靜力觸探在巖土工程勘察中的應(yīng)用探討

朱鵬飛 張萬(wàn)濤

（安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司 安徽合肥 230011）

靜力觸探在巖土工程勘察中的應(yīng)用探討

朱鵬飛 張萬(wàn)濤

（安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司 安徽合肥 230011）

靜力觸探技術(shù)在巖土工程勘察中是一項(xiàng)重要的施工技術(shù)，在使用中具有便捷和高效的作用。靜力觸探的設(shè)計(jì)原理是運(yùn)用準(zhǔn)靜力的標(biāo)準(zhǔn)，在使用中，需要將內(nèi)部裝有的傳感器的觸頭探頭運(yùn)輸?shù)膲喝胪林校缓笤龠\(yùn)用阻力的作用，需要將信號(hào)的信息記錄到記錄儀中，對(duì)阻力與土工程地質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行明確，能夠通過(guò)得到的數(shù)據(jù)，來(lái)確定土的巖土參數(shù)。靜力觸探技術(shù)和相關(guān)的巖土工程勘察工作，內(nèi)部涉及的內(nèi)容相對(duì)較少，并且處于應(yīng)用的發(fā)展階段，導(dǎo)致在工作中存在較多的問(wèn)題。

靜力觸探；巖土工程；勘察；應(yīng)用

前言

靜力觸探技術(shù)在巖土工程勘察的使用中，適用于軟土、粘性土、砂類(lèi)土中，能夠?qū)ν翆咏缑孢M(jìn)行有效的劃分，確保地基具有較大的承載力，應(yīng)該對(duì)地基土液化的可能性問(wèn)題和地基土的物理學(xué)數(shù)據(jù)等做好監(jiān)測(cè)工作。當(dāng)前，我國(guó)靜力觸探在巖土工程勘察中使用的主要探頭有：?jiǎn)螛蛱筋^、雙橋探頭和孔壓觸探頭等。單橋探頭是使用最為廣泛的一種探頭工具，使用起來(lái)較為簡(jiǎn)單。但是在使用中也存在分辨率低和與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不接軌等問(wèn)題。

1 劃分土層

1.1 利用單橋靜力觸探成果劃分土層

單橋靜力觸探是靜力觸探的重要組成部分，對(duì)巖土工程勘察工作的開(kāi)展，具有重要作用。單橋靜力觸探技術(shù)作為一種力學(xué)模擬試驗(yàn)，其自身的阻力Ps，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)?shí)際的強(qiáng)度情況和自身的性質(zhì)力學(xué)的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)工作，要明確不同成因和不同力學(xué)之間的指標(biāo)差異，需要對(duì)存在的差異的原因進(jìn)行明確，以便能夠提出解決的策略，將軟土的Ps值界定在一定的范圍內(nèi)，在相關(guān)的交通部門(mén)中進(jìn)行應(yīng)用，保證應(yīng)用的規(guī)范性和系統(tǒng)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)參考數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)工作。

1.2 利用雙橋靜力觸探成果劃分土層

在應(yīng)用雙橋靜力觸探和單橋靜力觸探的過(guò)程中，需要針對(duì)不同的內(nèi)容，對(duì)觸探采取不同的解決措施。在運(yùn)用過(guò)程中，需要對(duì)錐間阻力和側(cè)壁阻力的使用功能進(jìn)行全面的了解工作，以便能夠更好的對(duì)這兩項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而來(lái)展現(xiàn)出地基在使用中的實(shí)際強(qiáng)度。同時(shí)，還需要對(duì)摩阻比進(jìn)行有效的計(jì)量工作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)土層的劃分工作，以便能夠掌握優(yōu)越的條件，對(duì)應(yīng)用的綜合指標(biāo)進(jìn)行考慮，明確各指標(biāo)之間的重要關(guān)系，有利于工作的高效開(kāi)展。例如在對(duì)砂土和硬塑狀態(tài)的粘性土進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，必須要對(duì)砂土與硬塑狀粘性土之間的規(guī)律進(jìn)行掌握，分區(qū)兩者之間存在的差異，明確兩者在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并采取一定的使用措施，減小兩者之間存在的差異。通過(guò)采用將兩者不同性質(zhì)的土層劃分為同一土層的形式，明確兩者之間的劃分方法，防止在計(jì)算時(shí)，出現(xiàn)的計(jì)算差異。如果只是從qc值得方向進(jìn)行分層劃分工作，不能明確fs與Rs之間存在的明顯變化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)分層[1]。

