原位測(cè)試方法適用條件及成果應(yīng)用淺析

摘要：原位測(cè)試是巖土工程勘察的重要手段之一，測(cè)試方法很多，不同的方法適用條件不同，可提供的參數(shù)也有差異，相同地質(zhì)條件下，可以用不同的方法求得同一參數(shù)，同一種方法也可以提供不同的參數(shù)。為了合理布置勘察工作量及求得所需參數(shù)，巖土工程勘察技術(shù)人員應(yīng)熟悉不同原位測(cè)試方法的適用條件及其成果

應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察；原位測(cè)試；載荷試驗(yàn)；靜力觸探；動(dòng)力觸探

中圖分類號(hào)：TU412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）12-0065-02

原位測(cè)試是指在地層或土體的原位應(yīng)力狀態(tài)和天然含水率保持不變、原生結(jié)構(gòu)不受或少受擾動(dòng)的條件下，直接或間接地測(cè)定巖、土體各種工程特性、參數(shù)的試驗(yàn)方法，是巖土工程勘察的重要手段之一。

常用的原位測(cè)試方法主要有：載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)等。巖土工程勘察時(shí)，應(yīng)根據(jù)技術(shù)要求和地層條件選用合適的原位測(cè)試方法。因旁壓試驗(yàn)及扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)對(duì)地層條件適用性要求相對(duì)較高，設(shè)備儀器相對(duì)復(fù)雜，致使其使用受到一定的限制，本文不討論這兩種方法。

1 常用原位測(cè)試方法的適用條件

1.1 載荷試驗(yàn)

載荷試驗(yàn)分平板載荷和螺旋板載荷兩種，平板載荷適用于各類土、軟質(zhì)巖和風(fēng)化巖體，螺旋板載荷適用于深層地基土及地下水位以下的軟土、一般粘性土、粉土及砂類土。深層平板載荷試驗(yàn)深度不應(yīng)小于5m。但載荷試驗(yàn)通常歷時(shí)較長、成本較高，致使其使用頻率受到一定影響。

1.2 圓錐動(dòng)力觸探

圓錐動(dòng)力觸探分為輕型、重型和超重型三種。輕型適用于一般粘性土，重型及超重型適用于中砂以上的砂類土及碎石土。輕型主要用于驗(yàn)槽和地基處理檢測(cè)，重型在勘察及地基處理檢測(cè)中大量使用，超重型應(yīng)用較少，可用于密實(shí)的碎石土。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)適用于一般粘性土、粉土、砂類土、花崗巖類的風(fēng)化殼和殘積土。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)與圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)配合使用，可進(jìn)行各類土質(zhì)及風(fēng)化巖的原位測(cè)試，且設(shè)備輕便、操作簡單、經(jīng)驗(yàn)豐富，使之在當(dāng)前巖土工程勘察中應(yīng)用最為普遍。

1.4 靜力觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)適用于軟土、粘性土、粉土、砂類土及含少量碎石的土層。手搖式輕型多用于較大設(shè)備難以進(jìn)入的狹小場(chǎng)地的淺層測(cè)試。全液壓傳動(dòng)型除狹小場(chǎng)地外，使用普遍。

1.5 十字板剪切試驗(yàn)

十字板剪切試驗(yàn)適用于測(cè)定飽和軟粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度及靈敏度等參數(shù)，測(cè)試深度不宜大于30m。由于其貫入設(shè)備與靜力觸探通用，且都用于軟土地區(qū)，因此二者通常聯(lián)合使用，并與鉆探取樣成果結(jié)合，大大提高勘察效率，降低勘察成本，豐富成果參數(shù)。

2 常用原位測(cè)試方法的成果應(yīng)用

不同的原位測(cè)試方法能獲得的測(cè)試參數(shù)也不盡相同，一些參數(shù)可以通過多數(shù)原位測(cè)試方法取得，另一些參數(shù)則只能通過特定的方法才能獲得。

靜力觸探、圓錐動(dòng)力觸探及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)最適合用于確定樁端持力層，估算單樁承載力，判斷沉樁的可能性，也都可以用來判定巖土的塑性狀態(tài)、密實(shí)度以及檢測(cè)地基處理效果等。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探成果可用來判定飽和粉土、砂土的地震液化，標(biāo)貫試驗(yàn)還可以確定粘性土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

