【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 地礦學(xué)院 地礦學(xué)院 坑探工程類型及其適用條件 坑探工程也叫掘進(jìn)工程、井巷工程，它在巖土工程勘探中占有一定的地位。與一般的鉆探工程相比較，其特點(diǎn)是：勘察人員能直接觀察到地質(zhì)結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確可靠，且便于素描；可不受限制地從中采取原狀巖土樣和用作大型原位測(cè)試。尤其對(duì)研究斷層破碎帶、軟弱泥化夾層和滑動(dòng)面 (帶 )等的空間分布特點(diǎn)及其工程性質(zhì)等，更具有重要意義?？犹焦こ痰娜秉c(diǎn)是：使用時(shí)往往受到自然地質(zhì)條件的限制，耗費(fèi)資金大而勘探周期長(zhǎng)；尤其是重型坑探工程不可輕易采用。 地礦學(xué)院 常用的坑探工程有：探槽、試坑、淺井、豎井 (斜井 )、平硐和石門 (平巷 )。其中前三種為輕型坑探工程，后三種為重型坑探工程。 地礦學(xué)院 各種坑探工程的特點(diǎn)和適用條件： 名稱 特點(diǎn) 適用條件 探槽 在地表深度小于 35米的長(zhǎng)條形槽子 剝除地表覆土，揭露基巖，劃分地層巖性，研究斷層破碎帶；探查殘坡積層的厚度和物質(zhì)、結(jié)構(gòu) 試坑 從地表向下，鉛直的、深度小于 3~5m的圓形或方形小坑 局部剝除 覆土，揭露基巖；作載荷試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)，取原狀土樣 淺井 從地表向下，鉛直的、深度 5~15m的圓形或方形井 確定覆蓋層及風(fēng) 化層的巖性及厚度；作載荷試驗(yàn)，取原狀土樣 豎井 （斜井） 形狀與淺井相同，但深度大于 15m， 有時(shí)需支護(hù) 了解覆 蓋層的厚度和性質(zhì)，作風(fēng)化殼分帶、軟弱夾層分布、斷層破碎帶及巖溶發(fā)育情況、滑坡體結(jié) 構(gòu)及滑動(dòng)面等；布臵在地形較平緩、巖層又較緩傾的地段 地礦學(xué)院 名稱 特點(diǎn) 適用條件 平硐 在地面有出口的水平坑道，深度較大，有時(shí)需支護(hù) 調(diào)查斜坡地質(zhì)結(jié) 構(gòu)，查明河谷地段的地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、風(fēng)化巖層等；作原位巖體力學(xué)試驗(yàn)及地 應(yīng)力量測(cè)，取樣；布臵在地形較陡的山坡地段 石門 （平巷） 不出露地面而與豎井相連的水平坑道，石門垂直巖層走向，平巷平行 了解河底地質(zhì)結(jié)構(gòu)，作試驗(yàn)等 地礦學(xué)院 地礦學(xué)院 物探 ? 電法勘探：可分為自然電場(chǎng)法和人工電場(chǎng)法兩種。工程地質(zhì)勘探中常采用人工電場(chǎng)法的電阻率法，它主要利用儀器測(cè)定巖、土體導(dǎo)電性的差異來(lái)識(shí)別地質(zhì)情況的一種方法 ? 彈性波法：包括地震勘探、聲波及超聲波探測(cè)。它是人式激發(fā)振動(dòng)，來(lái)研究地質(zhì)體中的傳播規(guī)律，以判定地質(zhì)情況、巖體狀態(tài)及特性。 ? 地球物理測(cè)井：利用地層之間的物性差異，采用不同的物理方法，了解鉆井中的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況的方法。 ? 地質(zhì)雷達(dá) ： 是一種高頻電磁波，利用電磁波在不同介質(zhì)中的傳播規(guī)律，探明地質(zhì)條件的一種方法。 地礦學(xué)院 (三 ) 工程地質(zhì)試驗(yàn)及長(zhǎng)期觀測(cè) ? 室內(nèi)試驗(yàn)：在現(xiàn)場(chǎng)取有代表性的試樣，送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)。 