工程地質(zhì)勘察是為查明影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行的地質(zhì)調(diào)查研究工作。所需勘察的地質(zhì)因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造:地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì),自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質(zhì)條件。查明工程地質(zhì)條件后,需根據(jù)設(shè)計建筑物的結(jié)構(gòu)和運行特點,預(yù)測工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用(即工程地質(zhì)作用)的方式、特點和規(guī)模,并作出正確的評價,為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。
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,而且通過鉆探的鉆孔采取原狀巖土樣和做現(xiàn)場力學(xué)試驗也是工程地質(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為鉆孔。通常將直徑大于等于800mm以上的鉆孔稱為大直徑鉆井。
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)稱換經(jīng)。從孔口到孔底的距離為孔深。
鉆探過程和鉆進(jìn)方法
根據(jù)自然條件的復(fù)雜性以及工程要求選擇鉆探設(shè)備和鉆進(jìn)方法。鉆機一般分為回轉(zhuǎn)式和沖擊式兩種。
回轉(zhuǎn)式鉆機是利用鉆機的回轉(zhuǎn)器帶動鉆具旋轉(zhuǎn),磨消孔底地層而鉆進(jìn),通常使用管狀鉆具,能取柱狀巖芯樣品。
沖擊式鉆機則利用卷揚機借鋼絲繩帶動有一定重量的鉆具上下反復(fù)沖擊,使鉆頭擊碎孔底地層而形成鉆孔后用抽筒提取巖石碎塊或擾動土樣。針對不同的巖石及地層條件,可選取不同的鉆進(jìn)方式、鉆機與鉆具。
鉆探過程中有三個基本程序:
破碎巖土:在工程地質(zhì)鉆探中廣泛采用人力和機械方法,使小部分巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯的現(xiàn)象,叫做破碎巖土。巖土的破碎是借助于沖擊力、剪切力、研磨和壓力來實現(xiàn)的。
采取巖土:用沖洗液(或壓縮空氣)將破碎的碎屑沖到孔外,或者用鉆具(抽筒、勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖芯管等)靠人力或機械將孔底的碎屑或樣芯取出于地面。
保全孔壁:為了順利地進(jìn)行鉆探工作,必須保護(hù)好孔壁,不使其坍塌。一般使用套管和泥漿來護(hù)壁。