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碩士畢業論文

工程地質勘探方法及地質評價

時間:2022-10-05 21:43:34 碩士畢業論文 我要投稿
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工程地質勘探方法及地質評價

  工程地質勘探方法及地質評價【1】

  摘要:工程地質勘察是進行工程建設的前提和基礎,本文將對工程地質勘察進行簡要的分析,其中有針對不同項目的勘察方法,以及地質勘查的評價,僅供參考。

  關鍵詞:工程地質;勘探方法;地質評價

  一、工程地質勘探

  工程地質勘探是在工程地質測繪的基礎上,為進一步查明地表以下工程問題和取得深部地質資料而進行的,主要有山地勘探、鉆探、物探等三種方法。

  二、有針對性的選擇施工方法

  (一)地鐵工程的地質勘察

  近年來,隨著我國科學技術的飛速發展,地鐵工程的勘察要求及標準得到有效的提升,我國地鐵的數量也在不斷的攀升,為人們出行帶來了方便。

  由于我國地下水資源相對豐富,因此,在對地鐵施工的勘測方案中應先對地下水的含量進行降低,通常情況下,采用建立管道的方式來對工程進行降水,在達到水含量適宜的狀況時,方可進行施工。

  勘察施工方法的基礎是總體安排及總體的統一,采用因地制宜的方法對鉆探、物探及原位測試實驗進行選擇,包括標準貫入實驗、靜力觸探試驗、動力觸探試驗、旁壓試驗、扁鏟側脹試驗、十字板剪切試驗及波速測試等。

  積極采用新技術及新方法。

  在地鐵工程的地質勘查中具有許多不同的勘察階段,勘查階段的不同其要求也不同,需要對地質的特點進行精確勘察。

  在勘察過程中應對地下水的含水量特點查明以后才能進行研究,若出現地貌不同時,還應進行試驗,在地繪基礎上對地質條件進行綜合分析。

  在地鐵工程的勘查中禁止采用較為單一的勘察方法,應采用因地制宜的方式來對各種測試試驗進行完成,確保地質工程能夠完成順利。

  (二)長輸管道的工程勘察

  工程地質和工程測量是長輸管道工程中最為重要的組成部分,長輸管道的工程勘察是地質工程勘察中最為關鍵的勘察項目。

  隨著勘察工程技術的快速發展進步之下,人們對長輸管道的勘察有了更高的要求,進而勘察工作者在對勘察技術上有著更深一步的勘察標準。

  長輸管道的工程設計中主要以三維設計為主,因為三圍設計能夠提高設計質量,減少投資,節省材料等好處。

  定向穿越技術在長輸管道的工程設計中也起著積極的作用,在長輸管道工程的勘察中需要重視的技術,管道穿越技術是由人工開挖到計算機技術的定向穿越技術。

  隨著輸送,電子技術的不斷進步,管道自動系統開始快速的發展起來,從古老的常規儀器到遙控系統控制,經歷了很多單元階段儀器更新進步,從而長輸管道工程已經發展到國際首要地位。

  只有對長輸管道的勘察有著精確而高標準的要求,長輸管道的施工才能夠正常穩定的進行下去,精確的勘察記錄結果是施工順利完成的保障,所以在長輸管道的工程勘察中是需要勘察工作者重視起來的。

  這樣勘察工作的進行才有意義,才值得工作者們努力去創新,去發現。

  (三)建筑工程地質勘察的方法和手段

  工程地質測繪在一定范圍內調查研究與工程建設活動有關的各種工程地質條件,測制成一定比例尺的工程地質圖,分析可能產生的工程地質作用及其對設計建筑物的影響,并為勘探、試驗、觀測等工作的布置提供依據。

  它是工程地質勘察的一項基礎性工作。

  測繪范圍和比例尺的選擇,既取決于建筑區地質條件的復雜程度和已有研究程度,也取決于建筑物的類型、規模和設計階段。

  工程地質測繪所需調研的內容有地層巖性、地質構造、地貌及第四紀地質、水文地質條件、天然建筑材料、自然(物理)地質現象及工程地質現象。

  對所有地質條件的研究,都必須以論證或預測工程活動與地質條件的相互作用或相互制約為目的,緊密結合該項工程活動的特點。

  (四)水文地質工程的勘察

  隨著大規模地質工程建設的逐漸發展,作為地質勘查中最為基礎的勘察工作,水文地質工程勘測在許多方面都與學術研究相涉及,水文地質工程研究的范圍主要包括物理力學及巖土力學,而現如今我國巖土力學技術還仍有不夠成熟的地方,并仍處于低級階段,新世紀以來,通過對外國先進的巖土勘察機制的學習,對水文地質的概念得到新的理解。

  在對水文地質進行勘察時,通常采用水位地質測繪與物探相結合的方法,例如:電法、電磁波法、淺震、放射性法及聲波法等。

  在其基礎上對鉆探任務及鉆孔抽水試驗、注水試驗、壓水試驗、試坑滲水試驗、地下水實際流速的評定及連通試驗等試驗。

  并對巖、土、水樣進行物理化學分析,并對地下水的動態進行長期觀測。

  才能促使水文地質工程勘察達到標準,并對下一步施工做好準備工作。

  三、工程地質條件的分析和評價

  在場地的調查和測繪工作完成后,地質工作人員開始對場地地層進行鉆探工作,通過利用鉆機向場地地層中鉆孔,根據鉆探鑒別地層的地質構造和巖層劃分,還要進行取樣分析,通過地質實驗測驗工程場地巖石和土層的物理力學的基本性質。

  在地層鉆探中依據不同的土層情況和深度一般選用不同的鉆探方式和原狀土樣的方式。

  在工程地質勘探過程中,還應遵循不擾動或盡量不擾動地層的原則下,對工程場地層進行測試,來獲得地層巖石和土層的物理力學性質和劃分情況。

  目前在工程地質勘查中一般采用土的原位測試技術,與傳統的測試方法相比,土的原位測試具有對地質條件的適應能力更強,測試精度和速度更高更快等諸多優點。

  準確有效地對斷層的工程地質和節理的工程地質進行評價,同時為了可以準確分析判斷地層砂土密實度和粘性土的塑性情況,并且評價砂類土和粉土的地震液化狀態。

  在勘查中工作人員需要根據不同的地質條件選取相應的實驗方法,來確定工程場地地基土的承載力,測定場區地基土的變形狀態和計算分析地基土的變形量和建筑基礎的沉降量,根據《建筑抗震設計規范》中的相關要求對場區地基土進行地震液化評價。

  在工程施工建設中,地質人員還需要對地層土體的滲透性進行測試,并分析影響土體滲透性的不良因素,為建筑基坑的開挖和支護提供重要的依據。

  對于建筑物需要進行基坑開挖施工,將基坑土體挖去后,容易造成建筑地基的應力場發生變化,導致建筑物地基出現變形,影響建筑物地基的穩定性。

  同時地基的應力場發生變化容易引起地下孔隙水的壓力出現變化,地基土體中變化的孔隙水壓力可能導致地基的抗剪切的能力下降,因此工作人員要嚴格按照設計要求進行基坑開挖,并在建筑基坑施工中應該對基坑地層的土地進行相應的保護,盡量減少對土體的擾動,同時最大限度提高對基坑鋪設墊層和澆注底板的施工速度。

  通過分析評價建筑基坑支護結構的整體穩定性、坑底土體的穩定性和基坑抗滲流系數,來為基坑的支護結構形式設計和穩定性奠定堅實的基礎。

  通過根據建筑工程場地的地質情況選取合理的評價方式,來準確的對基坑穩定進行評價,保證建筑基坑的穩定性和可靠性。

  同時子啊基坑開挖過程中由于地下水和降水等不良因素都會導致基坑的穩定性出現失穩現象,為保證基坑工程開挖施工的正常進行和確保基坑地基土的強度要符合設計要求,需要對地下水位較高和開挖深度較大并低于地下水位時,應該采取相應的排水措施來降低地下水位,同時還需要排凈建筑基坑內的水,保持基坑干燥,以便于施工順利進行。

