岩土工程勘察方法

岩土工程勘探的方法主要有哪些？~

　岩土工程勘察的方法，有以下几种：
　　（1）工程地质测绘。
　　（2）勘探与取样。
　　（3）原位测试与室内试验。
　　（4）现场检验与监测。
　　工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论，对地面的地质现象进行观察和描述，分析其性质和规律，并藉以推断地下地质情况，为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地，必须进行工程地质测绘；但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地，则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法，高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况，起到有效地指导其他勘察方法的作用。
　　勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的；并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。
　　物探是一种间接的勘探手段，它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是，物探成果判释往往具多解性，方法的使用又受地形条件等的限制，其成果需用勘探工程来验证。
　　钻探和坑探也称勘探工程，均是直接勘探手段，能可靠地了解地下地质情况，在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛，可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时，可采用坑探方法。坑探工程的类型较多，应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备，耗费人力、物力较多，有些勘探工程施工周期又较长，而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点，布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据，切避盲目性和随意性。
　　原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行，是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。
　　原位测试与室内试验相比，各有优缺点。原位测试的优点是：试样不脱离原来的环境，基本上在原位应力条件下进行试验；所测定的岩土体尺寸大，能反映宏观结构对岩土性质的影响，代表性好；试验周期较短，效率高；尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是：试验时的应力路径难以控制；边界条件也较复杂；有些试验耗费人力、物力较多，不可能大量进行。室内试验的优点是：试验条件比较容易控制（边界条件明确，应力应变条件可以控制等）；可以大量取样。主要的缺点是：试样尺寸小，不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响，代表性差；试样不可能真正保持原状，而且有些岩土也很难取得原状试样。现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节，大量工作在施工和运营期间进行；但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施，所以又被列为一种勘察方法。它的主要目的在于保证工程质量和安全，提高工程效益。
　　现场检验的涵义，包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。
　　检验与监测所获取的资料，可以反求出某些工程技术参数，并以此为依据及时修正设计，使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行，但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象，应在建筑物竣工运营期间继续进行。
　　随着科学技术的飞速发展，在岩土工程勘察领域中不断引进高新技术。例如，工程地质综合分析、工程地质测绘制图和不良地质现象监测中遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球卫星定位系统（GPS）即“3S”技术的引进；勘探工作中地质雷达和地球物理层成像技术（CT）的应用等。

(1)工程地质测绘。
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论，对地面的地质现象进行观察和描述，分析其性质和规律，并藉以推断地下地质情况，为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地，必须进行工程地质测绘；但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地，则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法，高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况，起到有效地指导其他勘察方法的作用。
(2)勘探与取样。
勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的；并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。 物探是一种间接的勘探手段，它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是，物探成果判释往往具多解性，方法的使用又受地形条件等的限制，其成果需用勘探工程来验证。
钻探和坑探也称勘探工程，均是直接勘探手段，能可靠地了解地下地质情况，在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛，可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时，可采用坑探方法。坑探工程的类型较多，应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备，耗费人力、物力较多，有些勘探工程施工周期又较长，而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点，布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据，切避盲目性和随意性。
(3)原位测试与室内试验。
原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行，是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。
原位测试与室内试验相比，各有优缺点。原位测试的优点是：试样不脱离原来的环境，基本上在原位应力条件下进行试验；所测定的岩土体尺寸大，能反映宏观结构对岩土性质的影响，代表性好；试验周期较短，效率高；尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是：试验时的应力路径难以控制；边界条件也较复杂；有些试验耗费人力、物力较多，不可能大量进行。室内试验的优点是：试验条件比较容易控制(边界条件明确，应力应变条件可以控制等)；可以大量取样。主要的缺点是：试样尺寸小，不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响，代表性差；试样不可能真正保持原状，而且有些岩土也很难取得原状试样。现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节，大量工作在施工和运营期间进行；但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施，所以又被列为一种勘察方法。它的主要目的在于保证工程质量和安全，提高工程效益。
(4)现场检验与监测。
现场检验的涵义，包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。
检验与监测所获取的资料，可以反求出某些工程技术参数，并以此为依据及时修正设计，使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行，但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象，应在建筑物竣工运营期间继续进行。
随着科学技术的飞速发展，在岩土工程勘察领域中不断引进高新技术。例如，工程地质综合分析、工程地质测绘制图和不良地质现象监测中遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球卫星定位系统(GPS)即“3S”技术的引进；勘探工作中地质雷达和地球物理层成像技术(CT)的应用等。

