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7岩土描述
1岩石的鉴定与描述
岩石描述的内容有:
地质年代、风化程度、岩石名称、颜色、结构、构造和岩石质量指标RQD;
对岩浆岩和变质岩应着重描述矿物结晶大小和结晶程度。
岩石风化程度划分表
风化程度
野外特征
波速比Kv
风化系数Kf
未风化
岩质新鲜,偶见风化迹象
0.9~1.0
0.9~1.0
微风化
结构构造基本未变,仅节理面有渲染或略有变色,有少量风化裂隙
0.8~0.9
0.8~0.9
中风化
结构部分破坏,沿节理面可见次生矿物。
风化裂隙发育,岩体被切割成岩块。
用镐难挖,岩芯钻方可钻进。
0.6~0.8
0.4~0.8
强风化
结构大部分破坏,矿物成分已显著变化,风化裂隙很发育,岩体破碎,用镐可挖,干钻不易钻进。
0.4~0.6
<0.4
全风化
结构基本破坏,但尚可辨认,有残余结构强度,用镐可挖,干钻可钻进
0.2~0.4
注:
1.波速比Kv为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比;
2.风化系数Kf为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比;
3.花岗岩类岩石可用标贯击数划分:
N≥50为强风化;50>N≥30为全风化;N<30为残积土。
岩石质量指标RQD:
用75mm口径金刚石钻头,每回次钻进所取岩芯中,长度大于或等于10cm的岩芯段之和与该回次进尺的比值,用百分数表示。
该项指标在现场取芯后用尺实际量测计算得出,量测时必须严格区别岩石自然断裂和由钻进及取芯操作引起的断裂,新鲜的不规则的断裂面应忽略不计,断块纳入完整岩芯的长度中计数。
根据岩石质量指标RQD,可分为好的(RQD>90)、较好的(RQD=75~90)、较差的(RQD=50~75)、差的(RQD=25~50)和极差的(RQD<25)。
2碎石土
1、粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土为碎石土。
碎石土分类
土的名称
颗粒形状
颗粒级配
漂石
圆形及亚圆形为主
粒径大于200mm的颗粒含量超过总质量的50﹪
块石
棱角形为主
卵石
圆形及亚圆形为主
粒径大于20mm的颗粒含量超过总质量的50﹪
碎石
棱角形为主
圆砾
圆形及亚圆形为主
粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量的50﹪
角砾
棱角形为主
2、碎石土野外描述:
颜色、颗粒级配、颗粒形状、碎石成分、风化程度、充填物的类型、充填程度和密实度。
注:
探井中,尚应描述碎石土的结构、构造。
3、颜色:
碎石土由于岩性不一,充填物成分混杂,有时往往不容易确定出特征颜色。
如果颜色杂乱难以分辨,可描述为杂色。
4、密实度:
松散、稍密、中密、密实。
初判:
现场鉴别可从可钻性(可挖性)和样品骨架颗粒总质量两方面判断。
密实度
骨架颗粒
可钻性
可挖性
N63.5(击)
N120(击)
松散
骨架颗粒质量小于总质量的55%,排列混乱,大部分不接触
钻进较容易,钻杆稍有跳动,孔壁易坍塌
锹可以挖掘,井壁易坍塌,从井壁取出大颗粒后,立即塌落
≤10
≤6
中密
骨架颗粒质量等于总质量的60~70%,呈交错排列,大部分接触
钻进较困难,钻杆、吊锤跳动不剧烈,偶有坍塌现象
锹镐可以挖掘,井壁有掉块现象,从井壁取出大颗粒处,能保持凹面形状
10<N63.5≤20
6<N120
≤11
密实
骨架颗粒质量大于总质量的70%,呈交错排列,连续接触
钻进困难,钻杆、吊锤跳动剧烈,井壁较稳定
锹镐挖掘困难,用撬棍方能松动,井壁稳定
>20
>11
注:
N63.5和N120均为修正后的击数。
原位测试判定:
如果钻探过程中同时进行重型(超重型)圆锥动力触探,应结合打击击数综合确定。
3.2.5颗粒级配:
碎石土的颗粒级配是指其构成的粒径大小及各种粒径土的搭配关系。
野外描述可划分为:
级配良好,级配一般,级配不良三个档次。
