任务1.3　岩土工程勘探

岩土工程勘探是在工程地质测绘的基础上，利用各种设备、工具直接或间接深入岩土层，查明地下岩土性质、结构构造、空间分布、地下水条件等内容的勘查工作，是探明深部地质情况的一种可靠方法。岩土工程勘探主要有钻探、坑探、物探方法。

1.3.1　岩土工程勘探任务和手段

1.3.1.1　岩土工程勘探的任务

1.探明拟建场地或地段的岩土体工程特性和地质构造

确定各地层的岩性特征、厚度及其横向变化，按岩性详细划分地层，尤其需注意软弱岩层的岩性及其空间分布情况；确定天然状态下各岩、土层的结构和性质，基岩的风化深度和不同风化程度的岩石性质，划分风化带；确定岩层的产状，断层破碎带的位置、宽度和性质，节理、裂隙发育程度及随深度的变化，作裂隙定量指标的统计。

2.探明拟建场地及其周围的水文地质条件

了解岩土的含水性，查明含水层、透水层和隔水层的分布、厚度、性质及其变化；各含水层地下水的水位（水头）、水量和水质；借助水文地质试验和监测，以了解岩土的透水性和地下水动态变化。

3.探明拟建场地地貌和不良地质现象

查明各种地貌形态，如河谷阶地、洪积扇、斜坡等的位置、规模和结构；各种不良地质现象，如滑坡的范围、滑动面位置和形态、滑体的物质和结构；岩溶的分布、发育深度、形态及充填情况等。

4.取样和提供野外试验条件

勘探工程进行同时采取岩、土、水样，供室内岩土试验和水质分析用。

在勘探工程中可作各种原位测试，如载荷试验、标准贯入试验、剪切试验、波速测试等岩土物理力学性质试验，岩体地应力量测，水文地质试验以及岩土体加固与改良的试验等。

5.提供检验与监测的条件

利用勘探工程布置岩土体性状、地下水和不良地质现象的监测、地基加固与改良和桩基础的检验与监测。

6.其他

如进行孔中摄影及孔中电视，喷锚支护灌浆处理钻孔，基坑施工降水钻孔，灌注桩钻孔，施工廊道和导坑等。

1.3.1.2　岩土工程勘探的特点

岩土工程勘探的任务决定了岩土工程勘探有如下特点：

（1）勘探范围取决于场地评价和工程影响所涉及的空间，除了深埋隧道和为了解专门地质问题而进行的勘探外，通常限定于地表以下较浅的深度范围内。

（2）除了深入岩体的地下工程和某些特殊工程外，大多数工程都坐落于第四系土层或基岩风化壳上。为了工程安全、经济和正常使用，对这一部分地质体的研究应特别详细。例如，应按土体的成分、结构和工程性质详细划分土层，尤其是软弱土层。风化岩体要根据其风化特性进行风化壳垂直分带。

（3）为了准确查明岩土的物理力学性质，在勘探过程中必须注意保持岩土的天然结构和天然湿度，尽量减少人为的扰动破坏。为此需要采用一些特殊的勘探技术，如采用薄壁取土器静压取土。

（4）为了实现工程地质、水文地质、岩土工程性质的综合研究以及与现场试验、监测等紧密结合，要求岩土工程勘探发挥综合效益，对勘探工程的结构、布置和施工顺序也有特殊的要求。

1.3.1.3　岩土工程勘探的手段

岩土工程勘探常用的手段有钻探工程、坑探工程及物探三类方法。

钻探和坑探工程是直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况。钻探工程是使用最广泛的一类勘探手段，普遍应用于各类工程的勘探；由于它对一些重要的地质体或地质现象有时可能会误判、遗漏，所以也称它为“半直接”勘探手段。坑探工程勘探人员可以在其中观察编录，以掌握地质结构的细节；但是重型坑探工程耗资高，勘探周期长。物探是一种间接的勘探手段，它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。

上述三种勘探手段在不同勘察阶段的使用应有所侧重。可行性研究勘察阶段的任务，是对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，主要进行工程地质测绘，勘探往往是配合测绘工作而开展的，而且较多地使用物探手段，钻探和坑探主要用来验证物探成果和取得基准剖面。初步勘察阶段应对建筑地段的稳定性做出岩土工程评价，勘探工作比重较大，以钻探工程为主，并利用勘探工程取样，作原位测试和监测。在详细勘察阶段，须提出详细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数，并应对基础设计、地基处理以及不良地质现象的防治等具体方案作出论证和建议，以满足施工图设计的要求。因此须进行直接勘探，与其配合还应进行大量的原位测试工作。各类工程勘探坑孔的密度和深度都有详细严格的规定。在复杂地质条件下或特殊的岩土工程（或地区），还应布置重型坑探工程。此阶段的物探工作主要为测井，以便沿勘探井孔研究地质剖面和地下水分布等。

钻探、坑探和物探的原理和方法在相关教程中论述，这里重点论述这三类勘探手段在岩土工程勘察中的适用条件、所能解决的主要问题、编录要求，以及勘探工作的布置和施工等问题。