岩土工程勘察方法很多，目前主要采用的方法有岩土工程物探、岩土工程钻探和岩土工程坑探三种方法。一个工程在不同的勘察阶段，物探和勘探的使用应有所侧重。一般地说，在勘察的初级阶段，主要进行岩土工程测绘，物探和钻探往往是配合测绘工作的，其中应较多地采用物探手段；钻探和坑探主要用来验证物探成果和取得基准剖面。随着勘察程度的提高，为了深入研究各种岩土工程问题，便以进行确切的分析、评价，钻探和坑探工程将愈来愈被广泛地采用，成为主要的勘察手段，而物探工作则作为勘探工程的辅助手段。

本节将简单介绍物探和勘探在岩土工程勘察中的适用条件，所要解决的主要问题等。

一、岩土工程物探

物探全称地球物理勘探，它是运用专门仪器来探测地壳表层各种地质体的物理场，从而进行地层划分以判定地质结构、水文地质条件及物理地质现象，并提供各种分析资料和岩土体某些特征数据的一种勘探方法。

该方法只有在地质介质存在一定程度的不均一性——即各层的物理状态、物理性质存在较大差异时，才能成功地运用。

(1)物探方法种类：①电法；②震法；③测井法；④重力法；⑤磁法；⑥核子(放射性)勘探；⑦遥感物探方法。这些种类的方法，在岩土工程勘察中已获得采用。其中前三种方法应用最广泛，而后几种方法在区域地壳稳定性分析中，应用最广泛。

(2)物探解决的问题：①电法--(电测深、电剖面)电阻率法；划分岩层--近水平；查明褶皱形态、寻找断层、确定产状、查找主导充水隙裂方向；查明覆盖层厚度、基岩起伏及风化壳厚度；查明含水层分布情况、埋深发育情况、埋深厚度及深度寻找古河道；研究滑坡及下滑速度--充电法；②震法、声波法：震法(确定第四系覆盖层厚度、基岩起伏和埋深；查明地下构造情况--追索断层和裂隙密度等；探测地下水位确定含水层；测定岩土的弹性力学参数)和声测法(划分风化带；围岩分类；岩体裂隙系数；小构造；围岩松动和岩柱稳定)。目前声波法运用在岩土工程勘察中较广泛，具体将在第7章中加以讨论。

(3)物探的特点主要优点是：①透视性强，可进行立体填图；②效率高，仪器轻便，成本低；③综合性强；④成果代表性强(岩体的综合指标)；⑤可以进行定量评价。

其缺点为：①局限性：地表浅部，表部，深部成果有一定变化范围；②条件性：物理量差异大，地形平坦，开阔，岩层有一定厚度，沿导线水平小于20°，地区差异性大；③多解性：深部误差大。

二、岩土工程钻探

岩土工程钻探是为工程建筑物的设计、施工服务的，它具有综合目的，因而对钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面均有特殊要求。

岩土工程钻探的岩心采取率要求较高。为保证获得较高的采心率，针对不同的勘探对象，应采用相应的钻进方法。如在软弱地层或断层破碎带中钻进时，要尽量减少冲洗液或用干钻，降低钻速，缩短钻程，最好采用双层岩心管。在土层中钻进时，以采用干钻为宜，并应适当缩短钻程。为了保证准确地测定地下水位和水文地质试验工作的正常进行，必须按含水层的位置和试验工作的要求，确定孔身结构及钻进方法。一般的岩土工程钻孔终孔直径为91mm。若在基岩面以上的砂卵石居中作抽水试验时，开孔口径以325mm为宜。为了保证取得准确的水文地质参数，必须采用清水钻进或干钻，不允许使用泥浆加固孔壁的方法。一般钻孔要直，不能发生弯曲；孔壁要求光滑规则，同一孔径段应大小一致。这些要求在钻探操作工艺上给予满足。