圖1 雙橋靜力觸探成果分層示意圖

1.3 分層界線的確定

在根據(jù)靜力觸探指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土層進(jìn)行劃分時(shí)，需要對(duì)單橋靜力觸探和雙橋靜力觸探的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行明確，以便能夠結(jié)合具體的情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)土質(zhì)的分層。在進(jìn)行界限的劃分工作時(shí)，需要對(duì)產(chǎn)生的貫入阻力大小情況進(jìn)行明確和分析，以便能夠了解到阻力大小的不斷變化。同時(shí)，還需要對(duì)地層結(jié)構(gòu)的變化情況進(jìn)行明確，深入了解貫入阻力在應(yīng)用中產(chǎn)生的各種現(xiàn)象，明確產(chǎn)生的是超前還是滯后，以便更好的開(kāi)展土質(zhì)分層工作，確保各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展。

通過(guò)對(duì)靜力曲線圖中可以看出，當(dāng)硬土層向軟土層進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，貫入阻力不會(huì)突然之間發(fā)生突變，而是會(huì)逐漸開(kāi)展變小或增大，并集中在一定的范圍內(nèi)。從圖2中可以看出，但上層轉(zhuǎn)入下層時(shí)，如果深入沒(méi)有達(dá)到一定的分界線或者臨界線，A點(diǎn)的部位將會(huì)逐漸減小貫入阻力，直到達(dá)到B點(diǎn)的位置，才會(huì)對(duì)貫入阻力造成影響。而對(duì)于下層而言，A點(diǎn)是超前點(diǎn)，探頭沒(méi)有達(dá)到軟土層的要求，會(huì)對(duì)軟土層的貫入阻力造成一定的影響。B點(diǎn)多為滯后點(diǎn)，在頤堤港范圍內(nèi)，已經(jīng)達(dá)到了進(jìn)入軟土層的要求，能夠充分的展現(xiàn)軟土層的貫入阻力[2]。

圖2 分層界限示意圖

因此，通過(guò)對(duì)圖2的分析可知，在確定分層界限時(shí)，需要對(duì)探頭直徑的大小進(jìn)行考慮，明確探頭直徑的具體數(shù)據(jù)，對(duì)探頭的長(zhǎng)短問(wèn)題進(jìn)行考慮，明確兩者之間表現(xiàn)的規(guī)律和兩者之間呈現(xiàn)出的差異，取中點(diǎn)作為分層的界限點(diǎn)，確保分層界限的合理性。

2 在地基設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 確定天然地基的承載力

在對(duì)天然地基的承載力進(jìn)行確認(rèn)的過(guò)程中，需要利用靜力觸探的成果來(lái)展示天然地基的承載力，明確承載力在使用過(guò)程中的各項(xiàng)使用方法。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外的地基承載力進(jìn)行研究可以表明，在于載荷試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比的過(guò)程中，主要是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析工作，能夠明確各數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，建立在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)之上，在特定的范圍內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便能夠總結(jié)出不同土類(lèi)之間的經(jīng)驗(yàn)公式，有利于解決在生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，加速問(wèn)題的解決。通過(guò)對(duì)天然地基的承載力進(jìn)行研究的過(guò)程總結(jié)出了以下公式：

（1）粘性土：f0=qc/10；

（2）砂土：f0=qc/（30～40）；

（3）粉土：f0=36Ps+44.6；

式中：f0代表土層的承載力。

2.2 提供樁基設(shè)計(jì)的參數(shù)

