(一)坑探工程的含义、种类及特点
坑探工程又称为山地工程,简称“坑探”,是指当工作区局部或全部被不厚的表土掩盖时,利用人工方法揭露表土层下地层、地质构造等地质现象的勘察技术手段。坑探分为轻型坑探(试坑、探槽、浅井)和重型坑探(竖井、平斜硐、石门、平巷等),如图3.3、图3.4所示。坑探是地质勘察的重要手段,技术员可直接观测岩土体内部结构、构造、断层软弱夹层、滑带、裂缝、变形和地压等重要地质现象,获取资料直观可靠。还可以进行采样、原位测试,为物探、监测乃至施工创造有利条件。几种常见坑探工程的类型、特点及用途见表3.8、表3.9。坑探工程施工受地层岩性和其他条件限制,为保证施工安全,要认真研究论证防范措施。
图3.3 常用坑探工程类型示意图
1—探槽;2—试坑;3—竖井;4—平硐;5—石门;6—浅井
图3.4 探槽
表3.8 坑探工程的类型、特点和用途比较
表3.9 坑探工程的类型、适用条件和优缺点比较
(二)各类地质灾害防治工程勘察坑探工程的使用
1.危岩-崩塌灾害防治工程勘察坑探工程的使用
(1)试坑
试坑是指在地表挖掘的小圆坑,深度小于3 m。其特点是简便,便于施工,一般不需支护,常用于剥除浮土、揭露基岩、了解岩石及风化情况,或用作荷载试验及渗水试验。
(2)探槽
探槽是指在地表开挖的长槽形工程,深度一般不超过3 m,大多不加支护。探槽用于剥除浮土揭示露头,多垂直于岩层走向布设,以期在较短距离内揭示更多的地层。探槽常用于追索构造线、断层、崩滑体边界,揭示地层露头,了解残坡积层的厚度、岩性等。
(3)浅井、竖井
垂直向地下开掘的小断面的探井,深度小于15 m的称为浅井,深度大于15 m的称为竖井。浅井一般进行简易支护,竖井需进行严格的支护。适用于岩层倾角平缓和地层平坦的地带,多用于探查深部地质现象,如风化岩体的划分、岩土体的结构构造、崩滑体的结构构造、断层、滑带、溃屈带、软夹层、裂隙和溶洞等,以及进行现场原位试验及变形监测。
(4)平斜硐
平斜硐是指近水平或倾斜开掘的探硐,一般断面为1.8 m×2 m,进行一般支护或永久性支护。适用于岩层倾角较陡及斜坡地段,常用于勘察地层岩性、岩体结构构造、断层裂隙、滑带、破碎带、溃屈带、裂隙和溶洞等,并用于取样、现场原位试验及现场监测,还可兼顾今后防治工程施工。
(5)平巷、石门
平巷、石门是指在岩层中开凿的、不直通地面、与岩(煤)层走向垂直或斜交的岩石平巷,一般是与竖井相连接的近水平坑道,往往用于地形平坦、覆土很厚且其下岩层倾角较陡的情况。由于工程复杂,耗资大,一般不常用。
(6)重型坑探工程在危岩-崩塌中的应用(www.daowen.com)
重型坑探工程应布置在主勘探线上,平斜硐方向应与主勘探剖面方向一致,一般宜布设于崩滑体前缘和底部,主要用于揭露底部边界、采空区、崩滑带、溃屈带、变形弯曲带、控制性软夹层、裂隙延伸和地下水等情况。平斜硐纵穿整个崩滑体底部,深度应进入不动体基岩5 m,也可在不同高程上或同一高程上分几条布设。采用重型坑探工程时,需编制专门的“重型坑探工程勘察设计”或在总体勘察设计中列入“重型坑探工程设计”的专门章节。设计书的内容应包括:
①坑探工程场地附近地形、地质概况。
②掘进目的。
③掘进断面、深度、坡度。
④施工条件及施工技术要求:岩性及硬度等级、破碎情况、掘进的难易程度、掘进方法及技术要求、支护要求、地压控制、水文地质条件、地下水、掘进时涌水的可能性及地段、防护及排水措施、通风、照明、有毒有害气体的防范、其他施工问题、施工安全及施工巷道断面监测、施工动力条件、施工运输条件、施工场地安排、施工材料、施工顺序、施工进度、排渣及排渣场地与环境保护等。