在钻探中对取得的样品颗粒构成进行目测,(在探井中可直接观察井壁上土中各不同粒组的分布情况),当粒径大小极不均匀,颗粒尺寸的范围很大且存在大量中间尺寸的颗粒时,鉴定为级配良好;当在观察对象中某一尺寸的颗粒占绝对优势(级配均匀),或颗粒尺寸在一个范围内,但缺少某些尺寸的颗粒(不连续级配),可定为级配不良;介于二者之间时,描述为级配一般。
与颗粒级配相对应,描述中尚应记录出碎石土的一般粒径和最大粒径(可用范围值表示,单位:
mm)。
3.2.6颗粒形状:
颗粒形状
野外目测印象
圆形
棱角已经全部磨平,表面圆滑
亚圆形
棱角基本磨掉,但仍隐约可见
次棱角状
角已磨蚀掉,无尖锐角,但棱角仍清晰
棱角状
棱角尖锐,明显突出
3.2.7母岩成分及风化程度:
母岩成分是指与其定名相对应的颗粒岩性,当母岩成分混杂时,应描述其主要成分和次要成分;风化程度专指构成碎石土骨架颗粒的风化状态,共分为五档。
上述两项鉴定标准详见第二章的有关规定。
3.2.8充填物的性质及充填程度:
碎石土中充填物情况记录在现场记录表的“其它性质”一栏,当充填物为砂土时,应描述其填充程度(完全充填,不完全充填);如果充填物为黏性土或粉土,描述其状态或湿度以及其它特殊性质。
当充填物含量小于5%时,可用少量表示,否则要按各类填充物所占重量估计其百分含量。
3.2.9碎石土的结构、构造:
该项内容在钻探时无法鉴定,如果是在探井(槽、坑)中,或是对野外的天然露头进行描述,可参照表:
3.2-4进行鉴定。
结构
松散结构
颗粒之间大部分没有相互接触,存在空隙或孔洞;位置不稳定,在震动力作用下容易错位,颗粒多呈棱角状,表面粗糙(相当于松散~稍密)
紧密结构
颗粒之间接触点多,形状大多呈圆形或亚圆形;粒间无孔洞,震动时不错位(相当于中密~密实)
构造
块状构造
粗颗粒为主,彼此之间直接接触,非接触面之间被细颗粒充填,透水性较强
斑状构造
以细颗粒为主,粗颗粒被包裹其中
层状构造
具有水平层理、波状层理或斜层理
4砂土
4.1一般规定
粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、小于0.075mm(或0.1mm)的颗粒超过全重50%的土为砂土。
野外特征呈散粒状,无塑性。
按其粒组含量可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂五个类别,以累计含量从大到小最先符合者确定,见下表:
4.1-1。
表:
4.1-1
砂土名称
粒组含量(%)
现场鉴定
砾砂
粒径大于2mm的颗粒含量占全重25~50%
1/4以上颗粒比高粱粒大
粗砂
粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50%
1/2以上颗粒比小米粒大
中砂
粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50%
1/2以上颗粒比砂糖粒大
细砂
粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重85%
4/5以上颗粒与粗玉米粉相似
粉砂
粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%
颗粒粗细与小米粉相似
砂土野外描述的主要项目有:
名称,颜色,湿度,密实度,矿物成分,颗粒形状和颗粒级配以及包含物等。
4.2砂土描述
4.2.1颜色:
单一颜色的砂土不常见,复合颜色按主色在后次要颜色在前的顺序描述,如灰白色、褐黄色等。
4.2.2湿度:
砂土湿度分为干、稍湿、很湿、饱和四档,现场鉴定可参照表:
4.2-1所列特征描述。
表:
4.2-1
湿度
野外特征
砾砂
粗砂
中砂
细砂
粉砂
干
松散干燥,手摸时感不到潮湿,多分布于表层。
稍湿
呈松散状,手摸时可感到潮湿。
很湿
颗粒松散,手摸有湿感,加水吸收快
颗粒松散,手摸有湿感,放在纸上能浸湿,加水吸收快
颗粒基本松散,手握有湿感,放在纸上浸湿较快,表面留有水印,加水吸收较慢