1.3.2　钻探方法

钻探方法是利用一定的设备、工具（即钻机）来破碎地壳岩石或地层，在地壳中形成一个钻孔，通过钻孔来了解地层深部地质情况的过程。

1.3.2.1　钻探方法的应用

1.钻探特点

钻探是岩土工程勘察中应用最为广泛的一种可靠的勘探方法，与坑探、物探相比较，钻探有以下特点：

（1）钻探工程的布置，不仅要考虑自然地质条件，还需结合工程类型及其结构特点。如房屋建筑与构筑物一般应按建筑物的轮廓线布孔。

（2）除了深埋隧道以及为了解专门地质问题而进行的钻探外，孔深一般十余米至数十米，所以经常采用小型、轻便的钻机。

（3）钻孔多具综合目的，除了查明地质条件外，还要取样、作原位测试和监测等；有些原位测试往往与钻进同步进行，所以不能盲目追求进尺。

（4）在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面，均有特殊的要求。如岩芯采取率、分层止水、水文地质观测、采取原状土样和软弱夹层、断层破碎带样品等要求。

2.钻探类型和适用性

我国岩土工程勘探常用的钻探方法有冲击钻探、回转钻探、振动钻探和冲洗钻探；按动力来源又将它们分为人力和机械两种。其中机械回转钻探的钻进效率高，孔深大，又能采取岩芯，因此在岩土工程钻探中使用最广。

（1）冲击钻探。是利用钻具重力和下落过程中产生的冲击力使钻头冲击孔底岩土体并使其产生破坏，从而达到在岩土层中钻进的目的。包括冲击钻探和锤击钻探。根据适用工具不同还可以分为钻杆冲击钻探和钢绳冲击钻探。对于硬质岩土层（岩石层或碎石土）一般采用孔底全面冲击钻进；对于其他土层一般采用圆筒形钻头的刃口借助于钻具冲击力切削土层钻进。

（2）回转钻探。是采用底部焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进，钻进时一般要施加一定的压力，使钻头在旋转中切入岩土层以达到钻进的目的。它包括岩芯钻探、无岩芯钻探和螺旋钻探，岩芯钻探为孔底环状钻进，螺旋钻探为孔底全面钻进。

（3）振动钻探。是采用机械动力产生的振动力，通过连接杆和钻具传到钻头，振动力的作用使钻头能更快地破碎岩土层，因而钻进较快。该方法适合于在砂土层中，特别适合于颗粒组成相对均匀细小的中细砂土层中。

（4）冲洗钻探。利用高压水流冲击孔底土层，使之结构破坏，土颗粒悬浮并最终随水流循环流出孔外的钻进方法。由于是靠水流直接冲洗，因此无法对土体结构及其他相关特性进行观察鉴别。

上述四种常用钻探方法的适用范围详细情况见表1.9。

3.岩土工程钻探的一般要求

（1）当需查明岩土的性质和分布，采取岩土试样或进行原位测试时，可采用钻探、井探、槽探、洞探和地球物理勘探等。勘探方法的选取应符合勘察目的和岩土的特征。

（2）布置勘探工作时应考虑勘探对工程自然环境的影响，防止对地下管线、地下工程和自然环境的破坏。钻孔、探井和探槽完工后应妥善回填。

（3）静力触探、动力触探作为勘探手段时，应与钻探等其他勘探方法配合使用。

（4）进行钻探、井探、槽探和洞探时，应采取有效措施，确保施工安全。

（5）勘探浅部土层可采用的钻探方法有：①小口径麻花钻（或提土钻）钻进；②小口径勺形钻钻进；③洛阳铲钻进。

（6）钻探口径和钻具规格应符合现行国家标准的规定。成孔口径应满足取样、测试和钻进工艺的要求。

（7）钻探应符合下列规定：①钻进深度和岩土分层深度的量测精度，不应低于±5cm；②应严格控制非连续取芯钻进的回次进尺，使分层精度符合要求；③对鉴别地层天然湿度的钻孔，在地下水位以上进行于钻；当必须加水或使用循环冲洗液时，应采用双层岩芯管钻进；④岩芯钻探的岩芯采取率，对完整和较完整岩体不应低于80%，较破碎和破碎岩体不应低于65%；⑤对需重点查明的部位（滑动带、软弱夹层等）应采用双层岩芯管连续取芯；⑥当需确定岩石质量指标（RQD）时，应采用75mm口径（N型）双层岩芯管和金刚石钻头；⑦定向钻进的钻孔应分段进行孔斜测量；倾角和方位的量测精度应分别为±0.0°和3.00°。

（8）钻探现场编录柱状图应按钻进回次逐项填写，在每一回次中发现变层时应分行填写，不得将若干回次、或若干层合并一行记录。现场记录不得誊录转抄，误写之处可以划去，在旁边作更正，不得在原处涂抹修改。

（9）为便于对现场记录检查核对或进一步编录，勘探点应按要求保存岩土芯样。土芯应保存在土芯盒或塑料袋中，每一回次至少保留一块土芯。岩芯应全部存放在岩芯盒内，顺序排列，统一编号。岩土芯样应保存到钻探工作检查验收为止。必要时应在合同规定的期限内长期保存，也可在检查验收结束后拍摄岩土芯样的彩色照片，纳入勘察成果资料。

（10）钻孔完工后，可根据不同要求选用合适材料进行回填。临近堤防的钻孔应采取干泥球回填，泥球直径以2cm左右为宜。回填时应均匀投放，每回填2m进行一次捣实。对隔水有特殊要求时，可用41的水泥、膨润土浆液通过泥浆泵由孔底逐渐向上灌注回填。

