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鉆探記錄員必備專業(yè)知識,適用于地質(zhì)、巖土的基礎(chǔ)知識!
近年來勘察市場的競爭從初期的價格競爭到目前價格、質(zhì)量競爭,市場對企業(yè)的要求越來越高,這就需要企業(yè)有一批高素質(zhì)的員工做保證,只有高素質(zhì)的作業(yè)層才會有高質(zhì)量的技術(shù)資料。鉆探記錄員專業(yè)素質(zhì)的高低直接決定了第一手資料的準確性與可靠性。
現(xiàn)代化的金剛石鉆頭工程地質(zhì)勘探和傳統(tǒng)有著很大的區(qū)別,主要體現(xiàn)在鉆頭的鉆進方法比傳統(tǒng)的更多樣更先進、鉆頭的鉆進效率較以往有很大的提高、勘探人員的專業(yè)知識更加廣泛實用。特別是專業(yè)知識方面,隨著鉆探設(shè)備和勘探范疇更加廣泛,需要掌握的內(nèi)容已經(jīng)不可同日而語了。本教材共分九章,簡要地介紹了巖土的成因類型,各類土的一般特性和肉眼觀測特征,野外記錄所要描述的內(nèi)容以及鉆探、取土及孔內(nèi)原位測試的一般要求。 學(xué)習(xí)結(jié)束,要求各記錄員掌握一般粘性土、粉土、砂土、碎石類土及軟土的野外基本鑒定方法,選擇合理鉆具,正確進行原狀樣的采集和鉆孔內(nèi)原位測試,并進行準確記錄。了解三類巖石的基本特征掌握巖石采取率、RQD的計算方法、地下水位的觀測和水樣的采集,基本掌握特殊土的特征和描述內(nèi)容,了解其鉆探、取樣方法等。
總結(jié)的地質(zhì)鉆探人員需要掌握的專業(yè)知識有以下幾點:
1,巖石及土的分類標準(國標及各行業(yè)標準)。
2,高層建筑、樁基礎(chǔ)的巖土工程勘探工作布置原則。
3,巖土工程勘探中的工程地質(zhì)測繪與調(diào)查應(yīng)在哪個勘探階段進行?地質(zhì)點應(yīng)如何定位?
4,了解各種地貌的形成,特別是一些特殊地質(zhì)營力形成的地貌特點。
5,了解各種常用勘探手段的使用原則、適用的地層。
6,了解現(xiàn)行巖土工程勘探規(guī)范對原狀土試樣的質(zhì)量分級,各級土樣采取的要求。
7,了解巖石和土的各種物理力學(xué)指標的含義,主要力學(xué)指標的使用原則,試驗要求。
8,了解各種常用原位測試手段的適用條件、所可能提供的巖土工程參數(shù)及其應(yīng)用。
9,了解各種常用原位測試設(shè)備的技術(shù)規(guī)格、操作方法。
10,了解巖土工程常用的水文地質(zhì)參數(shù)的物理意義,測求方法,地下水動態(tài)長期觀測方法。
11,了解地下水在第四系含水層中的一般賦存狀態(tài),環(huán)境水對混凝土腐蝕性的分級及標準。
12,了解地下水對巖土體工程特性的影響,可能引起的巖土工程問題。
13,了解一般常見的特殊巖土如填土、濕陷性土、紅粘土、軟土、膨脹土、分化巖等的因、分類,工程特性及評價指標。
14,準確了解平均值、標準差、變異系數(shù)、統(tǒng)計修改系數(shù)的含義。
15,為筑壩、筑路所需的建筑材料勘探階段的劃分及各階段勘探工作的布置原則。
隨著金鉆金剛石鉆頭地質(zhì)鉆探應(yīng)用范圍普及到礦業(yè)、煤田、石油、工程、橋梁、鐵路等,并且鉆探的新方法、新技術(shù)、新儀器在不斷的涌現(xiàn),對于勘探人員的要求自然是越來越高。地質(zhì)勘探也已經(jīng)一躍成為支持我國基礎(chǔ)建設(shè)中重要的技術(shù)類工種,成為一門新興的、十分活躍、發(fā)展很快的學(xué)科,它是衡量城市現(xiàn)代化水平重要標志。
學(xué)習(xí)結(jié)束,要求各記錄員掌握一般粘性土、粉土、砂土、碎石類土及軟土的野外基本鑒定方法,選擇合理鉆具,正確進行原狀樣的采集和鉆孔內(nèi)原位測試,并進行準確記錄。了解三類巖石的基本特征掌握巖石采取率、RQD的計算方法、地下水位的觀測和水樣的采集,基本掌握特殊土的特征和描述內(nèi)容,了解其鉆探、取樣方法等。
一、粘性土
