工程地質(zhì)勘探的方法與應用

  利用一定的機械工具或開(kāi)挖作業(yè)深入地下了解地質(zhì)情況的工作。在地面露頭較少、巖性變化較大或地質(zhì)構造復雜的地方,僅靠地面觀(guān)測往往不能弄清地質(zhì)情況,這就需要借助地質(zhì)勘探工程來(lái)了解和獲得地下深部的地質(zhì)情況和資料。

 

  工程地質(zhì)常用的勘探工程有鉆探和開(kāi)挖作業(yè)兩大類(lèi)。工程地球物理勘探有時(shí)也被歸入地質(zhì)勘探中。

 

  鉆探 利用鉆機向地下鉆孔以采取巖心或進(jìn)行地質(zhì)試驗的工作。工程地質(zhì)鉆孔的深度通常僅數十米到數百米。鉆孔的孔徑變化較大,一般為36～205mm，有時(shí)也采用直徑達1m的大孔徑鉆孔。工程地質(zhì)勘探中的鉆探方法可分為三大類(lèi)。

 

  回轉鉆進(jìn) 又稱(chēng)巖心鉆探，指在軸心壓力作用下的鉆頭用回轉方式破壞巖石的鉆進(jìn),可取巖心,也可不取巖心?；剞D鉆進(jìn)是鉆進(jìn)巖石的主要方法，為了保持巖心的天然狀態(tài)，沖洗液通常采用清水?；剞D鉆進(jìn)可以選用不同材料的鉆頭，常用的有合金鉆頭、鋼粒鉆頭和金剛石鉆頭。前一種鉆頭適用于鉆進(jìn)軟至中等硬度的巖石。后兩種鉆頭適用于鉆進(jìn)堅硬的巖石。為了采取薄層軟弱巖石、夾泥、斷層或破碎巖石的巖心，通常還采用雙層巖心管或三層巖心管以減少鉆進(jìn)中巖心的磨損。為了減少鉆桿升降次數，提高鉆進(jìn)效率，還可采用繩索取心鉆具，在每一回次鉆進(jìn)后，將巖心從鉆桿中提出孔口。

 

  土探孔一般不允許使用帶沖洗液的回轉鉆進(jìn)，但可采用干鉆。  沖擊鉆進(jìn) 利用鉆具自重反復對孔底進(jìn)行沖擊而使土層破壞的一種鉆進(jìn)方法。沖擊鉆進(jìn)分人力沖擊和機械沖擊兩種方式。人力沖擊鉆具如洛陽(yáng)鏟，一般適用于淺孔和地下水位以上土層鉆進(jìn)。機械沖擊一般采用機械提升和向下沖擊，適用于各類(lèi)土層鉆進(jìn)。在河流沖積的砂礫層中鉆進(jìn)時(shí)，為了取得砂礫石樣品，通常采用平閥管鉆沖擊，跟管鉆進(jìn)。

 

  在砂礫石中鉆進(jìn)時(shí)，還可用打入法取樣鉆進(jìn)。用直徑150～200mm的厚壁套管制成長(cháng)約0.5m的半合套管，下端連接帶彈簧的管靴，上端與套管連接。鉆進(jìn)時(shí)將套管打入孔底0.4m左右，然后起拔套管，取出砂礫石，再將護壁管打入。這樣逐次打入，逐次取樣，直至終孔。

 

  沖擊回轉鉆進(jìn) 將沖擊和回轉鉆進(jìn)相結合的鉆進(jìn)方法，即鉆頭在孔底回轉破碎巖石的同時(shí)，施加沖擊荷載。

 

  開(kāi)挖作業(yè) 為揭露地質(zhì)情況，在地表或地下挖掘的不同類(lèi)型的坑道工程。主要形式有探坑、探槽、豎井和平洞等。其特點(diǎn)是地質(zhì)人員可直接觀(guān)察被揭露出的地質(zhì)現象，采取各種巖土試驗樣品和直接進(jìn)行巖土原位試驗。  探坑 一種深度和斷面都比較小的淺坑。斷面呈圓形或方形深度一般在1～3m。通常用其揭露被覆蓋的巖體或采集土層和天然建材的試驗樣品。

 

  探槽 一種深度不大的長(cháng)形溝槽。其長(cháng)度根據追索的地質(zhì)問(wèn)題而定。主要用其揭露構造線(xiàn)、巖層界線(xiàn)及物理地質(zhì)現象的界線(xiàn)。  平洞 由地表向山體內部開(kāi)掘的水平探洞。平洞一般采用鉆爆法開(kāi)挖，斷面尺寸為2m×2m，長(cháng)度一般為數十米或數百米，視地質(zhì)情況而定。平洞通常布置在河谷兩岸較陡的斜坡地段，位于河床以下的平洞又稱(chēng)河底平洞。在平洞中還可以增加各種形式的支洞進(jìn)行大型原位巖石力學(xué)試驗。

 

  豎井 從地表向下垂直開(kāi)挖的圓形或方形探井。直徑常為 2～4m，以滿(mǎn)足出渣、排水、支護等的要求。在第四紀沉積層中開(kāi)挖時(shí)，井壁要加以支護。在裂隙發(fā)育、涌水量較大的巖石中開(kāi)挖時(shí)，有時(shí)需先灌漿止水然后開(kāi)挖。