工程勘探的含義及目的工程勘探的任務及特點工程物探鉆探工程掘挖工程取樣技術勘探工作的布置和施工順序第三章工程勘探與取樣技術

上一章所論述的工程地質測繪，主要是調查建筑場地工程地質條件在地表的特征，并藉以推斷地下的情況。巖土工程勘探是在地殼表層某一深度范圍內進行的，確切查明地下的地質情況。工程勘探在工程地質測繪的基礎上，利用各種設備、工具直接深入地下巖土層，查明地下巖土性質、結構構造、空間分布、地下水條件等內容的勘察工作，是探明深部地質情況的一種可靠的方法。§1工程勘探的含義及目的工程地質勘探目的：進一步查明地表以下工程地質情況。應根據場地的特點、勘察的目的和巖土的特性，選擇相應的勘探方法，可多種手段配合使用。布置勘探工作時應考慮勘探對工程自然環境的影響，防止對地下管線、地下工程和自然環境的破壞。鉆孔、探坑、探井完工后應回填。§1工程勘探的含義及目的物探（間接勘探手段）鉆探（半直接勘探手段）坑探（直接勘探手段）勘探方法快速、高效真實、可靠在不同的勘察階段，勘探手段的使用應有所側重。在一般情況下，選址勘察階段主要進行工程地質測繪，勘探起輔助作用，較多采用物探手段，鉆探和坑探主要用于檢驗物探成果和取得基準剖面。隨著勘察級別的提高，對各工程地質問題的研究更加深入，需進行確切的分析、評價，鉆探和坑探將成為主要勘察手段，而物探則作為輔助手段。§1工程勘探的含義及目的

可行性研究勘察階段的任務，是對擬建場地的穩定性和適宜性作出評價，主要進行工程地質測繪，勘探往往是配合測繪工作而開展的，而且較多地使用物探手段，鉆探和坑探主要用來驗證物探成果和取得基準剖面。

初步勘察階段應對建筑地段的穩定性作出巖土工程評價，勘探工作比重較大，以鉆探工程為主，并利用勘探工程取樣，作原位測試和監測。在詳細勘察階段，須提出詳細的巖土工程資料和設計所需的巖土技術參數，并應對基礎設計、地基處理以及不良地質現象的防治等具體方案作出論證和建議，以滿足施工圖設計的要求。因此須進行直接勘探，與其配合還應進行大量的原位測試工作。

§1工程勘探的含義及目的1、巖土工程勘探的任務（1）探明建筑場地的巖性及地質構造a、各地層的厚度、性質及其變化；b、劃分地層并確定其接觸關系；c、了解基巖的風化程度、劃分風化帶；d、了解巖層的產狀、裂隙發育程度及其隨深度的變化情況；e、了解褶皺、斷裂、破碎帶及其它地質構造的空間分布和變化。§2工程勘探的任務及特點（2）探明水位地質條件，即含水層、隔水層的分布、埋藏厚度、性質及地下水位。（3）探明地貌及不良地質現象a、河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位置和土層結構；b、巖溶的規模及發育程度；c、滑坡及泥石流的分布、范圍、特性等。（4）采取巖土樣及水樣，提供對巖土特性進行鑒定和各種試驗所需的樣品，并提供野外試驗條件。（5）提供檢驗與監測的條件，即利用勘探工程布置巖土體性狀、地下水和不良地質現象的監測、地基加固與改良和樁基礎的檢驗與監測。§2工程勘探的任務及特點2、巖土工程勘探的特點(1)勘探范圍取決于場地評價和工程影響所涉及的空間，除了深埋隧道和為了解專門地質問題而進行的勘探外，通常限定于地表以下較淺的深度范圍內。(2)除了深入巖體的地下工程和某些特殊工程外，大多數工程都位于第四系土層或基巖風化殼上。為了工程安全、經濟和正常使用，對這一部分地質體的研究應特別詳細。(3)為了準確查明巖土的物理力學性質，在勘探過程中必須注意保持巖土的天然結構和天然濕度，盡量減少人為的擾動破壞。為此需要采用一些特殊的勘探技術。(4)為了實現地質、水文地質、巖土工程性質的綜合研究，以及與現場試驗、監測等緊密結合，要求巖土工程勘探發揮綜合效益，對勘探工程的結構、布置和施工順序也有特殊的要求。§2工程勘探的任務及特點勘探工作量的合理安排工程的勘探工作量與下列因素有關：1、工程建筑物的規模、尺寸、地質復雜程度；2、工程地質問題的研究深度；3、規劃設計方案的變化；4、管理體制和目的性方面的缺陷；5、規劃設計單位的變更。勘察費用/工程建設費用=1—4%，與地質條件及工程重要性有關，簡單場地0.5—1%，復雜場地2%，地下工程3%，重大工程復雜條件4%。§2工程勘探的任務及特點1、工程物探的原理及作用基本原理：不同的地質單元、不同的地層巖性，具有不同的物理性質（導電性、彈性、磁性、密度、放射性等）和不同的物理狀態（含水率、空隙率、固結程度等），在地下半無限空間呈現出不同的物理場分布；通過利用自然物理場或人工物理場對巖土體的電阻率、波速、場度、振動大小、頻率和阻尼變化、放射強度等進行分析評價，從而獲得巖土體的結構、密度、抗壓強度、抗剪強度等方面的特征，進而研究工程地質的條件，解決相應的巖土工程問題。§3工程物探1、工程物探的原理及作用工程物探：利用專門的儀器來探測各種地質體（或巖土體）物理場的分布情況，對其數據及繪制的曲線進行分析解釋，從而劃分地層、判定地質構造、水文地質條件及各種不良地質現象的一種勘探方法，又稱地球物理勘探。物探作用：a、作為鉆探的先行手段，了解隱蔽的地質界線、界面或異常點；b、作為鉆探的輔助手段，在鉆孔之間增加地球物理勘探點，為鉆探成果的內插、外推提供依據；c、作為原位測試手段，測定巖土體的波速、動彈性模量、土對金屬的腐蝕性等參數。§3工程物探1、工程物探的原理及作用物探工程主要解決問題：a、測定覆蓋層的厚度，確定基巖的埋深和起伏變化；b、追溯斷層破碎帶和裂隙密集帶；c、研究巖石的彈性性質，測定巖石的動彈性模量和泊松比；d、劃分巖體的風化帶，測定風化殼厚度和新鮮基巖的起伏變化。§3工程物探2、工程物探的特點及分類工程物探特點：速度快、設備輕便、效率高、成本低、探測范圍廣；勘探密度、深度和勘探線網具有可變性，能根據不同要求構成多方位數據陣，具有立體透視性的特點；易受非探測對象的干擾且儀器測量精度有限，分析結果較為粗略。應用工程物探應具備條件：被探測對象與周圍介質之間具有明星的物理性質差異；被探測對象具有一定的埋藏深度、規模和足夠的強度；能抑制干擾，區分有用信號和干擾信號；在有代表性地段進行方法的有效性試驗。§3工程物探2、工程物探的特點及分類