粘性土分為粉質(zhì)粘土和粘土
一、粉質(zhì)粘土定義:塑性指數(shù)大于10且小于或等于17的土應(yīng)定名為粉質(zhì)粘土,肉眼觀察,細土中有砂粒,干時不堅硬,用錘可打成細土粒,濕時有塑性有粘結(jié)力,能搓成φ0.5-2mm的土條,長度較小,用手搓、捻感覺有少量細顆粒,稍有粘滯感覺。
二、粘土定義:塑性指數(shù)大于17的土定為粘土,肉眼觀察較細膩,一般無砂粒,干時很堅硬,用錘可打成碎塊,濕時塑性粘性大,土團壓成餅時,邊部不裂,能搓成φ=0.5mm的土條,長度不少于手掌,用手搓捻有滑潤感覺,當水分較大時,極為粘手,感覺不到有顆粒存在。
三、描述內(nèi)容:顏色、狀態(tài)、包含物、光澤反應(yīng)、搖震反應(yīng)、結(jié)構(gòu)及層理特征
1、顏色:主色在后,次色在前。
2、狀態(tài):
① 堅硬:干而堅硬,很難掰成塊。
② 硬塑:用力捏先裂成塊后顯柔性,手捏感覺干,不易變形,手按無指印。
③ 可塑:手捏似橡皮有柔性,手按有指印。
④ 軟塑:手捏很軟,易變形,土塊掰時似橡皮,用力不大就能按成坑。
⑤ 流塑:土柱不能直立,自行變形。
3、包含物:貝殼、鐵錳結(jié)核、高嶺土姜結(jié)石等。
4、光澤反應(yīng):用取土力切開土塊,視其光滑程度分為
① 切面粗造為無光澤。
② 切面略粗造(稍光滑)為稍有光澤。
③ 切面光滑為有光澤。
5、搖震反應(yīng):試驗對應(yīng)將軟塑~流動的小土塊或土球,放在手掌中反復(fù)搖晃,并以另一手掌振擊此手掌,土中自由水將滲出,球面呈現(xiàn)光澤。用手指捏土球,放松后水又被吸入,光澤消失,根據(jù)土球滲水和吸水反應(yīng)快慢可區(qū)分為:
① 立即滲水及吸水者為反應(yīng)迅速。
② 滲水及吸水中等者為反應(yīng)中等。
③ 滲水和吸水慢及不滲,不吸者為反應(yīng)慢或無反應(yīng)。
4、韌性試驗:將含水率略在于塑性的土塊在手中揉捏均勻,然后在手掌中搓成直徑3mm的土條,再揉成土團,根據(jù)再次搓條的可能性,可分為:
①能揉成土團,再搓成條,捏而不碎者為韌性高
②可再揉成團,捏而不碎者為韌性中等
③勉強或不能再揉成團,稍捏或不捏即碎者為韌性差
5、干強度:試驗時將一小塊土捏成小土團,風(fēng)干后用手指捏碎,根據(jù)用力大小區(qū)分為
①很難或用力才能捏碎或掰斷者為干強度高
②稍用力即可捏碎或掰斷者為干強度中等
③易于捏碎和捻成粉未者為干強度低
6、結(jié)構(gòu)及層理特征:對同一土層中相間呈韻律沉積,當薄層與厚層的厚度比大于1/3時,宜定為“互層”;厚度比為1/10~1/3時,宜定為“夾層”;厚度比小于1/10的土層,且多次出現(xiàn)時,宜定為“夾薄層”。
7、對具有互層、夾層、夾薄層特征的土,尚應(yīng)描述各層的厚度和層理特征。
一、定義:粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50%,且塑性指數(shù)等于或小于10的土應(yīng)定名為粉土。肉眼觀察絕大部分是粉粒,砂粒少,干時土塊結(jié)合不夠堅固,微力即散成粉末,濕時有流動性,土球經(jīng)振動可成餅狀,在手中可捏成團,能搓成φ3mm的短土條。用手搓捻無粘滯感覺,較粗糙,大部分是粉末。
二、描述內(nèi)容:顏色、包含物、濕度、光澤反應(yīng)、搖震反應(yīng)、層理特征
1、顏色:主色在后,次色在前。
2、包含物:云母、貝殼、石英、氧化鐵浸染條紋(帶)、高嶺土條紋(團塊)等。
3、濕度:分稍濕、濕、很濕。
① 稍濕:土擾動后不易握成團,一搖即散。
② 濕:土擾動后能握成團,搖動時土表面稍出水,手中有濕印,用手捏水即吸回。
③ 很濕:水位以下,用手搖動時有水流出,土體塌流成扁圓形。
4、層理特征:層厚及夾層情況,對同一土層中相間呈韻律沉積,當薄層與厚層的厚度比大于1/3時,宜定為“互層”;厚度比為1/10~1/3時,宜定為“夾層”;厚度比小于1/10的土層,且多次出現(xiàn)時,宜定為“夾薄層”。
