工程地質勘探

engineering geological prospecting

利用一定的機械工具或開挖作業深入地下了解地質情況的工作。在地面露頭較少、岩性變化較大或地質構造複雜的地方,僅靠地面觀測往往不能弄清地質情況,這就需要借助地質勘探工程來了解和獲得地下深部的地質情況和資料。

工程地質常用的勘探工程有鑽探和開挖作業兩大類。工程地球物理勘探有時也被歸入地質勘探中。

鑽探利用鑽機向地下鑽孔以採取岩心或進行地質試驗的工作。工程地質鑽孔的深度通常僅數十公尺到數百公尺。鑽孔的孔徑變化較大,一般為36～205mm，有時也採用直徑達1m的大孔徑鑽孔。

工程地質勘探中的鑽探方法可分為三大類。

迴轉鑽進又稱岩心鑽探，指在軸心壓力作用下的鑽頭用迴轉方式破壞岩石的鑽進,可取岩心,也可不取岩心。迴轉鑽進是鑽進岩石的主要方法，為了保持岩心的天然狀態，沖洗液通常採用清水。迴轉鑽進可以選用不同材料的鑽頭，常用的有合金鑽頭、鋼粒鑽頭和金剛石鑽頭。

前一種鑽頭適用於鑽進軟至中等硬度的岩石。後兩種鑽頭適用於鑽進堅硬的岩石。為了採取薄層軟弱岩石、夾泥、斷層或破碎岩石的岩心，通常還採用雙層岩心管或三層岩心管以減少鑽進中岩心的磨損。

為了減少鑽桿公升降次數，提高鑽進效率，還可採用繩索取心鑽具，在每一回次鑽進後，將岩心從鑽桿中提出孔口。

土探孔一般不允許使用帶沖洗液的迴轉鑽進，但可採用幹鑽。

衝擊鑽進利用鑽具自重反覆對孔底進行衝擊而使土層破壞的一種鑽進方法。衝擊鑽進分人力衝擊和機械衝擊兩種方式。人力衝擊鑽具如洛陽鏟，一般適用於淺孔和地下水位以上土層鑽進。

機械衝擊一般採用機械提公升和向下衝擊，適用於各類土層鑽進。在河流沖積的砂礫層中鑽進時，為了取得砂礫石樣品，通常採用平閥管鑽衝擊，跟管鑽進。

在砂礫石中鑽進時，還可用打入法取樣鑽進。用直徑150～200mm的厚壁套管制成長約0.5m的半合套管，下端連線帶彈簧的管靴，上端與套管連線。

鑽進時將套管打入孔底0.4m左右，然後起拔套管，取出砂礫石，再將護壁管打入。這樣逐次打入，逐次取樣，直至終孔。

衝擊迴轉鑽進將衝擊和迴轉鑽進相結合的鑽進方法，即鑽頭在孔底迴轉破碎岩石的同時，施加衝擊荷載。

開挖作業為揭露地質情況，在地表或地下挖掘的不同型別的坑道工程。主要形式有探坑、探槽、豎井和平洞等。其特點是地質人員可直接觀察被揭露出的地質現象，採取各種岩土試驗樣品和直接進行岩土原位試驗。

探坑一種深度和斷面都比較小的淺坑。斷面呈圓形或方形深度一般在1～3m。通常用其揭露被覆蓋的岩體或採集土層和天然建材的試驗樣品。

探槽一種深度不大的長形溝槽。其長度根據追索的地質問題而定。主要用其揭露構造線、岩層界線及物理地質現象的界線。

平洞由地表向山體內部開掘的水平探洞。平洞一般採用鑽爆法開挖，斷面尺寸為2m×2m，長度一般為數十公尺或數百公尺，視地質情況而定。平洞通常布置在河谷兩岸較陡的斜坡地段，位於河床以下的平洞又稱河底平洞。

在平洞中還可以增加各種形式的支洞進行大型原位岩石力學試驗。

豎井從地表向下垂直開挖的圓形或方形探井。直徑常為 2～4m，以滿足出渣、排水、支護等的要求。在第四紀沉積層中開挖時，井壁要加以支護。

在裂隙發育、湧水量較大的岩石中開挖時，有時需先灌漿止水然後開挖。