工程地质振动液化

A. 工程地质学的主要内容（作者：石证明)

不是几字能说清的，你自己去查吧 ，推荐《专门工程地质学》

B. “土体液化”是什么意思

土体液化现象是指地震引起的振动使饱和砂土或粉土趋于密实，导致孔隙水压力急剧增加。在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散，使有效应力减小，当有效应力完全消失时，砂土颗粒局部或全部处于悬浮状态。此时，土体抗剪强度等于零，形成“液体”现象。

液化现象分类：

1、微观液化(micro liquefaction)。通常是指在试验室利用动三轴、动单剪或动扭剪仪来模拟土体中一个初始状态已知的单元体在受循环荷载作用后所产生的液化现象。

2、宏观液化(macro liquefaction)。通常是指在工程场地发生的宏观液化破坏现象，如液化引起地基的喷砂冒水、地面下沉、侧向位移、建筑物倾斜或倾倒、地中构筑物上浮、震后土坡的滞后滑动等。

3、渗流液化(seepage liquefaction)。泛指所有由于渗流作用而引起的土液化现象。发生渗流液化之处水力梯度达到临界水力梯度，土体的有效应力为零，符合液化的物态转变条件。

渗流液化有些与地震无关，有些则与地震有关，前者如岸边、坝下游或基坑开挖过程中可能发生的流砂现象，后者如地震引起的地表喷砂冒水(砂沸)以及土坡的滞后滑动。

(2)工程地质振动液化扩展阅读：

中国是一个多地震国家，也是世界上地震灾害最严重的国家 ，地震经常威胁着工程安全。中国正处在新的地震活跃期，地震发生频率增大，这对中国正在蓬勃发展的基础设施建设构成了严重威胁。

因此，在地震多发地区修建建筑物或构筑物，必须对可能液化土体进行处理。工程上采用的抗震措施一般分为两种，一种是全部消除地基液化沉陷措施，二是部分消除地基液化沉陷措施。根据建筑物的重要性、地基的液化等级，结合具体情况综合确定选择全部或部分消除液化沉陷。

综合各种法的性质和抗震的机理，地基液化的措施大致分为三类：

1、采用桩基础（非摩擦桩）或者是深基础避开液化土层，这类方法能完全消除地基液化沉陷造成的危害。

2、采用挤密法：强夯法；振冲加密法；挤密碎石桩法等。

3、挤密碎石桩法 砂石桩法主要通过挤密、排水减压和砂基预震来提高地基承载力，减小沉降。

C. CFG桩可以处理砂层液化问题吗

可以处理液化地基，但不是最理想的办法。其实解决液化问题的最好的途径是才液化土层内设置比液化土更快的排水条件即可，如碎石桩。

D. 如何判定土的液化

土体抗剪强度等于零是判定土地液化的标准。

土体液化现象的原因:在地震引起的振动使饱和砂土或粉土趋于密实，导致孔隙水压力急剧增加。

在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散，使有效应力减小，当有效应力完全消失时，砂土颗粒局部或全部处于悬浮状态。

(4)工程地质振动液化扩展阅读:

土地液化分为微观液化、宏观液化与渗流液化。

(1)微观液化(micro liquefaction)。通常是指在试验室利用动三轴、动单剪或动扭剪仪来模拟土体中一个初始状态已知的单元体在受循环荷载作用后所产生的液化现象。

(2)宏观液化(macro liquefaction)。通常是指在工程场地发生的宏观液化破坏现象，如液化引起地基的喷砂冒水、地面下沉、侧向位移、建筑物倾斜或倾倒、地中构筑物上浮、震后土坡的滞后滑动等。

(3)渗流液化(seepage liquefaction)。泛指所有由于渗流作用而引起的土液化现象。发生渗流液化之处水力梯度达到临界水力梯度，土体的有效应力为零，符合液化的物态转变条件。

渗流液化有些与地震无关，有些则与地震有关，前者如岸边、坝下游或基坑开挖过程中可能发生的流砂现象，后者如地震引起的地表喷砂冒水(砂沸)以及土坡的滞后滑动。

E. 饱和砂土地震液化怎样计算

饱和砂土地震液化研究方法概述

时间：2006-12-13

【摘 要】国内外研究人员在砂土液化机理、影响因素和判别方法等方面进行了深入的研究，取得了一定的成果。本文概述了广泛使用的砂土液化判别方法，评述了其优缺点，重点介绍了判别砂土液化新方法的研究动态。

【关键词】饱和砂土液化；动力分析方法；可视化评价模型；人工神经网络；BP算法

1 研究砂土地震液化的意义

1960年以来，世界范围内地震活动频繁，特别是1964年日本新泻地震、美国阿拉斯加地震引起的饱和砂土液化和地基失效，造成结构大规模破坏。地震引起的砂土液化，使地基部分丧失承载力和产生不均匀沉降，导致房屋开裂或倾斜，甚至使地基和边坡滑移、房屋倾倒，给人类带来巨大灾难。因此，进一步深入研究砂土液化机理、影响因素以及准确判别土基地液化及危害程度预测显得特别重要。