（11）钻探操作的具体方法，应按《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ　87—92）执行。

1.3.2.2　钻孔的地质编录和资料整理

1.钻孔观测与编录

（1）钻孔的记录和编录应符合下列要求：

1）野外记录应由经过专业训练的人员承担；记录应真实及时，按钻进回次逐段填写，严禁事后追记。

2）钻探现场可采用肉眼鉴别和手触方法，有条件或勘察工作有明确要求时，可采用微型贯入仪等定量化、标准化的方法。

3）钻探成果可用钻孔野外柱状图或分层记录表示；岩土芯样可根据工程要求保存一定期限或长期保存，亦可拍摄岩芯、土芯彩照纳入勘察成果资料。

（2）岩心观察、描述和编录。对岩心的描述包括地层岩性名称、分层深度、岩土性质等方面。不同类型的岩土其岩性描述内容为：

1）碎石土。颗粒级配；粗颗粒形状、母岩成分、风化程度，是否起骨架作用；充填物的成分、性质、充填程度；密实度；层理特征。

2）砂类土。颜色；颗粒级配、颗粒形状和矿物成分；湿度；密实度；层理特征。

3）粉土和黏性土。颜色；稠度状态；包含物；层理特征。

4）岩石。颜色；矿物成分；结构和构造；风化程度及风化表现形式，划分风化带；坚硬程度；节理、裂隙发育情况，裂隙面特征及充填胶结情况，裂隙倾角、间距，进行裂隙统计。必要时作岩芯素描。

（3）钻孔水文地质观测。钻进过程中应注意和记录冲洗液消耗量的变化。发现地下水后，应停钻测定其初见水位及稳定水位。如系多层含水层，需分层测定水位时，应检查分层止水情况，并分层采取水样和测定水温。

（4）钻进动态观察和记录。钻进动态能提供许多地质信息，所以钻孔观测、编录人员必须做好此项工作。在钻进过程中注意换层的深度、回水颜色变化、钻具陷落、孔壁塌、卡钻、埋钻和涌沙现象等，结合岩芯以判断孔内情况。

2.钻探资料整理

（1）钻孔柱状图。钻孔柱状图是钻孔观测与编录的图形化，它是钻探工作最主要的成果资料。该图是将钻孔内每一岩土层情况按一定的比例编制成柱状图，并作简明的描述。在图上还应在相应的位置上标明岩芯采取率、冲洗液消耗量、地下水位、岩芯风化分带、孔中特殊情况、代表性的岩土物理力学性质指标以及取样深度等。如果孔内作过测井和试验的话，也应将其成果在相应的位置上标出。所以，钻孔柱状图实际上是反映钻探工作的综合成果（表1.10）。

（2）钻孔野外记录表和水文地质日志。钻孔野外记录表是最原始的钻孔编录资料。主要内容包括：各钻进回次的进尺及其岩芯采取率；岩层分界面深度；按分层记录的岩性及其采集标本的编号；岩石硬度等级；简易水文地质观测，主要有钻孔水位及耗水量的记录和钻进中发现的孔内情况，如泛水、漏水、掉块等的记录（表1.11）。

（3）岩土芯素描图及其说明。

1.3.3　坑探方法

1.3.3.1　坑探方法的应用

1.坑探的特点

坑探工程也称掘进工程、井巷工程，它是用人工或机械的方法在地下开凿挖掘一定的空间，以便直接观察岩土层的天然状态及各地层之间的接触关系等地质结构，并能取出接近实际的原状结构的岩土样或进行现场原位测试。它在岩土工程勘探中占有一定的地位。

坑探工程与一般的钻探工程相比较，其特点是：勘察人员能直接观察到地质结构，准确可靠，且便于素描；可不受限制地从中采取原状岩土样和用作大型原位测试。尤其对研究断层破碎带、软弱泥化夹层和滑动面（带）等的空间分布特点及其工程性质等，具有重要意义。

坑探工程的缺点是：使用时往往受到自然地质条件的限制，耗费资金多而勘探周期长；尤其是重型坑探工程不可轻易采用。

2.坑探的类型和适用性（表1.12）

岩土工程勘探中常用的坑探工程有：探槽、试坑、浅井、竖井（斜井）、平洞和石门（平巷）。其中前三种为轻型坑探工程，后三种为重型坑探工程。

3.岩土工程坑探的一般要求

（1）当钻探方法难以准确查明地下情况时，可采用探井、探槽进行勘探。在坝址、地下工程、大型边坡等勘察中，当需详细查明深部岩层性质、构造特征时，可采用竖井或平洞。

（2）探井的深度不宜超过地下水位。竖井和平洞的深度、长度、断面按工程要求确定。

（3）对探井、探槽和探洞除文字描述记录外，尚应以剖面图、展示图等反映井、槽、洞壁和底部的岩性、地层分界、构造特征、取样和原位试验位置、并辅以代表性部位的彩色照片。

（4）坑探工程的编录应紧随坑探工程掌子面，在坑探工程支护或支撑之前进行。编录时，应于现场做好编录记录和绘制完成编录展示草图。

（5）探井、探槽完工后可用原土回填，每30cm分层夯实，夯实土干重度不小于15kN/m3。有特殊要求时可采用低标号混凝土回填。

1.3.3.2　坑探工程设计书的编制、坑探工程的观察、描述编录

1.坑探工程设计书的编制

坑探工程设计书是在岩土工程勘探总体布置的基础上编制的。其主要内容包括：

（1）坑探工程的目的、类型和编号。

（2）坑探工程附近的地形、地质概况。

（3）掘进深度及其论证。

（4）施工条件。岩性及其硬度等级，掘进的难易程度，采用的掘进方法（铲、镐挖掘或爆破作业等）；地下水位，可能涌水状况，应采取的排水措施；是否需要支护及支护材料、结构等。

