原位測(cè)試技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究

陶勁軍

（湖南中核建設(shè)工程公司，湖南 長沙 410000）

我國的工程地質(zhì)勘察項(xiàng)目歷史久遠(yuǎn)，在漫長的發(fā)展過程中不斷更新，但是其中仍然存在一些問題。隨著原位測(cè)試技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用不斷推廣，很好地解決了我國工程地質(zhì)勘察中存在的一些技術(shù)問題，并且為推動(dòng)我國的工程地質(zhì)勘察的發(fā)展提供了技術(shù)支持。原位測(cè)試技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用，測(cè)定了巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。同時(shí)，原位測(cè)試技術(shù)也有很多應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。其次，原位測(cè)試技術(shù)的適用條件廣泛，常用的原位測(cè)試方法多樣，可以滿足不同情況下的工程地質(zhì)勘察[1]。

1 原位測(cè)試技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用概述

（1）測(cè)定巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。原位測(cè)試技術(shù)通過對(duì)原生地自然形態(tài)的各方面測(cè)試，來測(cè)定巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，為工程地質(zhì)勘察提供數(shù)據(jù)支持。原位測(cè)試技術(shù)在地質(zhì)原本自然的結(jié)構(gòu)下，進(jìn)行天然含水量以及天然承受能力的分析與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)。通過一種更加直觀的方法，由巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)來呈現(xiàn)。

（2）原位測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。原位測(cè)試技術(shù)可以測(cè)試一些難以測(cè)量的工程數(shù)據(jù)，并且可以最大程度的保證其準(zhǔn)確性和科學(xué)性。其次，原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用可以避免在取樣過程中出現(xiàn)的受力差異，從而最大程度的避免誤差的出現(xiàn)。原位測(cè)試技術(shù)也存在影響力廣，代表性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（3）原位測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的缺點(diǎn)。各種原位測(cè)試技術(shù)方案的適用條件單一，并且一些測(cè)試技術(shù)方法是建立在理論關(guān)系的基礎(chǔ)上的。一些停留在理論層面的原位測(cè)試技術(shù)，難以適應(yīng)工程實(shí)施的現(xiàn)代化要求。

2 原位測(cè)試的適用條件

（1）測(cè)試簡(jiǎn)單，試驗(yàn)與實(shí)際相差較大的情況。原位測(cè)試的試用條件之一就是針對(duì)測(cè)試技術(shù)簡(jiǎn)單，且試驗(yàn)與實(shí)際相差較大的情況。測(cè)試簡(jiǎn)單情況下的原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)來說也比較簡(jiǎn)單，能夠保證原位測(cè)試技術(shù)的順利進(jìn)行。同時(shí)，試驗(yàn)與實(shí)際相差較大的情況，需要通過原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用來進(jìn)行實(shí)際的操作，從而得到更加客觀的工程地質(zhì)勘察結(jié)果。

（2）受力復(fù)雜，缺乏經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算漏洞。針對(duì)受力復(fù)雜，計(jì)算漏洞以及專業(yè)人員缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況，也有與之匹配的原位測(cè)試技術(shù)方案。由于受力情況復(fù)雜，普通的地質(zhì)勘察應(yīng)用技術(shù)難以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，就需要原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用。專業(yè)技術(shù)人員缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，也更加適用于原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用可以有效的減少人工的操作，從而避免專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足的弊端。針對(duì)計(jì)算容易出現(xiàn)漏洞，計(jì)算復(fù)雜的情況，也比較適合原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用。原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用通過結(jié)構(gòu)性的計(jì)算方法，最大程度的保證測(cè)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）重要工程。重要地質(zhì)勘察工程中，對(duì)于原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用具有一定的必要性。較為重要的工程勘察施工需要更加先進(jìn)的技術(shù)方法進(jìn)行測(cè)量。原位測(cè)試技術(shù)方法不僅僅適用于各種重要工程的技術(shù)應(yīng)用，更是各個(gè)重要工程應(yīng)用的必要技術(shù)保證。在重要的工程地質(zhì)勘察項(xiàng)目中，應(yīng)用原位測(cè)試技術(shù)可以最大程度的避免傳統(tǒng)技術(shù)方法的問題。推動(dòng)工程地址勘察項(xiàng)目的進(jìn)程，同時(shí)保證其結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[2]。

