工程地质勘察钻探中的取样问题

工程地质勘察钻探中的取样问题

摘要：众所周知，我国国土面积庞大，达到960万平方千米。现代化进程逐渐

加快，人口数量不断增长，土地资源日益紧张，这就使得社会上出现众多问题，

因此需要加大对土地资源的开发，重视对土木工程的建设。在国家的各项工作中，对工程的勘察是一切工作的前提，只有做好对工程的地质勘察工作，才能够更好

的建设祖国，满足人们对各项资源的需求，方便人们的日常生活，为国家的现代

化建设做贡献，因此我们需要运用各项技术来精准的完成岩土工作的勘察，保证

土木工程的良好建设。

关键词：工程地质勘察；钻探；取样

引言

在工程地质勘察中，按勘察或工程设计施工技术要求，从钻孔（或从探坑、

探井、探槽）内某一深度处采取一定数量的实物样品，这是工程地质勘探的主要

任务，是工程地质勘探和水文地质勘探获取地表以下地质资料的主要手段，也是

检验建筑物基础等地下工程施工质量的重要方法。

1工程地质钻探取样分析

1.1钻探技术和取样测试目的

在工程地质勘察钻探实践中，进行钻探取样的主要目的包括以下几个方面：

第一，对工程地质所处区域地层情况进行揭露与划分，对岩土性质以及具体成分

进行鉴定并描述；第二，对地质构造进行准确分析，掌握工程现场不良地质条件

的分布界限以及具体类型；第三，针对钻孔、探槽、探井或探坑中的样品进行分

析实验，以明确相应样本的物理理性性质；第四，对地下水类型进行探测，同时

进行水位测量，采取水样并对地下水的物理化学性质进行分析。

1.2工程地质勘查钻探方法及工具应用

在当前技术条件支持下，工程地质勘察钻探工作中所涉及到的钻探方法较多，包括岩心钻探法、机械钻进法、螺旋钻进法以及回转钻探法等多种类型。其中，

以机械钻进法与螺旋钻进法在工程实践中的应用较为频繁。前者是在振动器的作

用下使钻头与钻杆产生周期性振动，能量传递下使周边岩土层振动频率上升，降

低抗剪强度，并在振动器以及钻具的共同作用下，使钻头能够深入岩土层内进行

钻进作业，目前，本方法在砂土层、粘性土层中应用较多；后者是指利用螺旋钻

头回转作用将岩粉直接传输至地表，在软岩层中较为适用。

2工程地质勘探钻探的样品种类分析

2.1原状土样

原状土样是天然成分和结构未破坏的不扰动样，通过室内试验获得土层天然

结构、渗透系数、含水率、密度、压缩系数、压缩模量、抗剪强度、抗压强度、

天然坡角等项目设计所需要的资料，以对岩土体的物理力学性能指标作出定量评价。原状土的采取要使用专门的取土工具—取土器。取土器结构一般由接头、余

土管、取土衬管、取土管、管靴、封闭装置等部件组成。取土时管靴切入土体，

多余的残土进入余土管，有效土样进入取土管的衬管内。操作时取土器必须顺利

地切入土体，以免对土体结构扰动和预防取土器提升时土样脱落。取土器的封闭

装置是防止土样脱落的结构，有上部和下部封闭装置两类，上部封闭装置起吸附

作用，下部封闭装置起承托或卡紧作用，下部封闭装置又分为自由活塞式和固定

活塞式取土器，上部封闭装置又分为球阀式、板阀式和活塞式取土器，一般常用的是上部封闭装置的球阀式取土器。

2.2水样

在岩土工程地质勘查工作中，水样是指水文地质勘察相关的分析样本。在工作人员对水样进行勘察分析的过程中，首先需要结合工程项目所处现场的地质勘查实际情况，选择与实际需求相符合的取水器进行取样，然后运输至室内环境中进行实验分析。在工程地质勘察钻探环节中，通过对水样的分析能够帮助工作人员对地下水阳离子浓度、阴离子浓度、酸碱值等相关指标进行全面掌握与分析，以判断建筑结构是否会受到地下水的影响而出现破坏。结合既往工程实践经验来看，在水样分析环节中以玻璃瓶－重锤取水器的应用最为广泛。

2.3扰动样

扰动样是指工程地质现场区域中岩土样本结构以及自然成分已经出现不同程度的破坏，在岩土工程钻探取样基础之上通过室内检测试验的方式获得岩土样本颗粒成分中与含水率、液性指数以及塑性指数相关的指标信息，进而对所钻探分析岩土层的各种物理性能作出准确判断。在工程地质勘探现场中，容易受到扰动影响的岩土层以砂层以及淤泥质层为主。其中，针对淤泥质层的取样应当以常规取样器为主，在此基础之上严密包装并运输至室内试验时进行分析，针对样本运输过程中所发生的扰动以及结构破坏问题必须引起重视。而对于砂层而言，取样所采取的技术方法以右旋上提式活塞封闭取砂器为主。

3工程地质取样技术

3.1钻孔取样的操作

第一，在针对原状土的钻进取样过程中，钻孔孔径应当根据取土器外径扩大一个等级，以确保钻进取样的整体效果；第二，针对地下水水位以上的钻进取样工作，应当以干钻方式为主，避免使用冲洗液。如果在地下水位以下进行钻进取样，则可以使用提土器或者螺旋钻头进行取样。在地层鉴别过程中，可以使用侧喷式冲洗钻头成孔施工方法；第三，在对粘性土或者砂土进行钻进取样时，泥浆护壁十分关键。在实际施工中，首先需要进行钻进，然后再套管跟进，套管的下设深度与取样器位置之间的距离必须保证在3*管径以上；第四，取土器下放前首先应当进行清孔处理，针对采用敞口式取样器的取样环节，还必须确保表面浮土残留厚度达到5.0cm以上；第五，在固定活塞取土器的压入过程中，必须确保将活塞杆和钻架进行紧密连接，避免活塞移动进而对取样效果产生不良影响。

3.2回转式取土器取样

回转式取土器取样也是一种经常使用的取样方式，值得一提的问题有：①应用单动以及双动二（三）重管采取原状土进行试样，应确保平稳且回转钻进，对于应用的钻杆应提前进行校直处理。为防止钻具出现抖动的问题，使得土层被扰动，可于取土器进行节重杆的安置；②采用泥浆冲洗液宜。钻进参数应依照各场地地层的相关特点，利用试钻确定或者依照已有经验进行确定；③开始取样的过程中，应把泵压、泵量减少到可以保持钻进的最低限度，再随着进尺的提高，逐渐提高到正常值。

4工程地质勘查钻探中的取样问题分析

4.1影响地质勘查钻探取样工作的因素

地质勘查工作中，影响取样工作的重要因素就是选取样本的状况，如果样本受到破坏，就会对取样结果产生一定程度的影响，不利于之后的工程建设。

4.2地质勘查钻探中的水样选取