工程地質(zhì)勘察中原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

許海林

（貴州省銅仁公路勘察設(shè)計(jì)院，貴州 銅仁 554300）

在開展工程地質(zhì)勘察內(nèi)容時(shí)，可采用兩種不同的形式進(jìn)行：①室內(nèi)試驗(yàn)，主要為借助土工試驗(yàn)；②現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，針對(duì)該試驗(yàn)的開展，主要為應(yīng)用原位測(cè)試技術(shù)。這一技術(shù)的使用，對(duì)巖石和土的物理指標(biāo)檢測(cè)效果非常理想，還會(huì)對(duì)其他內(nèi)容進(jìn)行獲取，且不會(huì)對(duì)巖土層的性質(zhì)造成任何影響，會(huì)在天然的環(huán)境中，提取需要的信息。因此，這一技術(shù)在目前的地質(zhì)勘察中，有著廣泛的應(yīng)用。

1 原位測(cè)試技術(shù)

針對(duì)原位測(cè)試技術(shù)進(jìn)行使用中，對(duì)巖土層處在最基礎(chǔ)的位置給予了保障，不會(huì)對(duì)其天然狀態(tài)產(chǎn)生任何的不利影響。在這樣形勢(shì)下，可進(jìn)一步測(cè)定巖土層的各項(xiàng)指標(biāo)。該項(xiàng)技術(shù)存在的優(yōu)勢(shì)特征主要包括：①在工程場(chǎng)地上應(yīng)用，因此不需要開展事先采樣工作，可最大限度減少對(duì)試樣產(chǎn)生的干擾問題，也規(guī)避了某些狀態(tài)下存在的取樣困難問題；②針對(duì)原位測(cè)試技術(shù)的開展，主要在施工現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生價(jià)值作用，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)體積提出的比重要求非常大，在這樣的情形下，能夠?qū)ψ钫鎸?shí)的情況進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而精準(zhǔn)分析土質(zhì)性質(zhì)；③針對(duì)檢測(cè)內(nèi)容的開展，可借助連續(xù)性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而更加精準(zhǔn)地展現(xiàn)出物理學(xué)性質(zhì)和相應(yīng)的指標(biāo)；④這一技術(shù)還在不斷的優(yōu)化和完善，在之后的發(fā)展中，不但會(huì)具備快速的特征，還會(huì)提升經(jīng)濟(jì)性。其中，靜力觸探車便是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)創(chuàng)新[1]。

2 選取勘察測(cè)試方法

在對(duì)合適的勘察方法進(jìn)行挑選時(shí)，需要對(duì)每種方式產(chǎn)生的不同效果有確切的了解，因?yàn)榭辈旆绞讲煌?，所以獲取的結(jié)果有一定的差異性，需要對(duì)每一種勘查測(cè)試方式的特征有精準(zhǔn)的了解，并熟悉應(yīng)用的設(shè)備等等，這樣才能對(duì)最合理的方式進(jìn)行挑選。目前，大部分勘查單位在對(duì)地質(zhì)勘查實(shí)施時(shí)，第一項(xiàng)考量的內(nèi)容便是成本，因此會(huì)對(duì)很多靜探孔進(jìn)行布置，還會(huì)對(duì)全靜態(tài)進(jìn)行布置。利用靜力觸探方法時(shí)，在沿海區(qū)域更加合適。由于沿海區(qū)域的土質(zhì)情況大部分為泥質(zhì)砂土和粉土，普通的黏性土一般都在土體中的下水位置，利用該項(xiàng)方法可以精準(zhǔn)分析出土層，進(jìn)而明確土層的強(qiáng)度[2]。

同時(shí)，在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方式進(jìn)行使用時(shí)，在黏性土和粉土比較多的情況中更為適用。此外，針對(duì)測(cè)試的開展，還可以在淤泥和淤泥質(zhì)土的測(cè)試中進(jìn)行使用，但要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是，需要結(jié)合具體情況酌情應(yīng)用。由于溫度有非常高的靈敏度，在轉(zhuǎn)鉆孔時(shí)會(huì)有相應(yīng)的影響，其對(duì)基礎(chǔ)強(qiáng)度獲得最大化效果給予保證，需要充分考量之后，再做出選擇。

3 原位測(cè)試的適用條件

（1）測(cè)試簡(jiǎn)單，試驗(yàn)與實(shí)際存在較大的差距。能夠引用原位測(cè)試的重要條件便是，對(duì)于簡(jiǎn)單測(cè)試技術(shù)，試驗(yàn)和實(shí)際有一定差距。測(cè)試簡(jiǎn)單的狀態(tài)下，對(duì)原位測(cè)試的使用也會(huì)簡(jiǎn)單一些，可對(duì)原位測(cè)試的順利實(shí)施給予保障。此外，試驗(yàn)和實(shí)際如果存在較大差距，可利用原位技術(shù)操作，獲取的工程地質(zhì)勘察結(jié)果會(huì)更加客觀。