  同時保持對地下水位和基坑周圍建筑物、地下建筑構造物、建筑基坑支護和樁基的壓應力變化情況進行監測進行適時監控記錄,避免不良因素的影響導致建筑基坑的穩定性下降。

  四、結束語

  隨著現代各種勘察測試技術的應用的日益推廣,促進了地質學和巖土力學理論為基礎的近代工程地質的發展。

  在地質勘察工作中要根據具體的地質環境,進行認真細致的地質分析。

  參考文獻:

  [1] 韋俊行,歐家村水電站工程地質勘測工作中的教訓與啟示[J],水力發電,1990,(02)

  [2] 邱賢榮,淺論地質勘測各階段技術要點分析[J],中國水運(下半月),2008,(08)

  [3] 李君源,范維強,工程勘察中的水文地質問題[J],西部探礦工程,2005(S1)

  工程地質勘探中地基方案的選擇【2】

  【摘要】工程地質勘察是工程建設的首要階段,其勘察成果是基礎設計的主要依據之一。

  我國地域遼闊,地質情況復雜多變,從沿海到內地,由山區到平原分布著多種多樣的地基土,孔隙比、含水量及液性指數等指標差別較大。

  因此.在工程地質勘察中查明其成因類型、分布規律、埋藏條件及其土的性質,針對各種復雜的工程地質條件,在保證工程設計和工程建設質量的前提下,充分挖掘地基土的潛力,合理地選擇地基與基礎設計方案.可降低工程造價,縮短建設工期。

  本文分析了各種成因不良土質的工程地質特性.提出了針對不同的工程地質條件合理地選擇地基方案。

  【關鍵字】工程;地質勘探;地基;選擇

  1 前言

  工程地質是研究人類工程建設活動與自然地質環境相互作用的相互影響的一門地球科學,起源于20世紀初,在我國則是在1949年以后才有了長足的進步和發展,今天,工程地質勘察已成為工程建設中不可缺少的一個重要組成部分。

  工程地質勘察是工程建設的首要階段,其勘察成果是基礎設計的主要依據之一。

  我國地域遼闊,地質情況復雜多變,從沿海到內地,由山區到平原分布著多種多樣的地基土,這些不同成因沉積的土的工程特性差異很大,特別是土的壓縮性指標、抗剪強度指標,孔隙比、含水量及液性指數等指標差別較大。

  因此,在工程地質勘察中查明其成因類型、分布規律、埋藏條件及其土的性質,針對各種復雜的工程地質條件,在保證工程設計和工程建設質量的前提下,充分挖掘地基土的潛力,合理地選擇地基與基礎設計方案,可降低工程造價,縮短建設工期。

  2 場地巖土工程條件

  站址大區域地貌類型為巖溶谷地,站址微地貌為矮丘。

  場地為緩坡,坡度約8°~15°,場地地面高程175.62m~197.33m。

  場地上覆土層主要為第四系沖洪積層及坡殘積層,下伏基巖為泥盆系中統東崗嶺階(D2d)灰巖,各巖土層特性分述如下:耕植土黃褐色,稍濕,土質較疏松,含植物根系。

  該層場地內普遍分布,層厚0.30m~0.40m。

  第四系沖洪積層(Qal+pl):粘土:黃褐色、紫褐色、褐黃色,稍濕~濕,硬塑,切面光滑,干強度高,局部地表見淺層裂隙,裂隙深約10cm。

  含鐵錳結核,局部混泥巖、泥質砂巖等礫石及錳礦碎塊,次棱角狀,粒徑20mm~60mm。

  第四系坡殘積層:黃褐色,褐黃色,切面光滑,干強度高,堅硬~硬塑,含少量鐵錳結核。

  站址區附近主要河流為黑水河,該河流常年流水,河面寬20m~50m,水深大于3m,水量充足,在站址西南面約2.6km處自北西向東南流,是站址區地表水主要排泄通道。

  地下水主要為土層孔隙水和巖溶水。

  土層孔隙水為上層滯水,賦存于土層孔隙中,水量小。

  巖溶水賦存于下伏基巖中,場地巖溶水主要受站址外地下水補給,并向黑水河排泄,其埋深多在覆蓋層底部以下的基巖中。

  3 地基基礎方案的選擇

  地基方案選擇主要目的是為了滿足上部結構對地基的要求,提高軟弱地基的承載能力、防止剪切破壞使地基失穩、防止沉降量過大及不均勻沉降的產生、消除黃土的濕陷性、減輕膨脹土的脹縮性、消除地基土的振動液化沉陷影響。

  3.1 天然地基。

  在工程建設中,應充分利用地基土的工程地質條件,盡可能地選用天然地基。

  自然界的土一般都是在沉積循環中成層出現的,每層土的地基承載力及物理力學性質指標差別較大,在考慮選用天然地基時,應結合基礎形式及上部結構綜合考慮。

  首先應選擇上部承載力較高的土層作為天然地基持力層,也可以加寬基礎以減少上部結構對地基單位面積承載力的要求。

  選擇天然地基時應滿足地基承載力、地基變形及邊坡穩定三個條件,一般當地基土的承載力較高、壓縮性較小且比較均勻時,滿足承載力要求時也會滿足變形和穩定的條件,即可選用天然地基。

  但對于地質復雜、土質不均、地基軟弱、建筑物荷載很大或結構荷載相差懸殊時,即使承載力滿足要求也需進行變形驗算,兩者均滿足要求時方可選用天然地基。

  對于經常受水平荷載作用的高聳構筑物、擋土結構以及建造在斜坡上的建筑物或開挖深基坑及遇有軟弱土層時。

  需進行穩定性驗算,滿足要求后方可選用天然地基。

  3.2 地基處理

  南側、南西側及南東側將形成1.0m~10.0m厚的填土區,其厚度大,若新填填土固結性差,力學強度低,均勻性差,壓縮性高,經檢驗其承載力、變形及均勻性不能滿足設計要求時,不能作為建(構)筑物的地基持力層,應對整個場地新填土層進行分層強夯處理,以提高整個場地填土層的壓實度,提高新填土的地基承載力、變形模量及均勻性。

  3.3 飽和粉細砂、飽和粉土。

  在處理液化地基土時,不能遇見有液化場地就全部消除液化沉陷影響,應根據液化等級及建筑物的性質綜合確定處理方案。

  如對于丁類建筑物輕微及中等液化場地可不采取措施,嚴重液化場地可對基礎和上部結構處理。

  對于丙類建筑物輕微液化及中等液化場地可加強基礎和上部結構,嚴重液化場地應全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷影響并且對基礎和上部結構處理。

  對于乙類建筑物輕微液化場地可部分消除液化沉陷或對基礎和上部結構處理。

  中等液化場地可部分消除液化沉陷且對基礎和上部結構處理。

  嚴重液化場地應全部消除液化沉陷影響。

  對于需全部消除液化沉陷影響的場地,處理深度應大于液化深度下限,改善排水條件和增加土的密實度是處理液化地基的有利措施。

  振沖擠密碎石樁及振沖置換碎石樁可有效地消散超孔隙水壓力,增加土的密實度。

  強夯法和灌漿法可增加土的密實度。

  也可采用樁基礎將樁端深入液化深度以下穩定的土層中。

  4 樁基礎

  人工挖孔樁樁端能進入設計持力層,剛度大,單樁承載力高,樁身變形很小,質量控制較易保障,是適合本工程的人工地基處理方案。

  由于單樁承載力要求不高,可以原狀土為樁端持力層,進入原狀土的深度通過計算確定。

  場地地下水埋深大,樁基施工不受地下水的影響。

  關于膨脹土具有膨脹與收縮性,壓力和含水量是影響膨脹與收縮的重要因素。

  此類土應調查當地的水文地質條件和區域氣候條件,測定土的含水量、自由膨脹率和不同壓力下的膨脹率,確定地基的脹縮等級。

  根據場地的工程地質條件、水文地質條件的復雜程度以及對建筑物產生的影響可選用天然地基,因荷載較大的建筑物能抵消地基的膨脹力,起到控制地基變形的作用,使地基變形變小,選用天然地基時,最好選擇三層以上的建筑物。

