關(guān)于巖土的原位測(cè)試技術(shù)分析

曾斌　高書存

【摘要】巖土工程在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展與建設(shè)過程中發(fā)揮著重要的作用，巖土工程各項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)于保障巖土工程質(zhì)量，發(fā)揮巖土工程的功能與價(jià)值是至關(guān)重要的，原位測(cè)試作為現(xiàn)代巖土工程勘察的一項(xiàng)重要技術(shù)，同時(shí)也是巖土工程地基質(zhì)量檢測(cè)的重要手段，其在實(shí)際應(yīng)用中具有著一定的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)其的分析與研究，結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用不斷完善其技術(shù)水平，具有著十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；原位測(cè)試；技術(shù)

原位測(cè)試是相對(duì)于傳統(tǒng)巖土工程試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)檢測(cè)而言的，其測(cè)試的主要環(huán)境是巖土的原始位置，這樣的方式對(duì)于提高測(cè)試效率，減少試驗(yàn)檢測(cè)受環(huán)境變化影響，準(zhǔn)確檢測(cè)施工質(zhì)量及效果等都具有著很大的優(yōu)勢(shì)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的融入與應(yīng)用，巖土工程原位測(cè)試技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，為促進(jìn)原位測(cè)試作用的充分發(fā)揮，提高我國(guó)原位測(cè)試的技術(shù)水平，本文將針對(duì)當(dāng)前主要的巖土原位測(cè)試技術(shù)展開分析與探究。

一、原位測(cè)試的特點(diǎn)

1.優(yōu)勢(shì)。由于原位測(cè)試是在巖土工程檢測(cè)目標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)原位進(jìn)行試驗(yàn)的，這就必然會(huì)省去原本室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)所需要的取樣環(huán)節(jié)，也能夠更加快速的確定巖土的基本物理指標(biāo)及信息，檢測(cè)效率更高。其次，室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)利用原位取樣、室內(nèi)試驗(yàn)的方式，試驗(yàn)構(gòu)成中無法完全杜絕巖土體所處相對(duì)環(huán)境變化的影響，原位測(cè)試試驗(yàn)則可避免這一問題，也能夠達(dá)到較高的可靠性。最后，現(xiàn)代原位測(cè)試的主要技術(shù)，如靜力觸探、動(dòng)力觸探等都能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)快速的確定土層剖面及物理指標(biāo)，波速測(cè)試可以大面積確定地基加固效果，而傳統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試方法則根本難以達(dá)到這樣的目標(biāo)。

2.不足。首先，由于原位測(cè)試的應(yīng)力條件具有著一定的復(fù)雜性，如針對(duì)特定參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，難以直觀計(jì)算得出，在選擇計(jì)算模型和確定邊界條件時(shí)將不得不采取一些簡(jiǎn)化假設(shè)，這就有可能出現(xiàn)不同程度的誤差，影響巖土體測(cè)試結(jié)果的理想程度。其次，巖土原位測(cè)試在預(yù)測(cè)巖土隨荷重條件變化的參數(shù)變化趨勢(shì)方面難以發(fā)揮作用。再次，由于原位測(cè)試本身在時(shí)間及經(jīng)費(fèi)上的消耗較大，出于成本考慮往往不適合過多進(jìn)行試驗(yàn)，這也使得原位測(cè)試所獲取的參數(shù)相對(duì)數(shù)量不足，也給統(tǒng)計(jì)分析帶來一定的困難。最后，土體原位測(cè)試參數(shù)與土的工程性質(zhì)之間的關(guān)系，仍然是建立在大量統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系之上的，對(duì)于不同性質(zhì)的土體，不同部門確定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系會(huì)有很大差異。

二、沿土原位測(cè)試的主要技術(shù)分析

1.地基靜荷載原位測(cè)試。地基靜荷載測(cè)試試驗(yàn)主要是為了測(cè)試地基的變性特性以及承載力，并通過計(jì)算獲得地基土的固結(jié)系數(shù)而進(jìn)行的，較為常用的地基靜荷載原位測(cè)試試驗(yàn)可分為平板試驗(yàn)和螺旋板試驗(yàn)兩種載荷試驗(yàn)。由于這種試驗(yàn)方法能夠在現(xiàn)場(chǎng)原位直觀的觀察實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果，因此，也具有著較高的可靠性，并能夠?yàn)槠渌麢z測(cè)手段的運(yùn)用提供基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)支持。但相對(duì)而言，地基靜荷載試驗(yàn)的應(yīng)用要受到周期較長(zhǎng)及壓板效應(yīng)等因素的影響，且由于試驗(yàn)工作量及所需設(shè)備材料較多，整體試驗(yàn)成本相對(duì)較高。地基靜荷載原位測(cè)試試驗(yàn)所需設(shè)備往往應(yīng)實(shí)際測(cè)試需要及條件差異而有所不同，較為常見的測(cè)試設(shè)備有壓重加荷臺(tái)試驗(yàn)裝置，而反力系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)、加荷系統(tǒng)、承壓板等試驗(yàn)裝置也在測(cè)試試驗(yàn)中發(fā)揮著重要的作用。

