原位測(cè)試在巖土工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究

王 偉

（湖南宏禹工程集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

現(xiàn)階段，我國(guó)巖土工程項(xiàng)目建設(shè)施工規(guī)模正在不斷擴(kuò)張，巖土工程地質(zhì)勘查工作受到了工程建設(shè)單位的高度重視，并且在長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展工作中對(duì)于巖土工程地質(zhì)勘查技術(shù)也在不斷更新和改進(jìn)，但是在實(shí)際的工作過(guò)程中仍然會(huì)存在一些問(wèn)題和不足。原位測(cè)試技術(shù)在巖土工程地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用效果非常明顯，可以進(jìn)一步提高巖土工程地質(zhì)勘察工作質(zhì)量和效率，可以對(duì)巖土工程力學(xué)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工作存在的弊端和不足進(jìn)行有效彌補(bǔ)，全面推動(dòng)我國(guó)巖土工程項(xiàng)目建設(shè)施工的快速進(jìn)行。原位測(cè)試技術(shù)所適用的巖土條件更加寬泛、測(cè)試工作效率更高可以滿(mǎn)足不同環(huán)境下的巖土工程地質(zhì)勘查工作要求，受到我國(guó)各大巖土工程建設(shè)單位的廣泛應(yīng)用和重視。

1 原位測(cè)試技術(shù)在巖土工程地質(zhì)勘察工作中的應(yīng)用特點(diǎn)分析

第一，有效測(cè)定巖土工程的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，通過(guò)原位測(cè)試技術(shù)的有效應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定巖土工程區(qū)域范圍內(nèi)的原生態(tài)地形條件進(jìn)行全面測(cè)試和分析，并且有效測(cè)定巖土工程各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，為后續(xù)的地質(zhì)勘察工作打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)巖土條件的天然含水量大小、密實(shí)度及天然承受能力大小等指標(biāo)進(jìn)行分析，并且通過(guò)采取更加直觀(guān)有效的方法，通過(guò)巖土工程力學(xué)性能指標(biāo)來(lái)加以體現(xiàn)。

第二，第二，原位測(cè)的技術(shù)在使用過(guò)程中具有多方面優(yōu)勢(shì)，首先，可以對(duì)一些傳統(tǒng)測(cè)量工作方法無(wú)法獲取的巖土測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，同時(shí)還可以有效保證地質(zhì)勘察工作效率，所獲取的地質(zhì)勘查工作數(shù)據(jù)更加科學(xué)準(zhǔn)確。其次，原位測(cè)試技術(shù)的有效應(yīng)用，可以防止由于取樣工作過(guò)程中的不規(guī)范而引起數(shù)據(jù)差異性大的問(wèn)題，以此來(lái)有效避免產(chǎn)生較大的地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)誤差現(xiàn)象。原位測(cè)試技術(shù)在使用工作過(guò)程中影響力相對(duì)較廣，同時(shí)具有較高的代表性。

第三，原位測(cè)試技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中也存在一定的缺陷和不足，主要表現(xiàn)在各種原位測(cè)試工作方案在適用的條件上相對(duì)比較單一，同時(shí)在一些測(cè)試技術(shù)方法方面，主要是基于理論體系基礎(chǔ)之上，很多測(cè)試方法仍然停留在理論層面，無(wú)法真正適應(yīng)實(shí)際的巖土工程地質(zhì)勘察工作要求[1]。

2 原位測(cè)試技術(shù)的適用條件分析

第一，在測(cè)試地質(zhì)條件構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，并且試驗(yàn)和實(shí)際數(shù)據(jù)之間存在較大差異性的情況下使用。原位測(cè)試技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要是針對(duì)測(cè)試工作方法比較簡(jiǎn)單，同時(shí)試驗(yàn)測(cè)試和實(shí)際情況之間差異較大的工作情況，在一些測(cè)試比較簡(jiǎn)單的巖土地質(zhì)條件下，通過(guò)原位測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用可以進(jìn)一步提高測(cè)試工作的效率和質(zhì)量，同時(shí)針對(duì)試驗(yàn)和實(shí)際數(shù)據(jù)誤差較大的情況下，需要通過(guò)原位測(cè)試技術(shù)的合理使用，進(jìn)一步提高巖土地質(zhì)勘察工作的整體質(zhì)量和效率，為相關(guān)勘察工作人員提供出更加客觀(guān)和精確的地質(zhì)勘查工作參數(shù)。