3 常用的原位測(cè)試方法

近些年來，國際常用的原位測(cè)試方法主要包括靜力荷載試驗(yàn)，靜力觸探試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，十字板剪切試驗(yàn)以及波速測(cè)試五個(gè)方法。

（1）靜力載荷試驗(yàn)。靜力載荷試驗(yàn)是常用的原位測(cè)試方法之中的首要選擇方法。在模擬建造的場(chǎng)地上，挖一個(gè)基礎(chǔ)深度的平整的坑，并且要保證其設(shè)計(jì)性。在已經(jīng)挖好的平整坑的坑底，放入一個(gè)特定形狀的承壓力板。在上述裝置全都放置完成之后，就可以開始實(shí)驗(yàn)了。通過在瓶底放好的承壓板上，不斷施加壓力或者增加核載的方法，來測(cè)定相應(yīng)條件下地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定沉降量。以此來研究地質(zhì)承載能力與壓力變化的關(guān)系，同時(shí)為土地勘察提供有力的數(shù)據(jù)支持。

（2）靜力觸探試驗(yàn)。靜力觸探實(shí)驗(yàn)技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用是非常廣泛的。通過機(jī)械裝置的應(yīng)用，將不同規(guī)格的金屬探頭靜力壓入土壤之中。利用傳感器來直觀的分析土地的物理性質(zhì)。靜力觸探試驗(yàn)主要用于劃分土層，估算土地中的物理性質(zhì)指數(shù)。靜力觸探試驗(yàn)也有一些注意事項(xiàng) ：第一，求地層阻力與讀表結(jié)果的關(guān)系時(shí)應(yīng)該在室內(nèi)進(jìn)行，對(duì)于使用時(shí)間超過一個(gè)月的探頭都需要進(jìn)行率定。第二，在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，首先要做的是平整土地，然后再進(jìn)行試驗(yàn)的下一步。第三，要注重電路的接通，在實(shí)驗(yàn)之前，必須要接通電路，同時(shí)調(diào)整好各個(gè)方面的儀器。第四，灌入和測(cè)算計(jì)量兩個(gè)工作應(yīng)該是同時(shí)進(jìn)行的，在灌入的同時(shí)隨時(shí)記錄數(shù)據(jù)結(jié)果，并且有規(guī)律的上傳[3,4]。

（3）標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是在眾多貫入試驗(yàn)中較為突出的一項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)。通過力量觸探，運(yùn)用規(guī)定重量的穿心捶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。確定恒定的高度，由上而下，自由脫落。將一定規(guī)格的探頭打入土中，通過打入途中的難易程度來判別土壤的土質(zhì)和土層的結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗(yàn)中所運(yùn)用的探頭不是圓形的，而是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的，所以便稱之為標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗(yàn)的進(jìn)行，對(duì)于專業(yè)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)有著很高的要求，所以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)也是只有在較為重大的工程勘察過程中才會(huì)使用的技術(shù)方法。標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗(yàn)也有一定的技術(shù)要求和基本的操作守則 ：第一，在鉆孔時(shí)必須保證鉆孔的高度要略高于地下水位的高度，只有這樣才可以保證地質(zhì)勘察項(xiàng)目最終結(jié)果的最準(zhǔn)確性。

第二，必須要保證錘擊時(shí)對(duì)于偏心和側(cè)面晃動(dòng)問題的避免。一旦出現(xiàn)了偏心與側(cè)面晃動(dòng)的問題，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工程勘察結(jié)果的錯(cuò)誤。所以必須要保證這種現(xiàn)象不能發(fā)生。第三，必須要采用自動(dòng)脫鉤的方法進(jìn)行垂直的墜落工作。自由落錘法的應(yīng)用，有利于保證土壤物理結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。第四，要注重地質(zhì)勘察的液化等級(jí)，這直接關(guān)乎到最終的地質(zhì)勘察結(jié)果。

（4）十字板剪切試驗(yàn)。十字板剪切試驗(yàn)在眾多的原位測(cè)試技術(shù)方法中具有較為國際化的特征。將十字板用規(guī)定的力度壓入將被測(cè)試的涂層當(dāng)中，并施加一定的扭轉(zhuǎn)力，通過將土層剪壞的方法來測(cè)試涂層的化學(xué)和物理性質(zhì)指數(shù)。通過十字板剪切試驗(yàn)來判斷土層的抗剪指數(shù)。十字板剪切試驗(yàn)不僅僅在我國的原位測(cè)試技術(shù)中具有較高的地位，在國際上十字板剪切試驗(yàn)也占據(jù)著最為前沿的核心地位。各個(gè)國家的原位測(cè)試技術(shù)中都有著十字板剪切試驗(yàn)的重要席位。