2.靜力觸探原位測(cè)試。靜力觸探原位測(cè)試試驗(yàn)主要是通過靜力觸探儀設(shè)備，利用機(jī)械裝置將測(cè)試探頭勻速壓入被測(cè)土體當(dāng)中，根據(jù)探頭阻力的數(shù)據(jù)檢測(cè)與收集，獲得土體的相關(guān)參數(shù)。目前應(yīng)用的主要靜力觸探儀設(shè)備大都包括三個(gè)部分，分別為壓入土體進(jìn)行探測(cè)的觸探頭、負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)顯示與記錄的量測(cè)記錄儀表、負(fù)責(zé)將觸探頭壓入土體中的貫入系統(tǒng)，由這三個(gè)主要部分結(jié)合發(fā)揮作用，來完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試。靜力觸探原位測(cè)試試驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用中主要特點(diǎn)在于其設(shè)備靈活輕便、便于攜帶，并且試驗(yàn)成本相對(duì)較低，對(duì)于不同環(huán)境條件下的測(cè)試工作都能夠很好的適應(yīng)。在進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)時(shí)，做好對(duì)貫入力的控制是十分重要的，貫入力施加應(yīng)以貫入桿受力性質(zhì)及實(shí)際土體條件為基準(zhǔn)，如貫入力不足會(huì)導(dǎo)致觸探頭不能壓入到理想深度，貫入力過大則可能導(dǎo)致探桿發(fā)生彎折。

3.聲波測(cè)試技術(shù)。聲波檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于一些常規(guī)檢測(cè)試驗(yàn)方法無法獲得理想測(cè)試效果，或受到時(shí)間及條件限制不能有效應(yīng)用的測(cè)試項(xiàng)目，聲波測(cè)試技術(shù)主要是通過對(duì)剪切波在土體中傳播速度的檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析，并與其它可應(yīng)用便攜式設(shè)備所獲取的測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果相結(jié)合，以此來對(duì)巖土性質(zhì)、狀況等進(jìn)行準(zhǔn)確快速的評(píng)價(jià)。一般應(yīng)用過程中，需要在被測(cè)巖土體范圍的兩側(cè)分別設(shè)置激發(fā)源、加速度傳感器、計(jì)算采集系統(tǒng)等設(shè)備，測(cè)試時(shí)利用錘子敲擊激發(fā)源，并通過另一側(cè)的傳感器收集相應(yīng)信號(hào)傳輸至計(jì)算采集系統(tǒng)，經(jīng)過計(jì)算加工處理形成以對(duì)相互反向的波形，以此來獲取剪切波與試驗(yàn)段土體中的傳播時(shí)間與傳播速度。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于無需復(fù)雜的操作，且不用進(jìn)行鉆孔，在獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)與力學(xué)指標(biāo)的同時(shí)，不影響工程表面作業(yè)與通行，儀器為便攜式，利于攜帶，檢測(cè)速度快等。但會(huì)受到試驗(yàn)段巖土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻程度及成分的多樣性等因素影響，還有待于進(jìn)一步的技術(shù)完善，以提高測(cè)試可靠性。

4.膨脹土原位膨脹力測(cè)試。一般對(duì)于膨脹土膨脹力的測(cè)試方法主要包括三種，即常體積法、回壓法、壓力—膨脹量曲線法，由于不同測(cè)試方法的特點(diǎn)，在測(cè)試結(jié)果方面也會(huì)存在一定的差異性，一般情況下，回壓法測(cè)試結(jié)果容易偏大，而壓力—膨脹量曲線所測(cè)得的結(jié)果容易偏小，常體積法所測(cè)得數(shù)據(jù)相對(duì)更為接近實(shí)際膨脹量參數(shù)值，因而應(yīng)用中也相對(duì)更為廣泛。但這三種測(cè)試方法以往都只能在室內(nèi)進(jìn)行，要實(shí)現(xiàn)原位測(cè)試還需要對(duì)相應(yīng)方法進(jìn)行改進(jìn)，如針對(duì)壓力—膨脹曲線法進(jìn)行一定的改良，可以實(shí)現(xiàn)在巖土工程現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行的原位膨脹力測(cè)試試驗(yàn)，目前該方法已經(jīng)在我國(guó)許多巖土工程膨脹土檢測(cè)中獲得了應(yīng)用，并未工程建設(shè)與質(zhì)量檢測(cè)提供了重要的數(shù)據(jù)與材料。

總結(jié)

隨著我國(guó)巖土工程建設(shè)量的不斷增加，對(duì)原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用需求也隨之不斷加大，而現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)與原位測(cè)試技術(shù)中的結(jié)合應(yīng)用與不斷完善，很大程度上推動(dòng)了原位測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，也有效地簡(jiǎn)化了原位測(cè)試技術(shù)的操作流程，提高了測(cè)試結(jié)果的可靠性，這也為現(xiàn)代巖土工程施工技術(shù)水平的提升提供了強(qiáng)大的動(dòng)力，加強(qiáng)對(duì)原位測(cè)試技術(shù)的發(fā)展與推廣應(yīng)用具有著積極而深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]邢皓楓，馬福云，徐超.原位測(cè)試課程建設(shè)探索[J].高等建筑教育，2011（02）.

[2]陳志輝.土體原位測(cè)試技術(shù)新進(jìn)展[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2011（06）.

[3]徐宏偉.原位測(cè)試方法適用條件及成果應(yīng)用淺析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013（12）.