§3工程物探電法勘探地震勘探重力勘探電磁波勘探波速勘探聲波勘探放射性勘探地球物理測井2、工程物探的特點及分類（1）電法勘探

§3工程物探電磁學和電化學性質的差異電場大小及電場的分布規律深處地質體分布狀況和特征電阻率剖面法電阻率測探法高密度電阻率法充電法激發極化法自然電場法2、工程物探的特點及分類（2）地震勘探

§3工程物探地震波在彈性介質傳播規律工程有關地質、構造特征、物理力學特征評價建筑場地與建筑物的適應性直達波法反射波法折射波法2、工程物探的特點及分類（3）重力勘探主要用于探查地下洞室。

§3工程物探圍巖存在密度差異引起周圍重力異常地質體空間位置、大小和形狀地質構造礦產分布2、工程物探的特點及分類（4）電磁法勘探

§3工程物探觀測電磁場分量變化工程地質條件、存在的隱患解決巖土工程問題頻率測深法電磁感應法甚低頻法地質雷達法地下電磁波法2、工程物探的特點及分類（5）波速測試適用于測定巖土體壓縮波、剪切波、瑞利波的波速，對應方法為孔中法（單孔法、跨孔法）、地表法（直達波法、折射波法、瑞利波法）。

§3工程物探人工激發彈性波測定波速確定相關巖土參數場地類型劃分、地震安全評價檢驗加固改良效果2、工程物探的特點及分類（6）聲波探測

§3工程物探人工激振發射聲波觀察分析波速、振幅、頻率解決巖土工程問題2、工程物探的特點及分類（7）放射性勘探根據放射性元素衰變特性，利用輻射儀、射氣儀，測量放射性元素射線強度或射氣濃度，了解有關地質問題。

§3工程物探2、工程物探的特點及分類（8）地球物理測井在鉆孔中使用測量電、聲、熱、放射性等物理性質的儀器，以辨別地下巖石和流體性質的方法；主要有鉆孔電磁波法、電測井、聲波測井、放射性測井、井下電視等。

§3工程物探2、工程物探的特點及分類（8）地球物理測井在鉆孔中使用測量電、聲、熱、放射性等物理性質的儀器，以辨別地下巖石和流體性質的方法；主要有鉆孔電磁波法、電測井、聲波測井、放射性測井、井下電視等。

§3工程物探3、電阻率法依靠人工建立直流電場，在地表測量某點垂直方向或水平方向的電阻率變化，從而推斷地表下地質體性狀的方法。

§3工程物探A、B為供電電極，M、N為測量電極3、電阻率法電阻率法主要可解決問題：a、確定不同的巖性，進行地層巖性的劃分；b、探查褶皺構造形態，尋找斷層；c、探查覆蓋層厚度、基巖起伏及風化殼厚度；d、探查含水層的分布情況、埋藏深度及厚度，尋找充水斷層及主導充水裂隙方向；e、探查巖溶發育情況及滑坡體的分布范圍；f、尋找古河道的空間位置；