原位測(cè)試：在野外現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，主要包括： ；靜力載荷試驗(yàn) (CPT) 、 靜力觸探試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探 、 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 、 十字板剪切試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn) 、 旁壓試驗(yàn) 、波速測(cè)試 、 現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn) 、 塊體基礎(chǔ)振動(dòng)試驗(yàn) ? 與工程有關(guān)的地下水的動(dòng)態(tài)觀測(cè)； 不良地質(zhì)現(xiàn)象的觀測(cè)； 建筑物修建與周圍環(huán)境相互作用的動(dòng)態(tài)觀測(cè)。 地礦學(xué)院 原位測(cè)試 ? 在工程地質(zhì)勘察過(guò)程中，為了取得工程設(shè)計(jì)所需要的反映巖土體物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)，以及含水層參數(shù)等定量指標(biāo)。要求對(duì)上述性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)試工作，這種測(cè)試僅靠勘探中采取巖土樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)往往是不夠的。 ? 實(shí)驗(yàn)室一般使用小尺寸試件，不能完全確切地反映天然狀態(tài)下的巖土性質(zhì)，特別是對(duì)難于采取原狀結(jié)構(gòu)樣品的巖土體。因而有必要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定巖土體在原位狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)及其他指標(biāo)，以禰補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的不足。 地礦學(xué)院 野外試驗(yàn)亦稱現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、就地試驗(yàn)、原位測(cè)試。許多試驗(yàn)方法是隨著對(duì)巖土體的深入研究而發(fā)展起來(lái)的。 野外試驗(yàn)的目的 在巖土體處于天然狀態(tài)下，利用原地切割的較大尺寸的試件進(jìn)行各種測(cè)試取得可靠的巖土體物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)。 對(duì)于某些因無(wú)法采取原狀樣品進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的巖土體的測(cè)試。如：裂隙化巖石、液態(tài)粘性土（低液限粘土、淤泥）、砂礫。 完成或?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)無(wú)法測(cè)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如：地下洞室圍巖應(yīng)力、巖體裂隙的連通性、透水性、含水層的滲透性等。 為施工提供可靠的數(shù)據(jù)。 ? 靜力載荷試驗(yàn) ? 載荷試驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)地基土不產(chǎn)生擾動(dòng)，利用其成果確定的地基承載力最可靠、最有代表性，可直接用于工程設(shè)計(jì)。其成果用于預(yù)估建筑物的沉降量效果也很好。因此，在對(duì)大型工程、重要建筑物的地基勘測(cè)中，載荷試驗(yàn)一般是不可少的。它是目前世界各國(guó)用以確定地基承載力的最主要方法，也是比較其他土的原位試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)。載荷試驗(yàn)按試驗(yàn)深度分為淺層和深層；按承壓板形狀有平板與螺旋板之分；按用途可分為地基土載荷試驗(yàn)和樁載荷試驗(yàn)；按載荷性質(zhì)又可分為靜力和動(dòng)力載荷試驗(yàn)。此次主要討論淺層平板靜力載荷試驗(yàn)。 