工程地質(zhì)鉆探.ppt

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1、第四章工程地質(zhì)鉆探和工程施工鉆探工程鉆探:工程地質(zhì)鉆探工程施工鉆井（孔）的方法2021/8/41水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探工程鉆探根據(jù)鉆探的目的可分為：1.工程地質(zhì)鉆探（工程地質(zhì)勘察鉆探）主要位工程地質(zhì)勘探服務(wù)和用于工程基礎(chǔ)勘查的鉆探工作。2.工程施工鉆探作為某種工程施工手段的鉆探工作成為工程施工鉆探，這種技術(shù)目前應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)大。2021/8/42水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探第一節(jié)工程地質(zhì)鉆探一、工程地質(zhì)鉆探的目的、分類(lèi)和特點(diǎn)：（一）工程地質(zhì)鉆探的目的1.揭露并劃分地層，鑒定和描述巖土的性質(zhì)和成分；2.查明地質(zhì)構(gòu)造，不利地質(zhì)現(xiàn)象的分布界限及形態(tài)等；3.對(duì)孔內(nèi)采取的巖

2、石樣品，進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，搞清巖石的物理、力學(xué)性質(zhì)；4.查明地下水的類(lèi)型，水位測(cè)量，采取水樣，分析地下水的物理化學(xué)性質(zhì)。5.在鉆孔內(nèi)進(jìn)行原位測(cè)試。2021/8/43水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探（二）工程地質(zhì)鉆探的分類(lèi)1.測(cè)繪孔：為工程測(cè)繪而鉆的淺孔，在孔中采取原狀樣品公室內(nèi)實(shí)驗(yàn)適用，以查清建筑物基礎(chǔ)的工程地質(zhì)特征；2.勘探孔：在勘察階段中，了解建筑物基礎(chǔ)的詳細(xì)地質(zhì)資料，決定施工方法：3.控制孔：是為編制巖性和水文地質(zhì)剖面進(jìn)行工程地質(zhì)分層；4.實(shí)驗(yàn)孔：是為在孔內(nèi)進(jìn)行原位測(cè)試水文地質(zhì)試驗(yàn)而鉆的孔。2021/8/44水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探(三)工程地質(zhì)鉆探的特點(diǎn)1.孔淺，一般

3、50米以?xún)?nèi)；2.取未擾動(dòng)和原狀土樣；3.孔內(nèi)進(jìn)行多種多樣試驗(yàn)，時(shí)間較長(zhǎng)，完成后必須止水，以防止地下水的侵入；4.鉆進(jìn)條件變化大，勘察對(duì)象分散。二、工程地質(zhì)鉆進(jìn)方法和工具（一）人力鉆探、巖芯鉆探、人力沖擊鉆探、人力回轉(zhuǎn)鉆探、小徑機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及小徑?jīng)_擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。2021/8/45水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探圖4-1洛陽(yáng)鏟（1）-弧形鏟（2）、（3）-圓形鏟（4）-掌形鏟（5）-軟濕黏土鏟（6）-稀泥鏟（7）-稀泥鏟（8）-水位以下的稀泥鏟（9）-砂土和淤泥稀泥鏟（10）-風(fēng)化的巖石鏟2021/8/46水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探（二）機(jī)械振動(dòng)鉆進(jìn)1.振動(dòng)鉆進(jìn)應(yīng)用范圍砂、亞砂、

4、亞粘土、粘土地層；孔淺時(shí)，鉆進(jìn)效率較高，孔深和巖石較硬時(shí)，鉆進(jìn)效率低。2.機(jī)械振動(dòng)原理振動(dòng)器帶動(dòng)鉆桿和鉆頭產(chǎn)生周期振動(dòng)，使周?chē)鷰r層和土層也產(chǎn)生振動(dòng)。由于振動(dòng)頻率較高，巖土層抗剪強(qiáng)度降低，在鉆具和振動(dòng)器自重及振動(dòng)力的聯(lián)合作用下，使鉆頭切入巖土層，從而實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。（見(jiàn)圖4－1）2021/8/47水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探圖4-2雙輪雙軸振動(dòng)器作用原理示意圖1—齒輪2—軸3—偏心輪2021/8/48水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探（1）共振理論振動(dòng)沉管是將振動(dòng)打樁錘和沉管剛性連接，形成一個(gè)振動(dòng)體系。當(dāng)啟動(dòng)振動(dòng)錘，錘內(nèi)兩組對(duì)稱(chēng)的偏心塊通過(guò)齒輪控制做相反方向但同步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生

