铁路工程地质钻孔的岩芯鉴定和描述

铁路工程地质钻孔的岩芯鉴定和描述
铁路工程地质钻孔的岩芯鉴定和描述  
一． 土的分类和定名  
（一）、土的分类 ——按颗粒粒径大小  
1. 漂石（块石）土  
漂石（浑圆、圆棱）或块石（尖棱、次尖棱）粒径（mm）　　　　  
大d＞800 中400＜d≤800 小200＜d≤400；  
2. 卵石（碎石）土  
卵石（浑圆、圆棱）或碎石（尖棱、次尖棱）粒径（mm）　　　　  
60＜d≤200  
3. 粗圆砾（角砾）土  
圆砾（浑圆、圆棱）或角砾（尖棱、次尖棱）粒径（mm）　  
20＜d≤60；  
4、细圆砾（角砾）土  
圆砾（浑圆、圆棱）或角砾（尖棱、次尖棱）粒径（mm）　  
大10＜d≤20 中5＜d≤10 小2＜d≤5；  
5. 砂粒  
砂粒 粒径（mm）　粗0.5＜d≤2 中0.25＜d≤0.5 细0.075＜d≤0.25  
6. 粉粒 粒径（mm）0.005＜d≤0.075  
7. 黏土粒 粒径（mm）d＜0.005  
（二）、 土的定名  
——按《铁路工程岩土分类标准》（TB10077-2001）执行  
1、 漂石（块石）土：粒径大于20cm的颗粒超过总质量的50%  
1． 卵石（碎石）土：粒径大于6cm的颗粒超过总质量的50%  
2． 粗圆砾（角砾）土：粒径大于2cm的颗粒超过总质量的50%  
3． 细圆砾（角砾）土：粒径大于2mm的颗粒超过总质量的50%  
5． 砾砂土：粒径大于2mm的颗粒占总质量的25－50%  
6． 粗砂土：粒径大于0.5mm的颗粒超过总质量的50%  
7． 中砂土：粒径大于0.25mm的颗粒超过总质量的50%  
8． 细砂土：粒径大于0.075mm的颗粒超过总质量的85%  
9． 粉砂土：粒径大于0.075mm的颗粒超过总质量的50%  
10． 粉土：塑性指数等于或小于10，且粒径大于0.075mm的颗粒的质量不超过全部质量的50%  
11．粉质黏土：粉粒小于黏粒，塑性指数10－17  
12．黏土：主要由黏粒组成，塑性指数大于17  
注：定名时应根据颗粒级配，由大到小，以最先符合者确定。  
（三）、黏性土的分类及野外鉴别  
1． 黏土：极细的均匀土块，搓捻无砂感，黏塑滑腻，易搓成细于 0.5mm的长条  
2． 粉质黏土：无均质感，搓捻时有砂感，塑性，弱黏结，能搓成比黏土较粗的短土条  
3． 粉土：有干面似的感觉，砂粒少，粉粒多，潮湿时呈流体状，不能搓成土条、土球  
（四）、土的潮湿程度的划分  
1、黏性土——含粉质黏土、黏土，分为坚硬、硬塑、软塑、流塑  
状态  
名称 坚硬 硬塑 软塑 流塑  
粉质黏土 扰动后一般不能捏成团，用锤击和手压土块易碎开，IL<0 不能捏成饼，手捏压不易见手指印，易成碎块和粉末IL=0-0.5 能捏成饼，手指轻压可见手印，手捏稍有出水  
IL=0.5-1.0 手捏表层出水，手上有明显湿印，土体坍流成扁圆形IL>1.0  
黏土 不能捏成饼，IL<0 能捏成饼，边上多裂口  
IL=0-0.5 两手相压成饼状，粘于手掌，掌中有湿印  
IL=0.5-1.0 手捏粘于手上，IL>1.0  

塑性状态 标准贯入锤击数N（击/30cm）  
坚 硬 N＞32  
硬 塑 8＜N≤32  
软 塑 2＜N≤8  
流 塑 N≤2  
2、砂性土  
——含漂（块）石土、卵（碎）石土、圆砾（角砾）土、砂土，分为稍湿、潮湿及饱和  
