岩土勘察工程基本操作

钻探过程中有三个基本程序：

破碎岩土：在工程地质钻探中广泛采用人力和机械方法，使小部分岩土脱离整体而成为粉末、岩土块或岩土芯的现象，叫做破碎岩土。岩土的破碎是借助于冲击力、剪切力、研磨和压力来实现的。

采取岩土：用冲洗液（或压缩空气）将破碎的碎屑冲到孔外，或者用钻具（抽筒、勺形钻头、螺旋钻头、取土器、岩芯管等）靠人力或机械将孔底的碎屑或样芯取出于地面。

保全孔壁：为了顺利地进行钻探工作，必须保护好孔壁，不使其坍塌。一般使用套管和泥浆来护壁。

工程地质钻探可根据岩土破碎的方式，将钻进的方法分为以下四种：

冲击钻进

冲击钻进法采用底部圆环状钻头。钻进时将钻具提升到一定高度，利用钻具自重，迅猛放落，钻具在下落时产生冲击动能，冲击孔底岩土层，使岩土层达到破碎之目的而加深钻孔。

回转钻进

回转钻进法采用底部嵌焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进。钻进中施加钻压，使钻头在回转中切入岩土层，达到加深钻孔的目的。在土质地层中钻进，有时为有效地完整地揭露标准地层，还可以采用勺形钻钻头进行钻进。

冲击-回转钻进

冲击-回转钻进综合了前两种钻进方法在地层钻进中的优点，以达到提高钻进效率的目的。其工作原理是：在钻进过程中，钻头克取岩石时，施加一定的动力，对岩石产生冲击作用，使岩石的破碎速度加快，破坏粒度比回转剪切粒度增大。同时由于冲击力的作用使硬质合金刻入岩石深度增加，在回转中将岩石剪切掉。这样就大大提高了钻进的效率。

冲击-回转-振动钻进

冲击-回转-振动钻进综合了**种钻进方法在地层钻进中的优点，以达到提高钻进效率的目的。采用机械动力所产生的振动力，通过连接杆和钻具传到圆筒形钻头周围土中。由于震动器高速振动的，圆筒钻头依靠钻具和振动器的重量使得土层更*被切削钻进，切钻进速度较快。

3）钻孔地质柱状图

钻孔地质柱状图是表示该钻孔所穿过的地层而综合成图表表示。图中表示有地质年代、土层埋藏深度、土层厚度、土层底部的**标高、岩土的描述、柱状图、地面**标高、地下水水位和测量日期、岩土怎样选取位置等。柱状图的比例尺一般为1：100—1：500。

（4）土试样的采取

原状土样的概念

工程地质钻探的主要任务之一是在岩土层中采取岩芯或原状土试样。在采取试样过程中应该保持试样的**结构，如果试样的**结构已受到破坏，则此试样已受到扰动，这种试样称为“扰动样”，在工程地质勘察中是不容许的。除非有明确说明另有所用，否则次扰动试样作废。

由于土工试验所得出的土性指标要保证可靠，因此工程地质勘察中所取得的试样必须是保留**结构的原状试样。原状试样有岩芯试样和土试样。岩芯试样由于其坚硬性，其**结构难于破坏，而土试样则不同，它很不容易被扰动。因此，采取原状土试样是工程地质勘察中的一项重要技术。

但是在实际工程地质勘察的钻探过程中，要取得完全不扰动试样是不可能的。

造成土试样扰动有三个原因：

一是外界条件引起的土试样的扰动，如钻进工艺、钻具选用、钻压、钻速、取土方法选择等。若在选用上不够合理时，都能造成其土质的**结构被破坏。

二是采样过程造成的土体中应力条件发生了改变，引起图样内的质点间的相对位置位移和组织结构的变化，甚至出现质点间的原由粘聚力的破坏。

三是采取土样时，需用取土器采取。但不论采用何种取土器，它都有一定的壁厚、长度和面积。当切如土层时，会使土样产生一定的压缩变形。壁愈厚所排开土体愈多，其变形量愈大，这就造成土样更大的扰动。

从上述可见，所谓原状土试样实际上都不可避免地遭到了不同程度的扰动。为此，在采取土试样过程中，应力求减小对试样的扰动，要尽力排除各种可能增大扰动量的因素。

按照取样方法和试验目的，岩土工程勘察规范对土试样的扰动程度分成如下的质量等级：

一级—不扰动，可进行试验项目有：土类定义、含水量、密度、强度系数、变形参数、固结压密系数。

二级—轻微扰动，可进行的试验项目有：土类定义、含水量、密度。

三级—显著扰动，可进行的试验项目有：土类定义、含水量。

四级—完全扰动，可进行的试验项目有：土类定义。

在钻孔取样时，采用薄壁取土器所采得的土样定为一～二级；

对于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土样定为二～三级；

对于采用标准贯入器、螺纹钻头或岩芯钻头所采得的粘性土、粉土、砂土和软岩的试样皆定义为三～四级。

从上可见，为取得一级质量的土试样，普遍采用薄壁取土器来采取，以满足土工试验全部的物理力学参数的正确获得。

减少土试样扰动的注意事项

为保证土样少受扰动，采取土试样的前后及过程中应注意如下事项：

合理的钻进方法是保证取得不扰动土样的**前提。

也就是说，钻进方法的选用首先应着眼于确保孔底拟取土样不被扰动。这一点几乎对任何种土样都适用，而对结构敏感或不稳定的土层尤为重要。从国内外的经验看，主要有以下几点要求：

1）在结构性敏感土层和较疏松砂土层中需采用回转钻进，而不得采用冲击钻进；

2）以泥浆护孔，可以减少扰动。并注意在孔中保持足够的静水压力，防止因孔内水位过低而导致孔底软粘性土或砂层产生松动或涌起；

3）取土钻孔的孔径要适当，取土器与孔壁之间要有一定的距离，避免下放取土器时切削孔壁，挤进过多的废土。尤其在软土钻孔中，时有缩径现象，则更需加大取土器与孔壁的间隙。钻孔应保持孔壁垂直，以避免取土器切刮孔壁；

4）取土前的一次钻进不宜过深，以免下部拟取土样部位的土层受扰动。并且在正式取土前，把已受一定程度扰动的孔底土柱清理掉，避废土过多，取土器**部挤压土样；

5）取土深度和进土深度等尺寸，在取土前都应丈量准确。

取土过程中，如提升取土器、拆卸取土器等每个操作工序，均应细致稳妥，以免造成扰动。

取出的土应及时用蜡密封，并注明上下，贴上标签，作好记录；

另外（即除了钻探过程的问题外），在土样封存、运输和开工做试验时，都应注意避免扰动。严防振动、日晒、雨淋和冻结。