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zhaolingyi
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岩土工程勘察方法
一、钻探法(drilling method)
设备：机钻、手钻、原状取土器等。
1．机钻：
钻进方法：回转、冲击、振动、静压。根据地质条件和取样要求选取。
2．手钻：
(1)适用范围：用于小型工程或中型工程探查孔，浅部土层，深度6米左右。
(2)设备：麻花钻(twist drill)用于分层定名或作旁压试验成孔；钩形钻(hooked drill)适用于软土，钻进后提钻时不会将软土滑落；洛阳铲适用于探测墓穴；北京铲可用于打碎砖块、穿透杂填土层。
勘察规范要求：为鉴别和划分地层，终孔直径不小于33mm ，北京铲钻孔直径为70mm，满足规范要求。
3．原状取土器
(1)类型系列
a．软土取土器：取软土、饱和砂土、粉土和饱和黄土；
b．一般粘土取土器：取软土、可塑、硬塑粘性土，老黄土
c．黄土(loess)取土器：取湿陷黄土、新近堆积黄土。
(2)尺寸系列
内径：取样器内径不小于100mm，固结试验环刀内径＝79.8mm（50m2）
取样器内径不小于80mm，用于环刀内径61.8亳米
黄土取土器内径＝120mm
土样有效长度：固结试验 L= 150mm
直剪试验 L= 200mm
软土三轴 L= 300mm
黄土 L= 150mm
(3)取土器结构特征
取土筒：开筒式或园筒推出式
重大工程：软土——活塞薄壁取土器
硬土——三重管取土器
(4)取土技术
钻进方法：软土： 泥浆循环回转法；
可塑、坚硬粘土： 击入法时，取土前先钻进进尺0.3米以下；
黄土： 取土前必须清孔。
取土方法：压入法优于击入法，击入法应用重锤轻击；黄土用快速压入法或重锤一击法；
包装和保存：铁皮衬筒装样，两端加盖、腊封、防日晒、防冻、专用土样箱包装、卡紧、防震一周内运至实验室，三周内开土试验。
二、触探法
优越性：不需取原状土做试验，对难以取原状地的水下砂土、软土更显其优势。
但是触探法不能单独使用，无法对地基土定名或绘制地质剖面图，需与钻探配合使用。
三种方法：圆锥动力触探、标准贯入试验和静力触探
1．圆锥动力触探(dynamic sounding)：
原理：用标准质量的铁锤提升至标准高度自由落下，将特制的圆锥探头贯入地基土层标准深度，根据所打击次数来判定土的工程性质的好坏。
类型：轻、中、重、超型。其中中型使用不多，已被淘汰。
①轻型圆锥动力触探仪（图6.8），锤重10kg，落距50cm，与北京铲配合使用。
用途：根据规范确定地基承载力等指标。
适用性：粘性土、粉土、素填土和砂土。
②重型(heavy) 圆锥动力触探仪与机钻配套使用：锤重63.5kg，落距76cm，与标准贯入器(penetrameter)相同，适用于砂土和稍密碎石土。 用于确定地基承载力。
③超重(overweight) 型园锥动力触探仪，锤重120公斤，落距100厘米，适用于密实碎石土和漂石，根据经验可确定粗粒土 的密实度，再从规范中查地基承载力。
2．标准贯入试验(standard penetration test)
(1)原理：与圆锥动力触探相同。
以标准贯器锤重63.5kg，落距76cm，打入土中累计打入30 cm，根据所需锤击次数来评价土的工程性质。
先打入15cm，不计N，每打入10cm计数，累计打入30cm，计N，取土样鉴别描述，当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录实际贯入深度并终止试验。
(2)设备：图6.9
杆长修正：参考有关规范
（3)工程应用：判定砂土的密实度；判别地下水位以下砂土是否产生震动液化。
3．静力触探
(1)原理：借助于静力将园锥形探头压入土中，用应变片测探头元件变形，计算贯入阻力(penetration resistance),判定地基土的工程性质。
(2)类型
a．按主机加压能力分
轻型： 20～30KN， 测深 20米左右；
中型： 50～100KN，测深30～40米
重型： 150KN，测深>50米
b.按探头结构分
单桥探头 测比贯入阻力ps，图6.10(a)
双桥探头 同时测锥尖阻力qc 和侧壁摩阻力fc ,见图6.10(b)
b．按动力方式分
人入式——压入式或链条手摇式，见图6.11；
液压式——单缸、双缸、四缸三种三种，见图6.12；
机械式——滑动丝杠或滚动丝杠。
c．按反力装置分
框架地锚；
汽车自重加地锚。
(3)应用
①测比贯入阻力
Ps=P/A=kμε
式中 Ps——比贯入阻力，kpa；
P——总贯入阻力，包括锥头阻力和侧壁摩阻力，KN；
A——探头截面积;
k——探头系数；
με——微应变读数。
②测锥头阻力qc和侧壁摩阻力fs：
qc=Qs/A
fs=Pf/Fs
式中 Qs——锥尖总阻力，N；
Pf——侧壁总摩擦力，N；
Fs ——摩擦筒表面积，cm2.
