水工程地质缺陷加固技术解析

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：1）物探应在钻探和大面积地质调查之前进行。①在平原区，钻探的主要目的是查明土体的埋藏分布和变化规律、水文地质条件、建立结构剖面。应有少量深部控制孔，数量一般不宜超过总数的5%～10%，孔深以100m左右为宜。冲击钻以四分法留取样品，其数量应满足试验鉴定的需要。

（1）物探。

1）物探应在钻探和大面积地质调查之前进行。物探与地面测绘和钻探结合，可更迅速和经济地探测下列工程地质因素：

①岩、土体的分布，岩性及界面埋深起伏情况等；

②判断隐伏断裂和风化破碎带；

③岩溶发育及形态特征；

④滑坡的空间分布和活动面埋藏情况；

⑤含水层及地下水分布情况，淡水和高矿化水的分布范围；

⑥测定岩、土物理力学参数。

2）用于工程地质调查的物探方法，当前有电法（包括自然电场法、充电法、电阻率法）、地震、磁法、重力、声波、测井等，每种物探方法都有它的物理前提和应用条件，利用地震波法和声波法探测岩溶、裂隙的效果较好；也可通过纵（P）、横（S）波速换算提供岩、土体弹性力学性质参数，概略评价地区或地段的工程地质条件，在交通不便和精度要求较低的地区，如有条件，也可采用航空物探方法。应根据物探的任务、工作区的地质、地形地貌条件、干扰因素等因地制宜地选择物探方法，主要考虑的因素有：

①被探测对象的空间形态、规模、相对埋藏深度与周围介质在地球物理性质上的差异性；

②地层产状及表层土的各向差异性；

③调查区的地形起伏情况；

④调查区及附近有无对物探造成干扰的因素（如变压设备、高压电线、地下金属管道等）。

3）物探的技术要求可参考有关的物探规范，但需强调下列各点：

①工作前应取得调查区及探测对象的物理参数，在物性前提不明、地质效果有争议的地区，在布置物探之前，应首先开展适量的试验工作；

②地面物探的探测深度应大于钻孔深度；

③物探异常点附近应加大工作量，确定异常区范围，研究异常性质；

④岩芯采取率低或需了解岩溶、裂隙带和地下水活动情况的钻孔，应进行测井。对有代表性的钻孔做纵（P）、横（S）波速测井；

⑤对有代表性的岩、土试样进行纵（P）、横（S）波速测量；

⑥当发生难解、多解或解译成果有争议时，应采用多种方法或其他勘探手段综合判定。

（2）钻探。

1）钻探是揭露地表以下地质体等地质、工程地质特征及其变化情况的重要手段。其主要任务是：

①了解岩、土体的岩性、厚度及其空间分布规律，进行岩、土体分层，划分岩、土体结构类型；

②研究地质构造的变化，破碎带的空间分布，构造岩岩性和胶结程度，以及它们随深度的变化情况；

③了解风化带、滑动体、岩溶等外动力地质现象的空间分布、规模、组成物质或充填物的性质及发育规律；

④了解透水、含水层组的岩性、厚度、埋藏条件和渗透性、地下水的水位及水量和水质；

⑤了解建筑材料的岩性、埋藏分布情况和开采条件；

⑥进行取样试验及野外测试。了解岩、土体的工程地质性质和空间变化规律。

2）钻探应在工程地质测绘及物探的基础上进行，并考虑区域工程地质特征和经济规划的需要，确定钻探的目的，布置钻探工程。

①在平原区，钻探的主要目的是查明土体的埋藏分布和变化规律、水文地质条件、建立结构剖面。为此，应在代表性地区投入较多工作量，沿工程地质条件变异大的方向，布置勘探剖面或组成“+”字形、“井”字形勘探线（网）；

②在山区、山间盆地、大型河谷及其他地形平缓的较大面积土层覆盖区是勘探重点。一般应垂直地形地貌和构造线以及在岩性变化较大的方向上布置勘探剖面，对重大而具有代表性的动力地质现象和断裂构造带地段，也应布置适量钻孔；

③黄土区，应该把查明黄土垂直分层和水平变化规律、湿陷性等作为勘探重点；冻土地区，应把查明冻土结构类型、季节冻土的上下界面和主要不良冻融现象作为勘探的重点。同样，岩溶、滨海、沙漠地区及其他特殊岩、土体分布地区，都应依其工程地质特点和主要工程地质问题布置钻孔；

④考虑国民经济需要，应把经济发达地区、近期规划的重点工程建设区、经济发展有前景的地区等作为钻探的重点地区；

⑤对于每一坑孔，都应尽量做到综合利用，即尽量满足查明地质结构、工程地质条件和水文地质条件以及采样、野外测试等多方面的需要；

⑥平原土体区的孔深一般30m左右，根据调查区工程地质条件并结合建设需要适当增减山地岩体区的孔深，根据调查区工程地质条件并结合建设需要确定。对于厚度小于20m的覆盖土层风化带、破碎带，应钻至新鲜完整基岩3～5m；对揭露断层破碎带的钻孔，应钻透破碎带至新鲜岩中3～5m；对外动力地质现象的活动体，应钻至活动体下5m左右；在岩溶裸露区和浅埋区的钻孔，一般应钻入可溶岩层内20～30m，且终孔处应为较好岩体，若遇岩溶洞穴，应穿过洞穴钻至较好岩体。应有少量深部控制孔，数量一般不宜超过总数的5%～10%，孔深以100m左右为宜。