地礦學(xué)院 地礦學(xué)院 ? 平板靜力載荷試驗(yàn)簡(jiǎn)稱載荷試驗(yàn)。它是模擬建筑物基礎(chǔ)工作條件的一種測(cè)試方法 ，起源于 30年代的蘇、美等國(guó)。其方法是在保持地基土的天然狀態(tài)下，在一定面積的承壓板上向地基土逐級(jí)施加荷載，并觀測(cè)每級(jí)荷載下地基土的變形特性。 地礦學(xué)院 平板靜力載荷試驗(yàn) 地礦學(xué)院 儀器設(shè)備 ：載荷試驗(yàn)的設(shè)備由承壓板、加荷裝置及沉降觀測(cè)裝置等部件組合而成。目前，組合型式多樣，成套的定型設(shè)備已應(yīng)用多年。 承壓板， 有現(xiàn)場(chǎng)砌置和預(yù)制兩種，一般為預(yù)制厚鋼板 (或硬木板 )。對(duì)承壓板的要求是，要有足夠的剛度，在加荷過(guò)程中承壓板本身的變形要小，而且其中心和邊緣不能產(chǎn)生彎曲和翹起；其形狀宜為圓形 (也有方形者 ) 。 加荷裝置 ，加荷裝置包括壓力源（千斤頂、堆載物）載荷臺(tái)架或反力構(gòu)架。加荷方式可分為兩種，即 重物靜力加荷 和 液壓千斤頂加荷 。 重物靜力加荷法 ，即在載荷臺(tái)上放置重物，如鉛塊等。由于此法笨重，勞動(dòng)強(qiáng)度大，加荷不便，其優(yōu)點(diǎn)是荷載穩(wěn)定，在大型工地常用。 地礦學(xué)院 地礦學(xué)院 (a)高重心堆載式靜力平板載荷試驗(yàn)系統(tǒng) (b)低重心堆載式靜力平板載荷試驗(yàn)系統(tǒng) 1載荷臺(tái) 2鋼錠 3混凝土平臺(tái) 4測(cè)點(diǎn) 5承壓板 地礦學(xué)院 ? 現(xiàn)在被普遍采用的加荷方法是 液壓千斤頂反力加荷法 ，即用液壓千斤頂加荷，用地錨，反力構(gòu)架（反力梁）或載荷臺(tái)架（壓重平臺(tái)）提供反力。液壓千斤頂反力加荷法加荷方便，勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較小是現(xiàn)在被廣泛使用的原因。采用液壓千斤頂加壓，必須注意兩個(gè)問(wèn)題：①液壓千斤頂?shù)男谐瘫仨殱M足地基沉降要求。②地錨系統(tǒng)反力要大于最大加荷，一般采用千斤頂液壓自動(dòng)伺服系統(tǒng)，保持壓力穩(wěn)定。 地礦學(xué)院 (a)桁架式千斤頂 加荷靜力平板載荷試驗(yàn)系統(tǒng) (b)拉桿式千斤頂 加荷靜力平板載荷試驗(yàn)系統(tǒng) 1千斤頂 2地錨 3桁架 4立柱 5分立柱 6拉桿 地礦學(xué)院 (a) 堆重 千斤頂式 (b) 地錨 千斤頂式 地礦學(xué)院 ? 沉降觀測(cè)裝臵 量測(cè)系統(tǒng)由 百分表及固定支架或 沉降傳感器 及 自動(dòng)記錄儀 組成。其量測(cè)精度不應(yīng)低于 177。 。由于載荷試驗(yàn)所需荷載很大，要求一切裝臵必須牢固可靠、安全穩(wěn)定。 地礦學(xué)院 現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn) 千斤頂 荷載板 地礦學(xué)院 千斤頂上部布置 : 橫向放 4根工字鋼 ,做為受力點(diǎn)； 縱向安放 15根 12m長(zhǎng)工字鋼 . 地礦學(xué)院 承壓板 :邊長(zhǎng)為 * ，面積為 ； 630噸分離式油壓千斤頂放在 * 。 地礦學(xué)院 精密壓力表（ 60MPa），與千斤頂連接，通過(guò)千斤頂加壓，壓力表受力分析壓力值； 地礦學(xué)院 在鋼板上平行放置２根槽鋼，在槽鋼上安放大行程 50mm百分表，用于觀測(cè)沉降量 地礦學(xué)院 壓重平臺(tái)：工字鋼加載臺(tái)上堆載沙袋，約 400噸。 地礦學(xué)院 試驗(yàn)要點(diǎn) ? (1)試驗(yàn)點(diǎn)選擇 ：載荷試驗(yàn)一般在方形試坑中進(jìn)行。 試坑底的寬度 應(yīng)不小于承壓板寬度 (或直徑 )的 3倍 ，以消除側(cè)向土自重引起的超載影響，使其達(dá)到或接近地基的半空間平面問(wèn)題邊界條件的要求。試坑應(yīng)布臵在有代表性地點(diǎn)，承壓板底面應(yīng)放臵在基礎(chǔ)底面標(biāo)高處。 地礦學(xué)院 ? (2)開(kāi)挖試坑： 為了保持測(cè)試時(shí)地基土的天然濕度