③根据实测比贯入阻力Ps可判别砂土密度，见表6.14.
也可判别粘性土状态，见表6.15。
④根据qs、qc和Fs利用地区经验关系，估算地基承载力、单桩承载力、沉桩可能性和判定液化（liquifaction)势等。
⑤根据孔压静探探头在停止贯入时，孔隙水压力的消散曲线，估算上的渗透系数和固结系数。
三、掘探法
1．原理
在建筑场地上用人工开挖探井、探槽或探洞，直接观察了解槽壁土层情况与性质，称为掘探法。
2.成果
（1）文字描述记录 包括探井、探槽的位置、高程、长度、宽度、深度；地层土质分布、密度、含水量(water content)、稠度(consistency)；颗粒成分与级配(grade)、含有物及土层特征、异常情况、地下水位(water table)等。
（2）剖面图（sectional drawing)和展示图 用适当比例尺绘制有代表性剖面图或整个探井探槽的展示图，把全部岩性、地层分界、构造特征、取样与原位试验位置—一表示在图上，一目了然，以供分析应用。
（3）彩色照片 取代表性部位拍摄彩色照片，更具真实感。对需要表示尺度的部位，可用钢尺或钢笔等作比例尺。
3.适用条件
（1）钻探法难以进行勘察的土层,例如地基中含有大块漂石、块石，可采用掘探法。
（2）钻探法难以准确查明的土层 若遇土层很不均匀、颗粒大小相差悬殊、分布不规则时，少数小孔径钻探很难代表全面情况，可采用探槽。
（3）黄土(loess)地基勘察需用探槽。
（4）事故处理检验质量 当建筑物发生墙体开裂(craze)等事故时，为检验基础尺寸、埋深、材料、施工质量及地基持力层土质等情况，可以挖探槽。
4.掘探法评价
（1）优点 掘探法大面积开挖，人员可以进入探槽直接观察并可用手或简单工具实地检验各土层的密实度。必要时可取大块优质不扰动原状土，进行物理力学性试验，还可在探槽内做现场载荷试验。
（2）缺点 槽探开挖深度有限，通常为5m～6m ；土质疏松或深探井必须支撑，以保证人身安全。勘察完成后，应当认真回填，分层压实(compaction)，因而工程量较大。另一缺点是地下水位以下难以应用。
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zhaolingyi
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岩土工程勘察方法
一、钻探法(drilling method)
设备：机钻、手钻、原状取土器等。
1．机钻：
钻进方法：回转、冲击、振动、静压。根据地质条件和取样要求选取。
2．手钻：
(1)适用范围：用于小型工程或中型工程探查孔，浅部土层，深度6米左右。
(2)设备：麻花钻(twist drill)用于分层定名或作旁压试验成孔；钩形钻(hooked drill)适用于软土，钻进后提钻时不会将软土滑落；洛阳铲适用于探测墓穴；北京铲可用于打碎砖块、穿透杂填土层。
勘察规范要求：为鉴别和划分地层，终孔直径不小于33mm ，北京铲钻孔直径为70mm，满足规范要求。
3．原状取土器
(1)类型系列
a．软土取土器：取软土、饱和砂土、粉土和饱和黄土；
b．一般粘土取土器：取软土、可塑、硬塑粘性土，老黄土
c．黄土(loess)取土器：取湿陷黄土、新近堆积黄土。
(2)尺寸系列
内径：取样器内径不小于100mm，固结试验环刀内径＝79.8mm（50m2）
取样器内径不小于80mm，用于环刀内径61.8亳米
黄土取土器内径＝120mm
土样有效长度：固结试验 L= 150mm
直剪试验 L= 200mm
软土三轴 L= 300mm
黄土 L= 150mm
(3)取土器结构特征
取土筒：开筒式或园筒推出式
重大工程：软土——活塞薄壁取土器
硬土——三重管取土器
(4)取土技术
钻进方法：软土： 泥浆循环回转法；
可塑、坚硬粘土： 击入法时，取土前先钻进进尺0.3米以下；
黄土： 取土前必须清孔。
取土方法：压入法优于击入法，击入法应用重锤轻击；黄土用快速压入法或重锤一击法；
包装和保存：铁皮衬筒装样，两端加盖、腊封、防日晒、防冻、专用土样箱包装、卡紧、防震一周内运至实验室，三周内开土试验。
二、触探法
优越性：不需取原状土做试验，对难以取原状地的水下砂土、软土更显其优势。
但是触探法不能单独使用，无法对地基土定名或绘制地质剖面图，需与钻探配合使用。
三种方法：圆锥动力触探、标准贯入试验和静力触探
1．圆锥动力触探(dynamic sounding)：
原理：用标准质量的铁锤提升至标准高度自由落下，将特制的圆锥探头贯入地基土层标准深度，根据所打击次数来判定土的工程性质的好坏。