  對需進行處理的膨脹土,應考慮濕陷深度、厚度及地下水位的影響。

  可全部挖除膨脹土并用無脹縮的粘性土、灰土及砂替換;當膨脹土埋藏較淺但土的厚度較大時,可采用換土墊層法進行處理;當膨脹土埋藏較深且土的承載力滿足不了較高層數及載荷較大的建筑物的要求,可采用樁基礎。

  5 結束語

  在工程地質勘察中,勘察人員掌握的是第一手資料,要在充分分析工程地質水文地質條件的基礎上,根據地基、基礎和上部結構的共同作用,合理地選擇地基處理方案。

  在選擇地基方案時,首先要充分挖掘天然地基的潛力,在天然地基滿足不了的情況下,對幾種方案進行比較,從中選出一種既經濟又合理的地基方案。

  參考文獻:

  [1]鄧柯. 陸川3×12戶住宅軟土地基處理[J]. 鐵道運營技術. 2006(02)

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  [5]彭小云,宮治國,折學森,姜盈霓. 地基處理方案優選的可拓層次分析法[J]. 長安大學學報(自然科學版). 2006(06)

  工程地質勘探中的鉆探技術應用【3】

  摘 要:建筑行業的飛速發展使其在施工過程中面臨著更多的安全問題及質量問題,特別是在實際施工之前要充分做好工程地質的全面勘探,這其中的鉆探技術就是地質勘測中的主要施工途徑,不僅能夠保證施工隊伍及時了解施工地點的地質特征,而且能夠提升建筑工程的完成效率以及整個工程的質量。

  該文主要介紹了工程地質鉆探的主要特點及適用條件,同時對工程地質鉆探的特殊要求、鉆探方法、鉆探設備、鉆孔設備進行了深入的討論,從而為鉆探技術的應用提供專業的參考依據。

  關鍵詞:工程地質勘探 鉆探技術 技術應用

  1 工程地質鉆探的主要特點及適用條件

  進行建筑工程地質勘探時普遍應用的途徑就是鉆探施工技術。

  鉆探技術應用的范圍較廣,適用性較強,不論是何種地質條件、何種工程建筑類型,只要滿足工程地質勘探的要求,就可以應用鉆探施工技術。

  在進行工程地質勘探過程中應用鉆探技術需要注意以下四點:第一,應用鉆探技術前,要考慮建筑工程施工地點的地質地貌特點,根據建筑工程的類型及施工特點,確定鉆孔的分布。

  例如,在工民建工程施工過程中,確定鉆孔的分布的依據是建筑物的輪廓線;但是在水利工程施工過程中,應該根據水壩的壩軸線確定鉆孔分布。

  第二,一般的建筑工程,在開展鉆探工作時,鉆孔的深度比較淺,平均深度在9m-10m,因此采用簡單的鉆探方法,使用簡單易操作的鉆探設備即可。

  但是像大型水利工程、具體地區的地質勘探工程等,應用鉆探技術時就需要深度較大的鉆孔。

  第三,鉆探技術的基礎操作是鉆孔,鉆孔的目的是勘測建筑工程施工地點的地質地貌、水文、巖石等特征,除此之外,鉆孔可以方便施工單位技術人員在施工地點取樣進行試驗,因為試驗與鉆孔大都是同時進行的,所以會影響建筑工程的鉆探進程。