5、的慣性離心力水平分力相互抵消，垂直分力大小相等方向相同，相互疊加，從而產(chǎn)生忽上忽下周期性的激振力，使沉管上下振動(dòng)。當(dāng)沉管的振動(dòng)頻率與地基土的自振頻率一致時(shí)，土體發(fā)生共振，土中的結(jié)合水釋放出來(lái)成為自由水，顆粒間粘結(jié)力急劇下降，呈現(xiàn)液化狀態(tài)，土體對(duì)沉管表面的摩阻力，對(duì)沉管的端阻力均大為降低，沉管在自重和附加荷載作用下沉入到預(yù)定深度。2021/8/49水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探（2）振動(dòng)沖擊理論這種理論認(rèn)為，地基土的性質(zhì)是多樣的，所以其自振頻率也各不相同。因此，振動(dòng)錘的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率不易與地基土顆粒的自振頻率接近，甚至相差很遠(yuǎn)。因此，樁管下沉不單是靠自重破壞樁前端的土層，

6、而是由于樁管在振動(dòng)時(shí)有很高的振動(dòng)速度，使樁管上產(chǎn)生很大的沖擊力且作用于樁尖上，致使樁尖破土下沉。振動(dòng)沖擊錘就是根據(jù)此理論設(shè)計(jì)的。圖4-3振動(dòng)沖擊結(jié)構(gòu)示意圖1.振動(dòng)器外殼；2.偏心塊；3.錘頭；4.連接彈簧；5.振擊板；6.沉管2021/8/410水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探圖4-41-碎巖工具；2-鉆桿；3-頂帽；4-振動(dòng)器；5-吊繩；6-滑車(chē)；7-提升鋼繩；8-絞車(chē)2021/8/411水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探3.振動(dòng)鉆進(jìn)可用兩種方式實(shí)現(xiàn)(1)振動(dòng)器在孔上的上位沖錘（地表沖擊筒）；（2）振動(dòng)器在孔下的下位沖錘（潛孔沖擊筒）兩種方法比較起來(lái)，下位沖錘方式可以提高機(jī)械鉆速

7、，擴(kuò)大振動(dòng)鉆的應(yīng)用范圍，使振動(dòng)鉆進(jìn)的孔深可達(dá)25～30米及鉆進(jìn)4～5級(jí)的巖石。2021/8/412水文地質(zhì)及工程地質(zhì)鉆探4.用于地質(zhì)勘探工作的振動(dòng)器應(yīng)滿足下列要求：（1）有足夠的振動(dòng)力以產(chǎn)生大的振幅，但不應(yīng)超過(guò)設(shè)備和鉆具的允許值；（2）振動(dòng)器自重應(yīng)盡可能小些，自重大將使無(wú)益功增加和使鉆桿上部變形；（3）振動(dòng)器所有零件在工作時(shí)要牢固可靠，（4）振動(dòng)器振動(dòng)頻率不低于100次/min，一般為1200～1500次/min；振動(dòng)頻率小，則效率低；（5）振動(dòng)器工作時(shí)，要求最大振動(dòng)力應(yīng)比鉆具或其它下沉的重量大20～30％，振動(dòng)器振動(dòng)可調(diào)，最大振動(dòng)力正比于偏心輪的重量、偏心距

8、、轉(zhuǎn)數(shù)的平方。改變這三個(gè)參數(shù)的大小就能