原位测试在岩土工程地质勘察中的应用分析

原位测试在岩土工程地质勘察中的应用分析

戴冕,马志蕊,唐雯

江苏省工程勘测研究院有限责任公司 江苏省扬州市 225007

摘要：在工程建设、资源开发等方面，岩土工程勘察具有不可取代的地位，在进行工程地质调查时，可以采取室内或野外试验两种方法，其中以原位测试为主；通过这项技术，可以在不影响岩土地基的基础属性的情况下，对岩土的物理特性进行全面的研究。这些调查成果对今后的工程建设有一定的指导意义。但是原位测试技术涉及到的技术种类很多，要充分利用这种技术，需要专家根据实际情况选用合适的技术。

关键词：原位测试；岩土工程；地质勘察

1原位测试技术特征

原位测试是一种常用的岩土工程地质勘察方法，它可以在不改变其赋存状况的前提下，进行各种参数的测量。与室内实验相比，原位测试有以下几个特征：第一，原位测试可以消除室内测试采样引起的岩土干扰，从而更加准确、合理地反映岩石的力学和变形；其次，原位测试所用的岩土样品比室内试验范围大，室内试验通常只在现场进行局部采样，难以保证样品能代表出某一地区的岩土；而原位测试常常需要大量的样品，可以更加合理地确定被测地区的岩石力学指标；此外，在室内进行的试验通常不能进行与原位测试相似的连续试验，因而难以对工程场地的岩土进行全面的描述；另外，随着我国科学技术的飞速发展，目前已经有一些先进的野外试验方法如静力触探。尽管原位测试虽然可以较好地反映现场实际的岩石力学参数，但有些指标参数难以用单一的现场试验方法进行检测；原位测试相对于室内测试，其造价要高得多，因此也对原位测试技术提出了新的挑战。

2原位测试在岩土工程地质勘察中的应用优势与劣势

2.1原位测试技术的应用优势

原位测试技术在岩土工程地质勘察中具有明显的优越性，具体表现为：原位测试技术可以缩短取样时间，在施工现场直接进行岩土地层试验；降低了待测样品对检测结果的影响，提高了工作效率。与实验室测试方法相比，原位测试技术可以在现场直接获取大量样品；从而可以对岩土特性和土体结构进行更为全面的分析，从而保证了测试的正确性。原位测试技术在岩土工程地质勘察中也可以通过对被测目标的连续测试来精确地判定其物性。

2.2原位测试技术的应用劣势

原位测试技术在实施原位测试时，应引起有关工程师的重视，如原位测试中的岩土应力状况比较复杂，特别是岩土中某些特定的参数；采用一种行之有效的方法是困难的。在采用原位测试技术时，应尽量选择适当的模型，尽量简化。但是，过分简化会对岩土试验的精度造成一定的影响。同时，在岩土工程地质勘察中，岩土荷重的变化会对有关参数的数值产生一定的影响，而原位测试技术很难对这种变化进行有效的预报。另外，将原位测试技术用于岩土工程地质勘察，也要耗费一定的时间来选择试验场地，并要借助一些仪器；因此，试验费用也比较高，在实际使用中，由于受工程造价的制约，相应的试验次数也是有限的；由于所获得的试验数据和相应的数值参数很少，不利于后续的岩土工程分析工作。

3原位测试在岩土工程地质勘察中的具体应用分析

3.1圆锥动力触探

锥体动力触探，主要是利用具有一定重量的落锤，在一定的高度，以自由落体的形式，将锥形探针逐渐打入土壤；通过计算不同的穿孔次数和穿孔时的阻抗值，可以得到有关土体的工程力学性能，并据此进行相应的工程地质评估。锥形动态触探一般分为轻型、重型和超重型三种。在验槽和基础处理中，轻型土的埋设深度一般不超过4米，以粉土、软土、粘性土或普通土为主要成分。粗砂、砾砂、圆砾、砾石、中密地层的软岩和碎石，可以在12-16米的基础上使用大型圆锥体进行机械触探。超重型一般用于较致密的碎石土，卵石，软岩和极软岩。

在相应的岩土上进行锥动触探实验，可以获得相应的物性和机械性能，从而为地层分层提供依据；同时，还可以测定对应的砂土的致密程度和孔隙率，并对其特殊的情况进行分析，以判断其是否具有均匀性和承载力，并对其变形指数和强度进行评价；同时，还可以通过对土洞、滑动面和软弱土层的接触面进行分析，从而对地基的加固效果进行有效的检测，从而对桩基的持力层和单桩承载力进行估计。它不仅可以用来钻井，还可以用来检测岩石和土壤。