一、定義:粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50%,粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%的土、應(yīng)定名為砂土,肉眼觀察絕大部分是砂粒,干時松散,濕時無塑性,搓不成條,用水搓捻時感覺砂粒,無滑潤感覺。
二、描述內(nèi)容:砂土應(yīng)描述顏色、礦物組成、顆粒級配、顆粒形狀、粘粒含量、濕度、密實度等、層理特征。 1、顏色:主色在后,次色在前,如黃褐、青灰等。
2、礦物組成:砂土主要礦物組成:石英、云母、長石等。
3、顆粒級配:
① 礫砂:粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量25%-50%;
② 粗砂:粒徑大于0.5mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50%;
③ 中砂:粒徑大于0.25mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50%;
④ 細砂:粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的85%;
⑤ 粉砂:粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50%。
4、顆粒形狀:描述顆粒的磨圓度。
5、粘粒含量:所含粘性土占總質(zhì)量的百分比。
6、濕度:稍濕、很濕、飽和
① 稍濕:呈松散狀,用手握時感到濕、涼,放在紙上不會浸濕,加水時吸收很快。
② 很濕:可以勉強握成團,放在手上有濕感、水印,放在紙上浸濕很快,加水時吸收很慢。
③ 飽和:鉆頭上有水,放在手掌上水自由滲出。
7、密實度:砂土的密實度應(yīng)根據(jù)標準貫入試驗錘擊數(shù)實測值N劃分為密實、中密、稍密和松散,并應(yīng)符合下表的規(guī)定。
標準貫入錘擊數(shù)N |
密 實 度 |
標準貫入錘擊數(shù)N |
密實度 |
N≤10
10 |
松 散 稍 密 |
15 N>30 |
中 密 密 實 |
一、定義:
粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%的土,應(yīng)定名為碎石土,并按下表進一步分類;
碎 石 土 分 類
土的名稱 |
顆 粒 形 狀 |
土的名稱 |
顆 粒 形 狀 |
漂 石 |
圓形及亞圓形為主 粒徑大于200mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50% |
碎 石 |
棱角形為主 |
塊 石 |
棱角形為主 |
圓 礫 |
圓形及亞圓形為主 粒徑大于2mm顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50% |
卵 石 |
圓形及亞圓形為主 粒徑大于20mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50% |
角 礫 |
棱角形為主 |
二、描述內(nèi)容:顆粒級配、顆粒形狀、顆粒排列、母巖成分、風(fēng)化程度、充填物性質(zhì)和充填程度、密實性、層理特征。 (QhAGk&lu
1、顆粒級配:不同粒徑碎石占總質(zhì)量的百分比
① 漂石、塊石、粒徑大于200mm超過總質(zhì)量的50%;
② 卵石、碎石、粒徑大于20mm小于200mm超過總質(zhì)量的50%;
③ 圓礫、角礫、粒徑大于2mm小于20mm超過總質(zhì)量的50%。
2、顆粒形狀
① 塊石、碎石、角礫:以棱角形為主。
② 漂石、卵石、圓礫:以圓形及亞圓形為主。
3、顆粒排列:顆粒間排列、接觸方式。
4、母巖成分:
① 巖漿巖:代表性巖石 玄武巖 花崗巖、流紋巖、輝綠巖等;
②沉積巖:代表巖石 泥巖、砂巖、頁巖、灰?guī)r、礫巖等;
③變質(zhì)巖:代表巖石 千枚巖、板巖、片麻巖等。
5、風(fēng)化程度:
① 未風(fēng)化:巖質(zhì)新鮮,偶見風(fēng)化痕跡;