§3工程物探3、電阻率法電阻率法使用條件：a、地形平坦，具有便于布置極距的必要范圍；b、被探查地質體的大小、形狀、埋深和產狀，必須在人工電場可控制的范圍之內；c、被探查地質體電阻率相對穩定，并與圍巖背景值具有較大電性差異；d、場內應有電性標準層存在，該標準層的電阻率在水平和垂直方向上均保持穩定；e、有明顯厚度，傾角不大于20度，埋深不太大；f、被探查地質體上部無屏蔽層存在；g、場地內無不可排除的電磁干擾。

§3工程物探4、地震折射波法又稱淺層折射波法，利用地震波的折射原理，對淺層具有波速差異的地層或構造進行探測的一種地震勘探方法。在工程地震勘探中，由于地震折射波法簡便、經濟，在精度要求不高的情況下，可采用此法為工程地質提供淺層地層起伏變化資料淺層折射波法只能測深度在100m內的地質體。

§3工程物探波速測試4、地震折射波法地震折射波法主要可解決問題：a、確定基巖上覆蓋層厚度，探測基巖起伏情況；b、測定基巖風化層厚度；c、勘察地下構造情況，如斷層破碎帶、裂隙帶位置和分布等；d、探測巖性分界面；e、探測滑動面位置；f、探測含水層埋深、厚度及其分布；g、測量潛水水面位置。

§3工程物探4、地震折射波法地震折射波法勘探效果影響因素：地震折射波法是用條件：a、地形起伏較小；b、地質界面較平坦和斷層破碎帶少，且界面以上巖石均一，無明顯高阻層屏蔽c、界面上下或兩地質體有較明顯的波速差異

§3工程物探儀器、震源等技術條件客觀存在的地質情況和地表因素的復雜程度1、鉆探的目的和任務鉆探是指用一定的設備、工具（鉆機）來破碎地殼巖土體，從而在地殼中形成一個直徑較小，深度較大的鉆孔的過程。最常用的一種勘探手段，可以在各種環境下進行，不受地形、地質條件的限制；能直接觀察巖心和取樣，勘探精度較高；可用于原位測試和監測工作，充分發揮綜合效益；勘探深度大，效率高。鉆探的目的是為解決與建筑物有關的巖土穩定問題、變形問題、滲漏問題提供資料。凡是布置勘探工作的地段，均需采用此勘探手段。§4鉆探工程1、鉆探的目的和任務勘察階段不同鉆探的任務也不同，綜合如下：（1）探查地層巖性，巖石厚度變化情況；（2）查明軟弱層性質、厚度、層數、空間分布；（3）了解基巖風化帶深度、厚度、性質；（4）探明斷裂帶位置、寬度和性質，查明裂隙發育程度及隨深度的變化情況；（5）查明地下含水層層數、深度、水文地質參數；（6）利用鉆孔進行原位測試；（7）利用鉆孔進行地下水文長期觀測。§4鉆探工程2、鉆探的特點和要求與一般礦產資源鉆探相比，特點如下：（1）綜合考慮自然地質條件、工程類型及其結構特點，確定鉆孔數量、位置、深度、孔徑及采樣要求。（2）孔深一般十余米至數十米，常用小型、輕便的鉆機；（3）鉆孔具有綜合目的，除查明地質條件外，還要取樣、作原位測試和監測等，需妥善處理進尺與測試的關系；（4）鉆機方法、鉆孔結構、鉆進過程的觀測編錄均有特殊要求。§4鉆探工程2、鉆探的特點和要求為了完成勘探工作的任務，巖土工程鉆探有以下幾項要求：（1）鉆探口徑和鉆具應符合國標規定；（2）成孔口徑應滿足取樣、測試、鉆進工藝要求；（3）鉆進深度和巖土分層深度精度值在±5cm內；（4）非連續取心鉆進的回次進尺應控制在1m以內，連續取心的回次進尺應控制在2m以內；（5）巖心采取率，對完整和較完整體≥80%，較破碎和破碎巖體≥65%；（6）特殊土應根據土體特性選用特殊的鉆進方法；§4鉆探工程2、鉆探的特點和要求為了完成勘探工作的任務，巖土工程鉆探有以下幾項要求：（7）在地下水位以上的土層中鉆進時應進行干鉆，當必須使用沖洗液時應采取雙層巖心管鉆進；（8）巖土取樣時，堅硬巖石的取樣可利用巖心，但其中的軟弱夾層和斷層破碎帶取樣時，必須采取特殊措施；（9）為了取得質量可靠的原狀土樣，需配備取土器，并應注意取樣方法和操作工序，盡量使土樣不受或少受擾動。采取飽和軟粘土和砂類土的原狀土樣，還需使用特制的取土器。