50%稍湿 — 呈松散状，手摸时感到潮，饱和度Sr  
潮湿 — 手捏时手上有湿印，Sr=50-80%  
饱和 — 空隙中的水可自由流出（地下水位以下），Sr>80%  
3、粉土潮湿程度的划分  
稍湿 — 天然含水率w<20%  
潮湿 — 天然含水率w=20-30%  
饱和 — 天然含水率w>30%  
4、土的潮湿程度在钻孔中的表达方法  
黏性土 砂性土、粉土、碎石类土 K0代码  
坚硬                            稍湿                 5  

硬塑、软 塑               潮湿                6  

流 塑                           饱和                 7  
（五）、土的密实程度的划分及在钻孔中的反映  
密实程度 标准贯入锤击数N（击/30cm）  
密 实 N＞30  
中 密 15＜N≤30  
稍 密 10＜N≤15  
松 散 N≤10  
（1）碎石类土及砂类土分为密实、中密、稍密、松散四类  
1． 密实 — 钻进困难，给进震动厉害，孔内响动大，孔壁稳定，不易坍垮。  
2． 中密 — 钻进较困难，给进震动不剧烈，孔壁常有坍塌现象，需跟管钻进。  
3． 稍密 — 钻进较困难，给进震动剧烈，孔壁较易坍塌，需跟管钻进。  
4． 松散 — 钻进较容易，给进稍有震动，孔壁严重坍塌，必须跟管钻进。  
（2）粉土的密实程度按孔隙比（e）分为:  
密实（e＜0.75） ，中密（0.75≤e≤0.9），稍密（e＞0.9）  
注：无“松散”之描述法。  
二． 土类岩芯的鉴定和描述  
（一）黏性土、粉土岩芯的鉴定和描述  
1．土的名称：黏性土类的黏土（塑性指数Ip＜17、粉质黏土（塑性指数10＜Ip≤17＝和粉土（塑性指数Ip≤10，且粒径Φ＞0.075mm颗粒的质量不超过全部质量的50%的土）等；  
2．土的颜色：一般为复色，次色在前，主色在后；  
3．黏性土的塑性状态、粉土的潮湿状态，成层性，质地强度：  
黏性土的塑性状态分为坚硬（液性指数IL≤0），硬塑（液性指数0＜IL≤0.5)，软塑（液性指数0.5＜IL≤1)，流塑 (液性指数IL＞1)；  
粉土的潮湿程度分为稍湿（天然含水率w＜20%)，潮湿（天然含水率20%≤w≤30%)，饱和（w＜30%)；粉土的密实程度按孔隙比（e）分为密实（e＜0.75），中密（0.75≤e≤0.9），稍密（e＞0.9），  
4．夹杂物：成分，含量百分比，粒径，形状等；无夹杂物则描述土质均一或质纯；  
5．其它：如搓条，滑腻感，斑纹，干裂，虫孔，嗅味等。  
（二）砂类土岩芯的鉴定和描述  
1．土的名称：砾砂（Φ＞2mm的颗粒质量占总质量的25~50%），粗砂（Φ＞0.5mm的颗粒质量占总质量的50%），中砂（Φ＞0.25mm的颗粒质量占总质量的50%），细砂（Φ＞0.075mm的颗粒质量占总质量的85%），粉砂（Φ＞0.075mm的颗粒质量占总质量的50%）；  
2．土的颜色：一般为复色，次色在前，主色在后；  
3．潮湿程度：根据砂类土的饱和度Sr划分，稍湿（Sr≤50%），潮湿（50%＜Sr≤80%），饱和（Sr＞80%）；  
4．密实程度：砂类土密实程度按标准贯入锤击数N或相对密度Ｄr划分，密实（N＞30），中密（15＜N≤30），稍密（10＜N≤15），松散（N≤10）；  