  第四,工程地質勘探中應用鉆探技術需要注意鉆孔的結構、方法以及觀測鉆孔進程并進行記錄等。

  在工程地質勘探中應用鉆探技術,可以保證鉆探的精確度,方便技術人員提取樣本。

  應用鉆探技術可以加深勘探深度,加快鉆進速度。

  2 工程地質鉆探的特殊要求

  工程地質鉆探的目的是為建筑工程設計提供參考依據,保證建筑工程的施工質量,因此在應用鉆探技術時,要嚴格控制鉆進方法、鉆孔結構以及鉆進過程中的觀測編錄等。

  建筑工程地質勘探中應用鉆探技術要求巖心采取率高于80%,工程建筑的軟弱夾層與斷層破碎帶高于60%,在鉆探過程中,巖心采取率一般很難達到80%。

  為提高鉆探的巖心采取率,需要依據工程施工地面的巖層性質選擇合適的鉆進方法。

  例如,在軟弱夾層與斷層破碎帶鉆孔時,應該選擇干鉆,進行低速鉆孔。

  應用鉆探技術的同時要確保施工現場的水文、地下水位測試工作的正常開展,所以要根據工程施工地點的含水層位置及有關試驗要求選擇合適的鉆進方法,合理確定鉆孔分布。

  對不同的含水層要換徑并分層止水,加以隔離,換徑、分層止水的次數與含水層的數量呈正比。

  鉆孔的直徑一般為91毫米,孔身結構確定依據是換徑的位置及次數。

  若在基巖而以上的砂卵石層中作抽水試驗千鉆,不允許使用泥漿加固孔壁的辦法。

  一般鉆孔要直,不能發生彎曲;孔壁要求光滑規則,同一孔徑段應大小一致。

  這些要求在鉆探操作工藝上給予滿足。

  鉆孔水文地質觀測,是工程地質鉆探的一項重要工作,藉以了解巖層透水性的變化,發現含水層之間的聯系,找到含水層水位的規律。

  若在巖層較堅硬地區可借助巖心開展取樣工作,但是要注意巖石軟弱夾層與斷層破碎帶的保護。

  取樣過程中,為保證樣品的質量,需借助先進的取樣設備,采用科學的取樣方法,鉆探技術施工人員需要嚴格遵守取樣操作工序要求。

  3 工程地質鉆探常用的鉆探方法和設備

  工程地質鉆探的鉆探方法和設備的選擇依據是施工地點的地質特征。

  鉆探方法有四種,分別是沖擊鉆探、回轉鉆探、沖擊回轉鉆探和振動鉆探,其中沖擊鉆探和回轉鉆探是工程地質勘探中經常使用的兩種鉆探方法。

  鉆探方法若依據動力來源劃分,可分為人力鉆探和機械鉆探,其中最廣泛使用的鉆探方法是機械回轉鉆探方法,因其具有高效率、鉆孔深、巖心采取容易等特點。

  目前,國內外正在人力革新鉆探技術,逐步朝著全液壓驅動、儀表控制、勘探與測試相結合的方向發展。

  為了研究工程土體的物理力學性質,在工程地質勘察中,應結合勘探工作采取原狀土樣。

  但是在鉆孔中采取原狀土樣時受到很多因素影響,其中主要的是取土器的結構和取土實用。

  取土器主要有限制球閥式取土器、上提橡皮墊活閥式取土器、回轉壓入式取土器和水壓活塞式取土器4種,這4種取土器適用于采取粘性土的原狀土樣。

  采取砂類土和飽水軟粘土就比較困難了,需要使用特制的取土器。

  如采用厚壁管靴長筒上提活閥式取土器,反旋活閥分節取土器和真空活塞取砂器等,采取地下水位以下的原狀砂類土和軟粘土樣,效果較好。

  原狀土樣的采取方法主要有3種:第一種,擊入法。

  適用于較硬的土層中取樣,又可分為孔外及孔內的輕錘多擊法和重錘少擊法。

  實踐證明,孔內的重錘少擊法取樣效果好,效率高而且土樣擾動小。

  第二種,壓入法。

  適用于較軟的土層中取樣,又可分為連續壓入和斷續壓入法。

  連續壓入法是借助活塞油壓筒或鋼繩滑輪組合裝置,將取土器一次快速均勻地壓入土中,土樣的擾動較小,當采用連續壓入法無法將取土器壓入土層時,則可采用斷續壓入法。

  第三種,振動法。

  當振動鉆進時,可利用振動器的振動作用將取土器壓入土中。

  這種方法對土樣的邊緣部分擾動較大。

  易受振動液化的土層不適用。

  為了保證土樣的質量,除了對取土器和取土方法進行選擇外,還應注意鉆探方法、鉆孔結構、清除孔內殘土、操作方法和土樣封存及運輸等各頂問題。

  4 工程地質勘探鉆孔類型及其適用條件

  鉆孔的類型指的是鉆孔的角度及其方向。

  鉆孔的角度即是鉆機的立軸鉆桿與地平線的夾角,也叫做鉆孔傾角。

  按照鉆孔傾角及其變化情況,可將鉆孔分為鉛直孔、斜孔、水平孔和定向孔4種。

  在進行工程地質勘探時,為了能取得盡可能多的地質資料,又節省鉆探工作量,鉆進方向最好與不同巖性接觸而或與斷層而垂直。

  4.1 直孔

  直孔傾角為90度。

  在工程地質鉆探中此類孔最常用適于查明巖漿巖的巖性巖相、巖石風化殼、基巖石以及第四紀覆蓋層的厚度及性質、緩傾角的沉積及斷裂等。

  作壓水試驗的鉆孔一般都采用鉛直孔。

  4.2 斜孔

  斜孔傾角小于90度。

  當鉆孔傾角小于90度時,需要表明鉆孔的方向。

  例如,在沉積巖巖層應用鉆探技術,鉆孔角度多數大于65度,在鉆進時應該選擇和巖層斷層帶相反的方向。

  斜孔勘探一般用在水電、水利工程的地質勘探,目的是了解水利工程的地質結構。

  若勘探峽谷工程或河床較窄的工程,最好選用斜孔鉆進方法,既可以避免在河中央布孔的困難,也可以有效控制河床結構。

  4.3 水平孔

  水平孔的傾角多數為0度。

  水平孔一般在坑探工程中布置可作為平銅、石門的延續,用以查明河底地質結構、進行巖體應力量測、超前探水和排水。

  在河谷斜坡地段用以探查岸坡地質結構等效果比較好。

  4.4 定向孔

  在工程地質勘探過程中,根據工程地質的具體情況,采用某些先進技術,使鉆孔方向隨著深度的變化而改變,實現鉆孔定向鉆進,定向鉆孔的角度大于60度。

  例如,對上緩下陡的巖層進行鉆孔,鉆孔需要保持一定的深度間隔,可以在一個鉆孔中控制多個定向孔,鉆進同一巖石層,定向鉆孔方向要求與巖石層垂直。

  定向鉆孔工藝在操作時比較復雜,目前國內采用的是在一個鉆孔中控制多個定向分支孔的方法開展定向鉆孔工作。

  5 鉆探技術的具體分析

  地質鉆探技術簡單的來說,就是通過對地下進行鉆孔從而打碎巖石的一種施工方法,同時,地質鉆探技術是一種對地下巖層材料信息和實物資料,以及礦石品位的評價和計算儲量進行驗證的一種重要的技術手段。

  由于地質鉆探的目的不一樣,所以使用的鉆探工藝與鉆探裝備也不相同。

  目前,我國對鉆探技術投入了許多人力資源、物力資源和財力資源,使我國的鉆探技術逐漸形成一個技術體系,在地質勘測中,常用的一些鉆探技術包括繩索取心技術、新型的節水鉆探技術、液動潛孔錘鉆探技術、以及反循環鉆探技術等。

  5.1 繩索取心技術

  繩索取心技術不依賴鉆孔直接用鋼絲繩打撈器提取出巖心,只有在鉆頭損壞或更換鉆頭時才會使用鉆機。

  采用繩索取心技術進行地質鉆探的技術要點分別是:第一,繩索取心技術設備包括具有良好性能的鉆桿、雙層或三層的巖心桿、鋼絲繩索打撈器等。

  第二,鉆機的鉆頭需選用金剛石材料,因其具有高強的適應性。

  第三,需使用高性能的鉆機和泥漿泵。

  第四,繩索取心技術操作人員需要進行專業的技術培訓,掌握相應的技術要領。

  繩索取心技術因其效率高、節省鉆進時間,廣泛應用在工程地質勘探中。

  例如在天然氣鉆探、石油鉆探、冰層鉆探、礦產鉆探中等多領域中。

  同時,繩索取心技術的鉆孔深度不大,可有效減少鉆桿與鉆進的摩擦,延長鉆孔設備使用時間。

  5.2 反循環鉆探技術

  依據循環介質不同可以將反循環鉆探技術分為空氣反循環技術和水利反循環技術。

  水利反循環鉆探技術將泥漿或水運送到孔的底部,提取鉆頭后得到巖心。

  空氣反循環鉆探技術以空氣作為循環的媒介,使用雙壁鉆桿運送空氣至孔底,潛孔錘會在孔底空氣膨脹產生的壓力的作用下,不斷撞擊巖石,提取鉆桿可以帶出部分巖屑,我們可以通過巖屑對巖層進行研究。

  水利反循環勘探技術能提取較完整的巖石,提高巖石研究的精準度,其缺點是在應用時,鉆進速度緩慢且耗費大量水資源。

  空氣反循環鉆探技術有效節約成本,實現節水鉆進,適合在干旱、缺水地區應用,其缺點是通過巖屑無法研究巖層的特性,但其應用范圍較廣,多用于固體礦產資源的勘探中,尤其是稀有礦產或破碎地層中。

  例如,第三、四系礫巖型金礦或賦存在構造破碎帶、蝕變帶的金礦床的勘探中,用普通鉆進方法很難獲取巖心,若使用水利反循環鉆進技術會污染巖心,只能采用空氣反循環鉆探取樣,保證地質研究結果的準確性,提高鉆去效率。

  5.3 液動潛孔錘鉆探技術

  我國在應用和研究液動潛孔錘這類鉆探技術時,所取得的研究成果在世界上都是處于領先地位的。

  其工作原理為用沖洗液來帶動液動潛孔錘工作,當外界的力量沖打液動潛孔錘時,液動潛孔錘同樣也會將這部分能量傳遞給鉆頭,這時鉆頭就可以擊破巖石了,施工現場的泥漿泵就是輸送沖洗液的最佳工具,鉆頭的反復運動就可以產生有節奏的沖擊負荷。

  作為回轉鉆探技術的一種改進技術,在沖擊力和回轉力的驅使下,液動潛孔錘鉆探技術大大的提升了設備的鉆進效率,并且也減少了打孔的成本。

  另外,液動潛孔錘鉆探技術還能夠很好的利用堅硬巖石脆性大并且抗剪強度低的特點,有效的解決鉆探復雜狀況以及無法保證鉆孔質量的問題。

  因為在采用液動潛孔錘鉆探技術時,其一直都是在高頻作業的,所以這種技術對于巖質堅硬以及脆性較大的地質結構中是較為適用的,但是在施工作業時一定要重視設備的緊固問題,并且液壓的泥漿質量將直接決定液動錘的實際磨損狀態,所以我們在選擇液壓泥漿時,也盡量選擇潤滑性能好、含沙量低并且粘稠度也較低的原料。

  當處于較高強度的工作環境中,液動潛孔錘鉆探技術的使用壽命以及工作狀態是無法得到有效的保證的,所以此技術的發展趨勢應為延長潛孔錘的使用壽命并且提升潛孔錘的工作效率,現階段,液動潛孔錘鉆探技術主要應用在水電建材、石油化工以及金屬礦山等領域中。

