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标准D5434-12,全称为《土壤与岩石地下勘探现场记录与编录标准指南》,由美国材料与试验协会(ASTM)下属D18委员会负责制定,是其“土壤与岩石识别与分类”分委员会(D18.02)的直接职责。该标准最初于1993年获得批准,并于2009年进行修订,2012年再次批准更新,目前的版本为D5434-12,取代了先前发布的D5434-09。本指南的目的在于为从事岩土工程勘察的技术人员提供一套关于在土壤和岩石地下勘探过程中应记录的信息类型和范围的推荐做法。
本指南适用于多种形式的地下勘探作业,包括钻孔、螺旋钻孔、开挖探坑(探井)、探槽以及天然露头如路边切坡或河岸剖面等。它主要针对的勘探活动是为工程设计、施工等目的而开展的地层条件调查。虽然本指南能够作为场地特征描述指南D420的补充文件,但它并不打算涵盖所有类型的勘探需求,例如采矿调查、农业用途、地质危险废物处置以及其它具有特殊目标的勘探项目。因此,用户必须根据具体项目特点判断本指南的适用性。
本指南强调它所提供的是信息的有组织集合或一系列可选方案,而非规定具体行动方案。因此,它不能替代专业教育和实践经验,必须结合专业判断使用。并非指南中的全部内容对所有情况都适用,用户应依据工程所需的严谨程度以及客户或监管机构的具体要求确定现场记录的详细层级。标准标题中的“标准”一词仅代表该文件已通过ASTM协商一致的批准程序,并非代表其适用于任何特定项目的标准。
本指南并不描述具体的试验方法,而是系统地归纳了现场编录应遵循的原则和记录方法。现场记录的核心目标是创建一个完整、准确、无歧义的地下条件感官记录,使未亲自到场的技术人员也能据此进行可靠的地质判断。
记录流程一般包括:勘探前的准备工作(如确定坐标系统、记录表格准备)、钻探或开挖过程中的逐段记录、以及终孔后的汇总记录。在每个记录段,必须详细记载:勘探方法(如旋转钻、冲击钻、螺旋钻、人工开挖等);所采用的标准取样和原位测试方法,包括标准贯入试验(参照D1586)、薄壁取土器取样(D1587)、岩心钻探与取样(D2113)、机械锥贯入试验(D3441)以及现场十字板剪切试验(D2573)等;测试设备的状态和参数;以及每层土或岩层的地质描述。
描述方法应遵循D2488(土壤目视-手动描述规程)和D4083(冻土描述规程)等标准的指导,详细说明颜色、粒度、湿度、稠度(密度)、结构、层理、包含物、生物遗迹等特征。对于岩石,应记录岩石类型、风化程度、硬度、不连续面(裂隙、节理、断层等)的间距和产状、岩心回收率以及岩石质量指标(岩心长度不小于100毫米的段长总和占总钻进取进长度的百分比)。地下水位信息必须实时测量并记录初见水位和稳定水位,注明测量时间和采用的测量方法。
设备要求方面,所有钻探、取样和测试设备必须符合各自标准的规定,并定期校准。例如,标准贯入试验的穿心锤质量必须控制在63.5千克±0.5千克,落距必须为760毫米±30毫米。机构层面的质量控制必须符合D3740(从事岩土工程设计施工测试与检验的机构的最低要求)的规定。现场记录人员应具备足够的地质学知识和标准熟悉程度,并经过必要的培训。
根据指南引用的相关标准,现场记录必须包含若干关键技术参数,以确保数据的一致性和可比性。以下表格列出了标准贯入试验和岩石质量指标的核心参数及其记录要求,这些数据在编录中属于必填项目。土壤粒组划分同样为基本描述内容。
表1 标准贯入试验(标贯)现场记录参数(依据D1586)
| 🟦项目 | 📏参数 | 📐要求值 | 🎯记录要点 |
|---|---|---|---|
| 穿心锤质量 | 千克 | 63.5 ± 0.5 | 每批次开工前称重核验 |
