地质土质与筑路材料

内容介绍

《地质土质与筑路材料》共分四篇，第一篇地质学部分，包括：地球与地质作用、矿物与岩石、地层与地质构造、地下水和常见的不良地质现象；第二篇土质学部分，包括：土的组成、土的工程性质、土的分类及特殊土的简介；第三篇筑路材料部分，包括：砂石材料、石灰与水泥、水泥混凝土与砂浆、沥青原材料、沥青混合材料、钢材与木材；第四篇试验部分，包括：土工试验、砂石材料试验、天然石料试验、石灰与水泥试验、水泥混凝土与建筑砂浆试验，沥青原材料试验、沥青混合材料试验，金属材料试验。共39个试验。

《地质土质与筑路材料》是全国交通中等职业技术（技工）学校公路（高等级公路）养护专业用教材，也可供广大公路干部职工岗位培训、公路技术工人等级培训使用或相关专业人员学习参考。

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地质勘查基本定义

地质勘查还包括各种比例尺的区域地质调查、海洋地质调查、地热调查与地热田勘探、地震地质调查和环境地质调查等。地质勘查必须以地质观察研究为基础，根据任务要求，本着以较短的时间和较少的工作量，获得较多、较好地质成果的原则，选用必要的技术手段或方法，如测绘、地球物理勘探、地球化学探矿、钻探、坑探、采样测试、地质遥感等等。这些方法或手段的使用或施工过程，也属于地质勘查的范围。狭义地说，在中国实际地质工作中，还把地质勘查工作划分为5个阶段，即区域地质调查、普查、详查、勘探和开发勘探。

地质勘查钻孔孔径

（一）大口径钻进

工程地质勘探钻孔的孔径，大多数是168MM开孔，91MM终孔，这样的孔身结构能够满足一般的勘探、试验要求。但是在特殊情况下，譬如为了探查坝基软弱夹层和强透水带的位置及展布方向、断层破碎带和缓倾角裂隙的产大辩论和特征，以及为了检查基础的灌浆质量和混凝土的浇筑情况，就需按照工程地质的要求，打一些大口每项钻孔，以工程技术人员进入孔中直接观察和测量。。 大口径钻孔主要在水电工程地质勘探中采用。中国于1963年在丹江口坝直址打成了第一口大口每径钻孔；之后，葛洲坝、小浪底、偏窗子、三峡等水利枢纽工程中相继采用，均取得很好的勘探效果。面且承担了大坝基础处理等任务。 由于大口径钻孔能够让勘探人员直接进入其中观测和取样，准确地搜集到第一性地质资料，因而避免了用一般勘探耗费大量进尺而未能搞清某些地质现象和问题的弊病。它也代替了施工复杂的竖井工程，而且由于无爆破震动，可以保持岩层的天然状态。 大口径钻探方法有冲击钻进和回转钻进，在工程地质勘探中主要使用后者，其孔径分别1150、1050、950和750MM，孔深30—60M，可以取得材心。钻具是在现有设备基础上改装的，主要包括钻头、岩心管、取粉管、钻杆等。除钻具外，还应配备吊笼、绞国及潜水泵等必要的设备。