类型：轻、中、重、超型。其中中型使用不多，已被淘汰。
①轻型圆锥动力触探仪（图6.8），锤重10kg，落距50cm，与北京铲配合使用。
用途：根据规范确定地基承载力等指标。
适用性：粘性土、粉土、素填土和砂土。
②重型(heavy) 圆锥动力触探仪与机钻配套使用：锤重63.5kg，落距76cm，与标准贯入器(penetrameter)相同，适用于砂土和稍密碎石土。 用于确定地基承载力。
③超重(overweight) 型园锥动力触探仪，锤重120公斤，落距100厘米，适用于密实碎石土和漂石，根据经验可确定粗粒土 的密实度，再从规范中查地基承载力。
2．标准贯入试验(standard penetration test)
(1)原理：与圆锥动力触探相同。
以标准贯器锤重63.5kg，落距76cm，打入土中累计打入30 cm，根据所需锤击次数来评价土的工程性质。
先打入15cm，不计N，每打入10cm计数，累计打入30cm，计N，取土样鉴别描述，当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录实际贯入深度并终止试验。
(2)设备：图6.9
杆长修正：参考有关规范
（3)工程应用：判定砂土的密实度；判别地下水位以下砂土是否产生震动液化。
3．静力触探
(1)原理：借助于静力将园锥形探头压入土中，用应变片测探头元件变形，计算贯入阻力(penetration resistance),判定地基土的工程性质。
(2)类型
a．按主机加压能力分
轻型： 20～30KN， 测深 20米左右；
中型： 50～100KN，测深30～40米
重型： 150KN，测深>50米
b.按探头结构分
单桥探头 测比贯入阻力ps，图6.10(a)
双桥探头 同时测锥尖阻力qc 和侧壁摩阻力fc ,见图6.10(b)
b．按动力方式分
人入式——压入式或链条手摇式，见图6.11；
液压式——单缸、双缸、四缸三种三种，见图6.12；
机械式——滑动丝杠或滚动丝杠。
c．按反力装置分
框架地锚；
汽车自重加地锚。
(3)应用
①测比贯入阻力
Ps=P/A=kμε
式中 Ps——比贯入阻力，kpa；
P——总贯入阻力，包括锥头阻力和侧壁摩阻力，KN；
A——探头截面积;
k——探头系数；
με——微应变读数。
②测锥头阻力qc和侧壁摩阻力fs：
qc=Qs/A
fs=Pf/Fs
式中 Qs——锥尖总阻力，N；
Pf——侧壁总摩擦力，N；
Fs ——摩擦筒表面积，cm2.
③根据实测比贯入阻力Ps可判别砂土密度，见表6.14.
也可判别粘性土状态，见表6.15。
④根据qs、qc和Fs利用地区经验关系，估算地基承载力、单桩承载力、沉桩可能性和判定液化（liquifaction)势等。
⑤根据孔压静探探头在停止贯入时，孔隙水压力的消散曲线，估算上的渗透系数和固结系数。
三、掘探法
1．原理
在建筑场地上用人工开挖探井、探槽或探洞，直接观察了解槽壁土层情况与性质，称为掘探法。
2.成果
（1）文字描述记录 包括探井、探槽的位置、高程、长度、宽度、深度；地层土质分布、密度、含水量(water content)、稠度(consistency)；颗粒成分与级配(grade)、含有物及土层特征、异常情况、地下水位(water table)等。
（2）剖面图（sectional drawing)和展示图 用适当比例尺绘制有代表性剖面图或整个探井探槽的展示图，把全部岩性、地层分界、构造特征、取样与原位试验位置—一表示在图上，一目了然，以供分析应用。
（3）彩色照片 取代表性部位拍摄彩色照片，更具真实感。对需要表示尺度的部位，可用钢尺或钢笔等作比例尺。
3.适用条件
（1）钻探法难以进行勘察的土层,例如地基中含有大块漂石、块石，可采用掘探法。
（2）钻探法难以准确查明的土层 若遇土层很不均匀、颗粒大小相差悬殊、分布不规则时，少数小孔径钻探很难代表全面情况，可采用探槽。
（3）黄土(loess)地基勘察需用探槽。
（4）事故处理检验质量 当建筑物发生墙体开裂(craze)等事故时，为检验基础尺寸、埋深、材料、施工质量及地基持力层土质等情况，可以挖探槽。
4.掘探法评价
（1）优点 掘探法大面积开挖，人员可以进入探槽直接观察并可用手或简单工具实地检验各土层的密实度。必要时可取大块优质不扰动原状土，进行物理力学性试验，还可在探槽内做现场载荷试验。
（2）缺点 槽探开挖深度有限，通常为5m～6m ；土质疏松或深探井必须支撑，以保证人身安全。勘察完成后，应当认真回填，分层压实(compaction)，因而工程量较大。另一缺点是地下水位以下难以应用。