工程地质勘探是坑槽洞探、钻探、物探等工作的总称。勘探工作是在工程地质测绘的基础上,为了进一步查明地表以下工程问题和取得深部地质资料而进行的。所以,勘探工作必须是在充分研究分析地面地质资料以后,有计划、有目的地去布置,同时应与不同设计阶段的工程地质勘察任务相适应。工程地质勘探的手段主要有以下4种类型。
一、山地勘探
山地勘探是用人工或机械掘进的方式,揭示地表以下较浅部位地质情况的勘探手段,通常是指探坑、探槽、浅井、竖井(斜井)和平洞(见图 7.1)。这些勘探手段因使用的工具简单,技术要求较易达到,运用就比较广泛。由于揭露面积大,可直接观察地质现象与进行试验和取样,但勘探的深度受到一定的限制。山地勘探工程的类型和应用条件见表 7.1。
图7.1 山地勘探工程类型示意图
表7.1 山地勘探工程类型及适用条件
2. 坑(槽)探工程的编录工作
每一项坑探工程往往要消耗较多的人力和物力,因此对它进行全面的观察、详细的描述及编录非常必要,充分利用它往往可能得出影响建筑工程的工程地质条件的正确判断。其编录内容为:
(1)首先要测量坑探点的位置及高程,以便将其标志在地质图及剖面图上。
(2)每掘进 1 m 左右,就要详尽的观察记录坑井四壁的岩石成分、结构、构造、产状、裂隙及风化情况等,先在现场绘出展示草图。对断裂破碎带及软弱夹层等重要地质现象,绘出较大比例尺的素描图或辅以照片,以便在坑探工程完工后整理成详细而准确的四壁与基坑的展示图(图7.2)。
图7.2 探井展示图
(3)观察和记录开挖期间及开挖后坑壁岩体动态;如膨胀、出现裂隙、迅速风化、剥落及塌落等现象,记录掘进速度及方法。
(4)观察和记录地下水动态:如涌水情况、涌水点、涌水量、涌水速度等以及与地表水的关系,对岩层性质变化的影响,并进行水质分析等。(www.daowen.com)
(5)如果采取岩石试样,必须记录取样编号、取样位置及高程、试样大小及形状、岩石类型等。原位试验点的位置及试验方法等标志在展示图及其他有关的图件上。
二、钻 探
钻探是利用钻机向地下钻孔,并从孔内取出岩心或岩样进行观察和试验,进而判断地下深部地质情况的一种勘察工作(见图 7.3)。钻探是水利工程地质及水文地质勘察中普遍使用的重要勘探手段。
图7.3 岩心钻探示意图
1—钻机;2—泥浆泵;3—动力机;4—滑轮; 5—三脚架;6—水龙头;7—送水胶管; 8—套管;9—钻杆;10—钻杆接头; 11—岩芯管,12—钻头
钻探所用的钻机,有回转式和冲击式两大类。在工程地质勘察中,钻探深度一般为数十米至数百米。近年来,在发展小口径(56 mm)金刚石钻探的同时。钻孔口径又趋于加大。小口径钻探虽然节省材料,提高钻进速度,但较大的口径可以在钻进的同时,将测试仪器放入钻孔内,同时完成测试工作。此外,大口径钻进技术也在发展,由于钻孔直径可达1~2 m,能够取出较大的岩心,人又可以直接进入钻孔内直接观察,故它有许多优点。
三、物 探
物探是地球物理勘探的简称。物探是根据岩土物理性质的差异,用不同的物理方法和仪器,测量天然或人工地球物理场的变化,以探查地下地质情况的一种勘探方法。组成地壳的岩层和各种地质体,如基岩、喀斯特、含水层、覆盖层、风化层等,其电导率、弹性波传播速度、磁性等物理性质是有差异的。这样,就可以利用专门的仪器设备,来探测不同地质体的位置、分布、成分和构造。
地球物理勘探有电法、地震、声波、重力、磁力和放射性勘探等多种方法。在水利工程地质勘察中多采用电法勘探中的电阻率法。由于自然界中各种岩石的矿物成分、结构和含水量等因素的不同,故有不同的电阻率。此法是人工向地下所查的岩体中供电,以形成人工电场,通过仪器测定地下岩体的视电阻率大小及变化规律,再经过分析解释,便可判断所查地质体的分布范围和性质。如判断覆盖层厚度、基岩和地下水的埋深、滑坡体的厚度与边界、冻土层的分布及厚度、溶蚀洞穴的位置及探测产状平缓的地层剖面等。
弹性波探测技术包括地震勘探、声波及超声波探测。它是根据弹性波在不同的岩土体中传播的速度不同,用人工激发产生弹性波,使用仪器测量弹性波在岩体中的传播速度、波幅规律,按弹性理论计算,即可求得岩体的弹性模量、泊桑比、弹性抗力系数等计算参数。
物探方法具有速度快、成本低的优点,用它可以减少山地工程和钻探的工作量,所以得到了广泛的应用。但是,物探是一种间接的勘探手段,特别是当地质体的物理性质差别不大时,其成果往往较粗略。所以,应与其他勘探手段配合使用,才能效率较高,效果更好。
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