  5.4 組合鉆探技術

  組合鉆探技術是將“繩索取心技術”、“液動潛孔錘鉆探技術”、“反循環鉆探技術”三種鉆探技術進行組合,可以充分發揮三種鉆探技術的優勢。

  在工程地質勘探中,應用組合勘探技術可以避免地質條件限制,根據實際情況進行鉆探施工,降低施工勞動強度、節省成本,提高鉆探的工作效率。

  6 結語

  綜上所述,工程建筑施工地點的選擇直接影響地質勘探的質量與工程施工質量。

  工程地質勘測可以檢測施工地點的地質特征、水文特征以及巖石特征等,為工程設計提供參考依據。

  鉆探技術在工程地質勘測中具有重要意義,在實際應用中,根據地質的具體情況選擇合適的鉆探方法、設備,保證工程地質勘探結構的準確性,提高工程施工的質量安全。

  目前,我們應該加大鉆探技術的研究投入,深入了解鉆探技術相關知識,促進我國鉆探技術水平的提高。

  參考文獻

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工程地質勘探方法及地質評價

  工程地質勘探方法及地質評價【1】

  摘要:工程地質勘察是進行工程建設的前提和基礎,本文將對工程地質勘察進行簡要的分析,其中有針對不同項目的勘察方法,以及地質勘查的評價,僅供參考。

  關鍵詞:工程地質;勘探方法;地質評價

  一、工程地質勘探

  工程地質勘探是在工程地質測繪的基礎上,為進一步查明地表以下工程問題和取得深部地質資料而進行的,主要有山地勘探、鉆探、物探等三種方法。

  二、有針對性的選擇施工方法

  (一)地鐵工程的地質勘察

  近年來,隨著我國科學技術的飛速發展,地鐵工程的勘察要求及標準得到有效的提升,我國地鐵的數量也在不斷的攀升,為人們出行帶來了方便。

  由于我國地下水資源相對豐富,因此,在對地鐵施工的勘測方案中應先對地下水的含量進行降低,通常情況下,采用建立管道的方式來對工程進行降水,在達到水含量適宜的狀況時,方可進行施工。

  勘察施工方法的基礎是總體安排及總體的統一,采用因地制宜的方法對鉆探、物探及原位測試實驗進行選擇,包括標準貫入實驗、靜力觸探試驗、動力觸探試驗、旁壓試驗、扁鏟側脹試驗、十字板剪切試驗及波速測試等。

  積極采用新技術及新方法。

  在地鐵工程的地質勘查中具有許多不同的勘察階段,勘查階段的不同其要求也不同,需要對地質的特點進行精確勘察。

  在勘察過程中應對地下水的含水量特點查明以后才能進行研究,若出現地貌不同時,還應進行試驗,在地繪基礎上對地質條件進行綜合分析。

  在地鐵工程的勘查中禁止采用較為單一的勘察方法,應采用因地制宜的方式來對各種測試試驗進行完成,確保地質工程能夠完成順利。

  (二)長輸管道的工程勘察

  工程地質和工程測量是長輸管道工程中最為重要的組成部分,長輸管道的工程勘察是地質工程勘察中最為關鍵的勘察項目。

  隨著勘察工程技術的快速發展進步之下,人們對長輸管道的勘察有了更高的要求,進而勘察工作者在對勘察技術上有著更深一步的勘察標準。

  長輸管道的工程設計中主要以三維設計為主,因為三圍設計能夠提高設計質量,減少投資,節省材料等好處。

  定向穿越技術在長輸管道的工程設計中也起著積極的作用,在長輸管道工程的勘察中需要重視的技術,管道穿越技術是由人工開挖到計算機技術的定向穿越技術。

  隨著輸送,電子技術的不斷進步,管道自動系統開始快速的發展起來,從古老的常規儀器到遙控系統控制,經歷了很多單元階段儀器更新進步,從而長輸管道工程已經發展到國際首要地位。

  只有對長輸管道的勘察有著精確而高標準的要求,長輸管道的施工才能夠正常穩定的進行下去,精確的勘察記錄結果是施工順利完成的保障,所以在長輸管道的工程勘察中是需要勘察工作者重視起來的。

  這樣勘察工作的進行才有意義,才值得工作者們努力去創新,去發現。

  (三)建筑工程地質勘察的方法和手段

  工程地質測繪在一定范圍內調查研究與工程建設活動有關的各種工程地質條件,測制成一定比例尺的工程地質圖,分析可能產生的工程地質作用及其對設計建筑物的影響,并為勘探、試驗、觀測等工作的布置提供依據。

  它是工程地質勘察的一項基礎性工作。

  測繪范圍和比例尺的選擇,既取決于建筑區地質條件的復雜程度和已有研究程度,也取決于建筑物的類型、規模和設計階段。

  工程地質測繪所需調研的內容有地層巖性、地質構造、地貌及第四紀地質、水文地質條件、天然建筑材料、自然(物理)地質現象及工程地質現象。

  對所有地質條件的研究,都必須以論證或預測工程活動與地質條件的相互作用或相互制約為目的,緊密結合該項工程活動的特點。

  (四)水文地質工程的勘察

  隨著大規模地質工程建設的逐漸發展,作為地質勘查中最為基礎的勘察工作,水文地質工程勘測在許多方面都與學術研究相涉及,水文地質工程研究的范圍主要包括物理力學及巖土力學,而現如今我國巖土力學技術還仍有不夠成熟的地方,并仍處于低級階段,新世紀以來,通過對外國先進的巖土勘察機制的學習,對水文地質的概念得到新的理解。

  在對水文地質進行勘察時,通常采用水位地質測繪與物探相結合的方法,例如:電法、電磁波法、淺震、放射性法及聲波法等。

  在其基礎上對鉆探任務及鉆孔抽水試驗、注水試驗、壓水試驗、試坑滲水試驗、地下水實際流速的評定及連通試驗等試驗。

  并對巖、土、水樣進行物理化學分析,并對地下水的動態進行長期觀測。

  才能促使水文地質工程勘察達到標準,并對下一步施工做好準備工作。

  三、工程地質條件的分析和評價

  在場地的調查和測繪工作完成后,地質工作人員開始對場地地層進行鉆探工作,通過利用鉆機向場地地層中鉆孔,根據鉆探鑒別地層的地質構造和巖層劃分,還要進行取樣分析,通過地質實驗測驗工程場地巖石和土層的物理力學的基本性質。

  在地層鉆探中依據不同的土層情況和深度一般選用不同的鉆探方式和原狀土樣的方式。

  在工程地質勘探過程中,還應遵循不擾動或盡量不擾動地層的原則下,對工程場地層進行測試,來獲得地層巖石和土層的物理力學性質和劃分情況。

  目前在工程地質勘查中一般采用土的原位測試技術,與傳統的測試方法相比,土的原位測試具有對地質條件的適應能力更強,測試精度和速度更高更快等諸多優點。

  準確有效地對斷層的工程地質和節理的工程地質進行評價,同時為了可以準確分析判斷地層砂土密實度和粘性土的塑性情況,并且評價砂類土和粉土的地震液化狀態。

  在勘查中工作人員需要根據不同的地質條件選取相應的實驗方法,來確定工程場地地基土的承載力,測定場區地基土的變形狀態和計算分析地基土的變形量和建筑基礎的沉降量,根據《建筑抗震設計規范》中的相關要求對場區地基土進行地震液化評價。

  在工程施工建設中,地質人員還需要對地層土體的滲透性進行測試,并分析影響土體滲透性的不良因素,為建筑基坑的開挖和支護提供重要的依據。

  對于建筑物需要進行基坑開挖施工,將基坑土體挖去后,容易造成建筑地基的應力場發生變化,導致建筑物地基出現變形,影響建筑物地基的穩定性。

  同時地基的應力場發生變化容易引起地下孔隙水的壓力出現變化,地基土體中變化的孔隙水壓力可能導致地基的抗剪切的能力下降,因此工作人員要嚴格按照設計要求進行基坑開挖,并在建筑基坑施工中應該對基坑地層的土地進行相應的保護,盡量減少對土體的擾動,同時最大限度提高對基坑鋪設墊層和澆注底板的施工速度。

  通過分析評價建筑基坑支護結構的整體穩定性、坑底土體的穩定性和基坑抗滲流系數,來為基坑的支護結構形式設計和穩定性奠定堅實的基礎。

  通過根據建筑工程場地的地質情況選取合理的評價方式,來準確的對基坑穩定進行評價,保證建筑基坑的穩定性和可靠性。

  同時子啊基坑開挖過程中由于地下水和降水等不良因素都會導致基坑的穩定性出現失穩現象,為保證基坑工程開挖施工的正常進行和確保基坑地基土的強度要符合設計要求,需要對地下水位較高和開挖深度較大并低于地下水位時,應該采取相應的排水措施來降低地下水位,同時還需要排凈建筑基坑內的水,保持基坑干燥,以便于施工順利進行。