（2）受力復(fù)雜，無較多經(jīng)驗(yàn)且計(jì)算存在漏洞。如果受力情況非常復(fù)雜，計(jì)算方面存在漏洞，專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)不足，可應(yīng)用相應(yīng)的原位測(cè)試技術(shù)方案。因?yàn)槭芰η闆r繁雜，使用普通的勘察技術(shù)，無法對(duì)結(jié)果的精準(zhǔn)性給予保障，所以要應(yīng)用原位測(cè)試技術(shù)。如果專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)不足，通過原位測(cè)試技術(shù)，能夠使操作減少，降低難度。計(jì)算較為復(fù)雜，也可應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，利用結(jié)構(gòu)計(jì)算形式，可對(duì)測(cè)算結(jié)果給予更高的保障。

（3）重要工程。針對(duì)重要工程開展地質(zhì)勘察，原位測(cè)試技術(shù)會(huì)發(fā)揮出關(guān)鍵性作用。借助先進(jìn)的技術(shù)測(cè)量，可保障測(cè)量的精準(zhǔn)性。原位測(cè)試技術(shù)，可規(guī)避傳統(tǒng)技術(shù)存在的問題，對(duì)勘察項(xiàng)目的進(jìn)程產(chǎn)生推動(dòng)效果，提升科學(xué)性。

4 常用的原位測(cè)試方法

當(dāng)前，國(guó)際中對(duì)原位測(cè)試方法的使用主要有5 種：①荷載實(shí)驗(yàn)；②靜力觸探試驗(yàn)；③標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；④十字板剪切實(shí)驗(yàn)；⑤波束測(cè)試。

4.1 靜力荷載試驗(yàn)

原位測(cè)試方法應(yīng)用中，最常使用的一項(xiàng)方法便是靜力荷載試驗(yàn)，針對(duì)建設(shè)的模擬場(chǎng)地，將一個(gè)基礎(chǔ)深度非常平整的坑挖出，并對(duì)其設(shè)計(jì)性給予保障。針對(duì)挖好的平整坑里，將一個(gè)特定形狀的承壓力板放入其中，當(dāng)這些裝置放置完成之后，便可以實(shí)施具體的實(shí)驗(yàn)。因?yàn)樵谄康追胖煤玫某袎喊澹瑫?huì)不斷有壓力施加。通過核載的增加，會(huì)對(duì)一定條件下的地基土質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定，從而明確穩(wěn)定沉降量。這樣便可以對(duì)地基承載能力與壓力變化存在的聯(lián)系進(jìn)行深入探究，也為土地勘查提供更多的數(shù)據(jù)支撐[3]。

4.2 靜力觸探試驗(yàn)

在工程勘察中，對(duì)靜力觸探試驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用非常普遍，借助機(jī)械裝飾，在土壤中靜力壓入各種規(guī)格的金屬探頭，借助傳感器可以對(duì)土地的物理性質(zhì)進(jìn)行直接分析，在劃分土層過程中，經(jīng)常會(huì)使用到靜力觸探試驗(yàn)，能夠?qū)ν临|(zhì)中的物理性質(zhì)指數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)估算。對(duì)于該項(xiàng)方法的應(yīng)用，需要注意的事項(xiàng)包括：①要在室內(nèi)開展地層阻力與圖表結(jié)果的關(guān)系分析，如探頭的使用已經(jīng)超過30d，需要開展率定；②針對(duì)試驗(yàn)的開展，需要的基礎(chǔ)條件為平整的土地，之后才可以進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；③需要對(duì)電路的接通給予關(guān)注，在實(shí)驗(yàn)開展之前，保障電路的接通，并對(duì)各方向的儀器進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整；④需要同時(shí)進(jìn)行灌入以及測(cè)算計(jì)量工作，在灌入的過程中，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行記錄，并將其上傳[4]。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

