巖土工程地質(zhì)勘察中的原位測試技術(shù)

李冬健

湖北省地質(zhì)局冶金地質(zhì)勘探大隊 湖北黃石 435004

巖土工程勘察就是按照工程項目的建設要求，對工程項目施工區(qū)域的環(huán)境、地形、地質(zhì)以及巖土層情況進行全面了解，通過數(shù)據(jù)采集、比較分析的方式制作出勘察報告的方式。將原位測試技術(shù)中所收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)以及巖土層資料，結(jié)合工程施工項目的內(nèi)容進行全面分析，確認工程項目在該區(qū)域內(nèi)施工作業(yè)的可行性。通過這種方式不但有效地提高了工程項目施工的效率性，對于強化工程項目的安全性也起到了重要作用[1]。

1 巖土工程勘察概述

在巖土工程勘察中，主要包括以下幾大部分工作：勘察進場前應根據(jù)項目特點、設計要求及相關(guān)規(guī)范的要求編制合理的勘察大綱；嚴格按照規(guī)范要求采集和收集數(shù)據(jù)資料，在數(shù)據(jù)資料收集期間，其任務往往比較繁重，而且涉及的時間較短。但這一步尤其重要，因為數(shù)據(jù)資料對于工程的勘察質(zhì)量具有重要保障，必須采取合理措施嚴格保證數(shù)據(jù)的真實性和準確性；在勘察過程中，應該根據(jù)工程的實際情況進行測試，測試時要嚴格遵循測試規(guī)范，并判定需要采用的機械設備類型，選擇合適的勘察方法和技術(shù)；鉆探過程中嚴格控制每個回次的進尺及取芯率并及時做好記錄；對地下水進行勘察時，需要注意周邊環(huán)境對地下水的影響；室內(nèi)土工試驗，判定出巖土類型的物理力學性質(zhì)指標；在原位測試中，要保持土層的完好性，選擇適當?shù)膶嶒炋幚矸绞?，在工作中避免出現(xiàn)操作失誤的現(xiàn)象，保證原位測試的準確性；室內(nèi)報告編制時應做好三校一審工作。

2 原位測試試驗

原位測試試驗就是在已經(jīng)成型基礎(chǔ)上運用原位測試技術(shù)進行試驗，整個試驗的過程中包含了處于靜止狀態(tài)的承重測試和同處在靜止狀態(tài)中的無作用力觸碰測試、土層滲透測試、于圓錐作用力中的半定量測試等。因為定分析方式較為常見、具體，但是半定量的方式則比較抽象，為了能順利獲得試驗的結(jié)果只能夠通過其他方式來得出實驗結(jié)果，再通過信息技術(shù)把采集到的數(shù)據(jù)進行比對、分析，歸入到數(shù)據(jù)庫中保存，為今后的施工作業(yè)做好準備。此外，在進行靜力觸探試驗時要采用原裝的液壓靜力觸探頭，這樣才能夠保障觸探試驗結(jié)果的準確性。在原位測試中運用動力觸探測試的目的是為了及時掌握在復雜地質(zhì)環(huán)境下的風化基巖物理性質(zhì)以及其他巖層指標的重要方式。利用專業(yè)的分析軟件把動力觸探到的數(shù)據(jù)信息錄入到模擬系統(tǒng)中，通過直觀、高效的演化功能把有用的信息進行整合。因為自由落體法試驗是整個試驗過程的關(guān)鍵，所以在試驗當中要運用準落錘。另外，在原位試驗開始前要把清孔工作落到實處，同時還要保障試驗過程中準落錘的擊出頻率維持在25 次/min[2]。

3 原位測試技術(shù)的應用

3.1 靜力觸探原位測試

靜力觸探是一種測量土質(zhì)變化特征的原位測試方法，測試原理是通過一根安裝傳感器的圓錐形探頭以準精力勻速貫入土體的過程中采集各種應力數(shù)據(jù)，通過解譯數(shù)據(jù)來判斷土體的性質(zhì)，如沉積物類型、土體物理力學性質(zhì)、聲學性質(zhì)等等，具有實時、連續(xù)、真實反映土體宏觀性質(zhì)的特點，并且可以通過更換、研制不同探頭，可以實現(xiàn)多種探測目標或者達到長期觀測的目的。靜力觸探這種原位測試方法具有很大的擴展性，目前已經(jīng)應用于實際的CPT 探頭有土力學測試、土體攝像、孔隙水壓力測試、定點地質(zhì)取樣、波速測試、熱力學測試、磁力觀測、電導率測試、放射性同位素測試、含水率測試、沉積物密度測試和化學分析測試等等?？梢愿鶕?jù)需要快速更換CPT 探頭，獲取不同數(shù)據(jù)。

3.2 載荷試驗

對于載荷試驗技術(shù)，可分為螺旋板載荷試驗、深層平板載荷試驗以及淺層平板載荷試驗三種。其中，螺旋板載荷試驗技術(shù)主要被應用于深層地基測試或者地下水位以下地基測試中；深層平板載荷試驗技術(shù)主要被應用于深層地基或者大直徑樁的樁端土測試中，要求將勘察深度控制在5m 以上；淺層平板載荷試驗技術(shù)則主要被應用于淺層地基土測試中。

3.3 聲波測試技術(shù)

聲波測試的理論根據(jù)是不同巖性和結(jié)構(gòu)特征的巖體，具有不同的波速。通過發(fā)射探頭向巖體發(fā)射彈性波，接收探頭接收巖體中傳播的彈性波記錄下來，從而獲得彈性波的傳播時間及頻譜特征，然后結(jié)合所測鉆孔的地質(zhì)特點對巖體進行工程地質(zhì)評價。洞室開挖以后，洞壁附近巖體會產(chǎn)生新的裂隙，原有裂隙伸長、擴展，原巖應力受到了擾動，表現(xiàn)為應力降低，相應的波速也出現(xiàn)低值，形成具有低波速量值的應力下降帶；往內(nèi)由于巖體應力重分布，產(chǎn)生應力集中，裂隙壓密，也出現(xiàn)相應波速增高區(qū)，形成具有高波速量值的應力集中帶；再往深處，巖體未受到擾動，波速值基本不變，稱原始應力（原巖）區(qū)。硐室圍巖松動圈范圍，可采用巖體聲波方法進行測試，并確定圍巖松動圈的厚度和形狀。巖體的賦存環(huán)境、結(jié)構(gòu)特性以及不同開挖方式的差異，在不同部位或不同巖體中引起的卸荷裂隙發(fā)育密度與深度可能不同，需要通過現(xiàn)場聲波測試確定巖體的松動圈范圍及其動彈性模量，為隧洞支護設計提供參數(shù)[3]。

4 結(jié)語

巖土勘察作業(yè)在建筑工程項目建設中的重要性是不言而喻的，技術(shù)人員要對自身工作有充分的了解，認真分析和總結(jié)當前勘察工作面臨的各種問題，并采取科學、有效的解決方法，通過原位測試技術(shù)能夠滿足建筑工程項目需要，為建筑工程設計、施工提供有效的參考，推動工程行業(yè)的健康、平穩(wěn)發(fā)展。