⑤地质要求:掘进方法的限制、施工顺序、施工进度控制、现场原位试验要求、取样要求、地质编录要求、验收要求及应提交的成果等。
2.滑坡灾害防治工程勘察坑探工程的使用
坑探工程主要用于查明滑坡的内部特征,如滑坡床的位置、形状、塑性变形带特征、滑坡体的岩体结构和水文地质特征等。一般情况下,对滑坡周界的确定,常采用坑、探槽;为查明滑坡体内部的诸特征,常采用竖井;在滑坡体厚度较大,且地形有利的情况下(如滑坡邻近地段有深陡临空面等),可采用探硐。
①剥土、浅坑和探槽等轻型坑探工程,用于了解滑坡体的边界、岩土体界线、构造破碎带宽度、滑动面(带)的岩性、埋深及产状,揭露地下水的出露情况等。
②探井(竖井)工程主要布置在土质滑坡与软岩滑坡分布区,直接观察滑动面(带),并采样试验。必要时留作长期观测,其技术要求可参照有关规定执行。
③平硐主要用于某些规模较大、成灾地质条件较复杂,滑动面(带)不清楚或复杂的滑坡(如岩质滑坡、堆积层滑坡等)。含地下水较丰富时,可考虑选择适当位置施工1~2条平硐即仰斜坑道,力求查明滑体结构、滑动面(带)性质及其变化、含水层位及其水量等重要问题。如果效果良好,还可在硐内采样测试、定点观测和自然排水,使之一硐多用。
3.泥石流灾害防治工程勘察坑探工程的使用
轻型坑探工程因不受地形条件的限制,施工快且方便,又能更好地揭示地表以下岩、土的基本特征,在泥石流灾害勘察中是主要手段之一。
(1)探槽的技术及质量要求
探槽布置应结合勘探点的岩土产状及岩土的物理性质,并考虑影响施工的重要因素,如交通、气候、水文地质等条件。探槽长度以需要为准,深度不超过3.0 m,底宽不小于0.6 m,其两壁的坡度按土质和探槽的深浅合理放坡:
①深1.0 m的浅槽中,两壁坡度为90°。
②深1.0~3.0 m的探槽中,密实土层为70°~80°,松散土层为60°~70°,在潮湿、松土层中不应大于55°。
探槽掘进中,若人工掘进,禁止采用挖空槽壁底部使之自然塌落的方法;禁止采用爆破法,槽壁应保持平整,松石及时清除,严禁在悬石下作业,槽口两边0.5 m以内不得有堆放的土石和工具。槽内有两人以上工作时,要保持3 m以上的安全距离,在松散、易坍塌的地层中掘进,两壁应及时支护。凡影响人畜安全的探槽,在取得地质成果后,必须及时回填。
(2)试坑、浅井的技术要求
在泥石流的形成区、流通区及堆积区需要进行现场试验的试坑,其开口的规格,圆形直径一般为50 cm,方形为50 cm×50 cm,深度要求在剥去表层之后不小于0.5 m。泥石流勘察中,浅井深一般不超过10 m,其开口规格,圆形直径为0.8~1.0 m,长方井断面尺寸长×宽为1.2 m×0.8 m或1.2 m×1.0 m。考虑泥石流物质组成颗粒大小差异大,其开口可适当放大,也可采用梯级开挖。
4.岩溶塌陷灾害防治工程勘察坑探工程的使用
一般采用剥土、试坑、探槽和浅井等,配合钻探工程,其目的是清除浮土,以便更清晰地直接观察探查对象。其任务是了解岩、土层界线,构造形迹,破碎带宽度,岩溶形态(溶沟、溶槽、溶蚀裂隙等),浅部土硐发育情况,包气带岩层的渗透性以及进行采样或现场试验。试坑、探槽的深度一般不超过3 m;浅井在有特殊需要时采用,深度不超过10 m,需作专门支护。
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