靜力觸探原理在巖土工程的勘察中具有重要作用，在使用中，與樁基的機(jī)理具有一定的相似點(diǎn)，能夠?qū)ν翆拥拇怪弊兓闆r進(jìn)行系統(tǒng)的了解，確保對(duì)土層的勘測(cè)工作能夠順利開(kāi)展，會(huì)給樁基施工造成較大的影響。在樁基設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該提供合理的數(shù)據(jù)信息，保證設(shè)計(jì)工作的順利開(kāi)展，對(duì)樁基工程的設(shè)計(jì)和施工中所需的各項(xiàng)資料進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)工作，選擇出需要選擇的資料內(nèi)容，并且要依托樁基的持力層來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)沉樁的可能性進(jìn)行判別，以便能夠選取合理的施工方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)施工工作的監(jiān)控工作，明確樁基持力層在使用中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，明確問(wèn)題的原因，給樁基設(shè)計(jì)工作提供參數(shù)，估算單樁承載力，確保樁基設(shè)計(jì)工作的順利開(kāi)展。

3 判別粉土、砂土液化的可能性

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》上的規(guī)范內(nèi)容去實(shí)施工程的勘測(cè)工作，需要減少抗震的設(shè)防烈度，將抗震的設(shè)防烈度設(shè)置為7～9°，并且需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行分布，確保砂土或者飽和粉土的飽和性，對(duì)液化的可能性進(jìn)行判別，并且需要對(duì)液化的危害程度進(jìn)行判別，以便能夠?qū)挂夯潭冗M(jìn)行判斷，提出抗液化的措施。在對(duì)粉土、砂土液化進(jìn)行加工判別的過(guò)程中，其方法有很多，主要的方法有密度法、砂土動(dòng)強(qiáng)度和地震剪應(yīng)方法等，在運(yùn)用這些方法進(jìn)行檢驗(yàn)過(guò)程中，需要按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的標(biāo)準(zhǔn)去實(shí)施，最主要的方法是試驗(yàn)法，試驗(yàn)法在應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)該按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求去執(zhí)行。但是該類(lèi)方法在使用過(guò)程中，也會(huì)受到一定的限制，導(dǎo)致在使用中出現(xiàn)較多的問(wèn)題。例如，在對(duì)地面以下15m深度范圍內(nèi)的飽和沙土或者粉土進(jìn)行勘測(cè)的過(guò)程中，可以對(duì)單橋探頭或者雙橋探頭的靜力，采取觸探試驗(yàn)的方法，對(duì)實(shí)測(cè)計(jì)算中出現(xiàn)的阻力pso，或者是實(shí)測(cè)產(chǎn)生的阻力qco進(jìn)行液化處理，以便能夠?qū)ψ枇so的臨界值進(jìn)行分析和判斷，判別在液化土中呈現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題[3]。

4 結(jié)論

靜力觸電是一種原位測(cè)試手段，也是一種勘察手段，在使用過(guò)程中，具有快速和方便的優(yōu)勢(shì)，操作起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，并且適用的范圍相對(duì)較廣。能夠?qū)﹄y以取得的原樣砂土的摩擦力和砂土的密度進(jìn)行確認(rèn)，保證壓縮模指標(biāo)等。由于不同的地區(qū)土層會(huì)存在較大的差異，對(duì)力學(xué)的性質(zhì)產(chǎn)生影響。因此，在不同的地區(qū)應(yīng)該做好各項(xiàng)勘察工作，以便能夠適應(yīng)本地區(qū)的要求，使靜力觸探在巖土中發(fā)揮更大的作用。

[1]李慶豐.淺談靜力觸探技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用及發(fā)展前景展望[J].福建建筑，2014，07：83～85.

[2]梁文成，林吉兆，杜宇.海床式靜力觸探設(shè)備在海上工程勘察中的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程，2013，07：19～21.

[3]曲廣生，梁春花，陳彥群.靜力觸探在沙漠地區(qū)巖土工程勘察中的應(yīng)用[J].露天采礦技術(shù)，2010，02：18～19+21.

TU413

A

1004-7344（2016）11-0166-02

2016-3-28