1.钻探的特点及适用条件

在岩土工程钻探中，为了研究岩土的物理力学性质，经常要采取岩土样。坚硬岩石的取样可利用岩心，但其中的软弱夹层和断层破碎带取样时，必须采取特殊措施。为了取得质量可靠的原状土样，则必须配备专门的取土器，并应注意取样方法和操作工序，以尽量使土样不受或少受扰动。

勘探线、点的布置应密切结合地质情况和工程要求。一般情况下要垂直于地层走向、地貌、地形、构造线布置；同时要结合工程建筑物的轮廓布置。除工程深隧洞、岩溶区钻探(＞100～500m)外，通常情况下孔深不大，约百米以内，一般为10～20m。孔径一般情况下变化较大，岩土工程钻孔为小口径钻孔(36mm，46mm，56mm，66mm)，地质钻孔为一般钻孔(75mm，95mm，108mm，112mm，132mm，150mm，168mm)和大口径钻孔(300mm，500mm，1000mm，1300mm，2500mm)。钻进多具综合性目的，使一孔多用，例如：作勘探孔，试验孔，取样孔，长观孔，处理孔。如斜孔，变径孔等。

2.钻探方法

自然地质条件是复杂的，各种钻探方法和设备都有一定的使用条件。选择钻探方法和设备时，应视钻探的目的和地质条件而定。目前，岩土工程勘探中常用的钻探方法，可分为冲击钻探、回转钻探、冲击回转钻探和振动钻探等四种。在岩土工程勘探中，主要采用冲击钻探和回转钻探；按动力来源又可将它们分为人力的和机械的两种。机械回转钻探钻进效率高，孔深大，又能采取岩心，所以在岩土工程勘探中使用最为广泛。

3.钻探孔的种类

钻孔的类型有多种分类方法，一般在岩土工程勘察中，可按照目的与用途来区分；也可以按照钻孔方向来划分，主要是指钻孔的角度及其方向。钻孔的角度即是钻机的立轴钻杆与地平线的夹角，也叫做钻孔倾角。

按照钻孔倾角及其变化情况，可将钻孔分为铅直孔、斜孔、水平孔和定向孔四种；在岩体勘察中也有按照孔径的大小来划分的。在进行岩土工程勘探时，究竟采用何种角度及方向钻孔，需视钻孔的具体任务及地形地质条件而定。

(1)按目的与用途分：①首先可分为勘探孔(一般孔主要是了解地层岩性、结构)和控制孔(主要为了解地层及结构、重要部位)；②试验孔(岩土工程试验孔，水文地质试验孔)；③工程处理孔--灌浆孔、输水孔、导水孔、锚杆孔等；④长期观测孔。

(2)孔按钻进方向分：①铅直孔：适用于岩层倾角小于30°，岩性均一、岩层平缓时用；②斜孔岩层倾角大于60°的或陡倾的断层破碎带与岩层、岩层倾向相反的方向钻进，查明河谷地质结构更为方便；③水平孔，例如隧洞超前孔、应力测量孔、排水孔；④定向钻孔。如图1-2所示。

(3)按钻孔孔径大小分：①一般钻孔：开孔直径168mm，终孔直径91mm；②大口径孔：孔径为300mm、500mm一般为打井孔(抽水)。孔径750mm、850mm、950mm、1050mm、1150mm、1300mm、2000mm、2500mm多为井内观测、取样、试验用；③小口径孔：孔径小于66mm者：该类孔钻进速度快，寿命长，岩心采取率高，岩心完整性好，孔径均匀，钻机能量消耗小。