§4鉆探工程3、鉆探的步驟及方法§4鉆探工程破碎土樣采取或排除土樣保全孔壁鉆探方法沖擊鉆探回轉鉆探振動鉆探沖洗鉆探3、鉆探的步驟及方法（1）沖擊鉆探（錘擊鉆探）

此法底部采用圓環狀鉆頭。鉆進時將鉆具提升到一定高度，利用鉆具自重，迅猛放落，鉆具在下落時產生沖擊動能，沖擊孔底巖土層，使巖土層達到破碎之目的而加深鉆孔。

適用于多種土類及巖層，卵石、漂石、塊石也適宜；但該法對孔壁、孔底的擾動較大。§4鉆探工程鉆桿沖擊鉆探鋼繩沖擊鉆探鉆桿沖擊鉆探鋼繩沖擊鉆探3、鉆探的步驟及方法（2）回轉鉆探

此法底部嵌焊有硬質合金的圓環狀鉆頭。通過鉆桿旋轉力矩傳遞至孔底鉆頭，同時施加一定的軸向壓力實現鉆進。在土質地層中鉆進，有時為有效地完整地揭露標準地層，還可以采用勺形鉆鉆頭鉆進。適用于土層和巖層，對卵石、漂石、塊石等地層效率較低。§4鉆探工程巖心鉆探無巖心鉆探螺旋鉆探3、鉆探的步驟及方法（2）回轉鉆探

此法底部嵌焊有硬質合金的圓環狀鉆頭。通過鉆桿旋轉力矩傳遞至孔底鉆頭，同時施加一定的軸向壓力實現鉆進。在土質地層中鉆進，有時為有效地完整地揭露標準地層，還可以采用勺形鉆鉆頭鉆進。適用于土層和巖層，對卵石、漂石、塊石等地層效率較低。§4鉆探工程巖心鉆探無巖心鉆探螺旋鉆探3、鉆探的步驟及方法（3）振動鉆探

通過鉆桿將振動器激發的高速振動傳到孔底管狀鉆頭周圍土中，使土坑剪阻力急劇下降，同時在一定的軸向壓力下將鉆頭貫入土層中。該法效率高，且易獲得代表性的鑒別土樣。適用于粉土、砂土、較小粒徑的碎石層以及黏性不大的黏性土層。對孔底擾動較大，往往影響土樣采取的質量。§4鉆探工程3、鉆探的步驟及方法（4）沖洗鉆探利用高壓水流沖擊孔底土層，使之結構破壞，土顆粒懸浮并最終隨水流循環流程孔外，是一種簡單快速成本低廉的鉆進方法。適用于砂層、粉土層和不太堅硬的黏性土層。靠水流直接沖洗，無法對土體結構及其相關特性進行觀察鑒別；且沖出的粉屑為混合物，無代表性，不利于土層的準確劃分。§4鉆探工程3、鉆探的步驟及方法（5）沖擊回轉鉆探（綜合式鉆探）在鉆進過程中，鉆頭鉆取巖石時，施加一定的動力，對巖石產生沖擊作用，使巖石的破碎速度加快，破壞粒度比回轉剪切粒度增大。同時由于沖擊力的作用使硬質合金刻入巖石深度增加，在回轉中將巖石剪切掉，如此大大提高了鉆進的效率。適用于地質巖心鉆探，工程地質鉆探。§4鉆探工程4、鉆探方法的選用及要求§4鉆探工程鉆探方法的適用范圍

鉆探方法鉆進地層勘察要求粘性土粉土砂土碎石土巖石直觀鑒別、采取不擾動試樣直觀鑒別、采取擾動試樣回轉螺旋鉆探無巖芯鉆探巖芯鉆探＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－＋＋－＋＋＋＋＋＋－＋＋＋＋－＋＋沖擊沖擊鉆探錘擊鉆探－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－＋＋－＋＋振動鉆探＋＋＋＋＋＋＋－＋＋＋沖洗鉆探＋＋＋＋＋－－－－注：++適用，+部分適用，-不適用。4、鉆探方法的選用及要求根據大量工程實踐經驗，巖土工程勘察中，工程鉆探應優選選擇回轉鉆探，其次是沖擊回轉鉆探、沖擊鉆探、沖洗鉆探。（1）鉆探方法選用原則：a、選擇符合土層特點的有效鉆進方式；b、能可靠地鑒別地層，鑒定土層名稱、天然重濕度狀態，準確判定分層深度，觀測地下水位；c、盡量避免或減輕對取樣段的擾動。§4鉆探工程4、鉆探方法的選用及要求（2）鉆探方法的要求：①一般要求a、要求鑒別地層和取樣的鉆孔，應采用回轉鉆探；b、卵石、漂石、碎石、塊石等地層不宜用回轉鉆探時，可改用振動回轉鉆探；c、地下水位以上應采用干鉆；d、鉆進巖層宜用金剛石鉆頭，軟質或弱風化破碎巖石應采用雙層巖心管鉆頭，測定巖石質量指標時其外徑為75mm；e、濕陷性黃土采用螺旋鉆探，亦可用薄壁鉆頭錘擊鉆進。§4鉆探工程4、鉆探方法的選用及要求（2）鉆探方法的要求：②對可能坍塌的地層應采取鉆孔護壁措施；③踏勘調查、基坑檢驗等可采用小口徑螺旋鉆、小口徑勺鉆、洛陽鏟等進行簡易鉆探；④螺旋鉆探分回次提取擾動土樣，回次進尺≤1m，主持力層或重點研究處≤0.5m，并滿足20cm薄層的要求；§4鉆探工程套管護壁泥漿護壁淺部填土松散土層水位下軟黏土、粉土、砂土破碎巖層4、鉆探方法的選用及要求（2）鉆探方法的要求：⑤水下粉土、砂土鉆探，可用對分式取樣器間斷取樣，間距≤1m；⑥巖層鉆探回次進尺小于巖心管長，軟質巖層≤2m⑦巖心采取率，對完整和較完整體≥80%，較破碎和破碎巖體≥65%；