（二）小口径（金刚石钻头）钻进

近年来，中国在工程地质勘探中逐渐推广小口径的金刚石钻进。这种钻进有很多优点：能钻进极硬的岩石，使用寿命长，钻进效率高，岩心采取率高，且岩心完整度好；孔径均匀，孔壁光滑，钻弯曲度小；钻进时平稳，设备的磨损小，能量消耗少；重量轻，搬运方便等。金刚石钻具主要包括金刚石钻头、金刚石扩也器、岩心卡簧及金刚石钻进用岩心管。金刚石钻头生产有直径76、66、46、36MM等几种规格，较一般的钻头要小得多，故称之为“小口径”。这种钻头是将金刚石颗粒镶嵌在钻头唇部，利用金刚石的硬度磨削岩石钻入地层。金刚石钻进一般均使用双层岩心管。从小泵送来的冲洗液，经内、外管之间的间隙而到达孔底，可减少对岩心的冲刷影响。 采用小口径（金刚石钻头）钻进，在操作上必须注意的是：在任何情况下都不允许无水钻进否则发生高热会烧毁金刚石，用过钢粒钻进的孔，不能再下入金刚石钻头，因孔底遗留钢粒，在冲击振动时会使金刚石损坏；若镶嵌的金刚石颗粒掉落孔底，应即打捞，否则会使整个金刚石钻头遭到损坏；钻进中若迂软弱夹层及裂隙发育的地层，应特别注意降低压力及转速。由于在砾石层、砾岩及硬脆破碎地层中钻进时，冲击振动很大，对金刚石的包镶金属磨耗很快，故一般不采用金刚石钻进。 金刚石钻进虽有很多优点，可是它的孔径过小，有能作现场水文地质试验。 六、声波测井在工程地质钻探中的应用墀测井是一种地球物理勘探技术，它的物理基础是研究与岩石性质密切相关的声振动沿钻井的传播特征。它具有快速，轻便的优点。近十余年来在中国外逐渐推广应用，我取得了较好的效果。 声波测井可充分利用已有的钻孔，结合地质调查，了解基岩风化壳的厚度、物征，进行分带，查明深部地层的岩性特征，进行地层划分，确定软弱夹层的层位、深度和厚度；寻找岩溶洞穴和断层破碎带；研究岩石的某些物理力学性质，进行工程岩体分类等。与其它测井方法密切配合，还可怜全部或部分代替岩心钻探，开展无岩心钻进。总之，声波测井在工程地质钻探中的应用是多方面的。 所应用的声波测井方法主要有以下三种：一是根据墀传播速度研究地质体性质的墀速度测井；二是根据墀振幅的衰减反映岩层性质的墀幅度测井；三是利用墀在井壁上的反向我了解井壁结构情况的专长波电视测井。其中应用最多的是声速测井。 声速测井的装置，为单发射双接收型的。两个接收器R1、R2的距离为L。沿井壁的滑行波到达两个接收器的时间差为△t，具有 L △t = —— V2 △t表示声波通过厚度为L的一段岩层所需的时间，习惯上把它换算为通过一米岩层所需的时间（叫做旅行时间），单位为μs/m。由时差△t即可求出声波在岩层中的传播速度V（m/s）： V=-106/△t 三峡水利枢纽坝基为前震旦纪的石英闪长岩和闪云斜长花岗岩，经大量声波测并工作后获得的各风化带纵波速度值列于中。

由于没风化带内，岩石组织结构、矿物万分和风化程度不同的岩石所占比例及分布，状况不同，因而不但波速不同，而且声速曲线的形态也不相同。剧风化带的波速值跳跃范围不大，曲线形态以不规则的方形锯齿为主。强内化带中，当坚硬和半坚硬岩石碎块与疏松相互掺杂时，波速值跳跃范围大而密，曲线形态为紧密排弄的长尖刺状锯齿。微风化带的声速曲线摆动幅度较小。四川某坝基48号孔的综合柱状；可以用来说明应用声波测勘查断层破碎带的效果。从声波曲线的整个背景值来看，代表二叠纪斑状玄武岩的V为3700-4400m/s，V为2300m/s. 但在标高390m附近，却出现了一个明显的低值异常，V、Vs分加紧为2150和1350m/s，几乎相当于政党值的一半。进行幅度观测时，声波能量吸收衰减强烈，振幅大大下降。经分析，该处是断层角砾岩，岩体十分破碎。

地质勘查勘查手段

必须以地质观察研究为基础，根据任务要求，本着以较短的时间和较少的工作量，获得较多、较好地质成果的原则，选用必要的技术手段或方法，如测绘、地球物理勘探、地球化学探矿、钻探、坑探、采样测试、地质遥感等等。这些方法或手段的使用或施工过程，也属于地质勘查的范围。