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)鉆探過程中，要采取原狀土樣和在孔內(nèi)進行各種工程地質(zhì)試驗，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了解地下水的類型，測量地下水水位，采取水樣，分析地下水的物理和化學(xué)性質(zhì)；,⑤利用鉆孔進行孔內(nèi)原位測試（如十字板剪力試驗、旁壓試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等）、水文地質(zhì)試驗（如抽水試驗、壓水試驗等）和長期觀測等。,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種類型。 (1)測繪孔：為配合工程地質(zhì)測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)的詳細地質(zhì)情況，為地基基礎(chǔ)設(shè)計、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

4、孔為進行原位測試或進行水文地質(zhì)試驗所鉆的孔。,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)而鉆進的垂直、傾斜或水平鉆孔的全部工作。另外，在現(xiàn)場可利用鉆孔測定巖土的工程性質(zhì)，如滲透性、抗剪強度等孔內(nèi)試驗和觀測而進行的鉆探工作。鉆孔的特點是：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)進行試驗工作時，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)鉆孔等鉆進工作。鉆孔特點是：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。孔深一般在50m左右，只有承載持力層要求較深的基礎(chǔ)時，才達到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)勘察鉆探鉆進方法,工程地質(zhì)勘察鉆進方法,機械沖擊鉆進回轉(zhuǎn)鉆進振動鉆進螺旋鉆進復(fù)合鉆進等,,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，因此在鉆探過程中必須采取樣品。樣品根據(jù)在采取過程中客觀存在擾動的程度可分為原狀樣品和擾動樣品。,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、,擾動樣品即天然成分和結(jié)構(gòu)受到破壞的樣品。擾動樣品的采取不用取土器，而是在鉆進過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。用原狀樣品可以測定土層在自然狀態(tài)下的各種物理力學(xué)指標(biāo)，對地基土作出正確的評價，從而為各類工程建筑提供可靠的設(shè)計依據(jù)。為采取原狀樣品所使用的工具稱為原狀取土器，簡稱取土器。,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；對土樣的擾動最小；能順利地壓入或擊入土層；結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造，使用操作簡便等。,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,為了實現(xiàn)上面的要求，應(yīng)對取土器的直徑、內(nèi)間距比、外間距比、取土管的形式及長度、余土管的長度、管靴刃口的形狀及角度這樣一些基本技術(shù)參數(shù)進行分析研究，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。若直徑過小，則不能保證土樣質(zhì)量，過大則給施工帶來不便。,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，需要擠開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)，少部分進入取土器內(nèi)側(cè)，進入內(nèi)側(cè)的引起原狀土樣的擾動，擾動的程度以取土器擠開的土斷面積與土樣斷面積之比值

10、而定，此比值百分數(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，土被擾動程度亦愈大。所以設(shè)

11、計取上器時，在保證取土器具有一定的強度的前提下，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。取土器進如土層愈深，摩擦力亦愈大，摩擦力的作用致使土樣周圍發(fā)生擾動，并能阻止土樣進入，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)徑比的百分數(shù)，稱為內(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，水流易進入土樣周圍而增加土樣含水量，促使膨脹而引起土樣原狀結(jié)構(gòu)的破壞。同時，當(dāng)提出取土器時，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）取土器進入土層時其外側(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數(shù)，稱為外間距比，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，摩擦力愈小；但外間距比過大，就會增大其破土面積。一般Co比內(nèi)間距比值稍大。對于薄壁取土器來說，C0可等于零。對于粘性土，C0以1%左右為宜，對黃土以2-3％為宜；對砂類土為零。,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，概括起來有兩種

15、：單傾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)鉆進時，用回轉(zhuǎn)壓人式

17、取土器，采取深層堅硬土樣和砂樣。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