地質(zhì)工程領(lǐng)域是以自然科學(xué)和地球科學(xué)為理論基礎(chǔ),以地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源的普查與勘探、重大工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地質(zhì)背景涉及的工程問題為主要對象,以地質(zhì)學(xué)、地球物理和地球化學(xué)技術(shù)、數(shù)學(xué)地質(zhì)方法、遙感技術(shù)、測試技術(shù)、計算機技術(shù)等為手段,為國民經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)的先導(dǎo)性工程領(lǐng)域。
巖土工程勘察,應(yīng)在滿足規(guī)范、規(guī)程要求的前提下,用經(jīng)濟的勘察手段和工作量實現(xiàn)勘察目的和任務(wù)。因為完成相同的任務(wù),所用成本的多少,可從一定程度上說明技術(shù)水平的高低。針對當(dāng)前巖土工程勘察現(xiàn)狀,勘察成本在一定條件下還是可以節(jié)約的。如:對“樁基礎(chǔ)一般性孔,深入到樁端以下3~5 倍樁徑,且不小于3m,對大直徑樁不小于5m”這一要求,如勘察方案布置的一般性孔為50m,根據(jù)控制性孔資料,40m 處分布有良好的樁端持力層且能滿足樁基設(shè)計要求,項目負(fù)責(zé)人現(xiàn)場可將50m 的一般性勘探孔調(diào)整為45m(當(dāng)然按權(quán)限該上報審批的進行上報審批),這樣就可節(jié)約不少工作量,從而達(dá)到經(jīng)濟的效果。再有土工試驗項目的選取,也是一條實現(xiàn)經(jīng)濟勘察的重要途徑。
地質(zhì)勘查從廣義上可理解為地質(zhì)工作,是根據(jù)經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要,運用測繪、地球物理勘探、地球化學(xué)探礦、鉆探、坑探、采樣測試、地質(zhì)遙感等地質(zhì)勘查方法,對一定地區(qū)內(nèi)的巖石、地層構(gòu)造、礦產(chǎn)、地下水、地貌等地質(zhì)情況進行的調(diào)查研究工作。
小口徑(金剛石鉆頭)鉆進
近年來,中國在工程地質(zhì)勘探中逐漸推廣小口徑的金剛石鉆進。這種鉆進有很多優(yōu)點:能鉆進極硬的巖石,使用壽命長,鉆進效率高,巖心采取率高,且?guī)r心完整度好;孔徑均勻,孔壁光滑,鉆彎曲度?。汇@進時平穩(wěn),設(shè)備的磨損小,能量消耗少;重量輕,搬運方便等。金剛石鉆具主要包括金剛石鉆頭、金剛石擴也器、巖心卡簧及金剛石鉆進用巖心管。金剛石鉆頭生產(chǎn)有直徑76、66、46、36MM等幾種規(guī)格,較一般的鉆頭要小得多,故稱之為“小口徑”。這種鉆頭是將金剛石顆粒鑲嵌在鉆頭唇部,利用金剛石的硬度磨削巖石鉆入地層。金剛石鉆進一般均使用雙層巖心管。從小泵送來的沖洗液,經(jīng)內(nèi)、外管之間的間隙而到達(dá)孔底,可減少對巖心的沖刷影響。 采用小口徑(金剛石鉆頭)鉆進,在操作上必須注意的是:在任何情況下都不允許無水鉆進否則發(fā)生高熱會燒毀金剛石,用過鋼粒鉆進的孔,不能再下入金剛石鉆頭,因孔底遺留鋼粒,在沖擊振動時會使金剛石損壞;若鑲嵌的金剛石顆粒掉落孔底,應(yīng)即打撈,否則會使整個金剛石鉆頭遭到損壞;鉆進中若迂軟弱夾層及裂隙發(fā)育的地層,應(yīng)特別注意降低壓力及轉(zhuǎn)速。由于在礫石層、礫巖及硬脆破碎地層中鉆進時,沖擊振動很大,對金剛石的包鑲金屬磨耗很快,故一般不采用金剛石鉆進。 金剛石鉆進雖有很多優(yōu)點,可是它的孔徑過小,有能作現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗。 六、聲波測井在工程地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用墀測井是一種地球物理勘探技術(shù),它的物理基礎(chǔ)是研究與巖石性質(zhì)密切相關(guān)的聲振動沿鉆井的傳播特征。它具有快速,輕便的優(yōu)點。近十余年來在中國外逐漸推廣應(yīng)用,我取得了較好的效果。 聲波測井可充分利用已有的鉆孔,結(jié)合地質(zhì)調(diào)查,了解基巖風(fēng)化殼的厚度、物征,進行分帶,查明深部地層的巖性特征,進行地層劃分,確定軟弱夾層的層位、深度和厚度;尋找?guī)r溶洞穴和斷層破碎帶;研究巖石的某些物理力學(xué)性質(zhì),進行工程巖體分類等。與其它測井方法密切配合,還可憐全部或部分代替巖心鉆探,開展無巖心鉆進。總之,聲波測井在工程地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用是多方面的。 所應(yīng)用的聲波測井方法主要有以下三種:一是根據(jù)墀傳播速度研究地質(zhì)體性質(zhì)的墀速度測井;二是根據(jù)墀振幅的衰減反映巖層性質(zhì)的墀幅度測井;三是利用墀在井壁上的反向我了解井壁結(jié)構(gòu)情況的專長波電視測井。其中應(yīng)用多的是聲速測井。 聲速測井的裝置,為單發(fā)射雙接收型的。兩個接收器R1、R2的距離為L。沿井壁的滑行波到達(dá)兩個接收器的時間差為△t,具有 L △t = —— V2 △t表示聲波通過厚度為L的一段巖層所需的時間,習(xí)慣上把它換算為通過一米巖層所需的時間(叫做旅行時間),單位為μs/m。由時差△t即可求出聲波在巖層中的傳播速度V(m/s): V=-106/△t 三峽水利樞紐壩基為前震旦紀(jì)的石英閃長巖和閃云斜長花崗巖,經(jīng)大量聲波測并工作后獲得的各風(fēng)化帶縱波速度值列于中。