  同時保持對地下水位和基坑周圍建筑物、地下建筑構造物、建筑基坑支護和樁基的壓應力變化情況進行監測進行適時監控記錄,避免不良因素的影響導致建筑基坑的穩定性下降。

  四、結束語

  隨著現代各種勘察測試技術的應用的日益推廣,促進了地質學和巖土力學理論為基礎的近代工程地質的發展。

  在地質勘察工作中要根據具體的地質環境,進行認真細致的地質分析。

  參考文獻:

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  [3] 李君源,范維強,工程勘察中的水文地質問題[J],西部探礦工程,2005(S1)

  工程地質勘探中地基方案的選擇【2】

  【摘要】工程地質勘察是工程建設的首要階段,其勘察成果是基礎設計的主要依據之一。

  我國地域遼闊,地質情況復雜多變,從沿海到內地,由山區到平原分布著多種多樣的地基土,孔隙比、含水量及液性指數等指標差別較大。

  因此.在工程地質勘察中查明其成因類型、分布規律、埋藏條件及其土的性質,針對各種復雜的工程地質條件,在保證工程設計和工程建設質量的前提下,充分挖掘地基土的潛力,合理地選擇地基與基礎設計方案.可降低工程造價,縮短建設工期。

  本文分析了各種成因不良土質的工程地質特性.提出了針對不同的工程地質條件合理地選擇地基方案。

  【關鍵字】工程;地質勘探;地基;選擇

  1 前言

  工程地質是研究人類工程建設活動與自然地質環境相互作用的相互影響的一門地球科學,起源于20世紀初,在我國則是在1949年以后才有了長足的進步和發展,今天,工程地質勘察已成為工程建設中不可缺少的一個重要組成部分。

  工程地質勘察是工程建設的首要階段,其勘察成果是基礎設計的主要依據之一。

  我國地域遼闊,地質情況復雜多變,從沿海到內地,由山區到平原分布著多種多樣的地基土,這些不同成因沉積的土的工程特性差異很大,特別是土的壓縮性指標、抗剪強度指標,孔隙比、含水量及液性指數等指標差別較大。

  因此,在工程地質勘察中查明其成因類型、分布規律、埋藏條件及其土的性質,針對各種復雜的工程地質條件,在保證工程設計和工程建設質量的前提下,充分挖掘地基土的潛力,合理地選擇地基與基礎設計方案,可降低工程造價,縮短建設工期。

  2 場地巖土工程條件

  站址大區域地貌類型為巖溶谷地,站址微地貌為矮丘。

  場地為緩坡,坡度約8°~15°,場地地面高程175.62m~197.33m。

  場地上覆土層主要為第四系沖洪積層及坡殘積層,下伏基巖為泥盆系中統東崗嶺階(D2d)灰巖,各巖土層特性分述如下:耕植土黃褐色,稍濕,土質較疏松,含植物根系。

  該層場地內普遍分布,層厚0.30m~0.40m。

  第四系沖洪積層(Qal+pl):粘土:黃褐色、紫褐色、褐黃色,稍濕~濕,硬塑,切面光滑,干強度高,局部地表見淺層裂隙,裂隙深約10cm。

  含鐵錳結核,局部混泥巖、泥質砂巖等礫石及錳礦碎塊,次棱角狀,粒徑20mm~60mm。

  第四系坡殘積層:黃褐色,褐黃色,切面光滑,干強度高,堅硬~硬塑,含少量鐵錳結核。

  站址區附近主要河流為黑水河,該河流常年流水,河面寬20m~50m,水深大于3m,水量充足,在站址西南面約2.6km處自北西向東南流,是站址區地表水主要排泄通道。

  地下水主要為土層孔隙水和巖溶水。

  土層孔隙水為上層滯水,賦存于土層孔隙中,水量小。

  巖溶水賦存于下伏基巖中,場地巖溶水主要受站址外地下水補給,并向黑水河排泄,其埋深多在覆蓋層底部以下的基巖中。

  3 地基基礎方案的選擇

  地基方案選擇主要目的是為了滿足上部結構對地基的要求,提高軟弱地基的承載能力、防止剪切破壞使地基失穩、防止沉降量過大及不均勻沉降的產生、消除黃土的濕陷性、減輕膨脹土的脹縮性、消除地基土的振動液化沉陷影響。

  3.1 天然地基。

  在工程建設中,應充分利用地基土的工程地質條件,盡可能地選用天然地基。

  自然界的土一般都是在沉積循環中成層出現的,每層土的地基承載力及物理力學性質指標差別較大,在考慮選用天然地基時,應結合基礎形式及上部結構綜合考慮。

  首先應選擇上部承載力較高的土層作為天然地基持力層,也可以加寬基礎以減少上部結構對地基單位面積承載力的要求。

  選擇天然地基時應滿足地基承載力、地基變形及邊坡穩定三個條件,一般當地基土的承載力較高、壓縮性較小且比較均勻時,滿足承載力要求時也會滿足變形和穩定的條件,即可選用天然地基。

  但對于地質復雜、土質不均、地基軟弱、建筑物荷載很大或結構荷載相差懸殊時,即使承載力滿足要求也需進行變形驗算,兩者均滿足要求時方可選用天然地基。

  對于經常受水平荷載作用的高聳構筑物、擋土結構以及建造在斜坡上的建筑物或開挖深基坑及遇有軟弱土層時。

  需進行穩定性驗算,滿足要求后方可選用天然地基。

  3.2 地基處理

  南側、南西側及南東側將形成1.0m~10.0m厚的填土區,其厚度大,若新填填土固結性差,力學強度低,均勻性差,壓縮性高,經檢驗其承載力、變形及均勻性不能滿足設計要求時,不能作為建(構)筑物的地基持力層,應對整個場地新填土層進行分層強夯處理,以提高整個場地填土層的壓實度,提高新填土的地基承載力、變形模量及均勻性。

  3.3 飽和粉細砂、飽和粉土。

  在處理液化地基土時,不能遇見有液化場地就全部消除液化沉陷影響,應根據液化等級及建筑物的性質綜合確定處理方案。

  如對于丁類建筑物輕微及中等液化場地可不采取措施,嚴重液化場地可對基礎和上部結構處理。

  對于丙類建筑物輕微液化及中等液化場地可加強基礎和上部結構,嚴重液化場地應全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷影響并且對基礎和上部結構處理。

  對于乙類建筑物輕微液化場地可部分消除液化沉陷或對基礎和上部結構處理。

  中等液化場地可部分消除液化沉陷且對基礎和上部結構處理。

  嚴重液化場地應全部消除液化沉陷影響。

  對于需全部消除液化沉陷影響的場地,處理深度應大于液化深度下限,改善排水條件和增加土的密實度是處理液化地基的有利措施。

  振沖擠密碎石樁及振沖置換碎石樁可有效地消散超孔隙水壓力,增加土的密實度。

  強夯法和灌漿法可增加土的密實度。

  也可采用樁基礎將樁端深入液化深度以下穩定的土層中。

  4 樁基礎

  人工挖孔樁樁端能進入設計持力層,剛度大,單樁承載力高,樁身變形很小,質量控制較易保障,是適合本工程的人工地基處理方案。

  由于單樁承載力要求不高,可以原狀土為樁端持力層,進入原狀土的深度通過計算確定。

  場地地下水埋深大,樁基施工不受地下水的影響。

  關于膨脹土具有膨脹與收縮性,壓力和含水量是影響膨脹與收縮的重要因素。

  此類土應調查當地的水文地質條件和區域氣候條件,測定土的含水量、自由膨脹率和不同壓力下的膨脹率,確定地基的脹縮等級。

  根據場地的工程地質條件、水文地質條件的復雜程度以及對建筑物產生的影響可選用天然地基,因荷載較大的建筑物能抵消地基的膨脹力,起到控制地基變形的作用,使地基變形變小,選用天然地基時,最好選擇三層以上的建筑物。

