第十章工程钻探与工程施工钻课件.ppt

1、主讲人：杜振川 第一节第一节 概述概述 根据工程钻探的目的和要求以及应用领域，现代的工程钻探可分为工程地质勘察钻探和工程施工钻。一、钻探的目的在工程地质钻探过程中，要采取原状土样和在孔内进行各种工程地质试验，以获取建筑物基础的工程地质资料和岩土层的物理力学性质等。第一节第一节 概述概述 一、钻探的目的揭露并划分地层，鉴定和描述岩土性质和成分；了解地质构造和不良地质现象的分布、界限及形态等；自钻孔中采取岩土样品，确定岩土的物理力学性质；了解地下水的类型，测量地下水水位，采取水样，分析地下水的物理和化学性质；利用钻孔进行孔内原位测试（如十字板剪力试验、旁压试验、标准贯入试验等）、水文地质试验（如抽

2、水试验、压水试验等）和长期观测等。第一节第一节 概述概述 二、工程地质孔的类型根据所钻钻孔性质的不同，工程地质孔可以分4种类型。(1)测绘孔：为配合工程地质测绘施工的少量的浅孔。在孔内采取原状样品供室内试验用，以弄清建筑物基础的工程地质特征。(2)勘探孔：在勘察阶段，用以了解建筑物基础的详细地质情况，为地基基础设计、地基处理与加固等提供资料而钻的钻孔。第一节第一节 概述概述 二、工程地质孔的类型(3)控制孔：为了编制岩性和水文地质剖面，便于工程地质分区而钻的孔。(4)试验孔为进行原位测试或进行水文地质试验所钻的孔。第一节第一节 概述概述 三、工程地质勘察钻探为了在覆盖层或岩层眼获取建筑物所在地

3、基的工程地质资料、岩土层的物理力学性质而钻进的垂直、倾斜或水平钻孔的全部工作。另外，在现场可利用钻孔测定岩土的工程性质，如渗透性、抗剪强度等孔内试验和观测而进行的钻探工作。钻孔的特点是：深度浅，一般情况下在50m以内；一般的工程勘察孔口径不大，在孔内进行试验工作时，其终孔直径在91mm左右。第一节第一节 概述概述 四、工程施工钻：为了加固处理新建大型建筑物地基的基础和各种已竣工程基础的注桨处理或重新加固，以及其它工程技术钻孔等钻进工作。钻孔特点是：口径大，如一般的钻孔桩，口径为5001500mm，大型的钻孔桩口径为1500-3000mm以至更大，属大口径钻孔。孔深一般在50m左右，只有承载持力

4、层要求较深的基础时，才达到50m以上。第二节第二节 工程地质勘察钻探钻进方法工程地质勘察钻探钻进方法工程地质勘察钻进方法 机械冲击钻进回转钻进振动钻进螺旋钻进复合钻进等 第三节第三节 样品的采取样品的采取工程地质钻探的目的在于获得准确的工程地质资料，因此在钻探过程中必须采取样品。样品根据在采取过程中客观存在扰动的程度可分为原状样品和扰动样品。第三节第三节 样品的采取样品的采取扰动样品即天然成分和结构受到破坏的样品。扰动样品的采取不用取土器，而是在钻进过程中采取被排至孔外的钻屑作样品。原状样品是指天然成分和结构未被破坏的样品。用原状样品可以测定土层在自然状态下的各种物理力学指标，对地基土作出正确

5、的评价，从而为各类工程建筑提供可靠的设计依据。为采取原状样品所使用的工具称为原状取土器，简称取土器。第三节第三节 样品的采取样品的采取一、取土器一、取土器1）取样对取土器的要求任何取土器都必须做到取土时不掉土样；对土样的扰动最小；能顺利地压入或击入土层；结构简单，便于加工制造，使用操作简便等。第三节第三节 样品的采取样品的采取 为了实现上面的要求，应对取土器的直径、内间距比、外间距比、取土管的形式及长度、余土管的长度、管靴刃口的形状及角度这样一些基本技术参数进行分析研究，得到结构合理，基本技术参数的取土器。一、取土器一、取土器 第三节第三节 样品的采取样品的采取 2）取土器的基本技术参数 直径