② 微風(fēng)化:結(jié)構(gòu)基本未變,僅節(jié)理面有渲染或略有變色,有少量風(fēng)化裂隙,用手錘不易擊碎;
③ 中等風(fēng)化:結(jié)構(gòu)部分破壞,沿節(jié)里有次生礦物,風(fēng)化裂隙發(fā)育,巖體被切割成巖塊,用鎬難挖,用手錘易擊碎,巖芯鉆方可鉆進;
④ 強風(fēng)化:結(jié)構(gòu)大部分破壞,礦物成分顯著變化,風(fēng)化裂隙很發(fā)育,巖體破碎,用鎬可挖,手可折斷,干鉆不易鉆進;
⑤ 殘積土:組織結(jié)構(gòu)全部破壞,已風(fēng)化成土狀,鍬鎬易挖掘,干鉆易鉆進,具可塑性。
6、充填物性質(zhì)和充填程度:當充填物為粘性土、粉土、砂土充填應(yīng)按充填物性質(zhì)分別描述顏色、狀態(tài)、密實度、濕度等。
7、密實性
① 按N63.5分類;
重型動力觸探錘擊數(shù)N63.5 |
密實度 |
重型動力觸探錘擊數(shù)N63.5 |
密實度 |
N63.5≤5 |
松散 |
10 |
中密 |
5 |
稍密 |
N63.5>20 |
密實 |
② 按N120分類
超重型動力觸探錘擊數(shù)N120 |
密實度 |
超重型動力觸探錘擊數(shù)N63.5 |
密實度 |
N120≤3 |
松散 |
11 |
密實 |
3 |
稍密 |
N120>14 |
很密 |
6 |
中密 |
|
|
③ 目測法:
密實性 |
骨架顆粒含量和排列 |
可 挖 性 |
可 鉆 性 |
松 散 |
骨架顆粒質(zhì)量小于總質(zhì)量的60%,排列混亂,大部分不接觸。 |
鍬可以挖掘,井壁易坍塌,從井壁取出大顆粒后,立即塌落。 |
鉆進較易,鉆桿稍有跳動,孔壁易坍塌。 |
中 密 |
骨架顆粒質(zhì)量等于總質(zhì)量的60%~70%,呈交錯排列,大部分接觸。 |
鍬鎬可挖掘,井壁有掉塊現(xiàn)象,從井壁取出大顆粒處,能保持凹面形狀。 |
鉆進較困難,鉆桿、吊錘跳動不劇烈,孔壁有坍塌現(xiàn)象。 |
密 實 |
骨架顆粒質(zhì)量大于總質(zhì)量的70%,呈交錯排列,連續(xù)接觸。 |
鍬稿挖掘困難,用撬棍方能松動,井壁較穩(wěn)定。 |
鉆進困難,鉆桿、吊錘跳動劇烈,孔壁較穩(wěn)定。 |
特殊土:濕陷土、紅粘土、軟土、混合土、填土、多年凍土、膨脹巖土、鹽漬巖土、風(fēng)化巖和殘積土、污染土 一、軟土:包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土
對以上土除一般描述外尚需進行嗅味、動植物腐化程度等的描述
1、淤泥或淤泥質(zhì)土,肉眼鑒別特征:深灰色、灰色,有光澤,味臭,除腐植質(zhì)外尚含少量未完全分解的動植物體,浸水后水面出現(xiàn)氣泡,干燥后體積收縮。
2、泥炭質(zhì)土:深灰或黑色,有腥臭味,能看到未完全分解的植物結(jié)構(gòu),浸水體脹,易崩解,有植物殘渣浮于水中,干縮現(xiàn)象明顯。
3、泥炭:除有泥炭質(zhì)土的特征外,結(jié)構(gòu)松散,土質(zhì)很輕,暗無光澤,干縮現(xiàn)象極為明顯。
二、填土,除一般描述外尚應(yīng)描述物質(zhì)成分,堆積年代、密實度和厚度的均勻程度等。
三、巖石,巖石應(yīng)描述顏色,主要礦物、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和風(fēng)化程度,對沉積巖尚應(yīng)描述礦物結(jié)晶大小形狀、膠結(jié)物和膠結(jié)程度,對巖漿巖和變質(zhì)巖尚應(yīng)描述礦物結(jié)晶大小和結(jié)晶程度,對巖體的描述尚應(yīng)包括結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體特征和巖層厚度。 ⑵ 因無法取得Ⅰ級土試樣而必須使用Ⅱ級土試樣進行強度、變形、固結(jié)壓密參數(shù)試驗時,應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗慎重使用試驗成果。