颗粒稍能粘结,手握有湿感,可勉强成团,稍碰即散,放在纸上浸湿很快,表面有水印,加水吸收慢
颗粒能粘结,手握有湿感,可成团,稍碰即散,表面有显著水印,加水吸收很慢
饱和
水可以从颗粒之间孔隙中自由流动,水位以下砂土均为饱和状。
4.2.3密实度:
砂土密实度分为四档,现场描述可参照钻探(挖掘)的难易程度,结合标准贯入试验击数判定。
见表:
4.2-2
表:
4.2-2
密实度
标准贯入试验击数
野外特征
松散
N≤10
钻井时容易塌孔,涌砂严重,需下套管方可钻进,挖井需要支撑才能保持井壁稳定。
锹挖容易,用手亦可挖动
稍密
10<N≤15
用管钻容易钻进,有时有涌砂现象,用锹可以自然挖掘,探井不能挖成梯坎,井壁不稳定,有塌垮现象
中密
15<N≤30
冲击回转钻机皆可,但比密实的砂土进尺稍快一些,用锹挖掘时,需要用脚施压,井壁比较稳定
密实
N>30
冲击钻进困难,加压回转钻进缓慢,挖井有时需要用镐,井壁稳定
注:
N为未修正的实测击数。
4.2.4矿物成分:
构成砂土颗粒的矿物成分比较复杂,一般都具有较强的抗风化能力,多以石英、长石或角闪石等为主。
描述时应记录其主要及次要矿物成分,如主要由石英组成,暗色矿物次之;或成分以石英长石为主,云母次之。
4.2.5颗粒形状:
砂土颗粒的表形特征,与抗剪强度和密实度相关。
现场描述时可目测颗粒的形态,如棱角状,次棱角状,片状或不规则状等,进行简要的记述。
3.2.6颗粒级配:
可参照3.2.5节执行。
3.2.7包含物:
当砂土中包含有粘性土、粉土或碎石土等其他成分时,应对包含物成分及特征进行描述,并估计其百分含量(重量比),对其中的碎石土,尚应描述粒径的大小。
5粉土
5.1一般规定
粉土为塑性指数≤10且粒径大于0.075mm的粒径含量不超过50%的土,其性质介于砂土和粘性土之间。
正常沉积的粉土构成以粉粒(0.075~0.005mm)为主,亲水性较差。
有时,也会遇到颗粒构成中含有较多砂粒(>0.075mm)同时混有一定数量的黏粒(<0.005mm的土,其室内定名也符合粉土的标准;这两类粉土工程性质有差别,描述中在“其他性质”一栏中应进行相应的纪录。
粉土的野外描述内容包括:
颜色,湿度,密实度,包含物(均匀性),摇振反应,光泽反应,干强度,韧性等。
5.2粉土描述
5.2.1颜色:
参照4.2.1条执行。
5.2.2湿度:
粉土的湿度野外描述可划分为四档(GB50021-2001中划分三档),稍湿,湿,很湿,饱和。
室内土工试验按含水量指标确定,现场描述用手感结合目测鉴定。
鉴定方法见表:
5.2-1。
表:
5.2-1
湿度
含水量(%)
野外特征
稍湿
w<20
受摸稍感到潮,手握能成团,但稍碰即散
湿
20≤w≤30
手摸可感到潮湿,手握成团但不易碰散,放在纸上可留下明显水印
很湿
w>30
手摸有明显湿感,手摇可成饼状,放在纸上很快浸出水印
饱和
地下水位以下的粉土
5.2.3密实度:
是反映粉土密实程度的重要指标之一,可划分三档描述:
稍密、中密、密实。
定量评价按土工试验的孔隙比确定,现场鉴定按照钻进难易程度以及孔(井)壁的稳定性估算。
见表:
5.2-2
表:
5.2-2
密实度
孔隙比
鉴别特征
稍密
e>0.9
冲击钻进进尺很快,回转钻进不加压即可钻入,孔壁有事会坍塌,用锹挖掘容易,用手亦可挖动
中密
0.75≤e≤0.9
钻进进尺较快,孔壁比较稳定,普通取土器取样需打击多次,用锹挖掘时需要加压
密实
e<0.75
冲击钻进进尺较慢,干钻不易进尺,孔壁稳定,用锹挖掘困难,有时需用镐
5.2.4包含物:
当粉土的颗粒构成以粉粒为主,不含有其他成分时,可描述为土质均匀;当土中的包含物如钙质结核、砂粒、碎石土颗粒、有机质成分等含量少于5%时,宜定为土质较均匀;超过5%时可定为土质不均匀,并按目测结果估计百分含量,将包含物名称及含量等特征纪录在“其他性质”一栏。
5.2.5土的现场简易鉴定:
包括摇振反应、光泽反应、干强度和韧性四项,每项分别有三个描述等级。
这种鉴别方法对粉土和粘性土都适用,描述内容主要依靠现场鉴别,其鉴别结果既反映出土的固有特性,同时,也与所确定土的定名相互印证。