⑧工程建筑物應重點查明軟弱夾層、斷層破碎帶、滑坡滑動帶等地質體和地質現象；⑨鉆探深度數據應丈量，誤差為±5cm；⑩鉆探時遇地下水，應停鉆測初見水位；§4鉆探工程4、鉆探方法的選用及要求（2）鉆探方法的要求：水位允許誤差±1cm；鉆孔深度范圍內含兩含水層時，應分層測量；因采用泥漿影響水位觀測時，可另外布置專用孔觀測，該孔可采用套管護壁。§4鉆探工程停鉆時間砂類≥30min粉土≥1h黏性土≥24h5、鉆孔設計書的編制（1）鉆孔附近地形、地質概況及鉆孔的目的（2）鉆孔的類型、深度及孔身結構（3）工程地質要求，包括巖心采取率、取樣、試驗、觀測、止水及編錄等要求（4）鉆探結束后，鉆孔留作長期觀測或封孔等處理意見。§4鉆探工程6、鉆孔觀測與編錄鉆孔觀測與編錄是鉆進過程的詳細文字記載，也是巖土工程鉆探最基本的原始資料。因此在鉆進過程中必須認真、細致地做好觀測與編錄工作，以全面、準確地反映鉆探工程的第一手地質資料。（1）巖心觀察、描述和編錄包括地層巖性名稱、分層深度、巖土性質等方面。不同類型的巖土其巖性描述的內容為：a、碎石土：顆粒級配；粗顆粒形狀、母巖成分、風化程度，是否起骨架作用；充填物的成分、性質、充填程度；密實度；層理特征。§4鉆探工程6、鉆孔觀測與編錄b、砂類土：顏色；顆粒級配；顆粒形狀和礦物成分；濕度；密實度；層理特征。c、粉土和粘性土：顏色；稠度狀態；包含物；致密程度；層理特征。d、巖石：顏色；礦物成分；結構和構造；風化程度及風化表現形式，劃分風化帶；堅硬程度；節理、裂隙發育情況，裂隙面特征及充填膠結情況，裂隙傾角、間距，進行裂隙統計。必要時作巖心素描。

巖土心樣為文字記錄輔助資料，應妥善保存，現一般用巖心彩色照片代替實物。§4鉆探工程6、鉆孔觀測與編錄

巖心采取率＞巖心獲得率＞巖石質量指標每回次巖心按順序排列、編號、裝箱、保管，并注明所取原狀土樣、巖樣的數量和取樣深度。§4鉆探工程巖心統計指標巖心采取率巖心獲得率巖石質量指標RQD所取巖心總長度與本回次進尺百分比比較完整巖心長度與本回次進尺的百分比在取出巖心中，選長度大于10cm的柱狀巖心長度與本回次進尺百分比6、鉆孔觀測與編錄（2）鉆孔水文地質觀測對鉆孔中地下水文及動態、含水層的水文標高、厚度、地下水溫、水質、鉆進中沖洗液消耗量等，要作好觀測記錄。（3）鉆進動態觀察與記錄在鉆進過程中注意換層的深度、回水顏色變化、鉆具陷落、孔壁坍塌、卡鉆、埋鉆和涌沙現象等，結合巖心以判斷孔內情況。國內水利水電勘察單位使用的鉆孔攝影和鉆孔電視，可以對孔內巖層裂隙發育程度及方向、風化程度、斷層破碎帶、巖溶洞穴和軟弱泥化夾層等，獲取較為清晰的照片和圖像，以此提高鉆探工作的質量和鉆孔利用率。§4鉆探工程7、鉆探資料整理（1）鉆孔柱狀圖

鉆孔柱狀圖是鉆孔觀測與編錄的圖形化，它是鉆探工作最主要的成果資料。土層鉆孔和巖層鉆孔的鉆孔柱狀圖圖形不同。該圖是將每一鉆孔內巖土層情況按一定的比例尺編制成柱狀圖，并作簡明的描述。在圖上還應在相應的位置上標明巖心采取率、沖洗液消耗量、地下水位、巖心風化分帶、孔中特殊情況、代表性的巖土物理力學性質指標以及取樣深度等。