一、鉆孔規(guī)格:
1、鉆孔口徑應(yīng)根據(jù)鉆探目的和鉆進工藝確定。采取原狀土樣的鉆孔,口徑不得小于91mm,僅需鑒別地層的鉆孔,口徑不宜小于36mm;在濕陷性黃土中,鉆孔口徑不宜小于150mm。 MCKN.f%lP
2、深度超過100mm的鉆孔以及有特殊要求的鉆孔包括定向鉆進、跨孔法測量波速,應(yīng)測斜、防斜,保持鉆孔的垂直度或預(yù)計的傾斜度與傾斜方向。對垂直孔,每50m測量一次垂直度,每深100m允許偏差為±2°。對斜孔,每25m測量一次傾斜角和方位角,允許偏差應(yīng)根據(jù)勘探設(shè)計要求確定。鉆孔斜度及方位偏差超過規(guī)定時,應(yīng)及時采取糾斜措施。
二、鉆進與護壁
1、鉆進方法應(yīng)符合下列要求:
① 對要求鑒別地層和取樣的鉆孔,均應(yīng)用回轉(zhuǎn)方式鉆進,取得巖土樣品。遇到卵石、漂石、碎石、塊石等類地層不適用于回轉(zhuǎn)鉆進時,可改用振動回轉(zhuǎn)方式鉆進。
② 在地下水位以上的土層中應(yīng)進行干鉆,不得使用沖洗液,不得向孔內(nèi)注水,但可采用能隔離沖洗液的二重或三重管鉆進取樣。
③ 鉆進巖層宜采用金剛石鉆頭。對軟質(zhì)巖石及風(fēng)化破碎巖石應(yīng)采用雙層巖芯管鉆頭鉆進。需要測定巖石質(zhì)量指標RQD時應(yīng)采用外徑75mm的雙層巖芯管鉆頭。
④ 在濕陷性黃土中應(yīng)采用螺旋鉆頭鉆進,亦可采用薄壁鉆頭錘擊鉆進。操作應(yīng)符合“分段鉆進、逐次縮減、堅持清孔”的原則。
2、 對可能坍塌的地層應(yīng)采取鉆孔護壁措施。在淺部填土及其它松散土層中可采用套管護壁。在地下水位以下的飽和軟粘性土層、粉土層和砂層中宜采用泥漿護壁。在破碎巖層中可視需要采用優(yōu)質(zhì)泥漿、水泥漿或化學(xué)漿液護壁。沖洗液漏失嚴重時,應(yīng)采取充值、封閉等堵漏措施。
3、鉆進中應(yīng)保持孔內(nèi)水頭壓力等于或稍大于孔周地下水壓,提鉆時應(yīng)能通過鉆頭向孔底通氣通水,防止孔底土層由于負壓、管涌而受到擾動破壞。
4、在踏勘調(diào)查、基坑檢驗等工作中可采用小口徑螺旋鉆、小口徑勺鉆、洛陽鏟等簡易鉆探工具進行淺層土的勘探。
三、采取鑒別土樣及巖芯
1、在土層中采用螺旋鉆頭進時,應(yīng)分回次提取擾動土樣?;卮芜M尺不宜超過1.0m,在主要持力層中或重點研究部位,回次進尺不宜超過0.5m,并應(yīng)滿足鑒別厚度小至20cm的薄層的要求。
2、在水下粉土、砂土層中鉆進,當土樣不易帶上地面時,可用對分式取樣或標準貫入器間斷取樣,其間距不得大于1.0m。取樣段之間則用無巖芯鉆進方式通過,亦可采用無泵反循環(huán)方式用單層巖芯管回轉(zhuǎn)鉆進并連續(xù)取芯。
3、在巖層中鉆進時,回次進尺不得超過巖芯管長度,在軟質(zhì)巖層中不得超過2.0m。巖芯采取率應(yīng)逐次計算。完整巖層巖芯采取率不宜小于80%;破碎巖層的巖芯采取率不宜小于65%。對需要重點研究的破碎帶、滑動帶,尚應(yīng)根據(jù)工程要求提高取芯率,必要時尚應(yīng)進行定向連續(xù)取芯。
4、鉆進過程中各項深度數(shù)據(jù)均應(yīng)丈量獲取,累計量測允許誤差為±5cm。
四、地下水觀測
1、鉆進中遇到地下水時,應(yīng)停鉆量測初見水位。為測得單個含水層的靜止水位,對砂類土停鉆時間不少于30min;對粉土不少于1h;對粘性土層不少于24h。并應(yīng)在全部鉆孔結(jié)束后,同一天內(nèi)量測各孔的靜止水位。水位量測可使用測水鐘或電測水位計。水位允許誤差為±1.0cm。
2、鉆孔深度范圍內(nèi)有兩個以上含水量,且鉆探任務(wù)書要求分層量測水位時,在鉆穿第一含水層并進行靜止水位觀測之后,應(yīng)采用套管隔水,抽干孔內(nèi)存水,變徑鉆進,再對下一含水層進行水位觀測。
3、因采用泥漿護壁影響地下水位觀測時,可在場地范圍內(nèi)另外布置若干專用的地下水位觀測孔,這些鉆孔可改用套管護壁。