2 砂土液化的概念

“液化”一词的定义比较多，也略有不同，但不存在原则上的分歧。例如：1978年美国土木工程师协会岩土工程分会土动力学委员会对“液化”一词的定义就是“液化—将任何物质转变为液态的作用或过程”；美国的Seed H.B.对土液化的概念性解释为“峰值循环孔隙水压力比（峰值循环孔隙水压力与初始有效约束压力之比）到达100%的初始液化”；汪闻韶给无粘性土液化的定义是“物质从固体状态转化为液体状态的行为和过程”，称为“液化”。宏观上表现为土体出现类似液体的状态。土体液化主要在饱和无粘性土或稍具粘性的土中发生。在不排水条件下，在重复或单方向的荷载作用下，其超孔隙水压力增加，有效应力减小，抗剪强度降低甚至消失，由固体状态转变为液体状态。

3 砂土液化的研究现状

3.1 震动液化的机理

地基液化的震害现象早己为人熟知，强烈液化的宏观标志是“喷水冒砂”和建筑物严重沉降、失稳。但对液化机理的认识，却有两种明显不同的观点。

一种观点从液化的应力状态出发，液化条件为土的法向有效应力σ´＝0，土不具有任何抵抗剪切的能力。这种观点以Seed为代表。当土在动荷作用下的任何一个瞬间开始出现这种应力状态时，即认为土达到了初始液化状态。此后，在往返荷载的持续作用下，轮番出现初始液化状态，表现出土的往返活动性，使土的动变形逐渐积累，最后出现土的整体强度破坏或超过实际容许值的变形失稳。这种过程均需有初始液化状态的出现，否则将不会有液化破坏。从这一观点出发，液化的研究将着重于确定饱和砂土达到初始液化的可能性及其范围，同时视初始液化的点或范围内的土具有零强度值，来分析土体的应力、应变以及稳定性。

另一种观点从土体位移，变形的角度出发，不必达到初始液化的应力条件。土体由于结构破坏和孔压上升而引起的强弱化，出现具有液化状态的流动破坏，就认为土体已经液化。这种观点以Castro,Robertson等人为代表。在这种观点中，应用了Casagrande提出的临界孔隙比ecr(ecr是指剪切过程中既无剪缩又无剪胀的孔隙比)的概念，将土分为剪缩性土和剪胀性土，并提出了稳态变形和稳态强度的概念。所谓稳态变形是指土在一定常法向有效应力和一定常剪应力作用下产生的常体积和常速度连续变形的状态(即流动变形)，此时的剪应力即稳态强度。Casagrande在固结不排水三轴试验中采用定荷加载(dead-load increments)方式，在实验室内观察到了“流动结构”的现象，由于具体的条件不同，这种流动破坏具有不同的形态。

3.2 砂土液化的影响因素

土在振动作用下是否液化，主要与土的性质、地震前的应力状况、震动的特性等因素有关。归纳起来可以简单地分为内因和外因两种。胡定和张利明将前人的研究成果列为下图，较为全面地总结了土体液化的已知因素。土质条件、排水条件、静力条件为内因，动力条件则为外因。

图1 液化影响因素（引自胡定和张立明 1991）

由图1可知，地基液化影响因素众多，且研究表明众因素对地基液化的影响呈高度的非线性。现在还很难用统计、简化的模型、单一弹性体理论或塑性理论，甚至包括弹塑性理论来进行准确判别地基液化和危害程度评估。

3.3 无粘性土液化判别及危害程度评价方法

液化判别是指地基是否发生液化，液化危害程度是指地基液化程度。传统液化判别和危害程度评价方法多是在宏观地震灾害现象资料、现场试验和室内试验基础上总结、分析、统计得出的规律。目前液化危害程度评价的量化公式较少，常用方法有液化指数法、概率分析方法以及用震陷值或结合谱烈度比方法来综合评价液化等级[20]。国内外用于砂土液化的判别方法种类繁多。但由于影响砂土液化问题的复杂性，每种方法都有一定的运用范围和局限性。

传统土液化判别方法大致可归纳为现场实验、室内实验、经验对比[3]、动力分析四大类。

（1）现场试验方法

其判别法基本原理是：在宏观地震液化和非液化区域，依据现场试验测得判别指标的数据，通过分析、统计和总结，建立与宏观地震灾害资料之间的关系，得出经验公式或液化分界线来判别液化与否。主要包括标准贯入临界击数判别法（SPT）、静力触探法（CPT）、剪切波速法、瑞利波速法、能量判别法。

此类方法比较直观且可以考虑多个影响饱和砂土液化的因素，许多建筑物抗震设计规范都是采用此类方法；避免了室内试验中土样扰动等问题，具有较强的实用性和可靠性。但也存在一些不足：

一是需要大量的地震现场统计样本，已经累计的各类土体液化现场试验数据还比较少。例如尽管剪切波速法具有物理意义明确、波速值离散性小、预测可靠性高、可重复、经济性好、快速等优点，但过去的一些地震现场资料中，没有剪切波速的记录。

二是地基液化调查资料多是在自由场地取得的，一般说此类方法适用于自由场地的液化判别。

三是此类方法建立在地震现场的液化实例基础上，具有地区区域性，通用性不够理想，应用于某些地区的不同土层或不同烈度时精度不高。

（2）室内试验方法

这类方法根据室内试验模拟现场条件确定土体的抗液化强度，同时用设计地震资料计算地震动应力指标，比较两者大小判别液化与否。研究人员采用的主要室内试验有：各种类型的循环三轴压缩试验、共振柱试验、循环剪切、循环扭剪、振动台、离心机模型试验。这类方法以Seed和Idriss提出的抗液化剪应力法为代表，还有以后改进的一系列方法以及基于其基本思想提出的其它判别法。

