探勘

在初勘階段，勘探點的位罝與數量，應在工程可行性研究階段的勘探基礎上，視地質條件的複雜程度及實際需要而定。在詳勘階段，勘探點的數應滿足各類工程施工圖設計對工程地質資料的需要。具體要求可查閲有關規程、手冊等。

工程地質勘探的方法有坑探、鑽探、地球物理勘探等幾類。下向介紹幾種常用的方法。

勘探的任務有以下幾個方面。

① 配合工程地質測繪瞭解露頭不良地段的地質結構及岩土性質。

② 研究建築地區地下岩層的種類、厚度及縱橫變化規律。

③ 研究地質構造破碎帶及裂隙的發育程度及其隨深度的變化、軟弱夾層的分佈。

④ 査明地下水條件：地下水位、含水層數目和性質，進行水文地質試驗及地下水長期觀測；必要時，喪明水温的特徵和變化規律。

⑤ 研究某些不良地質現象（如滑坡、岩溶等）的發育規律。

⑥ 進行岩土力學性質測試及岩土體改良措施的現場實驗（如鑽孔波速及灌漿試驗等）》

⑦ 研究評價天然建築材料的質量和數量。

⑧ 採取岩土試樣進行室內分析等。

鑽孔、平硐（包括豎井）成本高，勘探費用大，要求每一個鑽孔、平硐都能佈置在關鍵地點。勘探工作量的大小，受地形、地質條件複雜程度、工程規模、樞紐佈置方案的簡繁和工程地質人員的技術水平與經驗等因素的影響。勘探工作要着眼於面上的瞭解與控制，不宜把勘探點過分集中於某一剖面，或沒有對面上進行一定的瞭解就侷限地在設計提供的方案上進行佈置。由於各個階段地質工作的重點不同，勘探工作的佈置原則也不一樣。

勘探工程間距和深度在不同的行業、勘探的不同階段是不同的，均有相應規範要求。

與鑽探工程相比，其特點是：人員能直接進入其中觀察地質結構的細節；可不受限制地從中採取原狀結構試樣，或進行現場試驗；較確切地研究軟弱夾層和破碎帶等複雜地質體的空間展布及其工程性質；以及治理效果檢查和某些地質現象的監測等。但是，坑探工程成本高、週期長.所以在勘探中的比重較之鑽探工程要低得多。尤其不輕易使用重型坑探工程。

勘探中常用的坑探工程有：探槽、探坑、淺井、豎井和平硐。

其中前三種為輕型坑探工程，後兩種為重型坑探工程。輕型坑探工程往往是配合工程地質測繪而佈置的，剝除地表覆土以揭露基岩地質結構，也經常用來作載荷試驗和採取原狀土試樣。重型坑探工程在水利水電工程中用得較多，一般都是在可行性研究勘察和初步設計勘察階段在樞紐地段為某一專門目的而佈置的。重型坑探工程中最廣泛使用的是平硐。一般規定在壩址高陡岸坡地段，兩岸應各佈置1~3層勘探平硐，尤其是拱壩壩肩部位，每隔30~50m高程必須有平硐控制。用於勘察對壩址比較和壩基（肩）穩定性分析有重大影響的工程地質問題。還經常利用平硐作原位巖體力學性質試驗及地應力量測。當壩基河牀內地質條件特別複雜時（例如順河向構造破碎帶、貫通性泥化夾層），尚應佈置河底平硐。

為了準確、全面地反映坑探工程的第一手地質資料，每一項坑探工程都要及時做好觀測編錄工作。坑探工程的編錄工作主要是繪製展視圖，將沿坑探工程的各壁面和頂、底面所繪製的地質斷面圖，按一定的製圖方法將維空間的閣形展開表示於平面上，其比例尺一般為1:25~1:100。 ^[1] 

在工程勘察中，鑽探是被最廣泛採用的一種勘探手段。由於它較之其他勘探手段有突出的優點，因此不同類細和結構的建築物，不同的勘察階段.不同環境和工程

地質條件下，凡是佈置勘探工作的地段，一般均需採用此種勘察技術。

鑽探與一般礦產資源鑽探相比，其特點如下：①鑽探工作的佈置，不僅要考慮自然地質條件，還需結合工程類塑及其結構特點；②除了深埋隧道、大型水利工程以及為了解專門工程地質問題而進行的鑽探外，孔深一般不大；③鑽孔多具綜合目的，除了查明地質條件外，還要取試樣、試驗、作長期觀測（監測）以及加固處理等；④在鑽進方法、鑽孔結構、鑽進過程中的觀測編錄等方面，均有特殊的要求，如巖芯採取率要求、分層止水、地下水觀測、採取原狀土試樣和軟弱夾層、破碎帶樣品等。

