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工程地质勘查钻探中的取样问题探讨

2019-10-30高原

科学与财富 2019年30期
关键词:回转式原状土样

高原

摘 要:经济的发展,社会的进步,各行各业都在飞速发展,工程建设领域的发展也十分迅速,因此,对影响工程建设质量的地质勘查钻探取样工作的关注度自然也有了提升。本文就针对这一问题进行简单的分析。

关键词:工程质量;地质勘查;钻探;取样

前言:万丈高楼平地起,一个工程项目的实施离不开强有力的岩层地基技术支持,因此,在工程施工前就必须要进行地质勘查,为了明确岩土的结构与受力情况,就需要有针对性的对岩土进行钻探取样,唯有如此,才能确保是否适合施工。

1.工程地质勘查钻探取样简述

1.1 勘查钻探取样的目的

以建设工程为例,进行钻探取样主要有以下几个目的:首先就是划分地层的需求,对岩土的成分与性质有初步的认识;其次就是对场地的地质构造情况有初步的认识,对一些不利的地质现象形态与分布情况有初步的了解;然后就是进行分析与实验,通过对样品的分析了解岩土的物理学性质;再次就是对地下水位的情况有一定的认识;最后是钻孔内的取样与测试。

1.2 地质勘查钻探取样的常见分类

通常情况下可以将其分为四类:

第一,测绘孔

浅孔,主要是为了满足工程测绘的基本需求,要按照实验要求确定出工程地质特征,同时需要在孔内适当采取原状样品。

第二,勘探孔

为了对基土的详细地质情况有全面的了解,就需要通过勘探孔进行分析,然后有针对性的选择施工方法。

第三,控制孔

为了进行工程地质分层,需基于控制孔来确定水温地质剖面与岩性地质剖面。

第四,实验孔

为了满足水文地质等实验的需求,唯有通过实验孔来进行取样与测试。

1.3 钻进方式

在当前的技术水平基础上,最为常见的工程地质勘查钻探取样中,回转钻探、冲击钻探、岩芯钻探、机械振动钻探、螺旋钻探是最常见的钻探方式,每种方式是针对不同的土壤情况。以砂土和粘性土地层威力,机械振动钻探是最佳选择。

1.4 选用取土器的标准

当前取土器的种类较多,回转式、内环刀、固定活塞、双管单动等都是最为常见的工程地质勘查取土器。选用取土器的标准同样是按照土层情况,粘性情况进行选择,选择合适的取土器不仅可以提高工作效率,也會达到更加完美的效果。

2.常见的工程地质勘查钻探取样技术

2.1 钻孔取样的操作技术关键

取样工作看似简单,但操作难度较大,也较为复杂,为了达到预期的质量要求,取样工作就必须要按照要求进行操作,具体来说,操作要点可以分为以下几点:

第一,钻进的要求

在进行钻进之前,要根据岩土情况及粘性度选择最佳的钻具与钻进方法,为了保证钻探取样的质量,多采用回转式钻进,相比较之下,这一方法平稳性较高,如果选用水冲、振动的钻进方法,为了确保样品的质量,在达到预计取样位置1m以上的位置改用回转钻进,避免样品受到破坏。在砂土、软土中的钻探取样中,多采用泥浆护壁,如实际钻探取样中采用套管护壁,土层受到的管靴扰动需得到重点关注,同时需将预计取样深度以上大于孔径3倍的距离作为套管底部限制区域。除此之外,地下水温对工程地质勘查钻探取样也会产生一定的影响,一般情况下,必须要保证钻孔内水头不低于地下水位,在细砂土、饱和粉土的情况下就要重点关注水头的控制,达到避免孔底管涌的问题。

2.2 取样的要求

最为钻探取样最主要的问题之一,原状土取样不容忽略,在进行原状土取样的过程中需关注以下几个要点:

首先就是对孔径的选择,如果采用钻孔取原状土,则就要确保钻孔的孔径大于取土器外径的一个等级。

其次就是应对地下水位的影响,针对这一问题首先就是要应用干法钻进,开展地下水位以上钻进取样,严禁采用冲洗液或注水;地下水位的钻进则可以采用具备漏气漏水特征的螺旋钻头与提土器,当然也可以使用具备同样特点的岩芯钻头。同时,底喷式冲洗钻头比较适合地层方面要求不严格的情况。

第三就是饱和粘性土、砂土、粉土的钻进。针对这类土层多选用泥浆护壁,如果需要应用套管,则要避免出现强行击入套管的情况,否则会损坏取土器。

第四,选择合适的钻进方式,相比较之下,回转方式的钻进较为适用于工程地质勘查钻探取样,冲击或振动方式则不合适。

第五,处理清孔,在取土器使用之前要做好清理工作,以最常见的敞口式取样器为例,这类的取土器浮土残留厚度必须要控制5㎝之内。

第六,下放取土器,在下放的过程中要遵循平稳的原则,避免出现对孔底造成冲击,下放过程中要核对好钻具长度与钻孔深度,一旦发现残留浮土即将超标或已超标,就必须要提起取土器进行清理工作,然后重新下放。

第七,I级原状土试样取样要点。针对这一等级的原状土,取土器的贯入可以采用连续、快速的静压方式,将贯入的速度控制在0.1m/s或以上,连续贯入的足够行程保障为钻机给进系统试压的依据。

第八,固定活塞取土器的使用。在应用这一设备时,需要连接钻架与活塞杆,避免活塞出现向下移动的问题,活塞杆的位移变化需要在贯入过程中要全程监控,控制好活塞杆的位移量。

第九,控制贯入取样的深度。在进行贯入取样的过程中要严格控制取样管的贯入深度,一般深度需控制为总长的90%左右。

第十,取土器提升前的处理,为了完成取样的工作,需要在最后的时候切断孔底土与所取土样的联系,一般只需静置一会即可完成,如果无法完成,则可以采取回转3圈左右的方式进行处理,然后再回升的时候仍要遵循平稳原则,唯有如此,才能保证取样的质量。

最后,保存土样。在顺利获得土样后,需要专人进行包装与处理,确保土样不会被破坏,根据土样的不同选择不同的处理方式,然后送到专门的单位进行检验,完成地质勘查工作。

2.2 回转式取土器取样的应用重点

这一方法在我国钻探取样中应用十分普遍,其关键是要注意一下几点。

首先就是基本要点,在回转式取土器应用的过程中必须要保证在使用钻杆前的校直工作,同时还需要保证其平稳回转转进,必要时可通过加节重杆降低土层受到的扰动。

其次就是参数的选择。为了确保回转式取土器的应用质量,地质勘查钻探取样前要结合场地地层的特点,然后根据经验设置钻进的参数,必要的时候要进行试钻,该取土器比较适合采用泥浆最为冲洗液。

再次是控制取样过程。在应用回转式取土器的钻进取样过程中,在最初要严格控制泵压、泵量,将其维持在能够最低限度钻进区间,并随着进尺逐渐恢复正常。

最后是硬质粘性土的取样。针对这一土样,可采用双动三重管取样器,试验需选择原状土试样。在底靴加置逆爪可较好满足非胶结的砂、卵石层取样需要。

结束语:

总之,工程地质勘探取样工作中有诸多要点需要关注,为了达到预期的取样效果,就需要多部门协作,需要工作人员的不断努力,为了进一步提高钻探取样的水平,工作人员必须要对取样工作给予足够的重视,不断提高工作质量,为工程建设奠定基础。

参考文献:

[1]杨博,栾志刚.薄壁取土器在新疆某水库除险加固工程地质勘查中的应用[J].新疆农垦科技,2018,41(04):46-47.

[2]高琦.工民建项目中岩土工程勘查工作要点分析[J].住宅与房地产,2017(06):251+282.

[3]沈义.工程地质勘查实习在地质与土力学教学中的重要性[J].建筑知识:学术刊,2011.

[4]师宏伟.工程地质勘查中钻探技术的运用及实施要点分析[J].中国房地产业,2017(18).

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