（5）岩土工程要求。包括掘进过程中应仔细观察、描述的地质现象和应注意的地质问题；对坑壁、顶、底板掘进方法的要求，是否许可采用爆破作业及作业方式；取样地点、数量、规格和要求等；岩土试验的项目、组数、位置以及掘进时应注意的问题；应提交的成果。

（6）施工组织、进度、经费及人员安排。

2.坑探工程的观察、描述

坑探工程观察和描述，是反映坑探工程第一手地质资料的主要手段，所以在掘进过程中应认真、仔细地做好此项工作。观察、描述的内容包括：

（1）量测探井、探槽、竖井、斜井、平洞的断面形态尺寸和掘进深度。

（2）地层岩性的划分。第四系堆积物的成因、岩性、时代、厚度及空间变化和相互接触关系；基岩的颜色、成分、结构构造、地层层序以及各层间接触关系；应特别注意软弱夹层的岩性、厚度及其泥化情况。

（3）岩石的风化特征及其随深度的变化，作风化壳分带。

（4）岩层产状要素及其变化，各种构造形态；注意断层破碎带及节理、裂隙的研究；断裂的产状、形态、力学性质；破碎带的宽度、物质成分及其性质；节理裂隙的组数、产状、穿切性、延展性、隙宽、间距（频度），有必要时作节理裂隙的素描图和统计测量。

（5）水文地质情况描述。如地下水渗出点位置、涌水点及涌水量大小等。

（6）测量点、取样点、试验点的位置、编号及数据。

3.坑探工程展视图

展视图是坑探工程编录的主要内容，也是坑探工程所需提交的主要成果资料。所谓展视图，就是沿坑探工程的壁、底面所编制的地质断面图，按一定的制图方法将三度空间的图形展开在平面上。不同类型坑探工程展视图的编制方法和表示内容有所不同，其比例尺应视坑探工程的规模、形状及地质条件的复杂程度而定，一般采用125～1100。

（1）探槽展视图。首先进行探槽的形态测量。用罗盘确定探槽中心线的方向及其各段的变化，水平（或倾斜）延伸长度、槽底坡度。在槽底或槽壁上用皮尺作一基线（水平或倾斜方向均可），并用小钢尺从零点起逐渐向另一端实测各地质现象，按比例尺绘制于方格纸上。这样便得到探槽底部或某一侧壁的地质断面图。除侧壁和槽底外，有时还要将端壁断面图绘出。作图时需考虑探槽延伸方向和槽底坡度的变化，此种情况应在转折处分开，分段绘制。

展视图展开的方法有两种：一种是坡度展开法，即槽底坡度的大小，以壁与底的夹角表示。此法的优点是符合实际；缺点是坡度陡而槽长时不美观，各段坡度变化较大时也不易处理。另一种是平行展开法，即壁与底平行展开。这是经常被采用的一种方法，它对坡度较陡的探槽更为合适，如图1.1所示。

（2）试坑（浅井、竖井）展视图。此类铅直坑探工程的展视图，也应先进行形态测量，然后作四壁和坑（井）底的地质素描。其展开的方法也有两种：一种是四壁辐射展开法，即以坑（井）底为平面，将四壁各自向外翻倒投影而成，一般适用于作试坑展视图；另一种是四壁平行展开法，即四壁连续平行排列，如图1.2所示。它避免了四壁辐射展开法因探井较深导致的缺陷。所以这种展开法一般适用于浅井和竖井。四壁平行展开法的缺点是，当探井四壁不直立时图中无法表示。

（3）平洞展视图。平洞在掘进过程中往往需要支护，所以应及时作地质编录。平洞展视图从洞口作起，随掌子面不断推进而分段绘制，直至掘进结束。其具体做法是：先画出洞底中线，平洞的宽度、高度、长度、方向以及各种地质界线和现象，都是以这条中线为基准绘出来的。当中线有弯曲时，应于弯曲处将位于凸出侧之洞壁裂一叉口，以调整该壁内侧与外侧的长度。如果弯曲较大时，则可分段表示。洞底的坡度用高差曲线表示。该展视图五个洞壁面全面绘出，平行展开，如图1.3所示。

1.3.4　物探方法

1.3.4.1　物探方法的应用

物探工程是以地下岩土层（或地质体）的物性差异为基础，利用专门的仪器观测自然或人工物理场的变化，确定各种地质体物理场的分布情况（规模、形状、埋深等）。通过对其数据及绘制的曲线进行分析解释，从而划分地层、判定地质构造、水文地质条件及各种不良地质现象的勘探方法，又称为地球物理勘探。由于地质体具有不同的物理性质（导电性、弹性、磁性、密度、放射性等）和不同的物理状态（含水率、空隙性、固结状态等），它们为利用物探方法研究各种不同的地质体和地质现象的物理场提供了前提。通过量测这些物理场的分布和变化特征，结合已知的地质资料进行分析研究，就可以达到推断地质性状的目的。