（2）鉆孔操作及水文地質日志圖。

（3）巖心素描圖及其說明。§4鉆探工程勘探孔平面布置圖鉆孔柱狀圖1、掘探工程的特點用人工或機械方式進行挖掘坑、槽、井等，直接觀察巖土層的天然狀態及各地層間接觸關系，并進行原狀結構土取樣的勘探方法，又稱坑探工程、井巷工程。優點：①地質人員可直接觀察地質結構，準確可靠，且便于素描；②原狀土樣的采取不受限，且便于做原位測試；③對軟弱夾層、破碎帶的空間分布特點和巖土工程性質等的研究意義重大。缺點：①探查深度較淺；②受自然地質條件限制；③成本高、周期長，特別是重型坑探工程不輕易采用。§5掘探工程2、掘探工程的類型及適用條件§5掘探工程探槽試坑淺井豎井（斜井）平硐石門（平巷）輕型坑探工程重型坑探工程2、掘探工程的類型及適用條件（1）探槽在地表深度小于3~5m的長條形槽子。適用：剝除地表覆土，揭露基巖，劃分地層巖性，研究斷層破碎帶；探查殘坡積層的厚度和物質、結構。§5掘探工程2、掘探工程的類型及適用條件（2）試坑

從地表向下鉛直的、深度<3~5m的圓形或方形小坑

適用：局部剝除覆土，揭露基巖；作載荷試驗、滲水試驗，取原狀土樣§5掘探工程2、掘探工程的類型及適用條件（3）淺井從地表向下，鉛直的、深度5~15m的圓形或方形井

適用：確定覆蓋層及風化層的巖性及厚度；作載荷試驗，取原狀土樣

（4）豎井（斜井）形狀與淺井相同，但深度大于15m，有時需支護適用：了解覆蓋層的厚度和性質，作風化殼分帶、軟弱夾層分布、斷層破碎帶及巖溶發育情況、滑坡體結構及滑動面等；布置在地形較平緩、巖層又較緩傾的地段

§5掘探工程2、掘探工程的類型及適用條件（5）平硐在地面有出口的水平坑道，深度較大，有時需支護

適用：調查斜坡地質結構，查明河谷地段的地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、風化巖層等；作原位巖體力學試驗及地應力量測，取樣；布置在地形較陡的山坡地段（6）石門（平巷）不出露地面而與豎井相連的水平坑道，石門垂直巖層走向，平巷平行

適用：了解河底地質結構，作試驗等

§5掘探工程

3、掘探工程設計書的編制、坑探工程的觀測與編錄

(一)坑探工程設計書的編制坑探工程設計書是在巖土工程勘探總體布置的基礎上編制的。其主要內容包括：(1)坑探工程的目的、類型和編號。(2)坑探工程附近的地形、地質概況。(3)掘進深度及其論證。(4)施工條件(5)巖土工程要求§5掘探工程

(二)坑探工程的觀察、描述坑探工程觀察和描述，是反映坑探工程第一性地質資料的主要手段；觀察、描述的內容包括：(1)地層巖性的劃分；(2)巖石的風化特征及其隨深度的變化，作風化殼分帶。(3)巖層產狀要素及其變化，各種構造形態；注意斷層破碎帶及節理、裂隙的研究；斷裂的產狀、形態、力學性質；破碎帶的寬度、物質成分及其性質；節理裂隙的組數、產狀、穿切性、延展性、隙寬、間距(頻度)，有必要時作節理裂隙的素描圖和統計測量。(4)水文地質情況。§5掘探工程(三)坑探工程展視圖展視圖是坑探工程編錄的主要內容，也是坑探工程所需提交的主要成果資料。所謂展視圖，就是沿坑探工程的壁、底面所編制的地質斷面圖，按一定的制圖方法將三度空間的圖形展開在平面上。坑探工程根據其規模和場地地質條件的復雜程度不同，展視圖的編制方法和表示內容有所不同，其比例尺一般采用1∶25-1∶100。

(三)坑探工程展視圖（1）探槽展視圖

首先，確定探槽中心線方向及其各段變化；而后，測量水平延伸長度、槽底坡度、繪制四壁地質素描。一般只畫底和一壁，有時也將兩側壁畫出。如果槽長且方向、坡度有轉折時，可分段畫出，使壁與底保持水平。(三)坑探工程展視圖（2）試坑（淺井、豎井）展視圖

首先，先進行形態測量；然后，作四壁和坑(井)底的地質素描。四壁輻射展開法四壁連續平行排列法試坑展圖淺井展圖豎井展圖四壁輻射展開法四壁連續平行排列法(三)坑探工程展視圖（3）平硐展視圖

最先畫出硐底中線（平硐寬度、高度、長度、方向及各種地質界線和現象，都以該中線為準）；中心有彎曲時，于彎曲凸出側的硐壁裂一叉口，以調整該壁內側與外側的長度；若彎曲較大可分段；硐底的坡度用高差曲線表示，該展視圖五個硐壁面全面繪出，平行展開。取樣是不可少的環節，主要取土樣和水樣；除了在地面工程地質測繪調查和坑探工程中采取試樣外，主要是在鉆孔中采取的。根據勘察設計要求，不同試樣的用途是不一樣的。例如，有的試樣主要用于巖土分類定名；有的主要用于研究其物理性質；而有的除上述外，還要研究其力學性質。為了保證所取試樣符合試驗要求，必須采用合適的取樣技術。