此类方法主要用于判别在大型建筑物地基中和土工结构物中的饱和砂土体的液化。它可根据建筑物的具体形状、场地边界、排水条件等在实验室中进行模拟，并根据实际经验对结果给予修正。此类方法存在取样困难、应力释放和试样应力状态与土基差异较大等缺陷。因此，试验参数确定以及如何更好地模拟土体的现场情况是提高室内试验方法判别可靠度的关键。

（3）经验对比

根据宏观震害总结的经验，提出的液化判别标准。例如Seed和水利水电工程地质勘察部门提出的相对密度判别法。

（4）动力分析方法

动力分析方法主要有等效线性总应力动力分析法和有效应力动力分析法[1]两种。前者不考虑孔隙水压力的升高对土动力特性的影响，后者则反之。为了考虑土的非线性特性，主要采用有限元法评价土体的液化特性的动力分析方法来处理此类问题。

动力分析方法适用于自由场地，也适用于判别重要建筑物地基中和土工结构中饱和土体液化(土体的受力状态和几何边界比较复杂，需要单独的试验研究和计算分析)。它综合考虑了地震动力特性、地形地质条件、荷载作用、边界条件等多种因素的影响，还可以研究地震过程中及以后液化区的发生、发展过程。

但动力分析方法需要由室内试验确定土的若干动力特性参数以及复杂的计算分析，因此在实际工程中应用的较少，目前只在一些重大工程中适用[2,15,16]。

4 砂土液化研究新方法的动态

随着计算技术的发展和数学理论的完善，目前还出现了一些通过严谨的数学方法将各指标统一起来进行判别的方法[2 ]。中国科学院工程力学研究所地基研究室采用非线性的判别函数进行分析，建立了多元统计分析方法的液化势公式;采用模糊层次综合评判方法进行液化判别，例如模糊聚类分析[5]、模糊概率分析[6,7]。此法需要对各个选取指标赋予不同的权重，权值的选取带有主观性和随意性，导致结果失真；基于地震作用下饱和砂土体系中内部信息部分己知，部分未知的灰色系统，反映液化可能性的指标值是通过一些灰数的原理进行计算分析的。用灰色理论进行预测，当原始数据序列波动较大且信息过于分散时，预测的精度会降低;采用突变理论对地震液化资料进行系统分析，得出的液化判别方法。另外,还有基于GIS的砂土液化可视化评价模型和人工神经网络方法（ANN）评价方法，下文将重点介绍。

4.1 基于GIS的砂土液化可视化评价模型

地理信息系统(Geographic Information Systems 简称GIs)是一种具有存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用工具，在最近的几十年里取得了惊人的发展[8,9]。其应用领域非常广泛，目前有人借助GIs平台对开发砂土液化可视化评价模型进行了一些分析和探讨。

其基本思理是：建立空间数据库，用于储存、管理调查点处土的各项性质数据、SPT与CPT数据、室内三轴试验、场地地震设防等级、地形地貌，地质、构造等特征数据；构建砂土液化评价的分析模型；调用空间数据库相关数据，通过模型判别液化可能区域、灾害评价及防治处理，最终形成可视化。

优点是通过计算机实现砂土液化的可视化分析和分析成果可视化，而且信息丰富、使用方便、交互性好;砂土液化评价的分析模型综合考虑了影响土体液化的因素和研究成果。

4.2 人工神经网络方法判别饱和砂土液化

随着人工神经网络(Artificial Neural Network,简称ANN)理论的不断发展和完善, 许多人开始用ANN方法研究评价饱和砂土液化问题。人工神经网络是一种非线性动力学系统，具有良好的自适应性、自组织性及很强的学习、联想、容错、抗干扰能力[10]，可以灵活方便地对多成因的复杂未知系数进行高度建模[11]，因此很适合砂土液化问题的研究。

地基土液化判别及等级评价需要建立ANN模型，目前广泛采用构建三层网络模型，大多数采用B-P算法，即向后传播学习算法(Back Propagation Learning Algorithm)求解。B-P网络是ANN一个典型模型，可以以任意精度逼近任意连续函数，被广泛应用于非线性建模、函数逼近和模式分类等方面。求解普遍使用梯度下降法，用迭代运算求解权值[12]。

BP模型虽然从各个方面都有其重要意义，但它存在局部极小值及收敛速度慢等问题。针对BP算法存在的问题，有人进行了一些改进。采用加入动量项[13]和共轭梯度法[14]，克服BP网络模型收敛速度慢和目标函数存在局部极小点的问题。

笔者认为目前采用ANN研究饱和砂土液化在以下方面还有待进一步研究。

（1）输入层节点数即影响砂土液化的因素数的选择存在争议。笔者选取了4个砂土液化B-P网络模型[18,19]，并制成表一和表二。比较两表，显然砂土液化评价及危害程度等级评价B-P网络模型的指标选择还存在一些分歧。因此，4个模型得出的影响砂土液化评价的指标权重分析不会相同，势必影响砂土液化评价结果。

（2）ANNN研究饱和砂土液化在适用范围上还存在着局限性。由于绝大多数网络训练采用一个地震砂土液化地区的学习样本，训练好的网络只对该地区的其他样本进行判别、比对。因此，尽管判别结果有较高的正确率，但只能说明仅适用该地区。

因此建议输入层指标的选择需进一步研究、分析，并遵循简易性和代表性原则。应充分利用现有文献地震液化资料，选取通过现场试验、土动力试验以及经验公式容易得到的指标。由于影响砂土液化的因素很多，应建立统一的评价模型进行分析，经过运算并比对结果确定影响砂土液化的代表性输入指标。