1.常用工程物探方法及特点

电法勘探：包括电剖面法、电测深法、高密度电法、充电法、自然电场法、激发极化法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深法等方法。

利用探地雷达，可选择剖面法、多剖面法、单孔法、宽角法、环形法、透射法等多种方法。

利用地震勘探，可采用浅层折射波法、浅层反射波法和瑞雷波法等方法。

利用弹性波测试，包括声波法和地震波法。声波法可选用单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波等；地震波法可选用地震测井、穿透地震波速测试、连续地震波速测试等。

层析成像，包括声波层析成像、地震波层析成像、电磁波吸收系数层析成像或电磁波速度层析成像等。

物探工程的特点是：速度快、效率高、成本低、设备轻便，但结果具有多解性，属于间接的方法。因此，在工程勘察中应与其他勘探工程（钻探和坑探）等直接方法相结合使用。

物探工程的主要作用有：

（1）作为钻探的先行手段，了解隐蔽的地质界限、界面或异常点（如基岩面、风化带、断层破碎带、岩溶洞穴等）。

（2）作为钻探的辅助手段，在钻孔之间增加地球物理勘探点，为钻探成果的内插、外推提供依据。

（3）作为原位测试手段，测定岩土体的波速、动弹性模量、土对金属的腐蚀性等参数。

物探工程主要解决的问题有：

（1）测定覆盖层的厚度，确定基岩的埋深和起伏变化。

（2）追溯断层破碎带和裂隙密集带。

（3）研究岩石的弹性性质，测定岩石的动弹性模量和泊松比。

（4）划分岩体的风化带、测定风化壳厚度和新鲜基岩的起伏变化。

物探工程的种类很多，在岩土工程勘察中运用最普遍的是电阻率法和地震折射波法。近年来，地质雷达和声波测井的运用效果较好，本节重点介绍几种物探方法及适用范围。

2.物探一般要求

（1）应用地球物理勘探方法时，应具备下列条件：

1）被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异。

2）被探测对象具有一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常有足够的强度。

3）能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。

4）在有代表性地段进行方法的有效性试验。

（2）地球物理勘探，应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异，选择有效的方法。

（3）地球物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息与干扰信号。需要时应采用多种方法探测，进行综合判释，并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。

1.3.4.2　常见物探方法简介

常见物探方法及其在岩土工程中的应用见表1.13。下面介绍电阻率法和地震折射波法。

1.电阻率法

电阻率法是依靠人工建立直流电场，在地表测量某点垂直方向或水平方向的电阻率变化，从而推断地表下地质体性状的方法。

设地层为均质各向同性的，当向地表下通过电流时，地层电阻率的大小都一样，电流线的分布如图1.4所示。A、B为供电电极，M、N为测量电极，当A和B供电时，用仪器测出M点和N点之间的电位差和电流值，则可计算地层的视电阻率（非真实电阻率，是非均质体的综合反映）。当地层结构沿水平方向或垂直方向发生变化时，其电阻率的分布也发生变化，通过调整电极的间距并在地表上沿测线移动，就可测出不同水平方向或垂直方向上地质体的电阻率变化，从而了解地表下地质体的结构变化。

电阻率法主要可以解决下列地质问题：

（1）确定不同的岩性，进行地层岩性的划分。

（2）探查褶皱构造形态，寻找断层。

（3）探查覆盖层厚度、基岩起伏及风化壳厚度。

（4）探查含水层的分布情况、埋藏深度及厚度，寻找充水断层及主导充水裂隙方向。

（5）探查岩溶发育情况及滑坡体的分布范围。

（6）寻找古河道的空间位置。

2.地震折射波法

地震折射波法是通过人工激发的地震波在地壳内传播的特点来探查地质体的一种物探方法。在岩土工程勘察中运用最多的是高频（小于200～300Hz）地震波浅层折射法，可以研究深度在100m以内的地质体。

地震折射波法主要解决的问题：

（1）测定覆盖层的厚度，确定基岩的埋深和起伏变化。

（2）追索断层破碎带和裂隙密集带。

（3）研究岩石的弹性性质，测定岩石的动弹性模量和动泊松比。

（4）划分岩体的风化带，测定风化壳厚度和新鲜基岩的起伏变化。

1.3.5　勘探工作的布置和施工顺序

布置勘探工程总的要求，应是以尽可能少的工作量取得尽可能多的地质资料。在勘探设计之前，应明确各项勘察工作执行的规范标准，除了应遵守各项国家的有关规范校外，还应遵守地方及行业的有关规范标准，特别是国家的强制性规范标准，要不折不扣地予以执行，并应符合规范的具体要求。为此，作勘探设计时，必须要熟悉勘探区已取得的地质资料，并明确有关规范标准及勘探的目的和任务。将每一个勘探工程都布置在关键地点，且发挥其综合效益。