3.2标准贯入试验

在标准贯入测试中，使用的重锤重量为63.5公斤，在实际使用时，必须在规定落点76 cm处，以自由下落的方法将对应的穿孔器打入地层；通过穿透击数和深度，可以对岩体的特性进行分析。根据对应的锤击次数，可以计算出对应的岩土基础的承载力、无侧限抗压强度和砂土的紧实度。同时，通过标准贯入试验，可以判定对应的岩土地基土的变形和压缩模量，并可计算其抗剪强度，也可估计其极限承载力；在此基础上，通过实测资料，得出了风化残积土、全风化、强风化岩体的边界，以及相应的风化程度。

3.3静力触探试验

静力触探实验是用静力将探针按一定的速度压入土壤，探针上的电阻传感器可以将探针的压力转换成电子信号，并由仪器测得。从而可以根据岩土的具体情况来判断。这种试验方法主要用于粉土、软土、砂质土壤；在粘土和碎石较少的土壤中，可以进行探测，也可以检测岩石的厚度。在静力触探实验中，可以通过测量仪器的实际触探曲线，来判断岩石中土的类型，从而精确地划分出岩石层；同时，还可以确定有关的物理和机械参数，并可以判断相应的岩土层的变形和承载能力，以及岩石内部的致密程度和致密程度的边界；该方法能较好地判断出软弱土塑性状况，并能通过实测资料估计出其深度和单桩的承载能力。

3.4十字板剪切试验

在十字板的剪切实验中，通常使用标准交叉板探针来探测土壤的深度，并根据一定的速度进行扭转，从而可以测量土在破坏时的阻力扭矩；此外，还可以测定土壤剩余剪切强度和不排水剪切强度。该方法主要用于测定饱和软粘土的敏感性、不排水抗剪强度等指标，其测量深度不得大于30 m。交叉板剪切实验中所用的穿孔装置和静压触探技术可以结合起来，主要应用于软粘土区域，并将其与钻孔采样结果相结合，提高了勘探工作的效率；降低了勘探费用，为钻井工艺参数提供了保障。当软土取样遇到障碍时，可应用十字板剪力法测定有关土壤的抗剪强度、敏感性及重塑土抗剪强度，并对其稳定性进行有效的分析，从而准确判定其临界高度，从而确定其加固效果；确定了软质粘土的对应固结历史等。

3.5载荷试验

平面加载和螺旋板加载两种，平板加载分为浅板加载和深板加载。在此基础上进行浅盘荷载测试时，应对各承压板进行逐级加载，所述承压板的面积应适当，从而能较好地测量地基的变形和压力。这种方法主要用于浅层土壤，其深度通常在3 m以下，以粉土、砂土和粘性土为主。深平板加载实验一般用于高于地面或3米以下的软质岩、极软岩、风化岩等。螺旋板受力测试是利用人工或机械的方法，将螺旋板压入预定的深度，通过对应的传力杆，可以有效地测定其沉降。该方法主要用于地下水位及深层土壤，特别适合于10~15米深的土壤试验。利用荷载测试法可以有效地测定承压板下应力区的相关土体的变形模量和承载力，并可初步估计其不排水抗剪强度，并可求出其对应的固结系数。通过荷载实验，可以估计出地基沉降，并可精确地求出基准地基的反力系数。

结论

总之，在岩土工程勘察中，原位测试技术是一项高精度的检测技术；可对工程地质稳定进行精确检测。原位测试技术不但可以减少现场机械性能的影响，而且可以避免取样时出现的应力消除，而且保证了测量的精度。一般而言，原位测试技术是一种有推广和应用价值的检测技术，尤其是在岩土工程勘探中。

参考文献：

[1] 沈小克,蔡正银,蔡国军.原位测试技术与工程勘察应用[J].土木工程学报,2016(02):98-120.

[2] 马俊祥.工程勘察中原位测试技术的应用[J].工程与建设,2017(05):592-593.

[3] 樊涛,蒲露露.原位测试技术在工程地质勘察中的应用研究[A].加强科技创新服务公司发展——陕西天地地质有限责任公司科学技术创新成果论文集,2017.

[4] 梁彦.原位测试技术与工程勘察应用分析[J/OL].西部资源,2019(02):151-152.