一、鉆進方法的選擇
合理的鉆進方法是保證取得原狀土試樣的第一個前題,也就是說,鉆進方法的選用首先應(yīng)著眼于確??椎讛M取土試樣不被擾動。這一點幾乎對任何種土類都適用,對結(jié)構(gòu)敏感或不穩(wěn)定的土層尤為重要。從國內(nèi)外的經(jīng)驗看,鉆進方法的選擇主要有以下幾點要求:
① 在結(jié)構(gòu)性敏感土層和較疏松耗支中采用回轉(zhuǎn)鉆進,而不得采用沖擊鉆進。
② 以泥漿護孔,可以減少擾動,并注意在孔中保持足夠的靜水壓力,防止因孔內(nèi)水位過低而導(dǎo)致孔底軟粘性土或砂層產(chǎn)生松動或涌起。
③ 取土鉆孔的孔徑要適當,取土器與孔壁之間要有一定的間距,鉆孔孔壁應(yīng)垂直,避免下放取土器時切削孔壁、擠進過多的廢土;尤其在軟土鉆孔中,時有縮頸現(xiàn)象發(fā)生,更需加大取土器與孔壁的間隙。鉆孔應(yīng)保持孔壁垂直,以避免取土器切削孔壁。
④ 取土前的一次鉆進不宜過深,以免下部擬取土樣部位的土層受擾動。正式取土前,應(yīng)把已受一定程度擾動的孔底土柱清理掉,避免廢土過多,導(dǎo)致取土器頂部擠壓土樣。
⑤ 取土深度和進土深度等尺寸,在取土前應(yīng)丈量正確。取土過程中,提升取土器、拆卸取土器等每個操作工序,均應(yīng)細致穩(wěn)妥,以免造成擾動。
⑥在預(yù)定深度取樣失敗后,應(yīng)鉆進不超過50cm進行補取。
二、取樣方法
在鉆進方法、取土器的結(jié)構(gòu)和規(guī)格合乎要求的前提下,采取何種方法把土樣自孔底取上來而不擾動(或盡少擾動)其天然結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的問題,也是工程地質(zhì)勘探中必需特別注意的事項,應(yīng)根據(jù)不同地層、不同設(shè)備條件來選擇,常見的有:
1、擊入法
按錘擊次數(shù)可分為輕錘多擊和重錘少擊兩種方法。
① 輕錘多擊法。這種方法是用人力或機械操縱落錘,錘擊次數(shù)多,其速度及下?lián)袅ν痪鶆?,鉆桿的擺動也大,故對土試樣的擾動較大,一般不采用。
② 重錘少擊法。這種方法是用重錘以少擊快速將取土器擊入土中。根據(jù)取樣試驗比較,重錘少擊比輕錘多擊取土質(zhì)量好,而又以重錘一次擊入更好 。
按錘的位置可分為上擊法和下?lián)舴▋煞N。
① 上擊法。在鉆孔以上(孔口外)用落錘打擊鉆桿而擊入取土器的稱上擊法。采用上擊法取樣時,在落錘和鉆桿自重作用下,鉆桿易產(chǎn)生縱向彎曲。由于鉆桿彎曲能使鉆桿振動而吸收部分沖擊能量,使鉆桿與孔壁產(chǎn)生摩擦而增大阻力,引起錘擊數(shù)增加,故上擊法取樣不如下?lián)舴ㄈ觾?yōu)越。
② 下?lián)舴āO聯(lián)舴ㄊ峭ㄟ^鉆桿或鋼絲繩將重錘或加重桿在鉆孔內(nèi)部直接錘擊取土器取樣。采用下?lián)舴苁箾_擊能量集中在取土器上,避免了鉆桿引起的能量消耗,有利于提高取樣質(zhì)量。
2、壓入法
① 慢速壓入法
慢速壓入法是用杠桿、千斤頂、鉆機手把等加壓,取土器進入土層的過程不是連續(xù)的。慢速壓入法取樣對土試樣有一定程度的擾動,但擾動程度較輕錘多擊法要輕。采用靜力壓入取樣的力可用下列關(guān)系式表示:
P≥(FR+fπDih)a-q
式中 P—壓入取土器所需的力,單位為kN;
F—取土器的環(huán)狀面積,單位為m2;
R—土層抗壓強度,單位為kPa;
f—取土器與土層的側(cè)壁摩擦阻力,單位為kPa,其值見下表;
Di—取土器外徑,單位為m;
h—取土器與孔壁的接觸長度,單位為m;
a— 尖端阻力系數(shù)(各種均質(zhì)土層為1.0,砂礫石為1.3~2.5以上);
q—鉆具重量,單位為KN。
② 快速壓入法
快速壓入法是將取土器快速、均勻地壓入土中。采用這種方法對土試樣的擾動程度最小。目前較普遍使用的方法有兩種:
活塞油壓筒法:此法采用比取土器稍長的活塞油壓筒通過以高壓,強迫取土器以等速壓入土中。
取土器與土層的側(cè)壁摩擦阻力f值
土的類別 |
f(kpa) |
土的類別 |
f(kpa) |