§6采取土樣試樣的代表性試樣的大小一、土樣的質量等級

土樣的質量實質上是土樣的擾動問題。土樣擾動表現在原位應力狀態、含水率、結構和組成成分等方面的變化，它們產生于取樣之前，取樣之中以及取樣之后直至試樣制備的全過程之中。土樣擾動對試驗成果的影響也是多方面的，使之不能確切表征實際的巖土體。從理論上講，除了應力狀態的變化以及由此引起的卸荷回彈是不可避免的之外，其余的都可以通過適當的取樣器具和操作方法來克服或減輕。實際上，完全不擾動的真正原狀土樣是無法取得的。

有的學者從實用觀點出發，提出對不擾動土樣或原狀土樣基本質量要求是：(1)沒有結構擾動。(2)沒有含水率和孔隙比的變化。(3)沒有物理成分和化學成分的改變。

§6采取土樣由于不同試驗項目對土樣擾動程度有不同的控制要求，因此許多國家的規范或手冊中都根據不同的試驗要求來劃分土樣質量級別。

§6采取土樣二、鉆孔取土器及其適用條件

取土器是影響土樣質量的重要因素，所以勘察部門都注重取土器的設計、制造。對取土器的基本要求是：盡可能使土樣不受或少受擾動；能順利切入土層中，并取上土樣；結構簡單且使用方便。(一)取土器基本技術參數取土器的取土質量，首先取決于取樣管的幾何尺寸和形狀。目前國內外鉆孔取土器有貫入式和回轉式兩大類，其尺寸、規格不盡相同。以國內主要使用的貫入式取土器來說，有兩種規格的取樣管.1、取樣管直徑(D)目前土試樣的直徑多為50mm或80mm,考慮到邊緣的擾動，相應地宜采用內徑(De)為75mm及100mm的取樣管。對于飽和軟粘土、濕陷性黃土等某些特殊土類，取樣管直徑還應更大些。§6采取土樣2、面積比(Ca)Ca值愈大，土樣被擾動的可能性愈大。一般采取高質量土樣的薄壁取土器，其Ca10%，采取低級別土樣的厚壁取土器Ca值可達30%。3、內間隙比（Ci）§6采取土樣

Ci的作用是減小取樣管內壁與土樣間因摩擦而引起對土樣的擾動，Ci的最佳值隨著土樣的直徑的增大而減小。國內生產的各種取土器Ci值為0-1.5%。4、外間隙比（C0）

C0的作用是減小取樣管外壁與土層的摩擦，以使取土器能順利入土。國內生產的各種取土器C0值為0-2%。§6采取土樣5、取樣管長度(L)取樣管長度要滿足各項試驗的要求。考慮到取樣時土樣上、下端受擾動以及制樣時試樣破損等因素，取樣管長度應較實際所需試樣長度要大些。關于取樣管的直徑與長度，有兩種不同的設計思路。一種主張短而粗，一種主張長而細；二者優缺點互補。目前國際比較通用的是長而細的一種，它能滿足更多試驗項目的要求。

6、刃口角度(α)α也是影響土樣質量的重要因素。該值愈小則土樣的質量愈好。但是α過小，刃口易于受損，加工處理技術和對材料的要求也更高，勢必提高了成本。國內生產的取土器α值一般為50-100。

§6采取土樣三、取土器的性能(一)貫入式取土器貫入式取土器取樣時，采用擊入或壓入的方法將取土器貫入土中。§6采取土樣敞口取土器活塞取土器厚壁式薄壁式束節式固定活塞水壓活塞自由活塞1）敞口取土器敞口取土器是最簡單的取土器，其優點是結構簡單，取樣操作方便，缺點是不易控制土樣質量，土樣易于脫落。§6采取土樣2）活塞取土器

在敞口取土器的刃口部裝一活塞，在下放取土器的過程中，使活塞與取樣管的相對位置保持不變，即可排開孔底浮土，使取土器順利達到預計取樣位置；回提取土器時，可以防止土樣失落而又不至于像上提活閥那樣出現過分的抽吸。§6采取土樣三、取土器的性能(二)回轉式取土器貫入式取土器一般只適用于軟土及部分可塑狀土，對于堅硬、密實的土類則不適用，對于這些土類，必須改用回轉式取土器；可分為單動三重管取土器和雙動三重管取土器兩類。單動型三重管取土器適用于軟塑～堅硬狀態的粘性土和粉土、粉細砂土，土樣質量Ⅰ-Ⅱ級。雙動三重管型取土器適用于硬塑～堅硬狀態的粘性土、中砂、粗砂、礫砂、碎石土及軟巖，土樣質量亦為Ⅰ-Ⅱ級。§6采取土樣三、不擾動采取土樣的方法(一)鉆孔不擾動采取土樣方法1、擊入法

