工程地質勘探的方法與應用

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

 

  工程地質常用的勘探工程有鉆探和開挖作業兩大類。工程地球物理勘探有時也被歸入地質勘探中。

 

  鉆探 利用鉆機向地下鉆孔以采取巖心或進行地質試驗的工作。工程地質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，有時也采用直徑達1m的大孔徑鉆孔。工程地質勘探中的鉆探方法可分為三大類。

 

  回轉鉆進 又稱巖心鉆探，指在軸心壓力作用下的鉆頭用回轉方式破壞巖石的鉆進,可取巖心,也可不取巖心。回轉鉆進是鉆進巖石的主要方法，為了保持巖心的天然狀態，沖洗液通常采用清水。回轉鉆進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軟至中等硬度的巖石。后兩種鉆頭適用于鉆進堅硬的巖石。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中巖心的磨損。為了減少鉆桿升降次數，提高鉆進效率，還可采用繩索取心鉆具，在每一回次鉆進后，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，但可采用干鉆。  沖擊鉆進 利用鉆具自重反復對孔底進行沖擊而使土層破壞的一種鉆進方法。沖擊鉆進分人力沖擊和機械沖擊兩種方式。人力沖擊鉆具如洛陽鏟，一般適用于淺孔和地下水位以上土層鉆進。機械沖擊一般采用機械提升和向下沖擊，適用于各類土層鉆進。在河流沖積的砂礫層中鉆進時，為了取得砂礫石樣品，通常采用平閥管鉆沖擊，跟管鉆進。

 

  在砂礫石中鉆進時，還可用打入法取樣鉆進。用直徑150～200mm的厚壁套管制成長約0.5m的半合套管，下端連接帶彈簧的管靴，上端與套管連接。鉆進時將套管打入孔底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 將沖擊和回轉鉆進相結合的鉆進方法，即鉆頭在孔底回轉破碎巖石的同時，施加沖擊荷載。

 

  開挖作業 為揭露地質情況，在地表或地下挖掘的不同類型的坑道工程。主要形式有探坑、探槽、豎井和平洞等。其特點是地質人員可直接觀察被揭露出的地質現象，采取各種巖土試驗樣品和直接進行巖土原位試驗。  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 一種深度不大的長形溝槽。其長度根據追索的地質問題而定。主要用其揭露構造線、巖層界線及物理地質現象的界線。  平洞 由地表向山體內部開掘的水平探洞。平洞一般采用鉆爆法開挖，斷面尺寸為2m×2m，長度一般為數十米或數百米，視地質情況而定。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河底平洞。在平洞中還可以增加各種形式的支洞進行大型原位巖石力學試驗。

 

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