鑽孔技術任務書主要包括鑽孔目的及鑽進中應注意的問題；鑽孔類型（直孔、斜孔）及孔深；地質要求，如巖芯採取率、取試樣、水文地質試驗等；鑽孔結束後的處理，如封孔，還是長期觀測。

鑽孔前應根據已有資料作假想鑽孔地質剖面，其中對軟弱夾層、層間錯動帶、斷層破碎帶的位段和厚度的推測應力求準確，以便機組加強這些部位取芯的措施。機組根據地質要求和預測的地層巖性特點編制作業劃，確定鑽孔結構、鑽進工藝等。編制好鑽孔任務書，對保證鑽孔質量,滿足地質要求起着極其重要的作用。 ^[2] 

鑽探中的編錄工作是勘察工作中的一項極其重要的工作，它包括鑽探過程中的記錄分析、巖芯編錄和試驗工作。鑽孔編錄資料是説明工程地質條件和定量評價工程地質問題的主要依據。

（1）巖芯整理與統計

在編錄之前，先要根據鑽探班報表，對巖芯順序、深度位置、巖芯長度等進行整理，核對巖芯採取率、計算巖芯獲得率。

巖芯採取率是指以本回次所取巖芯總長度和本回次進尺的百分比。取芯總長度包括能夠合攏在一起的巖芯長度加上碎塊、碎屑一起裝入同規格巖芯管裏量得的長度。

巖芯獲得率是指在本目次取出的巖芯中選取柱狀的、能夠合成柱狀的、圓形片狀的三者總長度與本回次進尺的百分比。

（2）鑽孔編錄和描述

主要是通過巖芯柱的觀察、判斷、描述分析，研究施鑽地段縱向地質特徵及其變化規律。編錄內容主要有以下幾個主要方面。

① 鑽孔施工概況。

孔口高程、鑽孔方法與深度、孔斜、沖洗液類型、回水顏色、初見和穩定水位，測試下套管情況，單位時間內鑽速變化和卡鑽、掉鑽、塌孔部位等。並附有鑽進過程各項參數曲線。

② 地層巖性與地質構造。

對於第四紀鬆散層，應將分層界線劃清，取出代表性試樣，巖性鑑定準確，其中砂卵石應保證顆粒級配正確；對土層、砂層最好有標準貫入試驗資料。對堅硬岩石，描述其礦物、顆粒成分、結構和構造，進行岩石定名。瞭解巖性變化特徵和地層組合、分層位置、深度，確定層位的層序，這對於鑽孔之間及河牀地層相互連接、分析及確定河牀部位構造是極為重要的。

可（易）溶岩石地區巖芯編錄要根據岩層和岩層組合的化學成分、顆粒結構、完整程度和岩溶的位置、高程、規模、形態、充填程度、遇洞率等進行統計分析。

對斷層、擠壓破碎帶、層間錯動，描述其位置、規模、產狀、構造巖的特徵句空間展布。

對於裂隙，應描述其類型、傾角、裂隙面特徵（風化、強度〉、充填物特性（石英脈、方解石脈、風化夾泥、次生塑性夾泥）、間距等。並進行線裂隙間距的統計。

③ 巖體工程技術性質。根據巖芯特徵，結合測試進行風化帶、透水帶的劃分。

④ 巖芯質量評價。常用巖芯採取率、巖芯獲得率和岩石質量指標（KQD）等指標。岩石質量指標和巖芯獲得率有相近之處，只逛標準更高了。它的定義是：7.5mm金剛石雙管鑽具鑽進取得的巖芯，以回次進尺中長度大於10cm的巖芯柱的總長度與回次進尺長度之比表示。

RQD=l、L×100%

鑽探的主要任務之一是在岩土層中採取巖芯或原狀土試樣。在採取試樣過程中應該保持試樣的天然結構，如果試樣的天然結構已受到破壞，則此試樣已受到擾動，這種試樣稱為“擾動樣”。除非有明確説明另有所用，否則此擾動樣作廢。工程勘察中所取的試樣必須是保留天然結構的原狀試樣。原狀試樣有巖芯試樣和土試樣。巖芯試樣由於其堅硬性，其天然結構難於破壞，而土試樣則不同，它很容易被擾動。因此，採取原狀土試樣是工程勘察中的一項重要技術。但是在實際鑽探過程中，要取得完全不擾動的原狀土試樣是不可能的。造成土試樣擾動的原因有三個：一是外界條件引起的土試樣的擾動，如鑽進工藝、鑽具選用、鑽壓、鑽速、取土方法選擇等。若選用不合理，就可能造成其土質的天然結構被破壞。二是採樣過程造成的土體中應力條件發生了變化，引起土試樣內的質點間相對位置的位移和組織結構的變化，甚至出現質點間的原有黏聚力的破壞。三是採取土試樣時，需用取土器採取。但不論採用何種取土器，它都有一定的壁厚、長度和麪積。當切入土層時，會使上試樣產生一定的壓縮變形。壁越厚所排開的土體越多，其變形越大，這就造成土試樣更大的擾動。從上述可見，所謂的原狀土試樣實際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動，為此，在採取土試樣過程中，應力求使試樣的被擾動址縮小，要盡力排除各種可能增大擾動的因素。