1.勘探工作的布置

（1）勘探总体布置形式。

1）勘探线。按特定方向沿线布置勘探点（等间距或不等间距），了解沿线工程地质条件，绘制工程地质剖面图。用于初勘阶段、线形工程勘察、天然建材初查。

2）勘探网。勘探网选布在相互交叉的勘探线及其交叉点上，形成网状。

3）结合建筑物基础轮廓，一般工程建筑物设计要求，勘探工作按建筑物基础类型、型式、轮廓布置，并提供剖面及定量指标。

（2）布置勘探工作时应遵循的原则。

1）勘探工作应在工程地质测绘基础上进行。

2）无论是勘探的总体布置还是单个勘探点的设计，都要考虑综合利用。

3）勘探布置应与勘察阶段相适应。不同的勘察阶段，勘探的总体布置、勘探点的密度和深度、勘探手段的选择及要求等，均有所不同。

4）勘探布置应随建筑物的类型和规模而异。不同类型的建筑物，其总体轮廓、荷载作用的特点以及可能产生的岩土工程问题不同，勘探布置亦应有所区别。

5）勘探布置应考虑地质、地貌、水文地质等条件。一般勘探线应沿着地质条件等变化最大的方向布置。勘探点的密度应视工程地质条件的复杂程度而定。

6）在勘探线、网中的各勘探点，应视具体条件选择不同的勘探手段，以便互相配合，取长补短，有机地联系起来。

（3）勘探坑孔布置的原则。

1）地貌单元及其衔接地段，勘探线应垂直地貌单元界限，每个地貌单元应有控制坑孔，两个地貌单元之间过渡地带应有钻孔。

2）断层，在上盘布坑孔，在地表垂直断层走向布置坑探，坑孔应穿过断层面。

3）滑坡，沿滑坡纵横轴线布孔、井，查明滑动带数量、部位、滑体厚度。坑孔深应穿过滑带到稳定基岩。

4）河谷，垂直河流布置勘探线，钻孔应穿过覆盖层并深入基岩5m以上，防止误把漂石当作基岩。

5）查明陡倾地质界面，使用斜孔或斜井，相邻两孔深度所揭露的地层相互衔接为原则，防止漏层。

2.勘探坑孔间距的确定

各类建筑勘探坑孔的间距，是根据勘察阶段和岩土工程勘察等级来确定的。坑孔间距的确定原则：

（1）勘察阶段。不同的勘察阶段，其勘察的要求和岩土工程评价的内容不同，因而勘探坑孔的间距也各异。初期勘察阶段的主要任务是为选址和进行可行性研究，对拟选场址的稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方案比较，满足确定场地方案的要求。由于有若干个建筑场址的比较方案，勘察范围大，因此勘探坑孔稀少，其间距较大。当进入到详细、施工勘察阶段，要对场地内建筑地段的稳定性做出岩土工程评价，确定建筑总平面布置，进而对地基基础设计、地基处理和不良地质现象的防治进行计算与评价，以满足施工设计的要求。此时勘察范围缩小而勘探坑孔增多，因而勘探坑孔间距较小。

（2）岩土工程勘察等级。不同的岩土工程勘察等级，表明了建筑物的规模和重要性以及场地工程地质条件的复杂程度、地基的复杂程度。显然，在同一勘察阶段内，属甲级勘察等级者，因建筑物规模大而重要或场地工程地质复杂，勘探坑孔间距较小。而乙、丙级勘察等级的勘探坑孔间距相对较大。

（3）《岩土工程勘察规范》（GB　50021—2001）明确规定了各类建筑在不同勘察阶段和岩土工程勘察等级的勘探线、点间距，以指导勘探工程的布置。在实际工作中，应在满足《规范》要求的基础上，根据具体情况合理地确定勘探工程的间距，决不能机械照搬。

3.勘探坑孔深度的确定

确定勘探坑孔深度的含义包括两个方面：一是确定坑孔深度的依据；二是施工时终止坑孔的标志。概括起来说，勘探坑孔深度应根据建筑物类型、勘察阶段、岩土工程勘察等级以及所评价的岩土工程问题等综合考虑。

根据各工程勘察部门的实践经验，大致依据《岩土工程勘察规范》（GB　50021—2001）规定、对岩土工程问题分析评价的需要以及具体建筑物的设计要求等，确定勘探坑孔的深度。

《岩土工程勘察规范》（GB　50021—2001）规定的勘探坑孔深度，是在各工程勘察部门长期生产实践的基础上确定的，有重要的指导意义。例如，对房屋建筑与构筑物明确规定了初勘和详勘阶段勘探坑孔深度，还就高层建筑采用不同基础型式时勘探孔深度的确定作出了规定。

分析评价不同的岩土工程问题，所需要的勘探深度是不同的。例如，为评价滑坡稳定性时，勘探孔深度应超过该滑体最低的滑动面。为房屋建筑地基变形验算需要，勘探孔深度应超过地基有效压缩层范围，并考虑相邻基础的影响。

作勘探设计时，有些建筑物可依据其设计标高来确定坑孔深度。例如，地下洞室和管道工程，勘探坑孔应穿越洞底设计标高或管道埋设深度以下一定深度。

此外，还可依据工程地质测绘或物探资料的推断确定勘探坑孔的深度。

在勘探坑孔施工过程中，应根据该坑孔的目的任务而决定是否终止，切不能机械地执行原设计的深度。例如，对岩石风化分带目的的坑孔，当遇到新鲜基岩时即可终止。为探查河床覆盖层厚度和下伏基岩面起伏的坑孔，当穿透覆盖层进入基岩内数米后才能终止，以免将大孤石误认为是基岩。