表一 砂土液化评价B-P网络模型输入节点数(指标数)选择表

节点数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

指标

名称
标贯击数(N63.5)
砂土的平均粒径（D50）
剪应力比

(τ/σ0´)
粘粒含量

(ρc)
上覆有效压力(σ0´)
地震烈度(I)
砂层埋深(ds)
不均匀系数(Cu)
震中距

(L)
地下水位(dw)
震级

（M）

模型一
√
√

√
√

√

模型二
√
√
√

√
√
√
√
√

表二 砂土液化危害程度等级评价B-P网络模型输入节点(指标数)选择表

节点数
1
2
3
4
5
6

指标名称
标贯击数(N63.5)
粘粒含量(ρc)
地下水位(dw)
地震烈度(I)
上覆砂层厚度()
液化层厚度(d)

模型一
√
√
√
√
√

模型二
√
√
√

√
√

参考文献：

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作者简介:

任金刚（Ren Jingang） 男 工程师 海河下游管理局 河西区宾馆南道19号 300061

王玉芳（Wang Yufang）海河下游管理局河西区宾馆南道19号 300061

饱和砂土地震液化研究方法概述

（SUMMARY ON METHODS OF ASSESSING SATURATED SANDS LIQUEFACTION）

饱和砂土液化(saturated sands liquefaction)；动力分析方法（dynamic analyse method）；可视化评价模型（visual evaluation model）；人工神经网络（artificial neural networks）；BP算法（BP algorithm）

F. 贾永刚的发表论文

单红仙，刘晓磊，贾永刚（通讯作者），郑杰文. 黄河口沉积物固结过程电阻率监测研究. 岩土工程学报，待刊
杨秀娟，贾永刚，单红仙，吴? 琼，刘? 辉，水动力作用对黄河口沉积物强度影响的现场试验研究，岩土工程学报，2010，32（4）：
常方强，贾永刚，郭秀军等，黄河口粉土液化过程的现场振动试验研究，岩土工程学报，2009，31（4）：609~616
常方强，贾永刚，涂帆，波浪引起海床土体液化的概率研究，水利学报，2009，40（4）：449-456
常方强，贾永刚，张建等，黄河水下三角洲硬壳层特征及其液化过程研究，工程地质学报，2009，，17（3）：349~356
常方强，贾永刚（通讯作者），常方伟，波浪作用下黄河口埕岛海域海床非均匀液化研究，华东师范大学学报，2008全国博士生学术论坛（河口海岸方向），2009，3：83-89
常方强，贾永刚（通讯作者）. 黄河口埕岛海域土性特征的统计分析. 海洋地质与第四纪地质，2009，28（6）：35~39
张衍涛，常方强，孟祥梅，张建，贾永刚（通讯作者），黄河口埕岛海域表层沉积物土性的区域变化及其机理分析，海洋科学进展，2009，27（3）：351-357
单红仙，郑杰文，贾永刚（通讯作者），张民生，刘晓磊. 黄河口粉质土沉积物侵蚀性动态变化试验研究. 海洋学报，2009，31（4）：112~119
杨秀娟，贾永刚（通讯作者），刘红军，单红仙. 黄河三角洲沉积物超固结特征及其成因. 海洋地质与第四纪地质，29（5）：30~34
常方强，贾永刚（通讯作者），黄河水下三角洲海底管线差异沉降的安全性分析，中国海洋大学学报，2009,39(2)：281-284
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贾永刚，三峡及邻区现今构造应力场特征成因，第四届全国工程地质大会论文集，北京：海洋出版社，1992，34～38.
贾永刚，沈渭铨，黄河三角洲前缘的短周期内波，L.D.赖特，杨作升，B.D.博恩霍尔德等（译文），河口沉积动力学研究文集（一）黄河口水下底坡不稳定性，青岛：青岛海洋大学出版社，1991，125～132.
薄景山、贾永刚，论仙女山地区构造应力场的演化及对三峡水库诱发地震的影响，长春地质学院学报(长江三峡工程专集)，1988，25～31.
薄景山、李同录、贾永刚，水库地震研究的回顾与展望，长春地质学院学报(长江三峡工程专集)，1988，54～59.
谭周地、李同录、刘树田、贾永刚、薄景山，长江三峡水库库首区断裂壤中汞气分布特征及断裂活动性分析，长春地质学院学报(长江三峡工程专集)，1988，18～24.

