工程地質勘探

包括工程地球物理勘探、鉆探和坑探工程等內容。

①工程地球物理勘探。簡稱工程物探，其目的是利用專門儀器，測定各類巖、土體或地質體的密度、導電性、彈性、磁性、放射性等物理性質的差別，通過分析解釋判斷地面下的工程地質條件。它是在測繪工作的基礎上探測地下工程地質條件的一種間接勘探方法。按工作條件分為地面物探和井下物探（測井）；按被探測的物理性質可分為電法、地震、聲波、重力、磁法、放射性等方法。工程地質勘察中常用的地面物探為電法中的視電阻率法，地震勘探中的淺層折射法，聲波勘探等；測井則多采用綜合測井。

物探的優(yōu)點在于能經濟而迅速地探測較大范圍，且通過不同方向的多個剖面獲得的資料是三維的。以這些資料為基礎，在控制點和異常點上布置勘探、試驗工作，既可減少盲目性，又可提高精度。測井則可增補鉆探工作所得資料并提高其質量。開展多種方法綜合物探，根據(jù)綜合成果進行對比分析，可以顯著提高地質解釋的質量，擴大物探解決問題的范圍，縮短工程地質勘探周期并降低其成本。由于物探需要間接解釋，所以只有地質體之間的物理狀態(tài)（如破碎程度、含水率、喀斯特化程度）或某種物理性質有顯著差異，才能取得良好效果。

②鉆探和坑探。采用鉆探機械鉆進或礦山掘進法，直接揭露建筑物布置范圍和影響深度內的工程地質條件，為工程設計提供準確的工程地質剖面的勘察方法。其任務是：查明建筑物影響范圍內的地質構造，了解巖層的完整性或破壞情況，為建筑物探尋良好的持力層（承受建筑物附加荷載的主要部分的巖土層）和查明對建筑物穩(wěn)定性有不利影響的巖體結構或結構面（如軟弱夾層、斷層與裂隙）;揭露地下水并觀測其動態(tài);采取試驗用的巖土試樣；為現(xiàn)場測試或長期觀測提供鉆孔或坑道。

鉆探比坑探工效高，受地面水、地下水及探測深度的影響較小，故廣為采用。但不易取得軟弱夾層巖心和河床卵礫石層樣品，鉆孔也不能用來進行大型現(xiàn)場試驗。因此,有時需采用大孔徑鉆探技術,或在鉆孔中運用鉆孔攝影，孔內電視或采用綜合物探測井以彌補其不足。但在關鍵部位還需采用便于直接觀察和測試目的層的平洞、斜井、豎井等坑探工程。

鉆探和坑探的工作成本高，故應在工程地質測繪和物探工作的基礎上，根據(jù)不同工程地質勘探階段需要查明的問題，合理設計洞、坑、孔的數(shù)量、位置、深度、方向和結構，以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質資料，并保證必要的精度。

工程地質勘探的方法

1、工程地質坑、槽探

坑、槽探是在建筑場地挖探井或探槽以取得直觀資料和原狀土樣，這是一種不使用專用機具的常用勘探方法。當場地地質條件比較復雜時，利用坑探可以直接觀測地層的結構和變化，但坑探可達的深度較淺?？犹降姆N類有探槽、探坑和探井。

在工程地質勘察中，常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等幾種類型，見表1-1。探槽是在挖掘成長條形且兩壁常為傾斜上寬下窄的槽子，其斷面有梯形或階梯型兩種。較深的探槽兩壁要進行必要的支護以策。探槽一般在覆蓋土層小于3.0m時使用。它適用于了解地質構造線、斷裂破碎帶寬度、地層分界線、巖脈寬度及其延伸方向和采取原狀土試樣等。

