巖土工程勘察原位測試常見問題及對策

李丙春

（山東設(shè)協(xié)勘察設(shè)計(jì)審查咨詢中心，山東 濟(jì)南 250024）

原位測試作為巖土工程勘察的重要手段，常與鉆探配合使用。觸探的優(yōu)點(diǎn)在于可以獲得連續(xù)的定量數(shù)據(jù)，鉆探取樣一般均有一定的豎向間隔，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不連續(xù)，從而導(dǎo)致代表性不足。觸探還是一種原位測試手段，能基本保持巖土原來的結(jié)構(gòu)、濕度和應(yīng)力狀態(tài)，可以有效地避免取土、運(yùn)輸、試驗(yàn)過程中的擾動。同時(shí)，幾種常規(guī)的原位測試手段，如標(biāo)貫、動探、靜探等，還具有施工速度快捷、施工費(fèi)用低的特點(diǎn)，一直深受廣大巖土工程師的喜愛。但是，原位測試畢竟是一種間接的勘察手段，其誤差也應(yīng)引起足夠的重視，如儀器、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法、操作技能、土層的不均勻性等，均能造成測試誤差。本文就原位測試過程中幾種常見問題進(jìn)行討論和分析。

1 標(biāo)貫試驗(yàn)常見問題

（1） 標(biāo)貫設(shè)備的符合性。應(yīng)保持貫入器靴的刃口完整，當(dāng)出現(xiàn)缺口或卷刃等損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。常見損壞是因?yàn)榈貙哟嬖诖髩K建筑垃圾、長時(shí)間在較硬的強(qiáng)風(fēng)化巖層中貫入、在鋪裝地上拖拽等。導(dǎo)向桿應(yīng)經(jīng)常擦拭，防止泥土和油泥卡滯落錘帶來的提拔。

其次是鉆孔質(zhì)量要求。應(yīng)采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，保證清孔效果，孔底殘土厚度一般不得超過5 cm。在軟土層或中密以下的粉土、砂性土中鉆進(jìn)時(shí)，一般不宜采用螺旋鉆具。螺旋鉆具在泥漿護(hù)壁效果較差時(shí)，渣土容易在鉆具有效葉片以上部位堆積，造成提鉆困難，孔底形成負(fù)壓效應(yīng)，導(dǎo)致大范圍擾動，從而使標(biāo)貫很難下到試驗(yàn)部位，標(biāo)貫擊數(shù)過低。

（2） 試驗(yàn)操作要求。因?yàn)闃?biāo)貫試驗(yàn)的土層適應(yīng)性和貫入距離的限制，一般應(yīng)提前設(shè)計(jì)標(biāo)貫起始深度?？梢杂酶浇淹瓿煽碧娇踪Y料，設(shè)計(jì)好標(biāo)貫位置，有效避免盲目試驗(yàn)。特別是土層較薄的情況下，應(yīng)注意保持鉆桿垂直，避免搖晃，一般可以用專門鐵鉤進(jìn)行控制。應(yīng)控制合理的錘擊速度，避免錘擊速度過快，一般控制在30 擊/min。當(dāng)速度過快時(shí)，自動脫鉤可能尚未動作，重錘在慣性作用下繼續(xù)向上提升，造成落距超限，還可能應(yīng)為操作手反應(yīng)不及時(shí)使脫鉤器提拉頂端限位螺母。應(yīng)注意保留標(biāo)貫器中樣品，及時(shí)鑒別和描述，重點(diǎn)描述均勻性，包含物等。特別是用于液化判別時(shí)，應(yīng)使用對應(yīng)標(biāo)貫點(diǎn)的樣品測定粉土黏粒含量，不能使用其他位置的黏粒含量試驗(yàn)代替。

（3） 擊數(shù)讀數(shù)要求。認(rèn)真測量孔深和桿長，校對放置位置，若土層較軟出現(xiàn)自重貫入時(shí)，應(yīng)記錄。探桿標(biāo)劃15/10/10/10 cm位置，視線與標(biāo)線平行，一般記錄整數(shù)即可。土層較軟時(shí)可根據(jù)實(shí)際超擊深度換算。

2 動探試驗(yàn)常見問題

（1） 動探設(shè)備的符合性。試驗(yàn)前應(yīng)檢查探頭磨損情況，當(dāng)直徑和錐尖高度分別磨損超過2、5 mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。應(yīng)注意不得用42 mm直徑探桿進(jìn)行超重型試驗(yàn)，避免因探桿剛度不足引起的水平向失穩(wěn)。

（2） 試驗(yàn)操作要求。因?yàn)檫B續(xù)錘擊的需要，應(yīng)設(shè)置專門觸探架保持觸探桿垂直及整個(gè)觸探裝置的安全。為保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性，地面以上觸探桿高度不宜超過1.5 m。錘擊速度控制在15～30 擊/min，原因同標(biāo)貫試驗(yàn)說明。