對(duì)于十字板剪切試驗(yàn)的要求，有以下幾點(diǎn) ：第一，十字板的選擇應(yīng)該是具有固定規(guī)格的矩形形狀的木板。第二，識(shí)字板插入土壤的深度應(yīng)該有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)估計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)要求。應(yīng)該在規(guī)定的數(shù)據(jù)深度下進(jìn)行操作。第三，是對(duì)剪切速率的要求。十字板剪切試驗(yàn)中的剪切速率應(yīng)該符合國際化的要求。第四，應(yīng)該注意摩擦力和阻力對(duì)最終結(jié)果的影響。

（5）波速測(cè)試。波速測(cè)試在眾多的測(cè)試方法中是比較新穎的，波速測(cè)試就是測(cè)試土層的波速。依據(jù)彈性波在土層中傳播速度與巖體大小的數(shù)據(jù)對(duì)比，來確定波速測(cè)試的最終結(jié)果。通過分析波速測(cè)試的結(jié)果來對(duì)地質(zhì)土層進(jìn)行科學(xué)的判斷，并且得到較為科學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)果。測(cè)試有以下要求 ：第一，要準(zhǔn)確的確定土力學(xué)參數(shù)。第二，要提前判別建筑場(chǎng)地類別。第三，不能忽視了對(duì)于場(chǎng)地卓越周期的判斷。第四，要求專業(yè)技術(shù)人員可以依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)判別巖土的變化。這五種常用的原位測(cè)試方法都有其各自不同的適用條件和獨(dú)特性。在不同的工程情況下，針對(duì)具體的實(shí)際情況進(jìn)行獨(dú)特的測(cè)試方法的技術(shù)選擇，有利于保障工程地質(zhì)勘察結(jié)果的科學(xué)性。

4 原位測(cè)試技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中應(yīng)用的積極意義

（1）有利于推進(jìn)我國工程地質(zhì)勘察的科技化進(jìn)程。原位測(cè)試技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用，有利于推進(jìn)我國工程地質(zhì)勘察的科技化進(jìn)程，在漫長的發(fā)展過程中，使我國的工程地質(zhì)勘察逐漸實(shí)現(xiàn)科技化和國際化。并且推動(dòng)我國的土地勘察項(xiàng)目不斷的向科技化與國際化方面推進(jìn)。

（2）有利于提升工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量。原位測(cè)試技術(shù)在我國工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用，有利于提升工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量。提升工程地質(zhì)勘察的最終質(zhì)量是原位測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的最直觀表述。工程地質(zhì)勘察質(zhì)量的提升能夠保證我國工程地質(zhì)勘察的現(xiàn)代化進(jìn)程，同時(shí)滿足人民群眾的要求。

（3）推進(jìn)我國的現(xiàn)代化進(jìn)程。我國的現(xiàn)代化進(jìn)程包括社會(huì)各個(gè)方面的發(fā)展，而地質(zhì)勘察中，對(duì)原位測(cè)試基礎(chǔ)的應(yīng)用很好的推動(dòng)我國地質(zhì)勘察層面的現(xiàn)代化進(jìn)步，從而推動(dòng)我國的現(xiàn)代化進(jìn)程。

5 結(jié)束語

我國傳統(tǒng)意義上的工程地質(zhì)勘察過程中，往往需要人力進(jìn)行對(duì)自然地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)，最后通過人力工程勘察結(jié)果與工具勘測(cè)結(jié)果的結(jié)合來進(jìn)行最終結(jié)果的評(píng)判。這種情況下往往夾雜著人的主觀意識(shí)，同時(shí)也受勘察技術(shù)人員主觀經(jīng)驗(yàn)的左右。所以原位測(cè)試技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用是非常有必要的。原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用很好地提升了我國工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量和結(jié)果的準(zhǔn)確性。有利于推進(jìn)我國工程地質(zhì)勘察的科技化進(jìn)程，同時(shí)有利于推進(jìn)我國的現(xiàn)代化進(jìn)程。