5．颗粒成分及其含量百分比；  
6．颗粒大小，形状及级配情况（均匀性）；  
7．夹杂物及其百分比：如砾石、黏性土、腐植物等；  
（三）碎石类（碎、块、卵、漂石；圆砾、角砾）土岩芯的鉴定和描述  
1．土的名称：卵石土，碎块石，漂石土，块石土，圆砾土，角砾土等；  
2．土的颜色：一般为复色，次色在前，主色在后；  
3．潮湿程度：根据砂类土的饱和度Sr划分，稍湿（Sr≤50%），潮湿（50%＜Sr≤80%），饱和（Sr＞80%）；  
4．密实程度：密实，中密，稍密，松散  
5．颗粒成分及其含量：石质与土质名称，各占含量百分比；  
6．颗粒形状及大小：指碎石类土中石质块体的磨圆度（分浑圆，圆棱，次尖棱，尖棱状）及块径尺寸等；  
7．颗粒级配及分布情况：指颗粒有无排列和分布规律，颗粒的均匀性，分选性，分布呈层状或透镜状、尖灭状等；  
8．颗粒的风化程度：全风化（W4），强风化（W3），弱风化（W2），微风化（W1）等；  
9．夹杂物及其含量：如黏粒，砂，树皮草根，腐木，结核等及其含量；  
对成韵律沉积的土层，当薄层与厚层厚度之比为1/10~1/3时，宜定名为“夹层”，厚层的土名写在前面，如黏土夹粉砂层；当厚度之比大于1/3时，宜定名为“互层”，如黏土与粉砂互层；当厚度之比小于1/10，且有规律多次出现时，宜定名为“夹薄层”，如黏土夹薄层粉砂。  
（四）软土  
软土的判定：天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水率大于或等于液限，压缩系数大于或等于0.5MPa-1，不排水抗剪强度小于30kPa的黏性土，应判定为软土。软土一般含有机质，具有压缩性高，强度低灵敏度高和排水固结缓慢的特点。软土的结构扰动后，强度有很大降低。  
软土按物理力学性质的分类，其静力触探比贯入阻力PS为小于800kPa，标准贯入试验锤击数N＜2~4击；分类为：软黏性土（天然孔隙比e≥1.0，有机质含量Wu＜3%）；淤泥质土和淤泥（有机质含量均为3≤Wu＜10，淤泥质土天然孔隙比1.0≤e≤1.5；淤泥e＞1.5)；泥炭质土（有机质含量10≤Wu≤60，e＞3）；泥炭（Wu＞60，e＞10）等五类。  
另：根据《高速铁路暂规》静力触探比贯入阻力PS值为800~1200 kPa时，定名为松软土，厚度大于2m时，须单独划分出来。  
三．岩层岩芯的的鉴定和描述  
各类岩石的岩芯按如下项目和顺序进行描述。  
1．岩石名称：判定是什么岩石；  
2．颜色：一般描述岩石新鲜面颜色及风化后的颜色，可用单色或主次色描述，（如灰白色）；  
3．矿物成分：主要矿物及次要矿物，以及各自的含量百分比；碎屑沉积岩要描述碎屑成分，胶结物（泥质，钙质、铁质、硅质）等；  
4．结构与构造：如岩浆岩矿物的颗粒大小，形状，排列方式（如块状）；沉积岩的颗粒大小，形状，层厚（如巨厚层），层理，层理倾角，层面特征，胶结物类型，泥质结构，生物结构，化学结构；变质岩的颗粒大小，形状（如眼球状构造），片理等；  
5．岩石的断口形状（如贝壳状－为隐晶质，不平状－为微晶或粒状结晶，阶梯状－微层理发育）；  
6．节理裂隙：发育情况，疏密程度（条／每米，间距，均匀性），倾斜度，充填物，密闭程度，裂隙面新鲜程度等；  
7．岩石的风化情况，破碎程度：主要描述岩石风化程度及岩芯的完整性；  
8．RQD值：岩芯节长（最短，最长，一般）等，并可据此计算“岩体的质量指标”RQD值；大于10cm节长之总和占总长度的百分比X%  