图1-2 定向钻孔

4.岩土工程钻探的特殊要求

通常在岩体勘察中要求岩心采取率大于80%，对于软弱夹层，风化岩，断层破碎带也要求其岩心采取率大于65%；对于水文地质钻孔，要求(变径，终孔直径小于91mm)分层止水，各含水层的水位、水量、水质、渗透系数、抽水等进行描述，一般情况下在冲积层中开孔直径以325mm为宜，要求清水钻进或干钻，孔壁光滑不堵孔；对于孔斜测量一般情况下要求：孔深小于75m，孔斜在1°的范围内；对于深度大于100m的孔，孔斜每100m进行一次校正，在终孔时要保证小于2°。对于孔深度要求每50m测深一次，终孔一次，校正的误差要小于0.1%，分层深度的量测正负要小于0.05m。非连续取心钻进的回次进尺，螺纹钻进时，要小于1.0m，岩心钻进要小于2.0m。选用金刚石钻头，口径为75mm取层岩心管来确定RQD指标。地下水位以下取样时，应采用干钻，同时要求原位试验与钻进同时进行，取样应符合技术要求。

5.钻孔编录及资料整理

为了全面、准确地反映钻探工程所反映的第一手地质资料，在钻过程中必须认真、细致地做好观测与编录工作。主要是对岩心观察、描述、编录和鉴定。工作的内容是：描述其颜色、矿物成分和颗度成分、结构和构造，正确地定名。对于土体(无粘性土和粘性土)应观察其致密程度和稠度状态。对于岩体应确定节理、裂隙的类型、延续性、蚀变充填情况、倾角、间距等，并进行裂隙统计。对风化岩石，应将岩心按风化程度进行分带和描述。必要时编制岩心素描及岩心柱状图。

通过对岩心的各种统计，可获得岩心采取率、岩心获得率和岩石质量指标(RQD)等定量指标。

岩心采取率是指所取岩心的总长度与本回次进尺的百分比。总长度包括比较完整的岩心和破碎的碎块、碎屑及碎粉物质。岩心获得率是指比较完整的岩心长度与进尺的百分比。它不计入不成形的破碎物质。

一般情况下，应按照下面的顺序每次进尺进行逐项填写：其描述内容包括孔深、进尺、颜色、成分、结构构造、密实性(主要指砂类土)、稠度状态、干湿程度、裂隙类型、风化程度、取样位置、样品编号、岩心回收率、岩石的RQD指标。

要进行简单计算的指标是：岩心采取率(即岩心总长度与总进尺之比)、岩心获取率(即成形岩心总长度与总进尺之比)、岩石质量指标(RQD)(即大于10cm岩心总长度与总进尺之比)。另外要记录下初见水位及稳定水位、水样取样地点等内容。

钻探工作结束后，要进行钻孔资料整理。钻探法在钻进过程中，必须随时做好钻孔记录，这是一项极重要的工作。从钻机定位后由开钻到终孔为止，记录每一钻的深度，鉴别与描述每一钻取出的土样，进行定名，并立刻写在记录表中，作为绘制地质剖面图的原始依据。国家规范要求：野外记录应由经过专业训练的人员承担，记录应真实及时，按钻进回次逐段填写，严禁事后追记。

主要成果有：①钻孔柱状图，即将孔内岩层情况，按一定比例尺编制柱状图，并作岩性描述；还应在相应位置上标明岩心采取率、冲洗液消耗量、地下水位、岩心风化分带、代表性的岩土物理力学性质指标，以及取样位置及项目等；②岩土工程剖面图及岩土工程立体投影图(具体编图将在第8章中讨论)。如果孔内作过试验，则应将试验成果也在相应位置上标出；③钻孔操作及水文地质日志图；④岩心素描图及其说明，其格式见表1-15所示。