G. 工程地质钻探工安全操作规程，谁知道有这类书籍

“工程地质钻探工安全操作规程
1、严格遵守劳动纪律、坚守工作岗位，上班前不准喝酒，进入施工现场必须穿戴整齐，戴好安全帽，不得赤脚、穿拖鞋、打赤膊工作。
2、高空作业必须挂好安全带，禁止上下同时作业。
3、各类机械设备安装、牢固、周正、水平，不准带电移动设备。雷雨、暴雨禁止作业。
4、在钻具下入钻孔途中遇阻时，用管钳转动钻具但吊卡必须吊住钻杆。
5、回次终了时，必须用升降机将主动钻杆提上孔口，不得边用卡盘，边用管钳别，以防管钳打滑伤人。
6、提下钻不能猛提猛放，孔内卡钻更不得强行起拔，应用震动或转动等方法提升。
7、不得将手置于钻具、取土器底部或用手托。起拔垫叉时不得将手拿在垫叉下面。
8、不使用扭伤错股的钢丝绳，钢丝绳上的断头刺应削掉，断头达1/7时不得继续使用。
9、弯曲及裂痕未经修复的钻塔不得使用，各部、零件均应保持完整无缺，起钻时应随时注意塔架的负荷能力。
10、钻塔场地应进行整平，以防设备及钻塔倾斜，木机台板厚度不得小于40毫米。
11、锤击套管不能用手扶套管打箍，在打吊时不准用手扶吊锤杆，同时必须安装冲击把手。
12、用钻杆撬起钻具时不得用胸口或腹部向下压钻杆，不使用有伤痕的撬杆。
13、定期对机具进行检查，对摩损部件应及时修理或更换。
14、在稻田和泥泞的场地上施工，操作人员应穿长筒胶鞋，严禁打赤脚，以防伤脚或触电。
15、所有设备迁移，必须先切断电源总开关，严禁带电移位。
16、所有从事工程地质钻探施工人员必须严格执行《岩心钻探规程》中的有关条款。
”可以在网上搜搜，网络里有！ 中华人民共和国地质矿产行业标准
DZ/T 0017—91
工 程 地 质 钻 探 规 程
1991—12—09发布 1992—07—01实施
中华人民共和国地质矿产部 发布
目 次
1 主题内容与适用范围 (1)
2 引用标准 (1)
3 各类工程勘查钻探的工作要点 (1)
4 钻探设备的选择与安装 (7)
5 钻探方法与钻进工艺 (10)
6 水域钻探 (19)
7 钻孔原状土样的采取 (25)
8 钻孔原位测试与水文地质试验 (27)
9 工程质量基本要求 (33)
10 施工安全的基本要求 (38)
11 机械仪器、专用工具的使用与维护 (42)
12 机台管理 (45)
附录A 动力触探试验探杆长度校正系数及公式(补充件) (48)
附录B 触探指标与土的主要力学指标的关系(参考件) (49)
附录C 土石的类型及野外鉴别(参考件) (52)
附录D 本规程所用法定计量单位与沿用的非法定计量单位的对照和
换算(参考件) (54)
中华人民共和国地质矿产行业标准
DZ/T 0017—91
工 程 地 质 钻 探 规 程
工程地质钻探是工程地质工作的重要组成部分，是进行国土整治与开发、城市规划与建设、水利水电建设规划与开发以及铁路、交通、国防工程建设中，为直接取得地下地质实物资料和野外试验资料的最主要、最有效的技术方法。它的基本任务是在工程地质测绘及物探工作的基础上，揭露并划分地层、测定界线；鉴定和描述岩土的岩性、成分和产状；了解地质构造及不良地质现象的分布、界限及形态等；并通过钻孔。原位测试、水文地质试验与观测，采取各类原状或扰动样品，提供室内试验，以了解岩土体的物理力学性质，为评价、规划和进行各类工程建设项目提供必需的地质数据及资料。
1 主题内容与适用范围
1.1 主题内容
本规程规定了进行区域工程地质调查和各类建筑工程场(厂)址基础工程地质勘察钻探的各项生产活动的技术要求，它既包含技术工作要求，又包括有关工艺操作规定。
1.2 适用范围
本规程适用于区域工程地质调查和各类场(厂)址基础工程地质勘察钻探的设计、施工、管理和检查，是进行各类工程地质钻探各项工作的重要依据和准则。
本规程不适用于大口径基础桩施工工程钻探。
本规程中有些条款只是一般性和原则性的规定要求，在贯彻执行本规程时可根据具体情况制订实施细则或补充规定。
2 引用标准
2.1 直接引用标准
GB 3423 金刚石岩芯钻探用无缝钢管
DZl.1 金刚石岩芯钻探管材螺纹
DZ 2.1 地质钻探金刚石钻头
DZ 2.2 地质钻探金刚石扩孔器
TB J12 铁路工程地质技术规则
2.2 配合使用的标准
ZB D14002 1/20万工程地质调查规范
ZB D14003 1/2.5—1/5万工程地质调查规范(岩土工程地质勘察规范)(水文地质钻探规程)
3 各类工程勘查钻探的工作要点
3.1 区域工程地质调查钻探
3.1.1 区域工程地质调查钻探是指1∶100万、1∶50万、1∶20万、1∶5万、1∶2.5万等比例尺的区域性、基础性、综合性的工程地质调查中所采用或选用的一种技术方法，一般应在综合分析已有资料的基础上，根据区域工程地质特征和国民经济规划发展的需要，布置钻探工作。
3.1.2 区域工程地质调查钻探的目的是揭露埋藏的岩土体地质结构及水文地质条件，了解岩土体的工程地质性质，其主要任务是一
a．调查岩土体的空间分布、岩性、厚度，进行分层和划分土体结构类型；
b．揭露地质构造的变化，破碎带的空间分布和岩性、胶结程度及其随深度变化情况；
c. 了解风化带、滑动体、岩溶等处动力地质现象的空间分布、规模、组成或充填物性质及发育规律；
d．调查含水层的水位、含(透)水性及水质；
e. 采取试验样品，进行野外原位测试，为了解岩土体物理力学性质的空间变化规律以及工程地质长期观测提供条件，获取必需和足够数量的岩土工程地质性质方面的代表性资料以及取得评价工程地 质条件的定量指标；
f．了解工程建筑材料的埋藏分布、岩性及开采条件。’
3.1.3 区域工程地质调查钻探工作应考虑国民经济建设的需要，把经济发达区和列为近期规划的重点工程或有经济发展前景的地区作为工作重点。钻孔布置的一般原则是：
a．在平原区，为建立勘探结构剖面，应在代表性地区投入较多的工作量，沿工程地质条件变异大的方向布置钻探剖面或组成“十”字形、“井”字形勘探线(网)；