  對需進行處理的膨脹土,應考慮濕陷深度、厚度及地下水位的影響。

  可全部挖除膨脹土并用無脹縮的粘性土、灰土及砂替換;當膨脹土埋藏較淺但土的厚度較大時,可采用換土墊層法進行處理;當膨脹土埋藏較深且土的承載力滿足不了較高層數及載荷較大的建筑物的要求,可采用樁基礎。

  5 結束語

  在工程地質勘察中,勘察人員掌握的是第一手資料,要在充分分析工程地質水文地質條件的基礎上,根據地基、基礎和上部結構的共同作用,合理地選擇地基處理方案。

  在選擇地基方案時,首先要充分挖掘天然地基的潛力,在天然地基滿足不了的情況下,對幾種方案進行比較,從中選出一種既經濟又合理的地基方案。

  參考文獻:

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  工程地質勘探中的鉆探技術應用【3】

  摘 要:建筑行業的飛速發展使其在施工過程中面臨著更多的安全問題及質量問題,特別是在實際施工之前要充分做好工程地質的全面勘探,這其中的鉆探技術就是地質勘測中的主要施工途徑,不僅能夠保證施工隊伍及時了解施工地點的地質特征,而且能夠提升建筑工程的完成效率以及整個工程的質量。

  該文主要介紹了工程地質鉆探的主要特點及適用條件,同時對工程地質鉆探的特殊要求、鉆探方法、鉆探設備、鉆孔設備進行了深入的討論,從而為鉆探技術的應用提供專業的參考依據。

  關鍵詞:工程地質勘探 鉆探技術 技術應用

  1 工程地質鉆探的主要特點及適用條件

  進行建筑工程地質勘探時普遍應用的途徑就是鉆探施工技術。

  鉆探技術應用的范圍較廣,適用性較強,不論是何種地質條件、何種工程建筑類型,只要滿足工程地質勘探的要求,就可以應用鉆探施工技術。

  在進行工程地質勘探過程中應用鉆探技術需要注意以下四點:第一,應用鉆探技術前,要考慮建筑工程施工地點的地質地貌特點,根據建筑工程的類型及施工特點,確定鉆孔的分布。

  例如,在工民建工程施工過程中,確定鉆孔的分布的依據是建筑物的輪廓線;但是在水利工程施工過程中,應該根據水壩的壩軸線確定鉆孔分布。

  第二,一般的建筑工程,在開展鉆探工作時,鉆孔的深度比較淺,平均深度在9m-10m,因此采用簡單的鉆探方法,使用簡單易操作的鉆探設備即可。

  但是像大型水利工程、具體地區的地質勘探工程等,應用鉆探技術時就需要深度較大的鉆孔。

  第三,鉆探技術的基礎操作是鉆孔,鉆孔的目的是勘測建筑工程施工地點的地質地貌、水文、巖石等特征,除此之外,鉆孔可以方便施工單位技術人員在施工地點取樣進行試驗,因為試驗與鉆孔大都是同時進行的,所以會影響建筑工程的鉆探進程。