第二，在受力條件比較復(fù)雜且計(jì)算存在漏洞的工作環(huán)境下使用。針對(duì)巖土地質(zhì)條件受力比較復(fù)雜、計(jì)算存在漏洞以及相關(guān)工作人員缺乏專(zhuān)業(yè)技能和工作經(jīng)驗(yàn)的條件下，通過(guò)原位測(cè)試技術(shù)則可以有效彌補(bǔ)其中的不足。因?yàn)椋瑤r土條件受力情況相對(duì)比較復(fù)雜，相比于普通的地質(zhì)勘察工作而言，在地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用方面會(huì)存在一定的困難，并且在實(shí)際的勘查數(shù)據(jù)精確性上也有所不足，因此需要通過(guò)原位測(cè)試技術(shù)來(lái)加以應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)人員由于缺乏工作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)使用原位測(cè)試技術(shù)可以進(jìn)一步縮減工作人員的操作步驟，以此來(lái)有效避免技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足所帶來(lái)的影響。針對(duì)后續(xù)的數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程中容易產(chǎn)生漏洞和誤差問(wèn)題，通過(guò)原位測(cè)試技術(shù)的使用可以通過(guò)結(jié)構(gòu)性計(jì)算方式，有效保證整個(gè)計(jì)算工作更加簡(jiǎn)便，同時(shí)所獲取的測(cè)算數(shù)據(jù)結(jié)果更加精確。

3 巖土工程地質(zhì)勘察工作中常用的原位測(cè)試方法

3.1 靜力荷載試驗(yàn)測(cè)試法

靜力荷載試驗(yàn)測(cè)試法是一種比較常用的原位測(cè)試工作方法，同時(shí)也是巖土工程地質(zhì)勘查工作中比較常用的測(cè)試方法之一。在具體的運(yùn)用過(guò)程中，在模擬建設(shè)的場(chǎng)地區(qū)范圍內(nèi)開(kāi)發(fā)一定基礎(chǔ)深度的試坑結(jié)構(gòu)，同時(shí)要保證試坑的各項(xiàng)尺寸符合測(cè)試工作要求，在已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成之后的平整試坑底部設(shè)置出一個(gè)特定形狀的承壓力板，同時(shí)在各項(xiàng)裝置安裝完成之后，則可以進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)工作。通過(guò)在試坑底部設(shè)置好承壓板，然后對(duì)其進(jìn)行不斷加壓或者是通過(guò)逐步增加荷載量的方法，有效測(cè)定下方地基結(jié)構(gòu)的沉降量情況，有效判斷地質(zhì)條件的穩(wěn)定性。通過(guò)這種測(cè)試工作方法，可以有效分析出地質(zhì)承載能力和受壓力變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為土地勘察工作的開(kāi)展打下良好的基礎(chǔ)，靜力載荷試驗(yàn)通常情況下在建筑物基礎(chǔ)砌置深度的承壓層中進(jìn)行使用[2]。如圖1。

圖1 靜力荷載試驗(yàn)測(cè)試法原理

3.2 靜力觸探試驗(yàn)法

靜力觸探試驗(yàn)工作方法在工程勘察工作當(dāng)中的應(yīng)用范圍比較廣泛，通過(guò)相應(yīng)機(jī)械設(shè)備的有效應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)將不同規(guī)格的金屬探頭，通過(guò)靜壓力直接打入到土體當(dāng)中，同時(shí)通過(guò)使用傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)更加直觀(guān)的分析出土體基礎(chǔ)物理性質(zhì)情況。通過(guò)靜力觸探試驗(yàn)檢測(cè)工作方法，重要的工作環(huán)節(jié)在于土層結(jié)構(gòu)的劃分，需要有效估算地層結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)物理性質(zhì)，同時(shí)對(duì)相關(guān)地質(zhì)條件參數(shù)進(jìn)行全面計(jì)算和分析，其中靜力觸探主要適用于粘性土、粉性土、砂性土。如圖2。

圖2 靜力觸探試驗(yàn)裝置

3.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測(cè)試法

所謂標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)法是通過(guò)采取力量觸探方法，使用規(guī)定重量的穿心錘進(jìn)行試驗(yàn)和分析，有效確認(rèn)恒定的高度并且實(shí)現(xiàn)由上而下自由脫落，需要將特定規(guī)格的探頭直接打入到土體當(dāng)中，并且在打入過(guò)程中需要通過(guò)難易程度，有效判斷土層的性質(zhì)以及土層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部實(shí)際構(gòu)成情況。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)工作過(guò)程中，所使用的探頭并不是圓形狀態(tài)，而是屬于一種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的橢圓形狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)工作方法，對(duì)于專(zhuān)業(yè)的技術(shù)工作人員來(lái)講，對(duì)工作人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)要求相對(duì)較高，因此在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)工作過(guò)程中，需要對(duì)工程勘察工作流程進(jìn)行全面分析和設(shè)定，充分發(fā)揮出標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)法的工作優(yōu)勢(shì)，有效遵循基本的操作準(zhǔn)則，保證試驗(yàn)工作的順利進(jìn)行，該試驗(yàn)方法通常在砂土、粉土、粘性土層條件下進(jìn)行使用[3]。