流動性淤泥軟土 |
1~5 |
飽和粉砂 |
30~40 |
流塑的粉質(zhì)粘土 |
7.5 |
飽和細砂及中砂 |
40~50 |
軟塑粘土及粉質(zhì)粘土 |
10~20 |
密實中砂 |
50~60 |
可塑粘土及粉質(zhì)粘土 |
30~40 |
粗砂及細礫 |
75 |
硬塑粘土及粉質(zhì)粘土 |
45 |
堅硬粘土 |
60~75 |
松散土 |
10 |
混雜的礫土及粘土 |
80~90 |
粉土 |
10~30 |
含砂的礫石 |
90~100 |
鋼繩、滑車組法:此法是借機械力量,通過鋼繩、滑車裝置將取土器以等速壓入土中。
③ 回轉(zhuǎn)法
這種方法是使用回轉(zhuǎn)式取土器取樣。取土?xí)r內(nèi)管壓入取樣,外管回轉(zhuǎn)削切的廢土一般用機械鉆機靠沖洗液帶出孔口。使用這種方法取樣可減少土試樣的擾動程度,從而提高取樣質(zhì)量。
三、取樣質(zhì)量要求
1、土試樣質(zhì)量等級
按照取樣方法及試驗?zāi)康?,《巖土工程勘察規(guī)范》對土試樣的質(zhì)量等級作出了規(guī)定,見下表,下表是不同取樣的方法與工具適用的土類及所取土樣質(zhì)量等級。
土試樣質(zhì)量等級
等 級 |
擾 動 程 度 |
試 驗 項 目 |
Ⅰ |
不擾動 |
土類定名、含水量、密度、強度參數(shù)、變形參數(shù)、固結(jié)壓密參數(shù) OvC@E]/+ |
Ⅱ |
輕微擾動 |
土類定名、含水量、密度 |
Ⅲ |
顯著擾動 |
土類定名、含水量 |
Ⅳ |
完全擾動 |
土類定名 |
注:⑴ 不擾動土試樣系指雖原位應(yīng)力狀態(tài)改變,但土的結(jié)構(gòu)、密度、含水量變化很小,能滿足各項室內(nèi)試驗要求的土試樣。
⑵ 因無法取得Ⅰ級土試樣而必須使用Ⅱ級土試樣進行強度、變形、固結(jié)壓密參數(shù)試驗時,應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗慎重使用試驗成果。
2、取樣技術(shù)要求
在鉆孔中采取Ⅰ~Ⅲ級土試樣,操作方法應(yīng)符合以下要求:
① 在地下水位以上鉆進遇水易于浸濕而影響土試樣質(zhì)量的土層,不允許向孔內(nèi)注水或使用沖洗液。
② 在地下水位以下的軟土、粉土及砂土中鉆進宜采用泥漿護壁。如使用套管,應(yīng)始終保持孔內(nèi)水位等于或稍高于地下水位,且取樣位置至少應(yīng)低于套管底部1米。
③ 如采用沖擊、振動等方法鉆進,至少應(yīng)在預(yù)計取樣位置以上1米開始改用回轉(zhuǎn)方式鉆至取樣位置。
④ 下放取土器之前應(yīng)仔細清孔,孔底殘留浮土厚度不得大于取土器段廢土段長度 ,下放取土器時禁止沖擊孔底。
⑤ 采取土試樣宜用快速靜力連續(xù)壓入法,避免錘擊時搖晃。
⑥ 對粘性較強的土層,上提取土器之前可回轉(zhuǎn)3圈,使土試樣從底端斷開。
2、取土器使用前,在其內(nèi)壁涂上潤滑料。禁止使用刃口卷折、殘缺、取樣管壓扁、內(nèi)壁銹蝕、襯管卷折或搭接不平的取土器。
3、土試樣封裝、保存及運輸
Ⅰ~Ⅲ級土試樣的封裝、保存及運輸應(yīng)符合下列要求:
① 取出土試樣應(yīng)及時妥善裝箱,并填塞緩沖材料,避免運輸途中顛簸。對易于振動液化、水份離析的土試樣宜就近進行試驗。
② 土試樣采取后至試驗前的存放時間不宜超過3周。
四、標準貫入試驗:
1、鉆進方法:
為保證標準貫入試驗用的鉆孔的質(zhì)量,要求采用回轉(zhuǎn)鉆進,當鉆進至試驗標高以上15cm處,應(yīng)停止鉆進。為保持孔壁穩(wěn)定,必要時可用泥漿或套管護壁。如使用水沖鉆進,應(yīng)使用側(cè)向水沖鉆頭,不能用底端向下水沖鉆頭,以使孔底土盡可能性少擾動。鉆孔直徑在63.5~150mm間,鉆進時應(yīng)注意以下幾點:
① 仔細清除孔底殘土到試驗標高;
② 在地下水位以下鉆進時遇承壓含水砂層,孔內(nèi)水位或泥漿面始終應(yīng)高于地下水位足夠的高度,以減少土的擾動。否則會產(chǎn)生孔底涌土,大大降低N值。