简易鉴别的基本方法见表:
5.2-3。
表:
5.2-3
描述
内容
鉴别方法
描述等级
鉴别特征
土的分类
摇振
反应
把土放在手中摇动或振动,看其形状变化和析水情况。
间接反映土的颗粒成分、粘结力和亲水性等
迅速
形状迅速改变,有水析出,多次摇动后可成饼状
粉土
中等
摇(振)动后形状有变化,湿度较大时会有水析出
粉土或塑性较低的粉质粘土
无反应
用力摇振,土块形状无变化
粘性土
光泽
反应
用取土刀切开土块,观察切面处的光泽程度,主要反映土中黏粒含量多少
光滑
切面细腻光滑,可显示油质光泽或蜡质光泽
黏土
稍有光滑
切面略显光泽但不够细腻均匀
粉质粘土
无光泽
切面粗糙,刀切时土块易碎裂
粉土
干强
度
手捏干燥后的土块,根据易碎程度进行判别。
主要反映土的颗粒成分以及亲水性等
高
手用力捏很难捏碎
黏土或塑性较高的粉质粘土
中等
适度加力即可以捏碎
粉质粘土
低
稍微用力土块即碎
粉土
韧性
把土搓成土条,手掰观察柔性变形还是脆性变形,反映土的可塑性、颗粒成分构成以及水理性质等
高
可将土搓成2mm的土条,土块(条)掰成任意形状不断裂
黏土或塑性较高的粉质粘土
中等
土块可捏成任意形状,但搓成条后手掰容易断裂
粉质粘土
低
手掰土块即刻碎裂
粉土
经过现场简易鉴定,所确定土的名称与鉴别特征应吻合一致,否则,应考虑土的定名的准确性。
6粘性土
6.1一般规定
6.1.1粘性土为塑性指数Ip大于10的土,可分为二个亚类:
粘土和粉质粘土。
室内判定按塑性指数划分,现场描述根据捻摸感觉和粘着程度鉴定,见下表:
6.1-1。
表:
6.1-1
土的
分类
塑性指数
Ip
现场鉴别
手捻摸感觉
粘着程度
湿土搓条
粘土
Ip>17
湿土用手捻摸有滑腻感,含水较大时极易粘手,感觉不到有颗粒的存在
湿土极易粘着物体(如玻璃、金属、木材等),干燥后难以剥离
可以搓成手掌长度直径0.5mm左右的土条
粉质粘土
10<Ip≤17
可感觉到有少量细颗粒,稍有滑腻感和粘滞感
能粘着在物体之上,但干燥后较容易剥离
能搓成直径2.0mm左右不断裂的土条
粘性土的描述项目主要有:
颜色、状态、包含物、摇振反应,光泽反应,干强度,韧性等。
6.1.2除按颗粒级配或塑性指数定名外,土的综合定名应符合下列规定:
1)对特殊成因和年代的土类应结合其成因和年代特征定名。
如新近沉积粉土,残坡积碎石土等;
2)对特殊性土,应结合颗粒级配或塑性指数定名。
如淤泥质粘土,弱盐渍粉土,碎石素填土等;
3)对混合土,应冠以主要含有的土类定名;如含碎石粘土,含粘土角砾等;
4)对同一土层中相间呈韵律沉积,当薄层与厚层的厚度比大于1/3时,宜定为“互层”;厚度比为1/10~1/3时,宜定为“夹层”;夹层厚度比小于1/10的土层,且多次出现时,宜定为“夹薄层”。
对互层,如粘土与粉砂互层;对夹薄层,如粘土夹薄层粉砂。
5)当土层厚度大于0.5m时,宜单独分层。
7.9风化岩和残积土
风化岩系在风化营力作用下,其结构、成份和性质已产生不同程度变异的岩石,野外鉴别标准详见第二章相关内容。
残积土是岩石已经完全风化成土状,但尚未经搬运,其显著特征是岩(土)芯中可观察到原岩的结构,其中的正、斜长石已风化为高岭土,而石英颗粒基本保持原岩中的形态。
工程中比较常见的残积土是花岗岩残积土,在我国分布区域较广,且厚度较大。
野外定名按土中大于2mm(相当于小米粒大小)颗粒含量百分比划分为三类,见表:
7.9-1。
表:
7.9-1
土的名称
大于2mm颗粒含量(%)
砾质粘性土
≥20
砂质粘性土
<20
粘性土
0
钻探时随深度增加,会出现由粘性土到砂质粘性土、砾质粘性土再到风化岩的地层变化过程,有时,这个过程呈现过渡性的渐变关系,准确划分地层界限比较困难,所以,应随时观察岩(土)芯中粗颗粒的含量并进行判断,及时采取扰动样送实验室进行颗分试验;另外,还可以结合标准贯入试验击数来划分地层属性,N<50击为残积土;50≤N击为风化岩石;若N≥200击,可初步确定为中风化岩石。
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