第十章 工程鉆探與工程施工鉆

1、工程鉆探學(xué)課件,工程鉆探,主講人：杜振川,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第一節(jié) 概述,根據(jù)工程鉆探的目的和要求以及應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)代的工程鉆探可分為工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆。,一、鉆探的目的在工程地質(zhì)鉆探過(guò)程中，要采取原狀土樣和在孔內(nèi)進(jìn)行各種工程地質(zhì)試驗(yàn)，以獲取建筑物基礎(chǔ)的工程地質(zhì)資料和巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)等。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第一節(jié) 概述,一、鉆探的目的,①揭露并劃分地層

2、，鑒定和描述巖土性質(zhì)和成分；②了解地質(zhì)構(gòu)造和不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布、界限及形態(tài)等；③自鉆孔中采取巖土樣品，確定巖土的物理力學(xué)性質(zhì)；④了解地下水的類(lèi)型，測(cè)量地下水水位，采取水樣，分析地下水的物理和化學(xué)性質(zhì)；,⑤利用鉆孔進(jìn)行孔內(nèi)原位測(cè)試（如十字板剪力試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等）、水文地質(zhì)試驗(yàn)（如抽水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)等）和長(zhǎng)期觀測(cè)等。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第一節(jié) 概述,二、工程地質(zhì)孔的類(lèi)型根據(jù)所鉆鉆孔性

3、質(zhì)的不同，工程地質(zhì)孔可以分4種類(lèi)型。 (1)測(cè)繪孔：為配合工程地質(zhì)測(cè)繪施工的少量的淺孔。在孔內(nèi)采取原狀樣品供室內(nèi)試驗(yàn)用，以弄清建筑物基礎(chǔ)的工程地質(zhì)特征。,(2)勘探孔：在勘察階段，用以了解建筑物基礎(chǔ)的詳細(xì)地質(zhì)情況，為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、地基處理與加固等提供資料而鉆的鉆孔。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第一節(jié) 概述,二、工程地質(zhì)孔的類(lèi)型,(3)控制孔：為了編制巖性和水文地質(zhì)剖面，便于工程地質(zhì)分區(qū)而鉆的孔。,(4)試驗(yàn)

4、孔為進(jìn)行原位測(cè)試或進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)所鉆的孔。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第一節(jié) 概述,三、工程地質(zhì)勘察鉆探為了在覆蓋層或巖層眼獲取建筑物所在地基的工程地質(zhì)資料、巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)而鉆進(jìn)的垂直、傾斜或水平鉆孔的全部工作。另外，在現(xiàn)場(chǎng)可利用鉆孔測(cè)定巖土的工程性質(zhì)，如滲透性、抗剪強(qiáng)度等孔內(nèi)試驗(yàn)和觀測(cè)而進(jìn)行的鉆探工作。鉆孔的特點(diǎn)是：深度淺，一般情況下在50m以內(nèi)；一般的工程勘察孔口徑不大，在孔內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)工作時(shí)，其

5、終孔直徑在91mm左右。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第一節(jié) 概述,四、工程施工鉆：為了加固處理新建大型建筑物地基的基礎(chǔ)和各種已竣工程基礎(chǔ)的注槳處理或重新加固，以及其它工程技術(shù)鉆孔等鉆進(jìn)工作。鉆孔特點(diǎn)是：口徑大，如一般的鉆孔樁，口徑為500—1500mm，大型的鉆孔樁口徑為1500-3000mm以至更大，屬大口徑鉆孔?？咨钜话阍?0m左右，只有承載持力層要求較深的基礎(chǔ)時(shí)，才達(dá)到50m以上。,工程鉆探學(xué)課件,第十

6、章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第二節(jié) 工程地質(zhì)勘察鉆探鉆進(jìn)方法,工程地質(zhì)勘察鉆進(jìn)方法,機(jī)械沖擊鉆進(jìn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)振動(dòng)鉆進(jìn)螺旋鉆進(jìn)復(fù)合鉆進(jìn)等,,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,工程地質(zhì)鉆探的目的在于獲得準(zhǔn)確的工程地質(zhì)資料，因此在鉆探過(guò)程中必須采取樣品。樣品根據(jù)在采取過(guò)程中客觀存在擾動(dòng)的程度可分為原狀樣品和擾動(dòng)樣品。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取

7、,擾動(dòng)樣品即天然成分和結(jié)構(gòu)受到破壞的樣品。擾動(dòng)樣品的采取不用取土器，而是在鉆進(jìn)過(guò)程中采取被排至孔外的鉆屑作樣品。,原狀樣品是指天然成分和結(jié)構(gòu)未被破壞的樣品。用原狀樣品可以測(cè)定土層在自然狀態(tài)下的各種物理力學(xué)指標(biāo)，對(duì)地基土作出正確的評(píng)價(jià)，從而為各類(lèi)工程建筑提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。為采取原狀樣品所使用的工具稱(chēng)為原狀取土器，簡(jiǎn)稱(chēng)取土器。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,一、取土器,1）取樣對(duì)取土器的要求

8、任何取土器都必須做到取土?xí)r不掉土樣；對(duì)土樣的擾動(dòng)最?。荒茼樌貕喝牖驌羧胪翆?；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制造，使用操作簡(jiǎn)便等。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,為了實(shí)現(xiàn)上面的要求，應(yīng)對(duì)取土器的直徑、內(nèi)間距比、外間距比、取土管的形式及長(zhǎng)度、余土管的長(zhǎng)度、管靴刃口的形狀及角度這樣一些基本技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析研究，得到結(jié)構(gòu)合理，基本技術(shù)參數(shù)的取土器。,一、取土器,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施