4.勘探工程的施工顺序

设计勘探工程的合理施工顺序，既能提高勘探效率，取得满意的成果，又节约勘探工作量。为此，在勘探工程总体布置的基础上，须重视和研究勘探工程的施工顺序问题。

一项建筑工程，尤其是场地地质条件复杂的重大工程，需要勘探解决的问题往往较多。由于勘探工程不可能同时全面施工，而必须分批进行。这就应根据所需查明问题的轻重主次，同时考虑到设备搬迁方便和季节变化，将勘探坑孔分为几批，按先后顺序施工。先施工的勘探坑孔，必须为后继勘探坑孔提供进一步地质分析所需的资料。所以在勘探过程中应及时整理资料，并利用这些资料指导和修改后继坑孔的设计和施工。因此选定第一批施工的勘探坑孔具有的重要意义。

根据实践经验，第一批施工的勘探坑孔应为：对控制场地工程地质条件具关键作用和对选择场地有决定意义的坑孔；建筑物重要部位的坑孔；为其他勘察工作提供条件，而施工周期又比较长的坑孔；在主要勘探线上的控制性勘探坑孔。考虑到洪水的威胁，应在枯水期尽量先施工水上或近水的坑孔。由此可知，第一批坑孔的工程量是比较大的。

【实例1.1】　郑州某高层建筑场地勘察报告对勘探工作布置描述

1.工程概况

该工程位于郑州市东区某繁华地段，该建筑物为高级商务办公综合楼，楼顶设有直升机停机坪，主楼地上25层，高95.0m，框筒结构，裙楼为4层商业餐厅、大堂，框架结构，主裙房均设2层地下室，预估基础埋深9.0m，拟采用复合地基或桩基础。工程特性见表1.14。

2.勘察工作布置

（1）勘察工作布置依据：

1）《岩土工程勘察规范》（GB　50021—2001）。

2）《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ　72—2004）。

3）《建筑地基基础设计规范》（GB　50007—2002）。

4）《建筑抗震设计规范》（GB　50011—2010）。

5）《建筑桩基技术规范》（JGJ　94—94）。

6）《建筑地基处理技术规范》（JGJ　79—2012）。

7）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ　120—99）。

8）《静力触探技术标准》（CECS　04：88）。

9）《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ　87—92）。

10）《原状土取样技术标准》（JGJ　89—92）。

11）《土工试验方法标准》（GB/T　50123—1999）。

（2）勘察工作布置。依据GB　50021—2001及JGJ　72—2004，结合建筑物结构及荷载特点，勘探点位置沿建筑物角点、周边和中心布置，共布置勘探孔17个。

1）勘探点间距的确定。按照GB　50021—2001第4.1.15条及JGJ　72—2004第4.1.3条，考虑建筑物的周边、角点并兼顾控制整个场地，确定主楼勘探点间距19.0～31.0m，裙楼及地下车库勘探点间距20.0～35.0m。

2）勘探孔深度的确定。考虑到主楼可能采用柱下承台桩基础，按照JGJ　94—94结合该建筑的特征及场地地质条件，预估有效桩长40m左右，因基础埋深9.0m左右，则桩入土深度50m左右，按照JGJ　94—94第3.1.2.2条，一般性勘探点应深入桩端平面下3～5m。因此，确定主楼一般性孔深55m，控制性孔深70m；若按桩筏基础考虑，根据按照JGJ　72—2004第4.2.4条，控制孔按桩端平面下（1.0～1.5）B的深度考虑，桩入土深度35m，本建筑地基基础宽度约35m，控制孔深为桩端以下1B考虑，则主楼控制性勘探孔深70m；考虑到主楼和裙楼为同一结构体宜采用同一基础形式，因此裙楼可采用承台下钻孔灌注桩桩基础方案，根据场地地质条件，预估桩长15m左右，因此确定裙楼的一般性孔深28～30m，控制性孔深35m。

对于两层地下室，考虑到抗浮作用，拟采用抗浮锚杆（桩），根据邻近场地的建筑经验，预估抗浮锚杆长15m左右，因此确定本场地二层地下室勘探孔深为30m。

同时为确定场地土类型，判定建筑场地类别及确定本场地覆盖层厚度，在本场地布置波速测试孔2个，孔深为85.0m。

（3）勘探方法的选择简述。为准确测定有关岩土参数及相关勘察评价指标，以针对性、实用性为原则，综合采用钻探、静探、标贯、波速测试、室内试验等多种勘察手段开展本次勘察工作。

1）钻探。采用DPP－100型车装钻机进行施工，目的是查明地层结构及分布规律，回转钻进，泥浆护壁，全部采芯，黏性土岩芯采取率不低于90%，砂土层岩芯采取率不低于75%，并观察记录各土层宏观特征，通过对不同深度的土体采样分析试验，确定地基土承载力及其物理力学性质指标。

2）静探。静力触探采用原装20t液压静力触探双桥探头测试，微机自动采集信息，经处理后绘制单孔静力触探曲线，目的是准确划分地层，评价地基土的均匀程度，确定地基土承载力及变形参数。

3）标准贯入试验。标准贯入试验采用42mm钻杆，63.5kg标准落锤，自由落体法进行试验。本场地共布置标贯孔4个，20m以上一米一标贯，主要用于液化判别；其他勘探孔见砂土层均进行一定数量的标贯，以确定各层地基土承载力、变形参数及成桩的难易程度。

4）波速测试。本工程布置波速测试孔2个，采用单孔检层法，沿钻孔不同深度测定土层剪切波速的变化。目的是提供各层土的剪切波速值，确定场地覆盖层厚度，判定场地土类型，划分建筑场地类别。