6、取土器直径的大小，关系到土样的质量。若直径过小，则不能保证土样质量，过大则给施工带来不便。一、取土器一、取土器 第三节第三节 样品的采取样品的采取 面积比当取土器压入土层时，需要挤开与取土器壁等体积的土，这些被排挤的土大部分剂于取土器外侧，少部分进入取土器内侧，进入内侧的引起原状土样的扰动，扰动的程度以取土器挤开的土断面积与土样断面积之比值而定，此比值百分数即面积比，以Ar表示：一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取式中：Dw取土器鞋最大外径；De一取土器鞋刃的最小内径。%100222eewDDDAr=面积比 一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技

7、术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取不难看出，取土器的壁厚愈大，则面积比愈大，土被扰动程度亦愈大。所以设计取上器时，在保证取土器具有一定的强度的前提下，其壁愈薄愈好。薄壁取土器的面积比约为10%，面积比 一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取 内间距比（取土器内侧与土样间摩擦力的标志）取土器压入土层，土层与取样筒内壁产生摩擦力。取土器进如土层愈深，摩擦力亦愈大，摩擦力的作用致使土样周围发生扰动，并能阻止土样进入，为减少其摩擦应使取上器刃口内径较取样筒内径小些，此内径差与刃口内径比的百分数，称为内间距比，以Ci表示：一、取土器一、取土器 2）取土

8、器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取 内间距比愈大，土与取样筒内壁的摩擦力愈小，但当其大到一定程度时，水流易进入土样周围而增加土样含水量，促使膨胀而引起土样原状结构的破坏。同时，当提出取土器时，土样容易由土样筒内脱落。一般情况薄壁取土器内间距比应为0.52%厚壁取土器内间距比应为13%100eesiDDDC内间距比 一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取 外间距比（取土器外侧与土壤摩擦力的标志）取土器进入土层时其外侧与土层间产生摩擦力，摩擦力的作用将使取土器不易贯入，取土器最大外径与取样筒外径之差跟取样筒外径之比的百分数，称为外间距比

9、，以C0表式：%1000ttwDDDC式中：Dt取样筒外经一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取 比值愈大，摩擦力愈小；但外间距比过大，就会增大其破土面积。一般Co比内间距比值稍大。对于薄壁取土器来说，C0可等于零。对于粘性土，C0以1%左右为宜，对黄土以2-3为宜；对砂类土为零。一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取 管靴刃口的形式及角度 管靴刃口的形式及角度对采取土样的质量有很大的影响。管靴的形式很多，概括起来有两种：单倾斜刃口和双倾斜刃口。目前采用较多的是单倾斜刃口。单倾斜刃口的角度一般在100左右。

10、一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取 管靴刃口的形式及角度一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取取土管的形式取土管形式圆筒式半合焊接式可分半合式 一、取土器一、取土器 2）取土器的基本技术参数 第三节第三节 样品的采取样品的采取二、取土方法二、取土方法 1、压入法、压入法 用组合滑轮装置将取土器一次快速压入土中 第三节第三节 样品的采取样品的采取二、取土方法二、取土方法 2、击入法、击入法 采用吊锤或加重钻杆在孔上或孔下打击钻杆或取土器进行土样的采取。第三节第三节 样品的采取样品的采取二、取土方法二、取土方法 3、回转压入法、回转压入法 回转钻进时，用回转压人式取土器，采取深层坚硬土样和砂样。取土时（双层岩心管取土器）外管回转克取土层，内管承受轴心压力而压入取土。由于内管与外管为滚动接触，因此，内管只承受压力而不回转。第四节、工程施工钻第四节、工程施工钻目前工程施工钻按照工况条件与目的的不同，其应用领域大致分为以下三个方面：1、各种地面或地下大型建筑物基础工程施工 2、各种已竣工程基础的注浆加固处理 3、各种工程技术钻孔（井）方面 第四节、工程施工钻第四节、工程施工钻成孔方法正循环回转钻进成孔反循环回转钻进成孔冲击钻进成孔螺旋钻成孔冲抓锥成孔振动沉管法成孔旋挖成孔等