工程地質勘察是為查明影響工程建筑物的地質因素而進行的地質調查研究工作。所需勘察的地質因素包括地質結構或地質構造:地貌、水文地質條件、土和巖石的物理力學性質,自然(物理)地質現象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質條件。查明工程地質條件后,需根據設計建筑物的結構和運行特點,預測工程建筑物與地質環境相互作用(即工程地質作用)的方式、特點和規模,并作出正確的評價,為確定保證建筑物穩定與正常使用的防護措施提供依據。
按照取樣方法和試驗目的,巖土工程勘察規范對土試樣的擾動程度分成如下的質量等級:
一級—不擾動,可進行試驗項目有:土類定義、含水量、密度、強度系數、變形參數、固結壓密系數。
二級—輕微擾動,可進行的試驗項目有:土類定義、含水量、密度。
三級—顯著擾動,可進行的試驗項目有:土類定義、含水量。
四級—完全擾動,可進行的試驗項目有:土類定義。
在鉆孔取樣時,采用薄壁取土器所采得的土樣定為一~二級;
對于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二~三級;
對于采用標準貫入器、螺紋鉆頭或巖芯鉆頭所采得的粘性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定義為三~四級。
從上可見,為取得一級質量的土試樣,普遍采用薄壁取土器來采取,以滿足土工試驗全部的物理力學參數的正確獲得。
減少土試樣擾動的注意事項
為保證土樣少受擾動,采取土試樣的前后及過程中應注意如下事項:
合理的鉆進方法是保證取得不擾動土樣的前提。
也就是說,鉆進方法的選用首先應著眼于確保孔底擬取土樣不被擾動。這一點幾乎對任何種土樣都適用,而對結構敏感或不穩定的土層尤為重要。從國內外的經驗看,主要有以下幾點要求:
1)在結構性敏感土層和較疏松砂土層中需采用回轉鉆進,而不得采用沖擊鉆進;
2)以泥漿護孔,可以減少擾動。并注意在孔中保持足夠的靜水壓力,防止因孔內水位過低而導致孔底軟粘性土或砂層產生松動或涌起;
3)取土鉆孔的孔徑要適當,取土器與孔壁之間要有一定的距離,避免下放取土器時切削孔壁,擠進過多的廢土。尤其在軟土鉆孔中,時有縮徑現象,則更需加大取土器與孔壁的間隙。鉆孔應保持孔壁垂直,以避免取土器切刮孔壁;
4)取土前的一次鉆進不宜過深,以免下部擬取土樣部位的土層受擾動。并且在正式取土前,把已受一定程度擾動的孔底土柱清理掉,避廢土過多,取土器頂部擠壓土樣;
5)取土深度和進土深度等尺寸,在取土前都應丈量準確。
取土過程中,如提升取土器、拆卸取土器等每個操作工序,均應細致穩妥,以免造成擾動。
取出的土應及時用蠟密封,并注明上下,貼上標簽,作好記錄;
另外(即除了鉆探過程的問題外),在土樣封存、運輸和開工做試驗時,都應注意避免擾動。嚴防振動、日曬、雨淋和凍結。
地質工程領域是以自然科學和地球科學為理論基礎,以地質調查、礦產資源的普查與勘探、重大工程的地質結構與地質背景涉及的工程問題為主要對象,以地質學、地球物理和地球化學技術、數學地質方法、遙感技術、測試技術、計算機技術等為手段,為國民經濟建設服務的先導性工程領域。