9．岩石的坚硬程度：一般可描述用手掰、铁锤敲击、用刀刻划时岩芯的破坏状况；  
10．岩石的可钻性：进尺的难易，常以小时进尺计；  
11．岩芯的水文地质特征：描述隙、缝、洞的含水性及其面上的风化痕迹，岩芯浸水后的吸水性，崩解性，岩芯中的溶蚀现象，水锈特征，裂隙面被水侵蚀的情况等；  
12．岩芯中软弱夹层的情况：颜色的变化，软弱状态（湿度，可塑性），扰动情况（挤、压、搓、揉的痕迹）及夹杂物；  
13．岩石的均匀性：颜色、成分、颗粒等的分配状态；  
14．岩芯采取率，钻孔的垮塌情况；  
15．溶洞的起讫深度，填充状态，填充物性质等。  
16．岩体风化程度分类  

Wyvern  

注：Rw—风化岩石抗压强度 Rf—未风化岩石抗压强度  
Vpt—风化岩体纵波速度 Vps—未风化岩体纵波速度  
Kf —风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比  
四．软弱面岩芯的鉴定和描述  
（一）断裂面（带）岩芯的鉴定和描述  
1．名称：如断层角砾岩，断层破碎岩，压碎岩，断层泥等；  
2．颜色：如单色，复色，形容色；  
3．物质组成：包括夹杂物、填充物、胶结物的成分，形状，大小等；  
4．断裂带结构：指断裂带物质的破碎、胶结程度；  
5．断裂面的力学特征：檫痕，镜面，挤压，揉皱及其方向等；  
6．岩层的倾角：上盘，下盘，断裂面（带）等；  
7．含水情况。  
（二）滑动面（带）岩芯的鉴定和描述  
　　1．土质滑坡滑动面（带）岩芯的鉴定和描述  
　　a　注意研究软弱面（带）的位置，这些软弱面（带）是土层的薄弱环节，往往是滑动面（带）的位置，应仔细描述其物质组成；  
b　观测地下水与软弱面（带）的关系，地下水软化土体，若两者联系密切，滑动面（带）往往发生在这些地方，应仔细描述其可塑状态；  
c　仔细观察软弱带物质组成及夹杂物等，并将该段岩芯晾干，用锤轻轻敲开，若见有檫痕和滑面时，应用刀剖开滑面测量起倾角；  
d 　注意发生缩孔现象、套管变形的部位，并进行丈量和记录，这些地方往往是滑动面的位置。  
2．岩质滑坡滑动面（带）岩芯的鉴定和描述  
a　与司钻者密切配合，记录好软弱带和空洞的位置；  
b　仔细观察软弱带的物质组成并与上、下地层的岩芯相比较；  
c　观察软弱带颗粒的形状特征，如棱角的损坏、挤压痕迹等；  
d　观察和测量软弱带（面）上下岩层倾角的变化情况及其关系；  
e　地下水的情况：如初见水位，稳定水位等；  
f　及时注意孔壁掉块、套管变形位置的深度丈量和记录。  
五．换层记录  
　　孔内岩石性质和种类发生变化叫换层，主要根据下列情况综合判断。  
1．钻速的变化和压力的增减情况；  
2．司钻者感觉到给进把的不同震动感或感觉钻头切削钻取岩芯时发出的不同声音；  
3．水钻时，钻探冲洗液颜色和循环槽内岩粉成分的变化；  
4．钻具陷落，卡钻，埋钻，漏水，涌砂等现象发生位置也应注意分辨。  
在钻进过程中，发现孔底换层后，应及时作好记录，其内容包括：换层深度，换层时间，并注明判断换层的主要依据。若起钻时孔底已超过换层位置，可根据所取出的岩芯上推实际换层位置。  
记录员应根据司钻者对换层的感觉和上述情况的综合判断，凡是认为可能是换层的地方，都要准确无遗漏的记录，以便钻取上岩芯后进行对照鉴定，并根据换层岩芯进行详细描述。