3）钻探的技术要求，除执行有关钻探工艺规程要求外，特别强调以下要求：

①孔径：为满足采样和测试要求，一般在土层中孔径不小于130mm，岩石中孔径不小于110mm，进行专门性试验的钻孔孔径，按需要确定；

②采用全孔连续取芯钻进；不准超管钻进，必要时应限制回次进尺和回次时间；松散地层中，潜水水位以上孔段，应尽量采用干钻；在砂层、卵砾石层、硬脆碎和软脆碎岩层中，尽量采用反循环钻进；土层、破碎带、软层和泥化层，尽量采用双岩芯管无泵钻进；

③岩芯采取率：完整岩体和粘性土大于80%，砂性土不低于60%，卵砾类土不低于50%，风化带和破碎带不低于50%，重点研究部位应尽量提高。冲击钻以四分法留取样品，其数量应满足试验鉴定的需要。无岩芯间隔，粘性土不超过1m，其他不超过2m；

④取原状土要求：

a.一般每隔2m取一个原状土样；厚度小于2m的土层及有意义的夹层应取样；厚度大于5m的土层可每隔3m取一个原状土样；

b.软土层中用薄壁取土器压入取样；硬土层可用重锤少击法和双层单动取土器取样；

c.土样直径不小于90mm，长度不大于300mm；(www.chuimin.cn)

⑤孔深误差要求：每钻进50m及终孔时，都进行孔深校正，终孔孔深误差不得大于1‰；

⑥孔斜误差要求：深度小于50m的钻孔，孔斜误差不大于1°；孔深100m，孔斜误差不大于2°；孔深小于30m的钻孔不进行孔斜测量。对孔斜有特殊要求的钻孔另定；

⑦简易水文地质观测：观测初见水位、静上水位、涌水和漏水；

⑧地质编录要求：各项原始资料都应满足设计要求，并保持清晰完整，数据准确；

⑨封孔要求：钻孔验收后，一般用粘土封孔，特殊情况应按封孔设计的要求封孔；

⑩进行水文地质试验或其他专门性试验的钻孔，其各项技术要求参照有关规定执行。

4）在控制性钻孔及有特殊意义的钻孔中，选择有代表性的钻孔，全部保留岩芯。其他钻孔要求分层缩样保存，对有意义的岩芯，应揭片留样。

5）钻孔完工后，有关部门应组织验收。工程地质钻孔质量按孔径、孔深、孔斜、取芯、取样、简易水文地质观测、地质记录、封孔八项技术指标分出以下三级：

①优良：八项指标全部达到要求；

②合格：八项指标基本达到要求；

③不合格：八项指标不能满足要求或主要指标不能满足要求。

对不合格的钻孔，应补作未达到要求的部分，或者返工。

（3）工程地质试验。

1）在工程地质调查中进行野外测试及室内试验的目的在于获取必需和足够数量的岩、土工程地质性质方面的代表性资料，取得评价工程地质条件的定量指标，其主要任务是：

①了解岩、土体的成分、状态和性质的空间变化特征；

②为正确进行岩、土工程地质分类提供依据；

③确定有关工程地质性质方面的综合性指标。

2）应选择一定数量的典型地段进行野外原位测定，取得岩、土体的物理力学指标。野外原位测试既可验证室内试验成果，又可弥补钻孔采样之不足，特别是对粘性土层及粉细砂层做野外原位测定，评价其强度和容许承载力，是行之有效的手段。野外测试和室内实验要互相配合，互相补充。

3）野外原位测试的种类较多，常用于测定土体的物理力学性质的方法，有触探、旁压试验、十字板剪切试验、野外载荷与剪力试验等；岩体一般采用回弹锤试验、点荷载试验等。各种测试方法的使用条件、测定项目、精确程度和难易程度有所不同，应根据具体情况选择。野外载荷和大型剪力试验的难度大，需时较长，费用高，除非特殊需要（一般用于大型工程的场地调查），一般不宜采用。

4）野外测试布置的基本原则是：

①一般土体（包括粘性土、砂类土、细小卵砾类土和素填土等），主要采用触探方法。触探应结合钻探地质剖面布设，为弥补钻孔控制的不足，可在勘探剖面上或剖面外加触探点（或面）。外加的点、剖面，应考虑地区上的代表性。剖面线应沿工程地质条件变化最大方向布置。要求每个触探层的触探数量不少于3～5个测定值。触探分静力触探和动力触探两种类型，应依触探对象的工程地质特性和使用经验，选择适宜的方法；

②饱和软粘土层由于取样困难，可在钻孔中进行十字板剪切试验，测定其不排水抗剪强度和残余抗剪强度；

③旁压试验一般适用于粘性土和砂性土层，可以提供P—S曲线及容许承载力、变形模量等指标。

（4）水文地质测试。在拟建水工建筑区，尤其是水库工程的可能渗漏地段和坝址区，应在钻孔中进行自上而下分段压（注）水试验，或在终孔后全孔一次压水分段测流，以了解岩石的透水性和裂隙性。

在规划的建筑区，尤其是地下建筑和矿产开采区等，应选择其主要含水层进行少量的抽水试验工作。

（5）室内试验。室内试验的一般测定项目为：

1）岩样。

①物理力学试验的一般项目有：颗粒重度、岩石重度、含水率、吸水率（包括饱和吸水率和饱和系数）、干和湿极限抗压强度、软化系数、抗剪强度、变形模量和泊松比；

②碳酸盐岩等可溶岩应作化学分析，测定CaO、MgO、SiO2和R2O3等的含量；

③软质岩石应作化学成分和胀缩指标的测试；

④建筑石料应测抗拉和抗冻性指标；

⑤调查设计书中要求测试的其他项目。

2）土样。