9、工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),①直徑取土器直徑的大小，關(guān)系到土樣的質(zhì)量。若直徑過(guò)小，則不能保證土樣質(zhì)量，過(guò)大則給施工帶來(lái)不便。,一、取土器,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,②面積比當(dāng)取土器壓入土層時(shí)，需要擠開(kāi)與取土器壁等體積的土，這些被排擠的土大部分劑于取土器外側(cè)，少部分進(jìn)入取土器內(nèi)側(cè)，進(jìn)入內(nèi)側(cè)的引起原狀土樣的擾動(dòng)，擾動(dòng)的程度以取土器擠開(kāi)的土斷面積與土樣斷面積之比值

10、而定，此比值百分?jǐn)?shù)即面積比，以Ar表示：,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,式中：Dw—取土器鞋最大外徑； De一取土器鞋刃的最小內(nèi)徑。,Ar=,②面積比,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,不難看出，取土器的壁厚愈大，則面積比愈大，土被擾動(dòng)程度亦愈大。所以設(shè)

11、計(jì)取上器時(shí)，在保證取土器具有一定的強(qiáng)度的前提下，其壁愈薄愈好。薄壁取土器的面積比約為10%，,②面積比,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,③內(nèi)間距比（取土器內(nèi)側(cè)與土樣間摩擦力的標(biāo)志）取土器壓入土層，土層與取樣筒內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦力。取土器進(jìn)如土層愈深，摩擦力亦愈大，摩擦力的作用致使土樣周?chē)l(fā)生擾動(dòng)，并能阻止土樣進(jìn)入，為減少其摩擦應(yīng)使取上器刃口內(nèi)徑較取樣筒內(nèi)徑小些

12、，此內(nèi)徑差與刃口內(nèi)徑比的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)為內(nèi)間距比，以Ci表示：,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,內(nèi)間距比愈大，土與取樣筒內(nèi)壁的摩擦力愈小，但當(dāng)其大到一定程度時(shí)，水流易進(jìn)入土樣周?chē)黾油翗雍?，促使膨脹而引起土樣原狀結(jié)構(gòu)的破壞。同時(shí)，當(dāng)提出取土器時(shí)，土樣容易由土樣筒內(nèi)脫落。一般情況薄壁取土器內(nèi)間距比應(yīng)為0.5—2% 厚壁取土器內(nèi)間距比應(yīng)為1—3%,,③內(nèi)間

13、距比,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,④外間距比（取土器外側(cè)與土壤摩擦力的標(biāo)志）取土器進(jìn)入土層時(shí)其外側(cè)與土層間產(chǎn)生摩擦力，摩擦力的作用將使取土器不易貫入，取土器最大外徑與取樣筒外徑之差跟取樣筒外徑之比的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)為外間距比，以C0表式：,,式中：Dt——取樣筒外經(jīng),一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工

14、鉆,第三節(jié) 樣品的采取,比值愈大，摩擦力愈??；但外間距比過(guò)大，就會(huì)增大其破土面積。一般Co比內(nèi)間距比值稍大。對(duì)于薄壁取土器來(lái)說(shuō)，C0可等于零。對(duì)于粘性土，C0以1%左右為宜，對(duì)黃土以2-3％為宜；對(duì)砂類(lèi)土為零。,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,⑤管靴刃口的形式及角度 管靴刃口的形式及角度對(duì)采取土樣的質(zhì)量有很大的影響。管靴的形式很多，概括起來(lái)有兩種

15、：?jiǎn)蝺A斜刃口和雙傾斜刃口。目前采用較多的是單傾斜刃口。單傾斜刃口的角度一般在100左右。,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,⑤管靴刃口的形式及角度,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,⑥取土管的形式,取土管形式,圓筒式半合焊接式可分半合式,,一、取土器,2）取土器的基本技術(shù)參數(shù)

16、,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,二、取土方法,1、壓入法,用組合滑輪裝置將取土器一次快速壓入土中,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,二、取土方法,2、擊入法,采用吊錘或加重鉆桿在孔上或孔下打擊鉆桿或取土器進(jìn)行土樣的采取。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第三節(jié) 樣品的采取,二、取土方法,3、回轉(zhuǎn)壓入法,回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，用回轉(zhuǎn)壓人式

17、取土器，采取深層堅(jiān)硬土樣和砂樣。取土?xí)r（雙層巖心管取土器）外管回轉(zhuǎn)克取土層，內(nèi)管承受軸心壓力而壓入取土。由于內(nèi)管與外管為滾動(dòng)接觸，因此，內(nèi)管只承受壓力而不回轉(zhuǎn)。,工程鉆探學(xué)課件,第十章 工程地質(zhì)勘察鉆探和工程施工鉆,第四節(jié)、工程施工鉆,目前工程施工鉆按照工況條件與目的的不同，其應(yīng)用領(lǐng)域大致分為以下三個(gè)方面： 1、各種地面或地下大型建筑物基礎(chǔ)工程施工 2、各種已竣工程基礎(chǔ)的注漿加固處理 3、各種工程技術(shù)鉆孔（井）方面,工