野外鉴别地基土要求快速，但又无仪器设备，主要凭感觉和经验。对碎石土和砂土的鉴别方法，是利用日常熟悉的食品如绿豆、小米、砂糖、玉米面的颗粒作为标准，来进行对比鉴别；对粘性土与粉土的鉴别方法，可根据手搓滑腻感或砂粒感等感觉，加以区分和鉴别。土的野外描述内容如下：

(1)颜色：土样的颜色取决于组成该土的矿物成分和含有的其他成分。描述时从色在前，主色在后。例如，黄褐色，以褐色为主色，带黄色；若土中含氧化铁，则土呈红色或棕色；土中含大量有机质，则土呈黑色，表明此土层不良；土内含较多的碳酸钙、高岭土，则土呈白色；

(2)密度：土层的松密是鉴定土质优劣的重要方面。在野外描述时可根据钻进的速度和难易，来判别土的密实程度。同时可在钻头提起后，在钻侧面窗口部位用刀切出一个新鲜面来观察，并用大拇指加压的感觉来判定松密。在钻孔记录表上注明每一层土属于密实、中密或稍密状态；

(3)湿度：土的湿度分为干的、稍湿的、湿的与饱和的四种。通常，地下水位埋藏深，在旱季地表土层往往是干的；接近地下水位的粘性土或粉土因毛细水上升、往往是湿的；在地下水位以下，一般是饱和的；

表1-15 钻孔野外记录表

(4)粘性土的稠度：粘性土的稠度是决定该土工程性质好坏的一个重要指标。分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑五种；

(5)含有物：土中含有非本层土成分的其他物质，称为含有物。例如：碎砖、炉碴贝壳、氧化铁等。有些地区有粉质粘土或粉土中含坚硬的姜石；海滨等地往往含贝壳，记录表中应注明含有物的大小和数量；

(6)其他：碎石土与砂土应描述级配、砾石含量、最大粒径、主要矿物成分。粘性土应描述断面形态、孔隙大小、粗糙程度、是否有层理等。土中若有特殊气味，如海滨有鱼腥味等，亦应加以注明。石灰碴、植物根、有机质或古池塘往往含贝壳。邻近设施对土质的影响，如管道漏水则使粘性土稠度变软、地下水位抬高。

取土样的标准表格，如表1-16所示。

三、岩土工程坑探

岩土工程勘察中常用的岩土工程坑探的类型及适用条件有：探槽、试坑、浅井、竖井(斜井)平硐和石门(或平巷等)。前三者为轻型坑探工程，后三种为重型坑探工程(图1-3)。

表1-16 土样标签

图1-3 岩土工程常用的坑探类型示意图

1—槽探；2—试坑；3—竖井；4—平硐；5—石门；6—浅井

坑探险的特点：直观细致性、精确可靠性、取样灵活性。

一般情况下坑探占勘察工作量的10%。主要用于：若岩层露头很差，但覆盖较薄(3m以内)时可采用，主要为测绘服务；或者用于校核、补充其他勘察资料；也可以用于原状样的采取或做大型原位测试；另外，在工程重点部位及特殊问题的研究时，也可用岩土工程坑探。

坑探要求描述的内容有：地质剖面，岩石、软弱面、软弱带的产状，断裂及破坏的详细情况，岩石物理状态的可靠性资料保持原状结构和状态的岩土样，要在坑道内做原位测试。必要时可编制平硐展视图，通常采用的比例尺为1：25～1：100。

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聊党古到： 钻探、原位测试(标准贯入试验、动力触探试验、静力触探试验、十字板试验....)、取土、石、水进行室内试验等

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聊党古到： 岩土工程勘察的内容、方法及工程量的确定取决于:工程的技术要求和规模;建筑场地地质条件的复杂程度;岩土性质的优劣.

平阳县13239105353： 常用的工程地质勘察方法有哪些?它分几个阶段 - ？
聊党古到： 工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作.所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造:地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质,自然(物理)地质现象和天然建筑材料等.这些通常称为工程地质...