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岩土工程勘探常见基本方法

本站     2020-5-27 9:56:23    

 早在2000多年前,我国四川内陆地区就有凿井求盐,这是世界是最早的钻探工程。2001年6月25日-2005年3月8日,在江苏境内中国大陆科学钻探工程“科钻一井”总进尺5158m,是在实施的国际大陆科学钻探计划中最深的科钻井,显示了我国一流的钻探水平,钻探工程技术获得了重大科学技术成就,钻探技术应用于勘察、施工(如基桩、锚桩等)和监测(如基桩钻芯等)工作中,是衡量岩土工程技术水平的重要标志。

  20世纪80年代以来,我国的岩土工程勘察事业已经形成了具有我国自身特点的勘察体系。各行业、各地区也都相继出台针对本行业工作特点和本地区地质特点的岩土工程勘察规范。这些都为我们岩土工程勘察工作从业人员提供了强有力的理论保障。

  岩土工程勘探工作需要有良好的方法,由于不同地区具有不同的地形地质特点,例如洛阳市所在地区,北部邙山和西部秦岭,主要分布红棕色亚粘土和粘土以及浅棕色黄土,坚硬呈块状,层理明显。土质坚硬,含较多钙质结核,个别地方有20cm~1m的钙质结核层。涧西区和西工区属洛河二级阶地,多为新近堆积黄土。老城区多为填土区;以上这些地区采用静力触探和钻探方法,在河漫滩区和一级阶地区,由轻亚粘土和卵石层组成,土的厚度在3~8m左右,砂卵石层Q3多以石英为主,卵石粒径一般为3~5cm,最大20cm,颗粒不均匀,孔隙有砂充填,密实差异大,层面有起伏,是良好的下卧层和桩基持力层,勘察中要认真确定其深度和实际承载力。这些地区钻探方法除上部土层采用静力触探和钻探外,下部砂卵石层多采用圆锥动力触探、标准贯入。这就要求勘探工作者具体问题具体分析,根据不同的地质特点,采取不同的勘探方法,做到从实际问题出发来进行勘探工作。下面介绍几种常用的工程勘探方法。

  常用的工程勘探方法

  1 静力触探与钻探

  现在,岩土工程勘察技术手段呈现出多样化的发展方向。这些勘察手段有着各自的适用条件。各个地区都要根据本地区自身的地质特点和土层性质来选择合适的勘察手段。根据多年勘察成果来看,在洛阳市盆地区域及偃师市大部分地区基本上都是由河流冲洪积形成的粉土、粉质粘土、粘土等组成的软土地层。在本地区,最主要依靠的勘察手段就是:回转螺旋钻探、静力触探、动力触探。

  静力触探试验是用静力匀速将标准规格的探头压入土中,同时量测探头阻力,测定土的力学特性,具有勘探和测试双重功能。在洛阳地区的岩土勘察项目都是采取钻探和静探两种勘探手段。目的是利用这两种手段的优点,相互取长补短,以此来准确掌握地层分布状况以及各地层土质的物理力学性质,来为工程设计者提供相关的数据支持。

  相比静力触探,钻探的优点是:对各种土质能有直观的认识和辨别,并相应地采取土样、水样以进行室内实验分析,同时还可以进行标准贯入、圆锥动力触探等原位测试。钻探的缺点主要是:对薄层和夹层揭露不明显,受到钻头螺旋回转或者泥浆护壁的影响,有可能扰乱薄层和夹层。

  相比钻探,静力触探的优点是:地层数据相对准确,地层划分清晰明了。并且可以对地层的承载力有一个初步判定。静力触探的缺点是:无法取得水样或者土样来进行室内实验分析。

  由于钻探和静力触探这两种勘探手段各自优、缺点比较明显,而且具有比较强的互补性,所以,在实际的工程岩土勘察工作中,我们常把这两种勘察手段综合使用。采用相互对比的方法的来提高勘察的准确性。利用静力触探的数据准确性来划分地层,以及提供地基承载力和压缩模量等数据的参考值,利用钻探来获取土样和水样来进行室内实验分析。

  2 圆锥动力触探试验

  圆锥动力触探试验是用一定质量的重锤(10kg、63.5kg、120kg),以一定高度(76cm)的自由落距,将标准规格的圆锥形探头贯入砂土和砂卵石中,根据打入砂土和砂卵石中一定距离所需的锤击数,判定砂土和砂卵石的密实度和力学性能,具有勘察和测试双重功能。圆锥动力触探试验共分三类:轻型(10kg)、重型(63.5kg)、超重型(120kg)。轻型动力触探的优点是轻便,对于施工验槽、填土勘察、查明局部软弱土层、洞穴等分布,均有实用价值。重型动力触探是应用最广泛的一种,其规格标准与国际通用标准一致。超重型动力触探适用于碎石土。圆锥动力触探试验要执行《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版)

  3 标准贯入试验

  标准贯入试验是用质量为63.5kg的穿心锤,以76cm的落距将标准规格的贯入器,自钻孔预打15cm,记录再打入30cm的锤击数,判定土的力学特性。标准贯入试验仅适用于砂土、粉土和一般粘性土,不适用于软塑~流塑软土。

  标准贯入实测击数受机具设备、钻杆接头的松紧、落锤方式、导向杆的摩擦、操作水平及其他偶然因素等支配会产生误差,需要对标贯击数N值进行合理的修正。国内长期以来着重考虑杆长修正,杆长修正是依据牛顿碰撞理论,杆件系统质量不得超过锤重二倍,限制了标贯使用深度小于21m,但实际使用深度已超过21m,最大深度已达100m以上。通过实测杆件的锤击应力波,发现锤击传输给杆件的能量变化远大于杆长变化时能量的衰减,故建议不作杆长修正的N值是基本的数值,但考虑到过去建立的N值与土性参数、承载力的经验关系,所用N值均经杆长修正,而抗震规范评定砂土液化时,N值又不作修正。故在实际应用N值时,应按具体岩土工程问题,参照有关规范考虑是否做杆长修正或其他修正。勘察报告应提供不作杆长修正的N值,应用时再根据情况考虑修正或不修正,用何种方法修正。

  由于N值的离散性较大,故在利用N值解决工程问题的时侯,应持谨慎的态度,依据单孔标贯资料提供的设计参数是不可信的,在分析整理时,应剔除个别异常的N值。依据N值提供定量的设计参数时,应有当地的经验,否则只能提供定性的参数,供初步评定用。

  结束语

  岩土工程勘探技术在岩土工程领域具有十分重要的位置。岩土工程勘探技术成果是勘察技术资料准确性的必要条件,也是衡量岩土工程勘察水平的重要标志之一,进入21世纪以来,国家建设不断推进,基础设施建设不断加强,特别是高层建筑,大量增多,岩土工程勘察面临的问题复杂多变,对岩土勘探技术的要求越来越高,作为地质专业工作人员,既要尊重事实,准确了解所处地区的地质情况,合理地运用各种岩土工程勘探手段,要以实事求是的原则去做好岩土工程勘探工作,还要努力学习知识,勤于实践,勇于创新,将理论知识应用于实践中去,更好地服务于工程建设。

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