（3） 連續(xù)貫入的問題。應(yīng)特別注意，不應(yīng)將圓錐動力觸探試驗(yàn)標(biāo)貫化，即每次試驗(yàn)僅貫入30 cm。動力觸探存在明顯的臨界深度，觸探的臨界深度，是一種特殊的滯后反映。當(dāng)探頭從空孔段開始向下貫入時(shí)，探頭周圍土體向外擠壓，從而形成圓柱空間。貫入深度較小時(shí)，土體產(chǎn)生剪切位移使初始貫入點(diǎn)附近土層隆起，減小探頭阻力使擊數(shù)降低[2]。試驗(yàn)表明，各種土的臨界深度均不超過1 m。所以當(dāng)每次僅貫入30 cm時(shí)，整個(gè)試驗(yàn)段處在臨界深度內(nèi)，擊數(shù)顯著偏小，不能反映正常地基土的力學(xué)性質(zhì)，不宜用來確定地基承載力。如果分段觸探，應(yīng)以層為單位。

（4） 注意剔除異常值。在有效厚度內(nèi)剔除少量擊數(shù)特殊大值，剔除因大塊卵石等引起的擊數(shù)過大，因?yàn)閭€(gè)別大顆粒含量不足時(shí)并不能增加土層承載能力。當(dāng)異常值數(shù)量超過統(tǒng)計(jì)層位擊數(shù)的10%時(shí)，應(yīng)根據(jù)鉆探結(jié)果綜合論證。

3 靜探試驗(yàn)常見問題

（1） 靜探設(shè)備的符合性。目前使用較多的是雙橋靜力觸探，錐頭與摩擦筒分開，可以同時(shí)測量錐尖阻力和側(cè)壁摩擦力兩個(gè)參數(shù)。國內(nèi)應(yīng)用較多的是15 cm2探頭，錐頭直徑43.7 mm，側(cè)摩擦筒工作面積300 cm2。推薦使用10 cm2探頭，錐頭直徑35.9 mm，側(cè)摩擦筒工作面積200 cm2。國際通用標(biāo)準(zhǔn)為10 cm2，為了向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，便于測試結(jié)果的比較和研究成果的交流，推薦使用國際標(biāo)準(zhǔn)探頭。

（2） 探頭標(biāo)定。靜力觸探頭在使用前必須進(jìn)行標(biāo)定。靜力觸探頭一般每三個(gè)月標(biāo)定一次，在規(guī)定期限內(nèi)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)重新標(biāo)定。當(dāng)使用頻率高時(shí)，應(yīng)縮短標(biāo)定時(shí)間間隔。當(dāng)標(biāo)定時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變呈曲線關(guān)系時(shí)，或者截距很大，回零性差以及彈性滯后現(xiàn)象嚴(yán)重的探頭均不能使用。標(biāo)定時(shí)，不僅做加壓標(biāo)定，也應(yīng)做卸載回程標(biāo)定。

（3） 調(diào)直調(diào)平工作。靜力觸探為連續(xù)性貫入，前5 m探桿在貫入過程中起重要的導(dǎo)向作用，且探桿剛度相對較小，對于探桿彎曲度及設(shè)備調(diào)平工作應(yīng)特別注意。實(shí)踐中當(dāng)遇到成層土軟硬不均或夾有鈣礓石等包含物時(shí)，容易出現(xiàn)探桿偏斜。

（4） 探頭的歸零檢查。靜力觸探探頭均采用對溫度敏感的元器件，而一般地表以下6 m內(nèi)地溫變化較大。觸探頭貫入土中0.5～1.0 m （在冬季應(yīng)超過凍結(jié)線），然后提升5～10 cm，待量測儀器上無明顯溫漂時(shí)，記錄零讀數(shù)或調(diào)整零位，方能開始正式貫入。地面以下6 m范圍以內(nèi)一般每間隔2～3 m應(yīng)做一次歸零檢查，終孔時(shí)應(yīng)記錄零漂值[3]。應(yīng)注意在提升時(shí)，角機(jī)不得溜滑，盡量避免角機(jī)觸電與微動開關(guān)接觸時(shí)提拔探桿。

（5） 嚴(yán)格控制貫入速度。應(yīng)保持勻速貫入，貫入速率為（1.2±0.3） m/min，同一孔應(yīng)保持相同速率。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對于一般沉積土，貫入速率對貫入阻力有一定影響，貫入阻力隨貫入速度增加而增加，基本呈線性關(guān)系[4]。當(dāng)采用靜力觸探數(shù)據(jù)求取各類土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制貫入速率，建議采用標(biāo)準(zhǔn)貫入速率。當(dāng)貫入速率不在推薦范圍時(shí)，一般不宜用作物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的判定，建議積累當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)與其他勘探手段相互驗(yàn)證。對于砂土，因超靜孔隙水壓力隨貫入速率降低而減小，貫入阻力隨之增大，會極大影響測試成果的準(zhǔn)確度[5]。目前靜力觸探作業(yè)出現(xiàn)了快速貫入的傾向，技術(shù)人員應(yīng)予充分注意。

4 結(jié)語

標(biāo)貫、動探、靜探均為普遍采用的原位測試手段，充分理解和掌握其原理，正確的操作手段對于提高勘察質(zhì)量至關(guān)重要。現(xiàn)場作業(yè)人員和技術(shù)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照操作規(guī)程規(guī)范作業(yè)，提供的成果資料才能做到保證質(zhì)量，提高效率。