（4）室内试验方法的选择。根据本工程存在的岩土工程问题有针对性地进行室内试验。通过室内试验，确定地基土的有关物理力学性质指标，为岩土工程综合评价提供依据：

1）一般物性指标试验。测定土的一般物理性质指标，用来判定土的一般物理性质。

2）固结试验（包括高压固结试验）。用来判定土的压缩性，测定各层土的压缩模量、压缩系数等变形参数，高压固结试验用于提供桩端以下各层土在不同压力段下的变形参数。

3）静三轴剪切试验。测定浅部土层的固结不排水抗剪强度，为基坑开挖支护工程提供设计参数。

4）直剪试验。测定土层的直接剪切强度指标，与静三轴抗剪强度指标相互印证，综合判定地基土的抗剪强度。

5）颗粒分析及黏粒分析。20m以上饱和粉土以六偏磷酸钠做分散剂，作黏粒含量分析。砂层样作颗粒分析，确定砂土名称。

6）渗透试验。测定土层的渗透性，为基坑降水和地基基础设计提供参数。

7）水质分析。主要用来判定地下水对建筑材料的腐蚀性。

8）有机质含量分析。为准确确定土层名称及分析评价有机质土对工程施工的影响并调整有关设计及施工参数，对场地第⑧层软塑状态粉质黏土取样作有机质含量分析。

【实例1.2】　成都市某建筑场地勘察报告对勘探工作布置描述

1.工程概况

××投资有限公司拟在成都市××县投资兴建××项目，受其委托，我公司承担了该项目详细勘察阶段的岩土工程勘察工作。设计工作由××建筑设计有限公司完成。

根据设计方提供的总平面图，该项目由5栋建筑物组成，建筑物详细情况见表1.15，具体位置详见勘探点平面位置图（NO：01）。

2.岩土工程勘察等级

本工程重要性等级为二级，场地和地基等级均为二级，根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）（2009年版）综合判定，该工程勘察等级为乙级。

3.勘察目的和要求

针对拟建物建筑性质，按现行规范的有关规定，本次岩土工程勘察的主要目的是：

（1）查明场地稳定性及有无不良地质作用。

（2）查明建筑范围内岩土的类型、深度、分布、工程特性、分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力。

（3）查明场地内有无河道、沟浜、墓穴、防空洞及孤石等对工程不利的埋藏物。

（4）确定场地土类型、建筑场地类别；判定场地内是否存在液化土层，评价场地抗震性能，并提供场地抗震设计的有关参数。

（5）了解场地内地下水的埋藏条件，提供地下水水位及其变化幅度，并判定水和土对建筑材料的腐蚀性等。

（6）对地基土的工程性质进行评价，提供地基基础设计和施工所需的有关岩土参数，并对基础设计、地基处理、不良地质作用的防治及施工提出合理建议。

4.勘察工作的依据

本次勘察依据下列现行国家标准及行业规范：

（1）《岩土工程勘察规范》（GB　50021—2001）（2009年版）。

（2）《建筑地基基础设计规范》（GB　50007—2011）。

（3）《建筑抗震设计规范》（GB　50011—2010）。

（4）《建筑桩基技术规范》（JGJ　94—2008）。

（5）《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB　51/T　5026—2001）。

（6）《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ　112—87）。

（7）《工程岩体分级标准》（GB　50218—94）。

（8）《土工试验方法标准》（GB/T　50123—1999）。

（9）《原状土取样技术标准》（JGJ　89—92）。

（10）《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ　87—92）。

（11）《建筑工程地质勘探与取样技术规范》（JGJ/T　87—2012）。

（12）《建筑地基处理技术规范》（JGJ　79—2002）。

5.勘察方案及实施情况

（1）勘探点平面布置。依据《岩土工程勘察规范》（GB　50021—2001）（2009年版）的有关规定，按照拟建建（构）筑物的平面形式及荷载分布，本次勘察勘探点沿拟建物的角点及建筑物轴线进行针对性布置，按照总平面图布置钻孔81个，勘探深度4.6～9.9m。整个场地取岩、土样孔24个，标贯试验孔18个。各勘探孔位置详见勘探点平面位置图（NO：01）。

（2）勘探点深度。根据场地的条件和设计提供的±0.00m地面设计标高，并结合《岩土工程勘察规范》（GB　50021—2001）（2009年版）的详细勘察深度要求，钻孔勘探深度进入±0.00m以下的稳定基岩不小于3～5m。

（3）勘探方法及手段：

1）工程地质调查。收集和研究场地区域地质、地震资料及场地附近已有的工程勘察、设计和施工技术资料和经验，进行现场踏勘及工程地质调查。

2）钻探。目的是查明地基土结构、性质、鉴别土质类别及特性，确定各工程地质层及亚层的分布埋藏界限，采取岩（土）及地下水试样。

3）原位测试。本次主要为标准贯入试验（N63.5），是评价黏性土及可塑黏土、硬塑黏土、强风化砂岩力学性质的有效方法之一。

4）室内土工试验。对采取的岩（土）试样及地下水试样进行室内土工试验，以得到其物理力学参数。

5）资料整理。对野外资料及搜集资料进行分析整理，编制岩土工程报告。

（4）勘探工作量。本工程本次实际工作量汇总情况见表1.16。