| 落距 | 毫米 | 760 ± 30 | 保持恒定,避免偏离 |
| 贯入器外径 | 毫米 | 50.8 | 废置磨损严重者 |
| 贯入器内径 | 毫米 | 34.9 | 以保证原状样质量 |
| 贯入器长度 | 毫米 | 610 | 开口长度510毫米 |
| 每150毫米锤击数 | 击 | 记录第1、2、3段 | 取后两段之和为标贯值N |
| 总贯入深度 | 毫米 | 450 | 预打150后记录300 |
| 锤击速率 | 次/分钟 | 30 | 避免过快影响密实 |
表1数据参照ASTM D1586,凡采用标贯试验的钻孔均应在现场记录中完整记载上述内容。
表2 岩石质量指标分级与记录要求(依据D2113等)
| 🟦质量等级 | 📏岩石质量指标范围(%) | 📐工程品质评价 | 🎯记录要求 |
|---|---|---|---|
| 极差 | 0 ~ 25 | 岩体完整性极差,难以获取长岩心 | 记录裂隙频率和岩粉 |
| 差 | 25 ~ 50 | 岩体破碎,需记录指标具体值 | 统计大于100mm段累计长度 |
| 一般 | 50 ~ 75 | 岩体中等完整,可初步评价 | 与岩石类型结合评价 |
| 好 | 75 ~ 90 | 岩体较完整,适宜多数工程 | 记录节理方位和充填物 |
| 极好 | 90 ~ 100 | 岩体完整,最高质量 | 记录岩心采取率等参数 |
岩石质量指标具体计算方法为:长度不小于100毫米的岩心段总长度除以实际钻进进尺总长度,再乘以百分之一百。现场记录时需同时注明岩心总长度、进尺长度、大于100毫米段长以及计算的指标值。
表3 土壤粒组划分参考(依据D2488目视-手动规程)
| 🟦粒组名称 | 📏粒径范围(毫米) | 📐目测识别要点 | 🎯常见示例 |
|---|---|---|---|
| 漂石(块石) | 大于300 | 肉眼可见超大颗粒,无法筛分 | 花岗岩大块石 |
| 卵石 | 75 ~ 300 | 手可握住,表面光滑多呈卵形 | 河床卵石 |
| 砾石 | 4.75 ~ 75 | 易见颗粒,有棱角或次棱角 | 碎砾石 |
| 砂 | 0.075 ~ 4.75 | 肉眼可见,沙感明显,无塑性 | 石英砂 |
| 粉土 | 小于0.075(通过200号筛) | 干粉状,摇振反应,低塑性 | 黄土 |
| 黏土 | 小于0.002(胶粒) | 黏感强,撕裂反应,高塑性 | 高岭土 |
粒组划分主要依据颗粒大小,对于细粒土(粉土、黏土)还需通过手感和塑性试验进一步区分,D2488提供了完整的描述方法。
现场编录在岩土工程勘察中起核心作用。基础设计、边坡治理、隧道施工等均依赖编录数据。准确记录地层变化和原位测试数据,直接关系到地质模型的建立和设计参数选取。本指南在实际工程中适用广泛,尤其适用于房屋建筑、桥梁、道路、水利、港口等大型工程的阶段性地层评价。
常见问题包括:记录人员对标准理解不足,导致描述不统一;记录滞后,造成数据遗漏;使用不规范简称或符号,降低可读性;未及时记录地下水位,影响水文评价;忽视异常现象如气体、涌砂、空洞等。这些失误可能引发设计变更甚至工程事故。因此,质量控制至关重要。建议以下措施:编录人员应精通D2488和D2113等描述规程;采用标准格式现场填写;每班次结束后由负责人复核;样本拍照并编号保存;所有变更必须有明确的标注和签名。
本指南鼓励结合原位测试数据综合记录,如标贯击数和锥尖阻力等,实时判断地层强度。对于岩石工程,应记录钻进速度、冲洗液颜色变化、水泵压力等,辅助判断裂隙发育和岩性变化。值得注意的是,指南既可用于常规勘察,也可用于环境取样,但环境领域有其他特定要求,需补充相应信息。