用人力或機械力操縱落錘，將取土器擊入土中的取土方法；按錘擊次數分為輕錘多擊法和重錘少擊法；按錘擊位置又可分為上擊法和下擊法。經過取樣試驗比較認為：重錘少擊法取樣質量優于輕錘多擊法，下擊法優于上擊法。2、壓入法1）慢速壓入法。用鉆機自身重量或油壓千斤頂等緩慢地不連續地加壓，將取土器壓入土層中進行取樣，在取樣過程中對土樣有一定程度的擾動。2）快速壓入法。將取土器快速、均勻地壓入土中。快速加壓法對土試樣的擾動程度最小，目前普遍使用的是活塞油壓筒法。3、回轉法使用回轉式取土器取樣，取樣時內管壓入取樣，外管回轉削切周圍土層，并利用鉆機沖洗液將削切下來的廢土帶出孔口，僅適用于地下水位以下的土層，對地下水位以上的土層不宜采用。三、不擾動采取土樣的方法(二)探井、探槽不擾動土樣的方法探井、探槽中不擾動土樣的采取多采用在探井（槽）壁上或底部人工刻切塊狀或柱狀土樣。由于人工刻切對整體土樣施加的外力相對較小，因此取土質量相對較高。人工采取土樣時，應首先注意盡量減小對土體原來狀態的破壞，同時要盡量減少切削土樣的時間并迅速將土樣密封，防止太陽暴曬導致水分蒸發。土樣密封多采用取土盒或土樣外圍纏繞紗布后蠟封。四、鉆孔取樣的操作土樣質量的優劣，不僅取決于取土器具，還取決于取樣全過程的各項操作是否恰當。(一)鉆進要求(1)使用合適的鉆具與鉆進方法。一般應采用較平穩的回轉式鉆進。若采用沖擊、振動、水沖等方式鉆進時，應在預計取樣位置1m以上改用回轉鉆進。在地下水位以上一般應采用干鉆方式。(2)在軟土、砂土中宜用泥漿護壁。若使用套管護壁，應注意旋入套管時管靴對土層的擾動，且套管底部應限制在預計取樣深度以上大于3倍孔徑的距離。(3)應注意保持鉆孔內的水頭等于或稍高于地下水位，以避免產生孔底管涌，在飽和粉、細砂土中尤應注意。

(二)取樣要求(1)到達預計取樣位置后，要仔細清除孔底浮土。孔底允許殘留浮土厚度不能大于取土器廢土段長度。清除浮土時，需注意不致擾動待取土樣的土層。(2)下放取土器必須平穩，避免側刮孔壁。取土器入孔底時應輕放，以避免撞擊孔底而擾動土層。(3)貫入取土器力求快速連續，最好采用靜壓方式。如采用錘擊法，應做到重錘少擊，且應有導向裝置，以避免錘擊時搖晃。飽和粉、細砂土和軟粘土，必須采用靜壓法取樣。(4)當土樣貫滿取土器后，在提升取土器前應旋轉2至3圈，也可靜置約10min，以使土樣根部與母體順利分離，減少逃土的可能性。提升時要平穩，切忌陡然升降或碰撞孔壁，以免失落土樣。(三)土樣的封裝和貯存(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土樣應妥善密封。密封方法有蠟封和粘膠帶纏繞等。應避免暴曬和冰凍。(2)盡可能縮短取樣至試驗之間的貯存時間，一般不宜超過3周。(3)土樣在運輸途中要避免震動。對易于震動液化和水分離析的土樣應就近進行試驗。§7勘探工作的布置與施工順序一、勘探工作的布置布置勘探工作總的要求，應是以盡可能少的工作量取得盡可能多的地質資料。為此，作勘探設計時，必須要熟悉勘探區已取得的地質資料，并明確勘探的目的和任務。將每個勘探工程都布置在關鍵地點，且發揮其綜合效益。在工程地質勘察的各個階段中，勘探坑孔的合理布置，坑孔布置方案的設計必須建立在對工程地質測繪資料以及區域地質資料充分分析研究的基礎上。(一)勘探工作布置的一般原則

1、勘探總體布置形式

（1）勘探線按特定方向沿線布置勘探點（等間距、不等間距），了解沿線工程地質條件，繪制工程地質剖面圖。用于初勘階段、線形工程勘察、天然建材初查。

（2）勘探網勘探網選布在相互交叉的勘探線及其交叉點上，形成網狀。（方格狀、三角狀、弧狀等）用于了解面上的工程地質條件，繪制不同方向的剖面圖，場地地質結構立體投影圖。適用于基礎工程場地詳勘，天然建材詳查階段

（3）結合建筑物基礎輪廓一般工程建筑物設計要求，勘探工作按建筑物基礎類型、型式、輪廓布置，并提供剖面及定量指標。

樁基——每個單獨基礎有一個鉆孔；筏片、箱基——基礎角點、中心點應有鉆孔；