按照取試樣方法和試驗目的，《岩土工程勘察規範》（GB50021—200]）對土試樣的擾動程度分成如下質量等級。

I級——不擾動，可進行試驗項目有土類定名、含水tt、密度、強度參數、變形參數、固結汛密參數。

II級——輕微擾動，可進行試驗項目有土類定名、含水量、密度。

III級——顯著擾動，可進行試驗項目有土類定名、含水量。

IV級——完全擾動，可進行試驗項目有土類定名。

作鑽孔取試樣時，採州薄壁取土器所採得的土試樣定為I~II級；對於採用中厚壁或厚壁取土器所採得的土試樣定為II~III級；對於採用標準貫入器、螺紋鑽頭或巖芯鑽頭所採得的黏性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定為III~IV級。

取出的土試樣應及時用蠟密封，並註明上下，貼上標籤.做好記錄。應防凍、防曬、防振。

地球物理勘探簡稱物探。凡足以各種巖、土物理性質的差別為基礎，採用專門的儀器，觀測天然或人工的物觀場變化，來判斷地下地質情況的方法，統稱為物探。

物探的優點是效率高、成本低，儀器和工具比較輕便。物探方法是在自然狀態下，地層的各種物評力學指標均末受到破壞的悄況下進行的一種較好的原位測試方法。但是由於不同巖、土可能具存某些相同的物理性質，或同一種巖、土可能存在某些物理性質差異，因此，有時較難得出肯定的結論，必須使用鑽孔加以校核、驗證，所以物探有一定的適用條件。工程地質勘探中已廣泛使用物探。當與調查測繪、挖探、鑽探密切配合時，物探在指導地質判斷、合理佈置鑽孔、減少鑽探工作量等方面都能取得良好的效果。恰當地運用多種物探方法，互相配合，進行綜合物探，也能取得較好的效果。

按工作條件的不同，物探可分為地面物探、井下物探與航空物探、航天物探。按所利用的巖、土物理性質的不同，物探又可分為電法勘探、電磁法勘探、地震勘探、聲波勘探、重力勘探、磁力勘探與放射性勘探等。在公路工程地質工作中，較常用的有電法勘探、地震勘探、地質雷達勘探和聲波勘探等。 ^[3] 

地質雷達（屬電磁法勘探）是利用高頻電磁脈衝波的反射，探測地層構造和地下埋藏物體的電磁裝置，故又稱探地雷達。它通過發射大線向地下輻射寬帶的脈衝波，在地下傳播中遇到不間介質的介電常數和導電率存在差異時，將在其分界面上發生反射，返回地表的電磁波被接收天線接收，根據接收到的回波來判斷目標的存在，並計算其距離和位置，可用於空中、地面與井中探測，但主要用於地面。

地質雷達勘探技術廣泛應用於隧道等地下工程的超前地質預報，另外，該技術被廣泛應用於隧道襯砌質量檢測、道路病害檢測、城市地下管線探測等眾多方面。

地震勘探是根據巖、土彈性性質的差異，通過人工激發的彈性波的傳播，來探測地下地質情況的一種物探方法。由敲擊或爆炸引起的彈性波，在不同地層的分界面上發生反射和折射，產生可以返回地面的反射波和折射波，利用地震儀記錄它們傳播到地面各接收點的時間，並研究振動波的特性，就可以確定引起反射或折射的地質界面的埋藏深度、產狀及岩石性質等。

地震勘探直接利用岩石的固有性質（密度與彈性），較其他物探方法準確，且能探測很大深度，因此在石油地質勘探等部門得到廣泛的應用。地真勘探在工程地質勘探中也日益得到推廣使用，主要用於探測覆蓋層的厚度、岩層的埋藏深度及厚度、斷層破碎帶的位置及產狀等，研究岩石的彈性，測定岩石的彈性係數等。在公路工程地質勘探中，地震勘探主要應用於隧道的勘探。

按照觀測返回地面的波的種類不同，地震勘探分為反射波法與折射波法兩種。在工程地質勘探中，由於探測深度不大，要求精度較高，採用折射波法比較適宜。 ^[4]