凡挖掘深度不大且形狀不一的坑，或成矩形的較短的探槽狀的坑為探坑。探坑的深度一般為1.0～2.0m，與土層的目的相同。

探井一般深度都大于3.0m，其斷面形狀為方形、矩形和圓形。

圓形探井在水平方向能承受較大的側壓力，比其他形狀的探井。

坑探中采取原狀土樣可按照以下步驟進行：首先在井底或井壁的指定深度處挖一土柱，土柱的直徑必須大于土筒的直徑，將土柱頂面削平，套上兩端開口的金屬筒并削去筒外多余的土，一面削土一面將筒壓入，直到筒完全套入土柱體后切斷土體柱。然后削去兩端多余的土體，該上筒蓋，用熔蠟密封后貼上標簽并注明土柱的上下方向、編號等即完成取樣工作。

造成土試樣擾動有三個原因：

一是外界條件引起的土試樣的擾動，如鉆進工藝、鉆具選用、鉆壓、鉆速、取土方法選擇等。若在選用上不夠合理時，都能造成其土質的天然結構被破壞。

二是采樣過程造成的土體中應力條件發(fā)生了改變，引起圖樣內的質點間的相對位置位移和組織結構的變化，甚至出現(xiàn)質點間的原由粘聚力的破壞。

三是采取土樣時，需用取土器采取。但不論采用何種取土器，它都有一定的壁厚、長度和面積。當切如土層時，會使土樣產生一定的壓縮變形。壁愈厚所排開土體愈多，其變形量愈大，這就造成土樣更大的擾動。

從上述可見，所謂原狀土試樣實際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動。為此，在采取土試樣過程中，應力求減小對試樣的擾動，要盡力排除各種可能增大擾動量的因素。

按照取樣方法和試驗目的，巖土工程勘察規(guī)范對土試樣的擾動程度分成如下的質量等級：

一級—不擾動，可進行試驗項目有：土類定義、含水量、密度、強度系數(shù)、變形參數(shù)、固結壓密系數(shù)。

二級—輕微擾動，可進行的試驗項目有：土類定義、含水量、密度。

三級—顯著擾動，可進行的試驗項目有：土類定義、含水量。

四級—完全擾動，可進行的試驗項目有：土類定義。

在鉆孔取樣時，采用薄壁取土器所采得的土樣定為一～二級；

對于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二～三級；

對于采用標準貫入器、螺紋鉆頭或巖芯鉆頭所采得的粘性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定義為三～四級。

從上可見，為取得一級質量的土試樣，普遍采用薄壁取土器來采取，以滿足土工試驗全部的物理力學參數(shù)的正確獲得。

減少土試樣擾動的注意事項

為保證土樣少受擾動，采取土試樣的前后及過程中應注意如下事項：

合理的鉆進方法是保證取得不擾動土樣的前提。

也就是說，鉆進方法的選用首先應著眼于確?？椎讛M取土樣不被擾動。這一點幾乎對任何種土樣都適用，而對結構敏感或不穩(wěn)定的土層尤為重要。從國內外的經驗看，主要有以下幾點要求：

1）在結構性敏感土層和較疏松砂土層中需采用回轉鉆進，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，防止因孔內水位過低而導致孔底軟粘性土或砂層產生松動或涌起；

3）取土鉆孔的孔徑要適當，取土器與孔壁之間要有一定的距離，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，時有縮徑現(xiàn)象，則更需加大取土器與孔壁的間隙。鉆孔應保持孔壁垂直，以避免取土器切刮孔壁；

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。并且在正式取土前，把已受一定程度擾動的孔底土柱清理掉，避廢土過多，取土器頂部擠壓土樣；

5）取土深度和進土深度等尺寸，在取土前都應丈量準確。

取土過程中，如提升取土器、拆卸取土器等每個操作工序，均應細致穩(wěn)妥，以免造成擾動。

取出的土應及時用蠟密封，并注明上下，貼上標簽，作好記錄；

另外（即除了鉆探過程的問題外），在土樣封存、運輸和開工做試驗時，都應注意避免擾動。嚴防振動、日曬、雨淋和凍結。