  第四,工程地質勘探中應用鉆探技術需要注意鉆孔的結構、方法以及觀測鉆孔進程并進行記錄等。

  在工程地質勘探中應用鉆探技術,可以保證鉆探的精確度,方便技術人員提取樣本。

  應用鉆探技術可以加深勘探深度,加快鉆進速度。

  2 工程地質鉆探的特殊要求

  工程地質鉆探的目的是為建筑工程設計提供參考依據,保證建筑工程的施工質量,因此在應用鉆探技術時,要嚴格控制鉆進方法、鉆孔結構以及鉆進過程中的觀測編錄等。

  建筑工程地質勘探中應用鉆探技術要求巖心采取率高于80%,工程建筑的軟弱夾層與斷層破碎帶高于60%,在鉆探過程中,巖心采取率一般很難達到80%。

  為提高鉆探的巖心采取率,需要依據工程施工地面的巖層性質選擇合適的鉆進方法。

  例如,在軟弱夾層與斷層破碎帶鉆孔時,應該選擇干鉆,進行低速鉆孔。

  應用鉆探技術的同時要確保施工現場的水文、地下水位測試工作的正常開展,所以要根據工程施工地點的含水層位置及有關試驗要求選擇合適的鉆進方法,合理確定鉆孔分布。

  對不同的含水層要換徑并分層止水,加以隔離,換徑、分層止水的次數與含水層的數量呈正比。

  鉆孔的直徑一般為91毫米,孔身結構確定依據是換徑的位置及次數。

  若在基巖而以上的砂卵石層中作抽水試驗千鉆,不允許使用泥漿加固孔壁的辦法。

  一般鉆孔要直,不能發生彎曲;孔壁要求光滑規則,同一孔徑段應大小一致。

  這些要求在鉆探操作工藝上給予滿足。

  鉆孔水文地質觀測,是工程地質鉆探的一項重要工作,藉以了解巖層透水性的變化,發現含水層之間的聯系,找到含水層水位的規律。

  若在巖層較堅硬地區可借助巖心開展取樣工作,但是要注意巖石軟弱夾層與斷層破碎帶的保護。

  取樣過程中,為保證樣品的質量,需借助先進的取樣設備,采用科學的取樣方法,鉆探技術施工人員需要嚴格遵守取樣操作工序要求。

  3 工程地質鉆探常用的鉆探方法和設備

  工程地質鉆探的鉆探方法和設備的選擇依據是施工地點的地質特征。

  鉆探方法有四種,分別是沖擊鉆探、回轉鉆探、沖擊回轉鉆探和振動鉆探,其中沖擊鉆探和回轉鉆探是工程地質勘探中經常使用的兩種鉆探方法。

  鉆探方法若依據動力來源劃分,可分為人力鉆探和機械鉆探,其中最廣泛使用的鉆探方法是機械回轉鉆探方法,因其具有高效率、鉆孔深、巖心采取容易等特點。

  目前,國內外正在人力革新鉆探技術,逐步朝著全液壓驅動、儀表控制、勘探與測試相結合的方向發展。

  為了研究工程土體的物理力學性質,在工程地質勘察中,應結合勘探工作采取原狀土樣。

  但是在鉆孔中采取原狀土樣時受到很多因素影響,其中主要的是取土器的結構和取土實用。

  取土器主要有限制球閥式取土器、上提橡皮墊活閥式取土器、回轉壓入式取土器和水壓活塞式取土器4種,這4種取土器適用于采取粘性土的原狀土樣。

  采取砂類土和飽水軟粘土就比較困難了,需要使用特制的取土器。

  如采用厚壁管靴長筒上提活閥式取土器,反旋活閥分節取土器和真空活塞取砂器等,采取地下水位以下的原狀砂類土和軟粘土樣,效果較好。

  原狀土樣的采取方法主要有3種:第一種,擊入法。

  適用于較硬的土層中取樣,又可分為孔外及孔內的輕錘多擊法和重錘少擊法。

  實踐證明,孔內的重錘少擊法取樣效果好,效率高而且土樣擾動小。

  第二種,壓入法。

  適用于較軟的土層中取樣,又可分為連續壓入和斷續壓入法。

  連續壓入法是借助活塞油壓筒或鋼繩滑輪組合裝置,將取土器一次快速均勻地壓入土中,土樣的擾動較小,當采用連續壓入法無法將取土器壓入土層時,則可采用斷續壓入法。

  第三種,振動法。

  當振動鉆進時,可利用振動器的振動作用將取土器壓入土中。

  這種方法對土樣的邊緣部分擾動較大。

  易受振動液化的土層不適用。

  為了保證土樣的質量,除了對取土器和取土方法進行選擇外,還應注意鉆探方法、鉆孔結構、清除孔內殘土、操作方法和土樣封存及運輸等各頂問題。

  4 工程地質勘探鉆孔類型及其適用條件

  鉆孔的類型指的是鉆孔的角度及其方向。

  鉆孔的角度即是鉆機的立軸鉆桿與地平線的夾角,也叫做鉆孔傾角。

  按照鉆孔傾角及其變化情況,可將鉆孔分為鉛直孔、斜孔、水平孔和定向孔4種。

  在進行工程地質勘探時,為了能取得盡可能多的地質資料,又節省鉆探工作量,鉆進方向最好與不同巖性接觸而或與斷層而垂直。

  4.1 直孔

  直孔傾角為90度。

  在工程地質鉆探中此類孔最常用適于查明巖漿巖的巖性巖相、巖石風化殼、基巖石以及第四紀覆蓋層的厚度及性質、緩傾角的沉積及斷裂等。

  作壓水試驗的鉆孔一般都采用鉛直孔。

  4.2 斜孔

  斜孔傾角小于90度。

  當鉆孔傾角小于90度時,需要表明鉆孔的方向。

  例如,在沉積巖巖層應用鉆探技術,鉆孔角度多數大于65度,在鉆進時應該選擇和巖層斷層帶相反的方向。

  斜孔勘探一般用在水電、水利工程的地質勘探,目的是了解水利工程的地質結構。

  若勘探峽谷工程或河床較窄的工程,最好選用斜孔鉆進方法,既可以避免在河中央布孔的困難,也可以有效控制河床結構。

  4.3 水平孔

  水平孔的傾角多數為0度。

  水平孔一般在坑探工程中布置可作為平銅、石門的延續,用以查明河底地質結構、進行巖體應力量測、超前探水和排水。

  在河谷斜坡地段用以探查岸坡地質結構等效果比較好。

  4.4 定向孔

  在工程地質勘探過程中,根據工程地質的具體情況,采用某些先進技術,使鉆孔方向隨著深度的變化而改變,實現鉆孔定向鉆進,定向鉆孔的角度大于60度。

  例如,對上緩下陡的巖層進行鉆孔,鉆孔需要保持一定的深度間隔,可以在一個鉆孔中控制多個定向孔,鉆進同一巖石層,定向鉆孔方向要求與巖石層垂直。

  定向鉆孔工藝在操作時比較復雜,目前國內采用的是在一個鉆孔中控制多個定向分支孔的方法開展定向鉆孔工作。

  5 鉆探技術的具體分析

  地質鉆探技術簡單的來說,就是通過對地下進行鉆孔從而打碎巖石的一種施工方法,同時,地質鉆探技術是一種對地下巖層材料信息和實物資料,以及礦石品位的評價和計算儲量進行驗證的一種重要的技術手段。

  由于地質鉆探的目的不一樣,所以使用的鉆探工藝與鉆探裝備也不相同。

  目前,我國對鉆探技術投入了許多人力資源、物力資源和財力資源,使我國的鉆探技術逐漸形成一個技術體系,在地質勘測中,常用的一些鉆探技術包括繩索取心技術、新型的節水鉆探技術、液動潛孔錘鉆探技術、以及反循環鉆探技術等。

  5.1 繩索取心技術

  繩索取心技術不依賴鉆孔直接用鋼絲繩打撈器提取出巖心,只有在鉆頭損壞或更換鉆頭時才會使用鉆機。

  采用繩索取心技術進行地質鉆探的技術要點分別是:第一,繩索取心技術設備包括具有良好性能的鉆桿、雙層或三層的巖心桿、鋼絲繩索打撈器等。

  第二,鉆機的鉆頭需選用金剛石材料,因其具有高強的適應性。

  第三,需使用高性能的鉆機和泥漿泵。

  第四,繩索取心技術操作人員需要進行專業的技術培訓,掌握相應的技術要領。

  繩索取心技術因其效率高、節省鉆進時間,廣泛應用在工程地質勘探中。

  例如在天然氣鉆探、石油鉆探、冰層鉆探、礦產鉆探中等多領域中。

  同時,繩索取心技術的鉆孔深度不大,可有效減少鉆桿與鉆進的摩擦,延長鉆孔設備使用時間。

  5.2 反循環鉆探技術

  依據循環介質不同可以將反循環鉆探技術分為空氣反循環技術和水利反循環技術。

  水利反循環鉆探技術將泥漿或水運送到孔的底部,提取鉆頭后得到巖心。

  空氣反循環鉆探技術以空氣作為循環的媒介,使用雙壁鉆桿運送空氣至孔底,潛孔錘會在孔底空氣膨脹產生的壓力的作用下,不斷撞擊巖石,提取鉆桿可以帶出部分巖屑,我們可以通過巖屑對巖層進行研究。

  水利反循環勘探技術能提取較完整的巖石,提高巖石研究的精準度,其缺點是在應用時,鉆進速度緩慢且耗費大量水資源。

  空氣反循環鉆探技術有效節約成本,實現節水鉆進,適合在干旱、缺水地區應用,其缺點是通過巖屑無法研究巖層的特性,但其應用范圍較廣,多用于固體礦產資源的勘探中,尤其是稀有礦產或破碎地層中。

  例如,第三、四系礫巖型金礦或賦存在構造破碎帶、蝕變帶的金礦床的勘探中,用普通鉆進方法很難獲取巖心,若使用水利反循環鉆進技術會污染巖心,只能采用空氣反循環鉆探取樣,保證地質研究結果的準確性,提高鉆去效率。

  5.3 液動潛孔錘鉆探技術

  我國在應用和研究液動潛孔錘這類鉆探技術時,所取得的研究成果在世界上都是處于領先地位的。

  其工作原理為用沖洗液來帶動液動潛孔錘工作,當外界的力量沖打液動潛孔錘時,液動潛孔錘同樣也會將這部分能量傳遞給鉆頭,這時鉆頭就可以擊破巖石了,施工現場的泥漿泵就是輸送沖洗液的最佳工具,鉆頭的反復運動就可以產生有節奏的沖擊負荷。

  作為回轉鉆探技術的一種改進技術,在沖擊力和回轉力的驅使下,液動潛孔錘鉆探技術大大的提升了設備的鉆進效率,并且也減少了打孔的成本。

  另外,液動潛孔錘鉆探技術還能夠很好的利用堅硬巖石脆性大并且抗剪強度低的特點,有效的解決鉆探復雜狀況以及無法保證鉆孔質量的問題。

  因為在采用液動潛孔錘鉆探技術時,其一直都是在高頻作業的,所以這種技術對于巖質堅硬以及脆性較大的地質結構中是較為適用的,但是在施工作業時一定要重視設備的緊固問題,并且液壓的泥漿質量將直接決定液動錘的實際磨損狀態,所以我們在選擇液壓泥漿時,也盡量選擇潤滑性能好、含沙量低并且粘稠度也較低的原料。

  當處于較高強度的工作環境中,液動潛孔錘鉆探技術的使用壽命以及工作狀態是無法得到有效的保證的,所以此技術的發展趨勢應為延長潛孔錘的使用壽命并且提升潛孔錘的工作效率,現階段,液動潛孔錘鉆探技術主要應用在水電建材、石油化工以及金屬礦山等領域中。

  5.4 組合鉆探技術

  組合鉆探技術是將“繩索取心技術”、“液動潛孔錘鉆探技術”、“反循環鉆探技術”三種鉆探技術進行組合,可以充分發揮三種鉆探技術的優勢。

  在工程地質勘探中,應用組合勘探技術可以避免地質條件限制,根據實際情況進行鉆探施工,降低施工勞動強度、節省成本,提高鉆探的工作效率。

  6 結語

  綜上所述,工程建筑施工地點的選擇直接影響地質勘探的質量與工程施工質量。

  工程地質勘測可以檢測施工地點的地質特征、水文特征以及巖石特征等,為工程設計提供參考依據。

  鉆探技術在工程地質勘測中具有重要意義,在實際應用中,根據地質的具體情況選擇合適的鉆探方法、設備,保證工程地質勘探結構的準確性,提高工程施工的質量安全。

  目前,我們應該加大鉆探技術的研究投入,深入了解鉆探技術相關知識,促進我國鉆探技術水平的提高。

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