第一，在鉆孔過(guò)程中需要有效保證實(shí)際鉆孔高度需要略高于地下水位的標(biāo)準(zhǔn)高度，以此來(lái)有效提高巖土勘察工作項(xiàng)目的精確性。第二，需要充分保證隨機(jī)工作過(guò)程中，針對(duì)偏心和側(cè)面晃動(dòng)所產(chǎn)生的問(wèn)題影響，如果產(chǎn)生偏心或者側(cè)面晃動(dòng)問(wèn)題，會(huì)對(duì)整個(gè)工程勘察數(shù)據(jù)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要避免這一問(wèn)題的出現(xiàn)。第三，可以通過(guò)使用自動(dòng)脫鉤的檢測(cè)試驗(yàn)方法進(jìn)行垂直墜落試驗(yàn)。通過(guò)自由落錘方法的使用，可以充分保證地層條件、土體的物理結(jié)構(gòu)以及巖土性質(zhì)測(cè)試結(jié)果更加科學(xué)精確。第四，要充分重視地質(zhì)勘察等級(jí)的變化情況，有效保證巖土地質(zhì)勘查工作結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]。

3.4 動(dòng)力觸探試驗(yàn)

動(dòng)力觸探試驗(yàn)屬于一種巖土工程勘察工作中，比較常用的原位測(cè)試工作方法，該投的方法主要是使用一定的落錘重量，將特定尺寸和形狀的探頭直接打入到土壤當(dāng)中，并且根據(jù)打入的難度系數(shù)有效判斷土層的具體條件和性質(zhì)。比如，將錐形探頭有效換成管式標(biāo)準(zhǔn)灌入器，落錘質(zhì)量時(shí)用63.5kg，則可以稱(chēng)之為標(biāo)準(zhǔn)灌注試驗(yàn)。動(dòng)力觸探試驗(yàn)具有勘查和測(cè)試的雙重工作性能，根據(jù)穿心錘的質(zhì)量和實(shí)際的提升高度不同，通常使用的落錘質(zhì)量大小為10kg、63.5kg以及120kg，可以將其分為輕型、重型以及超重型動(dòng)力觸探。對(duì)于輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)方法，比較適用于一些粘性土層和粉土層。重型適用于粘土層砂土層，超重型動(dòng)力初探試驗(yàn)適用于沙土層和卵石層。

3.5 十字板剪切試驗(yàn)

通過(guò)十字板剪切試驗(yàn)方法，在原位測(cè)試工作中具有非常明顯的國(guó)際化特點(diǎn)，通過(guò)十字板試驗(yàn)檢測(cè)方法在特定的力度條件下，將十字板加入到被測(cè)試的巖土層當(dāng)中，并且對(duì)其施加一定的扭轉(zhuǎn)重力，如圖3：通過(guò)對(duì)土層的剪切破壞方式，有效測(cè)定土層內(nèi)部的化學(xué)和物理性質(zhì)變化情況，通過(guò)十字板剪切試驗(yàn)有效判斷組成結(jié)構(gòu)的抗剪系數(shù)。十字板檢測(cè)試驗(yàn)方法不但在我國(guó)原位測(cè)試工作中應(yīng)用非常普遍，并且在世界上其他國(guó)家?guī)r土工程勘察過(guò)程中也比較常用，在一些軟粘土地層條件中應(yīng)用比較普遍。

圖3 十字板檢測(cè)法

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，原位測(cè)試技術(shù)在我國(guó)巖土工程地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用非常普遍，對(duì)于巖土地質(zhì)勘察工作單位而言，在實(shí)際工作過(guò)程中需要對(duì)各種不同類(lèi)型的原位測(cè)試技術(shù)加以合理應(yīng)用，充分發(fā)揮出原位測(cè)試技術(shù)的工作優(yōu)勢(shì)，提高巖土工程地質(zhì)勘察工作效率和穩(wěn)定性，推動(dòng)我國(guó)巖土工程項(xiàng)目建設(shè)施工不斷向前發(fā)展。