b．在山区，勘探线主要布置在山间盆地、大型河谷及其他地形平缓的较大面积土层覆盖区；勘探线方向应垂直主要构造线或地貌单元以及岩土体工程地质类型；对重大而具有代表性的动力地质现象和断裂构造带地段，应布置适当钻孔；
c．黄土地区，应把查明黄土垂直分层和水平变化规律、湿陷性等作为勘探重点；
d． 冻土地区，应把查明冻土结构类型和季节性冻土的上、下界面，主要不良冻融现象作为勘探的重点；其他，如岩溶地区、滨海区、沙漠地区及其他分布有特殊岩土体的地区，都应依其工程地质特点和主要工程地质问题布置钻探工作。
此外，在布置的钻孔中，控制性钻孔数量一般应占总数的5％一10％。
3.1.4 钻孔深度确定的一般原则
a．平原区孔深一般为10一30 m左右：根据工程地质条件并结合建设布局的需要可适当加深，如滨海平原区域市工程地质调查钻孔可加深至50m；
b．对于厚度小于20 m的覆盖层和风化带，应钻进至新鲜基岩3—5m；
c．对于揭露构造破碎带的钻孔，应钻透破碎带至完整基岩3—5m；
d．对于外动力地质现象的活动体，应钻进至活动体下5m左右；
e．岩溶裸露区和浅埋区的钻孔，一般应钻入岩层内20一30 m，控制性钻孔应酌情加深；
f .少量深部控制性钻孔，孔深一般控制在100 m左右。
3.1.5 钻孔原状土样的采取
以了解每个工程地质单元中主要土体的物理力学特性指标为主：一般在钻孔中分层采取，对主要土层和有特殊意义的夹层每层至少一组样，厚度大而岩性又变化明显者，应酌情增加。
3.1.6钻孔原位测试
应选择在各工程地质单元中具有代表性的钻孔与孔段进行，测试方法可根据测试对象的特点选取。常用钻孔原位测试方法的应用范围与作用是：
a．采用动力触探可测得砂土的孔隙比或相对密度，粉土、粘性土的状态，估算土的强度和变形参数，评定地基土和桩基的承载力等；标准贯入试验主要适用于砂土、粉土、一般粘性土，以及补步判定砂土、粉土的地震液化可能性；
b．静力触探适用于粘性土、粉土及中密、稍密的砂土层，也可用于含少量碎石的土层；可对地基土进行力学分层，测定各类土，特别是软弱土层(如淤泥、淤泥质土等)的容许承载力和压缩模量；在桩基工程勘查中，尤其适用于选择持力层和预估单桩承载力；
c. 采用十字板剪切试验可测定饱和粘土层、淤泥等软弱粘土的不排水抗剪强度和土的灵敏度；
d．旁(横)压试验适合用于测定粘性土、砂土、粉土、软质岩石和风化岩石的承载力，横压变形模量及其应力应变关系等。
3.1.7水文地质试验
在拟建的水工建筑区，尤其是水库工程的可能渗漏地段和坝址区，应在钻孔中进行自上而下的分段压(注)水试验，以了解岩石的透水性和裂隙性；在规划的建筑区，尤其是地下建筑和开采工程区，应选择其主要含水层进行少量的抽水试验工作。
3.2 场(厂)址地基钻探
3.2.1 选择场(厂)址钻探
3.2.1.1 选择场(厂)址钻探是工业及民用建筑、水利水电工程、机场、港口及国防工程等各类场(厂)址工程地质钻探的第一个阶段，其目的是为规划选点或场地可行性研究以及下一阶段——初勘阶段提供地质资料，对拟选场(厂)址在地质上的稳定性和适宜性做出评价；当已有资料不满足要求时布置钻探工作。
3.2.1.2 选择场(厂)址钻探的任务是了解建设地区的工程地质条件，即场(厂)址的地层岩性、构造、岩土的物理力学性质、不良地质现象及地下水等，为规划选点及可行性论证提供依据。由于各类场(厂)址工程的性质和类别不尽相同，其钻探工作的布置、钻孔深度、原状土样的采取、原位测试及水文地质试验与观测等应按照有关专业规程规范要求进行。
3.2.2 初勘工程钻探
3.2.2.1 初步勘查工程钻探是在场(厂)址经批准后进行。其目的是全面查明选定场(厂)址的工程地质条件，对场地内各建筑地段的稳定性和工程地质问题作出定量评价，并为确定建筑工程的形式、规模、主要建筑地基基础工程施工方案及对不良地质现象的防治工程提供足够的工程地质数据资料。其主要任务是：
a．初步查明场(厂)址地层岩性、构造、岩土的物理力学性质、水文地质条件及冻结层深度；
b．查明场地不良地质现象的成因类型、分布范围、对场地稳定性的影响程度及其发展趋势；
c．对设计地震裂度为七级及其以上的建筑物，应判定场地和地基的地震效应；
d.对水工建筑物场地区附近的天然建筑材料进行初查。
3.2.2.2 工程布置与钻ZL深度：
初勘工程钻孔分为一般性钻孔和控制性钻孔两类。控制性钻孔，一般占钻孔总数的1/5一l/3，且每个地貌单元均应有控制性钻孔。钻孔深度根据工程类别和场地工程地质条件确定，一般不超过30 m，以满足建筑物地基受压层深度的要求以及了解场地较深部的地层岩性及是否存在软弱地层或其他地质问题为准；同时，根据钻探中出现的具体情况可适当增减钻孔深度。
3.2.2.3 钻孔原状土样的采取、原位测试及水文地质试验：
a．工业和民用建筑钻孔原状土样的采取与原位测试的数量，一般应占总数的1/4—1/2，并在平面上适当均布；多数情况下，作原位测试的钻孔，同时应作为采取原状土样钻孔使用；同时，通常采用简易可行的原位测试方法，如标准贯入试验；对于复杂费时的原位测试项目，一般到详勘时再做。
b．取原状土样或原位测试的竖向间距，主要按地层特点和土的均匀程度确定，当地层稳定、土质较均匀时可放宽取样、测试间距，反之则应缩小间距，但各土层一般均需要采取试样或取得测试数据。
c．要初步查明对工程建设有影响的水文地质条件，应调查地下水的类型、含水层性质、补给排泄条件，实测地下水水位，初步确定其变化幅度，必要时应设地下水长期观测孔。
d．在拟建的水工建筑基岩区，除少数专门性钻孔外，均应进行分段压水试验；在平原河流或有深厚覆盖层的峡谷水工建筑区，对砂砾卵石层或其他主要含(透)水层的钻孔，应分层进行抽、注水试验。
3.2.3详勘工程钻探