除十字板剪切試驗(yàn)外的其他幾種原位測(cè)試方法均可測(cè)定巖土的變形參數(shù)，載荷試驗(yàn)、靜力觸探、十字板剪切試驗(yàn)還可測(cè)定粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度。靜探孔壓消散曲線可估算土的固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)；十字板試驗(yàn)可測(cè)定土的靈敏度，確定軟土路基臨界高度，判定軟粘土的固結(jié)歷史。

2.1 載荷試驗(yàn)

載荷試驗(yàn)用于測(cè)定承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)巖土的承載力、變形模量和基床系數(shù)，還可以估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度。載荷試驗(yàn)是確定承載力最直接、最接近于建筑物實(shí)際使用狀態(tài)的方法，其余方法均是通過與載荷試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，利用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定地基承載力。

2.2 圓錐動(dòng)力觸探

應(yīng)用圓錐動(dòng)力觸探可進(jìn)行力學(xué)分層，評(píng)定土的均勻性、狀態(tài)、密實(shí)度及土的強(qiáng)度、變形參數(shù)、地基承載力，查明土洞、滑動(dòng)面、軟硬土層界面，檢測(cè)地基處理效果，選擇樁基持力層和估算單樁承載力，進(jìn)行基坑驗(yàn)槽等。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)用于取擾動(dòng)樣，鑒別土的類別，確定粘性土的塑性狀態(tài)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、砂土密實(shí)度、天然地基承載力和地基土變形參數(shù)、抗剪強(qiáng)度，估算單樁極限承載力和錨桿抗拔力，判斷沉樁的可能性，判定飽和砂土地、粉土的地震液化的可能性及液化等級(jí)，確定花崗巖類的風(fēng)化程度。

2.4 靜力觸探試驗(yàn)

應(yīng)用靜力觸探試驗(yàn)成果可進(jìn)行力學(xué)分層，估算土的塑性狀態(tài)或密實(shí)度、強(qiáng)度、壓縮性、地基承載力，估算土的變形指標(biāo)、軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度、砂土的內(nèi)摩擦角、飽和粘性土的天然重度，選擇樁端持力層，估算單樁承載力、沉樁阻力，檢查填土及其他人工加固地基的密實(shí)程度和均勻性，進(jìn)行液化判別等。濕陷性黃土地基用于查找浸水濕陷的范圍和界線。根據(jù)孔壓消散曲線可估算土的固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)。

2.5 十字板剪切試驗(yàn)

十字板剪切試驗(yàn)用于計(jì)算各試驗(yàn)點(diǎn)的不排水抗剪峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、重塑土強(qiáng)度和靈敏度，確定地基承載力、單樁承載力，確定軟土路基臨界高度，計(jì)算邊坡穩(wěn)定，檢驗(yàn)地基加固改良的效果，判定軟粘性土的固結(jié)歷史。

3 結(jié)語

目前常用的巖土工程原位測(cè)試方法主要有載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等，可根據(jù)不同的地層條件及工程要求選用不同的原位測(cè)試方法。

載荷試驗(yàn)是最直接、最真實(shí)確定地基承載力的原位測(cè)試方法。甲類建筑、重要的乙類建筑以及處理后的復(fù)合地基，應(yīng)采用載荷試驗(yàn)確定地基承載力。一般的乙類及丙類建筑，可根據(jù)其他原位測(cè)試方法及室內(nèi)土工結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定地基承載力及變形等參數(shù)。

圓錐動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備輕便，操作簡單，適用性強(qiáng)，前人經(jīng)驗(yàn)豐富，是巖土工程勘察中最常用的原位測(cè)試方法。通常使用這兩種方法并與室內(nèi)土工試驗(yàn)成果結(jié)合，就能確定出所需的各類參數(shù)，滿足勘察任務(wù)和精度要求。

在軟土地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，適當(dāng)采用靜力觸探試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)與鉆探取樣相結(jié)合，可大大提高勘察效率，降低勘察成本，豐富取得的參數(shù)，起到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 建設(shè)綜合勘察研究院.巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2] 中國建筑科學(xué)研究院.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3] 鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)范（TB10041-2003）[S].北京：中國鐵道出版社，2003.

[4] 遼寧省土木建筑學(xué)會(huì).建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范（DB21/907-2005）[S].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

作者簡介：徐宏偉（1968—），男，遼寧遼陽人，遼寧工程勘察設(shè)計(jì)院高級(jí)工程師，研究方向：巖土工程、水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)。

（責(zé)任編輯：劉 晶）