海洋工程地質勘探方法介紹
海洋工程地質調查的主要目的是為平臺樁基礎和海底管道路由的設計安裝提供分析資料,一般包括兩方面:獲得海洋平臺場址海底以下土質的詳細資料;擬建海底管道路由海底淺層土質的詳細資料。
通常,海洋工程地質調查采用以下方法:
1、鉆孔取樣
用鉆機向地下鉆孔以進行地質勘察,是目前應用最廣的勘察方法。通過鉆探可以達到以下目的:1)劃分土層,確定土層的分界面高程,鑒別和描述土的表觀特征;2)取原狀土樣或擾動土供試驗分析;3)在鉆孔內進行觸探試驗或其他原位試驗。
取樣是地基勘察必可不少的工序,取樣質量的優劣取決于采用何種形式的取土器。鉆探時,根據不同土質條件,分別采用擊入或壓入取土器兩種方式在鉆孔中取得原狀土樣。
2、地球物理勘探
地球物理勘探(簡稱物探)是一種兼有勘探和測試雙重功能的技術。物探之所以能夠用來研究和解決各種地質問題,主要是因為不同的巖石、土層和地質構造往往具有不同的物理性質,利用諸如其導電性、磁性、彈性、濕度、密度、天然放射性等的差異,通過專門的物探儀器的量測,就可以區別和推斷有關地質問題。
地基勘探的下列方面宜應用物探:1)作為鉆探的先行手段,了解隱蔽的地質界線、界面或異常點、異常帶,為經濟合理確定鉆探方案提供依據;2)作為鉆探的輔助手段,在鉆孔之間增加地球物理勘探點,為鉆探成果的內插、外推提供依據;3)測定巖土體某些特殊參數,如波速、動彈性模量、土對金屬的腐蝕性等。常用的物探方法主要有電阻率法、電位法、地震、聲波等。
3、原位測試
原位測試技術是巖土工程中的一個重要分支,它是在土原來(天然)所處的位置對土的工程性能進行測試的一種技術。測試目的在于獲得有代表性的、反映現場實際的基本設計參數,包括:1)地質剖面的幾何參數;2)巖土原位初始應力狀態和應力歷史;3)巖土工程參數。
常用的原位測試方法包括:觸探(靜力觸探與動力觸探)、荷載試驗等。以下重點介紹觸探方法。
觸探是通過探桿用靜力或動力將金屬探頭貫入土層,并量測能表征土對觸探頭貫入的阻抗能力的指標,從而間接地判斷土層及其性質的一類勘探方法和原位測試技術。觸探作為勘探手段,可用于劃分土層、了解地層的均勻性;作為測試技術,可估計地基承載力和土的變形指標等。
1)靜力觸探
靜力觸探試驗借靜壓力將觸探頭壓入土層,利用電測技術測得貫入阻力來判定土的力學性質。靜力觸探可以快速、連續地探測土層及其性質的變化。
靜力觸探設備中的核心部分是觸探頭。觸探桿將探頭勻速貫入土層時,一方面引起尖錐以下局部土層的壓縮,于是產生了作用于尖錐的阻力。另一方面又在孔壁周圍形成一圈擠實層,從而導致作用于探頭側壁的摩阻力。探頭的這兩種阻力是土的力學性質的綜合反映。因此,可根據測得的阻力大小來確定土的性質,求出側壁阻力和樁端阻力。
2)動力觸探
動力觸探是用一定重量的錘從一定高度自由下落,錘擊插入土中探頭,測定使探頭貫入土中一定深度所需要的擊數,以擊數的多少判定被測土的性質。根據探頭的形式,可以分為兩種類型:
①標準貫入試驗(管形探頭):標準貫入試驗應與鉆探工作相配合。其設備是在鉆機的鉆桿下端連接標準貫入器,將質量為63.5kg的穿心錘套在鉆桿上端組成。試驗時,穿心錘以76cm的落距自由下落,將貫入器垂直打入土層中15cm(此時不計錘擊數),隨后將貫入器打入土層30cm的錘擊數即為實測的錘擊數N。

②圓錐形探頭:這類動力觸探試驗依貫入能量不同可分為輕型、中型、重型和特征型四類。輕型動力觸探用來確定粘性土和素填土地基承載力的一種手段,重型和超重型動力觸探試驗則是評價碎石和卵石、礫石地層密實度的有效試驗工具。


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