工程地质勘探的方法与应用

  利用一定的机械工具或开挖作业深入地下了解地质情况的工作。在地面露头较少、岩性变化较大或地质构造复杂的地方,仅靠地面观测往往不能弄清地质情况,这就需要借助地质勘探工程来了解和获得地下深部的地质情况和资料。

 

  工程地质常用的勘探工程有钻探和开挖作业两大类。工程地球物理勘探有时也被归入地质勘探中。

 

  钻探 利用钻机向地下钻孔以采取岩心或进行地质试验的工作。工程地质钻孔的深度通常仅数十米到数百米。钻孔的孔径变化较大,一般为36～205mm，有时也采用直径达1m的大孔径钻孔。工程地质勘探中的钻探方法可分为三大类。

 

  回转钻进 又称岩心钻探，指在轴心压力作用下的钻头用回转方式破坏岩石的钻进,可取岩心,也可不取岩心。回转钻进是钻进岩石的主要方法，为了保持岩心的天然状态，冲洗液通常采用清水。回转钻进可以选用不同材料的钻头，常用的有合金钻头、钢粒钻头和金刚石钻头。前一种钻头适用于钻进软至中等硬度的岩石。后两种钻头适用于钻进坚硬的岩石。为了采取薄层软弱岩石、夹泥、断层或破碎岩石的岩心，通常还采用双层岩心管或三层岩心管以减少钻进中岩心的磨损。为了减少钻杆升降次数，提高钻进效率，还可采用绳索取心钻具，在每一回次钻进后，将岩心从钻杆中提出孔口。

 

  土探孔一般不允许使用带冲洗液的回转钻进，但可采用干钻。  冲击钻进 利用钻具自重反复对孔底进行冲击而使土层破坏的一种钻进方法。冲击钻进分人力冲击和机械冲击两种方式。人力冲击钻具如洛阳铲，一般适用于浅孔和地下水位以上土层钻进。机械冲击一般采用机械提升和向下冲击，适用于各类土层钻进。在河流冲积的砂砾层中钻进时，为了取得砂砾石样品，通常采用平阀管钻冲击，跟管钻进。

 

  在砂砾石中钻进时，还可用打入法取样钻进。用直径150～200mm的厚壁套管制成长约0.5m的半合套管，下端连接带弹簧的管靴，上端与套管连接。钻进时将套管打入孔底0.4m左右，然后起拔套管，取出砂砾石，再将护壁管打入。这样逐次打入，逐次取样，直至终孔。

 

  冲击回转钻进 将冲击和回转钻进相结合的钻进方法，即钻头在孔底回转破碎岩石的同时，施加冲击荷载。

 

  开挖作业 为揭露地质情况，在地表或地下挖掘的不同类型的坑道工程。主要形式有探坑、探槽、竖井和平洞等。其特点是地质人员可直接观察被揭露出的地质现象，采取各种岩土试验样品和直接进行岩土原位试验。  探坑 一种深度和断面都比较小的浅坑。断面呈圆形或方形深度一般在1～3m。通常用其揭露被覆盖的岩体或采集土层和天然建材的试验样品。

 

  探槽 一种深度不大的长形沟槽。其长度根据追索的地质问题而定。主要用其揭露构造线、岩层界线及物理地质现象的界线。  平洞 由地表向山体内部开掘的水平探洞。平洞一般采用钻爆法开挖，断面尺寸为2m×2m，长度一般为数十米或数百米，视地质情况而定。平洞通常布置在河谷两岸较陡的斜坡地段，位于河床以下的平洞又称河底平洞。在平洞中还可以增加各种形式的支洞进行大型原位岩石力学试验。

 

  竖井 从地表向下垂直开挖的圆形或方形探井。直径常为 2～4m，以满足出渣、排水、支护等的要求。在第四纪沉积层中开挖时，井壁要加以支护。在裂隙发育、涌水量较大的岩石中开挖时，有时需先灌浆止水然后开挖。