3.2.3.1 详细勘查工程地质钻探在初步设计后进行，目的是补充初勘工作中的不足之处，使每个建筑物下的地基条件完全明确，以便为地基基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程，提供设计数据和资料，即对具体建筑物地基或具体地质问题进行钻探，为施工图设计和施工提供工程地质资料。
其主要任务是：
a．查明场地内的地层结构、岩土的物理力学性质，并对地基的稳定性、压缩性及容许承载力作出
评价；
b．查明地下水类型、埋藏条件和侵蚀性，必要时还需查明地层的渗透性、水位变化幅度及其规律；
c．提供不良地质现象的整、防治工程所需资料和数据；
d．判定和查明地基岩土和地下水在建筑物施工和使用中可能产生的变化和影响及其防治所需的资料；
e．对水工建筑区附近的天然建筑材料进行详查。
3.2.3.2 根据工程性质及其类别确定钻孔深度，其中：
a.工业和民用建筑工程钻孔深度一般按地基计算类别确定，其中按容许承载力计算的地基，以控制地基主要受力层为原则；对除按容许承载力计算外尚需进行变形验算的地基，控制性钻孔应达到地基压缩(沉降)层的计算深度，场地有大面积地面堆载或有软弱下卧层时，应适当加深。
b．水工建筑钻孔深度应根据地质条件，结合建筑物类型、建筑物高度或基础宽度等具体确定；河床钻孔，一般为1/2—2倍坝高或闸底板宽度，岩溶地区应适当加深；中低坝或闸基钻孔，一般为坝高或闸底板宽度的一倍左右；对建在覆盖层上的坝(闸)钻孔，通常应打入基岩适当深度；当软土层或透水层厚度较大时，应有部分控制深孔打到相对隔水层或相对硬土层；岸坡上的钻孔，应打到可利用的稳定岩体与相对隔水层或地下水位以下一定深度。
3.2.3.3 钻孔原状土样的采取与原位测试：
a．其数量应按地基土的复杂程度、建筑物类别及场地面积确定，工业和民用建筑钻孔一般应占钻孔总数的1/3—2/3，且每个场地和每个建筑物不得少于2—3个；
b．其竖向间距应按设计要求、地基土的均匀性和代表性确定，在地基主要受力层内一般为1—2m，其下间距可适当放宽；但在同一场地内每个主要土层的试样和原位测试数据一般各不得少于3—6个，对于厚度小于1m的夹层或透镜体，应视其对地基的影响程度确定是否采取原状土样及原位测试。
3.2.3.4 水文地质测试：
在初勘的基础上进一步查明场地的水文地质条件，进行必要的水文地质观测与试验，以查明地下水的类型、性质、埋藏条件、变化规律及有关的水文地质参数。例如为建筑物基础、地下建筑物设计提供渗透性系数和单位涌水量资料的钻孔进行抽水试验；为了了解岩石的裂隙发育程度并为防渗漏设施的设计提供资料的钻孔进行压水试验；为测定上部土层的渗透性能而进行的钻孔注水试验；以及为掌握地下水动态而进行的钻孔长期观测等。
3.3 专门工程勘查钻探
3.3.1 类别与目的
专门工程勘查通常包括高层建筑基础工程、动力基础工程、取水工程、桥涵工程、线路工程、隧洞工程勘查等，此外，施工勘察也属此范畴。专门工程勘查工作通常在初详勘后进行或与详勘工作同步进行，其钻探目的是为满足专门工程进行设计施工的需要，解决与设计施工有关的工程地质问题，提供相应的工程地质资料。
3.3.2 高层(指八层以上需用电梯的)建筑基础工程钻探
3.3.2.1 箱形基础钻探
3.3.2.1.1 主要任务：
a. 查明建筑物影响范围内地基上的分布、组成及均匀性，采取原状土样，进行钻孔原位测试，对土的强度和变形指标作出评价；
b．查明地下水的状况，提供设计施工所需的基坑开挖和人工降低地下水位的有关参数；
c．查明建筑物附近有无影响工程稳定的不良地质现象及产生地震液化的地层及其埋藏分布状况，以便对整个建筑场地的长期稳定性和抗震稳定性以及对邻近建筑物的影响进行评价。
3.3.2.1.2 工作布置与钻孔深度：通常每幢单独高层建筑物的钻孔数不少于4个，钻孔最大间距不得超过35m，其中控制性钻孔不少于2个；深度一般为1.5—2倍箱形基础宽度(从基础底面算起)。
3.3.2.2 桩基工程钻探
当场地的地基土层较软弱，其下不太深处又有较密实的持力层时，可采用钻孔灌注桩基础。
3.3.2.2.1 主要目的是选择桩尖的持力层，查明桩尖持力层的分布、厚度及其物理力学指标、确定单桩承载力，为桩基设计提供工程地质资料。
3.3.2.2.2 钻孔深度，根据桩的不同类型而定：
a．对于单排端承桩，一般应钻至预计的桩尖持力层顶板以下2—3m；当预定深度内有软弱下卧层时，应予钻穿并钻到厚度不小于3m的密实土层；当持力层为基岩时，一般钻到基岩即可；
b．对于单排摩擦桩，钻孔深度应超过预计桩长l一2m。
3.3.2.2.3 对桩基钻孔深度范围内的每一主要土层，均应采取原状土或进行原位测试。
3.3.3 动力机器基础勘查钻探
动力机器基础，除要求查明地基在静载下的稳定性、变形性质和承载力外，尚应查明地基在动载下的稳定性、变形性质和承载力等。
3.3.3.1 钻探工作一般与建筑物地基钻探一并进行，其目的是查明地基土层的构成，特别是人工填土、堆积土、软土及可能产生液化的砂土等；对振动反应敏感的土层的分布；采取原状土样及进行原位测试， 以确定土层的物理力学性质及动力性质。
3.3.3.2 钻孔深度根据基础埋深及地质情况确定，一般按静荷载的压缩层计算深度或达基础底面下1.5—3倍基础短边长即可。
3.3.4 线路工程勘查钻探
主要包括工厂的铁道专用线、公路专用线、重型车辆试车道和架空索道，输电线路及给排水管道的地基钻探，是在工程地质测绘(一般比例尺不小于1∶5000)不能满足设计要求时进行。
3.3.4.1 铁路和公路专用线、试车道地基钻孔一般沿线路中心线布置，对高路堤、深路堑、斜坡地段及其他特殊地质条件地段，应布置一定数量的钻探横剖面，每一横剖面不少于3个钻孔；钻孔深度应达基底持力层下或钻入基岩1—2m，但孔深一般不超过10 m。
3.3.4.2 架空索道、输电线路地基钻探主要为查明每个支架处的工程地质条件，并提供。。。。。