③ 當下套管時,要防止套管下過頭,套管內(nèi)的土未清除,貫入套管內(nèi)的土,使N值急增,不反映實際情況。 bGe@yXId5
④ 下鉆具時要緩慢下放,避免松動孔底土。
2、標準貫入試驗所用的鉆桿應(yīng)定期檢查,鉆桿相對彎曲應(yīng)小于1/1000,接頭應(yīng)牢固,否則受錘擊后鉆桿會側(cè)后晃動。 `
3、標準貫入試驗應(yīng)采用自動脫鉤的自由落錘法,并減小導(dǎo)向桿與錘間的摩阻力,以保持錘擊能量恒定,它對N值影響極大。
4、標準貫入試驗時,先將整個桿件系統(tǒng)連同靜置于鉆桿頂端的錘擊系統(tǒng)一起下到孔底,在靜重下貫入器的初始貫入度,在國外也作記錄,加初始貫入度已超過450mm,不作錘擊貫入試驗,N值記為零。標貫試驗分兩段進行:
① 預(yù)打階段:先將貫入器打入土中150mm,錘擊已達50擊,貫入度未達150mm,記錄實際貫入度。
② 試驗階段:將貫入器再打入土中300mm,記錄每打入10cm的錘擊數(shù),累計打入300mm的錘擊數(shù)即為標貫擊數(shù)N。累計擊數(shù)已達50擊(國外也有定為100擊的),而貫入度未達300mm,應(yīng)終止試驗,記錄實際貫入度△s及累計錘擊數(shù)n。按下式計算貫入300mm的錘擊數(shù)N。
N= 300n/△s
式中△s——對應(yīng)錘擊數(shù)n的貫入度(mm)。
5、在粗顆粒土中,也可用錐角為60°的實心鋼錐頭代替貫入器,以免礫石或卵石損壞管靴刃口。
6、標貫試驗可在鉆孔全深度范圍內(nèi)等間距進行。間距為1.0m或2.0m;也可僅在砂土、粉土等欲試驗的土層范圍內(nèi)等間距進行。
一、鉆探記錄應(yīng)在鉆探進行過程中同時完成,記錄內(nèi)容應(yīng)包括巖土描述及鉆進過程兩個部分.
二、鉆探現(xiàn)場記錄表的各欄均應(yīng)按鉆進回次逐項填寫。在每個回次中發(fā)現(xiàn)變層時,應(yīng)分行填寫,不得將若干回次,或若干層合并一行記錄?,F(xiàn)場記錄不得謄錄轉(zhuǎn)抄,誤寫之處可以劃去,在旁邊作更正,不得在原處涂抹修改。
三、所取土樣記錄欄應(yīng)與取樣時回次相對應(yīng)。
四、標貫記錄根據(jù)要求記錄預(yù)打15cm后,連續(xù)3個10cm進展的錘擊數(shù),或預(yù)打150m錘擊數(shù)及連續(xù)3個10cm進尺的錘擊數(shù)。
五、關(guān)于鉆進過程的記錄內(nèi)容應(yīng)符合下列要求:
使用的鉆進方法、鉆具名稱、規(guī)格、護壁方式等;
鉆進的難易程度、進尺速度、操作手感、鉆進參數(shù)的變化情況;
孔內(nèi)情況,應(yīng)注意縮徑、回淤、地下水位或沖洗液位及其變化等;
取樣及原位測試的編號、深度位置、取樣工具名稱規(guī)程、原位測試類型及其結(jié)果;
巖芯采取率、RQD值等;
巖芯采取率為回次所取巖芯總長度與回次進尺的比值。
RQD值指當采用N型(75mm)二層管金鋼石鉆頭獲取的大于10cm的巖芯段長度總和與巖芯總長度之比。
RQD= Σl / L
式中,l為大于10cm的巖芯段長度;
L為巖芯總長度。 其余異常情況
四、鉆探成果均應(yīng)有鉆探機(班)長、記錄員及鉆探隊負責(zé)人簽名。
一、地下水的測量規(guī)定:
1、遇地下水時應(yīng)量測水位。
2、穩(wěn)定水位應(yīng)在初見水位后經(jīng)一定的穩(wěn)定時間后量測。
3、對多層含水層的水位量測,應(yīng)采取止水措施,將被測含水層與其它含水層隔開。
二、初見水位和穩(wěn)定水位可在鉆孔、探井或測壓管內(nèi)量測,穩(wěn)定水位的間隔時間按地層的滲透性確定,對砂土和碎石土不得少于0.5小時,對粉土和粘性土不得少于8小時,并在勘察結(jié)束后統(tǒng)一量測穩(wěn)定水位。量測讀數(shù)至厘米,精度不得低于±2cm。
來源:自然資源之聲
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