的作用使硬质合金刻入岩石深度增加，在回转中将岩石剪切掉。这样就大大提高了钻进的效率。

冲击-回转-振动钻进

冲击-回转-振动钻进综合了前三种钻进方法在地层钻进中的优点，以达到提高钻进效率的目的。采用机械动力所产生的振动力，通过连接杆和钻具传到圆筒形钻头周围土中。由于震动器高速振动的结果，圆筒钻头依靠钻具和振动器的重量使得土层更容易被切削钻进，切钻进速度较快。

造成土试样扰动有三个原因：

一是外界条件引起的土试样的扰动，如钻进工艺、钻具选用、钻压、钻速、取土方法选择等。若在选用上不够合理时，都能造成其土质的天然结构被破坏。

二是采样过程造成的土体中应力条件发生了改变，引起图样内的质点间的相对位置位移和组织结构的变化，甚至出现质点间的原由粘聚力的破坏。

三是采取土样时，需用取土器采取。但不论采用何种取土器，它都有一定的壁厚、长度和面积。当切如土层时，会使土样产生一定的压缩变形。壁愈厚所排开土体愈多，其变形量愈大，这就造成土样更大的扰动。

从上述可见，所谓原状土试样实际上都不可避免地遭到了不同程度的扰动。为此，在采取土试样过程中，应力求减小对试样的扰动，要尽力排除各种可能增大扰动量的因素。

按照取样方法和试验目的，岩土工程勘察规范对土试样的扰动程度分成如下的质量等级：

一级—不扰动，可进行试验项目有：土类定义、含水量、密度、强度系数、变形参数、固结压密系数。

二级—轻微扰动，可进行的试验项目有：土类定义、含水量、密度。

三级—显著扰动，可进行的试验项目有：土类定义、含水量。

四级—完全扰动，可进行的试验项目有：土类定义。

在钻孔取样时，采用薄壁取土器所采得的土样定为一～二级；

对于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土样定为二～三级；

对于采用标准贯入器、螺纹钻头或岩芯钻头所采得的粘性土、粉土、砂土和软岩的试样皆定义为三～四级。

从上可见，为取得一级质量的土试样，普遍采用薄壁取土器来采取，以满足土工试验全部的物理力学参数的正确获得。