H. 工程地质勘查预算标准

以工程建筑为目的，对岩石和土进行的各种试验的总称。岩土试验是工程地质勘察的重要组成部分，分为使岩、土试样脱离母体的取样试验和在岩、土体上直接进行的原位试验。取样试验主要测定:①表征岩、土结构和成分的指标。如岩石的密度、吸水率和饱和吸水率等;土的粒度级配、天然含水率、密度、液限和塑限、胀缩性指标、崩解性指标、毛管水上升高度等。②渗透性指标。③变形性能和强度指标。变形指标，如岩石的各种模量以及土的压缩系数和变形模量;强度指标，如岩石的单轴抗压强度和抗拉强度以及岩、土的内摩擦角和内聚力。测定岩、土内摩擦角和内聚力的剪切试验，分为直剪试验和三轴剪切试验。前者是试样在不同的压应力作用下直接施加剪应力，并使之沿预定的面发生剪切变形直至破坏。原位试验主要包括以下项目:①载荷试验，是在试坑或钻孔中模拟天然地基条件施加垂直荷载，观测沉降与荷载的关系。根据荷载与沉降关系曲线确定地基土体的承载力和计算变形模量。②旁压试验，是将旁压器安置在钻孔中，通入高压水使旁压器向孔壁施加水平压力，孔壁土体发生变形，测量压力与孔壁土体的变形，绘出压力-变形曲线,并据以求得地基承载力。③十字板剪切试验,是将十字板头(由4块矩形钢板呈十字形焊接在轴杆上)压入钻孔中，等速转动轴杆带动十字板头，根据对所施加的纯扭矩与土体对十字板头的阻抗力矩相平衡的原理，计算土体的抗剪强度。此种试验仅适用于饱水的粘性土。④触探，是将一定形状的特制探头压入或用重锤击入钻孔孔底，根据土体对探头贯入的阻抗力，求得土体的某些工程地质参数。用静力将锥形探头压入土体中的为静力触探，由试验可直接测得贯入阻力以及锥头阻力和侧壁摩擦力。利用它们可以对土体分层，确定土体的承载力，或者通过经验关系或估算粘性土体的压缩变形指标、饱水粘性土体的抗剪强度以及砂土的密实度等。用一定质量的重锤将锥形探头击入土体中的为动力触探。动力触探以一定落矩将探头击入土体中一定深度所需要的锤击数为主要指标。标准贯入试验实质上是一种管状探头(常称为标准贯入器)的动力触探。根据不同类型动力触探的锤击数，可以确定不同类型土体的地基承载力，或者通过经验关系，估算粘性土和砂土的抗剪强度，以及粘性土的压缩变形指标，判断粘性土的稠度状态以及砂土的密实度和振动液化的可能性。勘察时对土质取样试验后所了解到的信息是后续工程设计、施工等各项工作的基础，只有知道了土质的情况，才能地基基础的类型及地基处理的方法，才能准确的设计工程图纸，也才有可能根据施工图纸做出准确的工程造价的估算、预算。