在眾多貫入試驗(yàn)中，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的應(yīng)用有著非常突出的技術(shù)要點(diǎn)，借助力量觸探，通過規(guī)定重量的穿心錘開展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，首先需要對(duì)恒定的溫度進(jìn)行明確，由上至下，自由進(jìn)行脫落。然后在土中打入相應(yīng)規(guī)格的探頭，在打入過程中，通過打入的難易程度，對(duì)土質(zhì)以及土層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行判別。在該實(shí)驗(yàn)中，采用的探頭屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，并不是圓形。在開展標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)專業(yè)人員提出的要求非常高，需要有相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，所以一般在重大工程勘察中，才會(huì)指派專業(yè)人員對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行使用，其中需要遵循的操作守則包括：①鉆孔過程中，鉆孔的高度需要稍大于地下水位高度，以便對(duì)地質(zhì)勘查項(xiàng)目的精準(zhǔn)性給予保障；②在錘擊時(shí)，需要規(guī)避針對(duì)偏心以及側(cè)面產(chǎn)生的晃動(dòng)，如有偏心以及側(cè)面晃動(dòng)問題會(huì)使工程勘測(cè)結(jié)果整體出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以要對(duì)這一情況的發(fā)生高度關(guān)注，進(jìn)行預(yù)防；③借助自動(dòng)脫鉤的形式開展垂直墜落，通過自由落錘法，可以確保測(cè)試土壤物理結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)結(jié)果的精準(zhǔn)性；④對(duì)地質(zhì)勘查的液化等級(jí)進(jìn)行關(guān)注，會(huì)對(duì)最后的地質(zhì)勘查結(jié)果產(chǎn)生直接影響。

4.4 十字板剪切試驗(yàn)

在眾多原位測(cè)試技術(shù)中，對(duì)紙質(zhì)板剪切試驗(yàn)的應(yīng)用，有著非常顯著的國(guó)際化特征。在被測(cè)試的土層中，利用規(guī)定的力度壓入十字板，并對(duì)相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)力進(jìn)行施加時(shí)，利用土層剪壞的形式，對(duì)土層的化學(xué)以及物理性質(zhì)指數(shù)進(jìn)行測(cè)試即可。借助該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)土層的抗剪指數(shù)進(jìn)行判斷。該項(xiàng)方法，不但在我國(guó)的原位測(cè)試技術(shù)中有著非常高的地位，在國(guó)際中也屬于前沿核心位置，不同的國(guó)家對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的使用，都將其放在了重要的位置中。

針對(duì)十字板剪切試驗(yàn)提出的要求，包括：①選擇十字板，應(yīng)該挑選有固定規(guī)格的矩形形狀木板；②在土壤中插入十字板的深度，需要有非常精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)估計(jì)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在有明確的規(guī)定數(shù)據(jù)深度下才可以實(shí)施操作內(nèi)容；③針對(duì)剪切速率也有相應(yīng)的要求，在十字板剪切試驗(yàn)中，剪切速率需要與國(guó)際化提出的要求相符；④要關(guān)注摩擦力以及阻力對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生的影響[5]。

4.5 波速測(cè)試

在各項(xiàng)測(cè)試方法中，波束測(cè)試的特征便是有一定的新穎性。波束測(cè)試，具體來說便是對(duì)土層的波束進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合彈性波在土層中的傳播速度，之后對(duì)比巖體大小數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)波速測(cè)試的最終結(jié)果進(jìn)行確定。利用波束測(cè)試的分析結(jié)果，可以精準(zhǔn)判斷出地質(zhì)組成，并且獲取的數(shù)據(jù)結(jié)果非?？茖W(xué)。其中的測(cè)試要求包括：①需要對(duì)土力學(xué)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)確定；②對(duì)建筑場(chǎng)地類別提前判別；③對(duì)于場(chǎng)地卓越周期的判斷不容忽視；④需要專業(yè)能力強(qiáng)的人員，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)巖土的變化進(jìn)行判別。

五種原位測(cè)試方法都有自身的優(yōu)勢(shì)以及適用條件，所以在具體挑選和使用時(shí)，要結(jié)合工程的實(shí)際情況，對(duì)相應(yīng)的測(cè)試方法進(jìn)行選擇，才能對(duì)工程地質(zhì)勘察結(jié)果的精準(zhǔn)性給予保障。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，以往開展的地質(zhì)勘查工作，需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，才能開展自然地質(zhì)勘探。最后，利用人力工程勘察結(jié)果結(jié)合工具勘察的結(jié)果，對(duì)最終的情況進(jìn)行判定。這種勘測(cè)方式有一定的主觀意識(shí)，技術(shù)人員對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響非常大，容易因?yàn)槿藶槭д`產(chǎn)生誤差，無法保障結(jié)果的精準(zhǔn)性?，F(xiàn)在，借助原位測(cè)試技術(shù)，使工程地質(zhì)勘查的質(zhì)量以及結(jié)果精準(zhǔn)性有了非常大的提高，對(duì)國(guó)家工程地質(zhì)勘察的進(jìn)程起到一定的推進(jìn)作用，也幫助我國(guó)加快了現(xiàn)代化進(jìn)程。