地質(zhì)土質(zhì)與筑路材料

內(nèi)容介紹

《地質(zhì)土質(zhì)與筑路材料》共分四篇，第一篇地質(zhì)學部分，包括：地球與地質(zhì)作用、礦物與巖石、地層與地質(zhì)構造、地下水和常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象；第二篇土質(zhì)學部分，包括：土的組成、土的工程性質(zhì)、土的分類及特殊土的簡介；第三篇筑路材料部分，包括：砂石材料、石灰與水泥、水泥混凝土與砂漿、瀝青原材料、瀝青混合材料、鋼材與木材；第四篇試驗部分，包括：土工試驗、砂石材料試驗、天然石料試驗、石灰與水泥試驗、水泥混凝土與建筑砂漿試驗，瀝青原材料試驗、瀝青混合材料試驗，金屬材料試驗。共39個試驗。

《地質(zhì)土質(zhì)與筑路材料》是全國交通中等職業(yè)技術（技工）學校公路（高等級公路）養(yǎng)護專業(yè)用教材，也可供廣大公路干部職工崗位培訓、公路技術工人等級培訓使用或相關專業(yè)人員學習參考。

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地質(zhì)勘查基本定義

地質(zhì)勘查還包括各種比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、海洋地質(zhì)調(diào)查、地熱調(diào)查與地熱田勘探、地震地質(zhì)調(diào)查和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查等。地質(zhì)勘查必須以地質(zhì)觀察研究為基礎，根據(jù)任務要求，本著以較短的時間和較少的工作量，獲得較多、較好地質(zhì)成果的原則，選用必要的技術手段或方法，如測繪、地球物理勘探、地球化學探礦、鉆探、坑探、采樣測試、地質(zhì)遙感等等。這些方法或手段的使用或施工過程，也屬于地質(zhì)勘查的范圍。狹義地說，在中國實際地質(zhì)工作中，還把地質(zhì)勘查工作劃分為5個階段，即區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、普查、詳查、勘探和開發(fā)勘探。

地質(zhì)勘查鉆孔孔徑

（一）大口徑鉆進

工程地質(zhì)勘探鉆孔的孔徑，大多數(shù)是168MM開孔，91MM終孔，這樣的孔身結構能夠滿足一般的勘探、試驗要求。但是在特殊情況下，譬如為了探查壩基軟弱夾層和強透水帶的位置及展布方向、斷層破碎帶和緩傾角裂隙的產(chǎn)大辯論和特征，以及為了檢查基礎的灌漿質(zhì)量和混凝土的澆筑情況，就需按照工程地質(zhì)的要求，打一些大口每項鉆孔，以工程技術人員進入孔中直接觀察和測量。。 大口徑鉆孔主要在水電工程地質(zhì)勘探中采用。中國于1963年在丹江口壩直址打成了第一口大口每徑鉆孔；之后，葛洲壩、小浪底、偏窗子、三峽等水利樞紐工程中相繼采用，均取得很好的勘探效果。面且承擔了大壩基礎處理等任務。 由于大口徑鉆孔能夠讓勘探人員直接進入其中觀測和取樣，準確地搜集到第一性地質(zhì)資料，因而避免了用一般勘探耗費大量進尺而未能搞清某些地質(zhì)現(xiàn)象和問題的弊病。它也代替了施工復雜的豎井工程，而且由于無爆破震動，可以保持巖層的天然狀態(tài)。 大口徑鉆探方法有沖擊鉆進和回轉(zhuǎn)鉆進，在工程地質(zhì)勘探中主要使用后者，其孔徑分別1150、1050、950和750MM，孔深30—60M，可以取得材心。鉆具是在現(xiàn)有設備基礎上改裝的，主要包括鉆頭、巖心管、取粉管、鉆桿等。除鉆具外，還應配備吊籠、絞國及潛水泵等必要的設備。

（二）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??；鉆進時平穩(wěn)，設備的磨損小，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)鉆探中的應用墀測井是一種地球物理勘探技術，它的物理基礎是研究與巖石性質(zhì)密切相關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，結合地質(zhì)調(diào)查，了解基巖風化殼的厚度、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?？傊暡y井在工程地質(zhì)鉆探中的應用是多方面的。 所應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構情況的專長波電視測井。其中應用最多的是聲速測井。 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化帶縱波速度值列于中。

由于沒風化帶內(nèi)，巖石組織結構、礦物萬分和風化程度不同的巖石所占比例及分布，狀況不同，因而不但波速不同，而且聲速曲線的形態(tài)也不相同。劇風化帶的波速值跳躍范圍不大，曲線形態(tài)以不規(guī)則的方形鋸齒為主。強內(nèi)化帶中，當堅硬和半堅硬巖石碎塊與疏松相互摻雜時，波速值跳躍范圍大而密，曲線形態(tài)為緊密排弄的長尖刺狀鋸齒。微風化帶的聲速曲線擺動幅度較小。四川某壩基48號孔的綜合柱狀；可以用來說明應用聲波測勘查斷層破碎帶的效果。從聲波曲線的整個背景值來看，代表二疊紀斑狀玄武巖的V為3700-4400m/s，V為2300m/s. 但在標高390m附近，卻出現(xiàn)了一個明顯的低值異常，V、Vs分加緊為2150和1350m/s，幾乎相當于政黨值的一半。進行幅度觀測時，聲波能量吸收衰減強烈，振幅大大下降。經(jīng)分析，該處是斷層角礫巖，巖體十分破碎。

地質(zhì)勘查勘查手段

必須以地質(zhì)觀察研究為基礎，根據(jù)任務要求，本著以較短的時間和較少的工作量，獲得較多、較好地質(zhì)成果的原則，選用必要的技術手段或方法，如測繪、地球物理勘探、地球化學探礦、鉆探、坑探、采樣測試、地質(zhì)遙感等等。這些方法或手段的使用或施工過程，也屬于地質(zhì)勘查的范圍。