巖土工程勘察準確性技術與探討

簡德超

（貴州地質工程勘察院，貴州 貴陽 550008）

1 現場原狀土取樣

1.1 原狀土樣定義及作用

原狀土樣是指將天然狀態下的土以一定的手段從地下取出，并保證土的結構和構造不變，并將其固定在一定尺寸的容器內密封的土樣。容器外要標明取土位置和時間。由于不同成因的土在結構構造上有很大的差異，因此在室內試驗中會表現出不同的物理力學性質。

室內通過原狀土樣基本的物理力學性質測試可以獲得表征土原始狀態的參數如含水率、密度、塑性指數、液性指數等，還可得出基礎設計重要參數指標，如強度、壓縮性、滲透性等。

1.2 采取原狀土樣的主要影響因素

土樣在原位圍壓條件下被取出總是要經受一個卸荷過程，從而產生一定程度的膨脹量。在試坑處采集的土樣往往由于取土管或其他采集裝置打入時體積變化而受到擾動。土層中有礫石時會大大加重土樣的擾動程度。土樣在采取過程中，取土器側壁與土樣之間的摩擦會使土樣受壓。事實上，要取得一個真正的原狀土樣幾乎是不可能的，尤其是無粘性土的。所以一般慣例上稱的“原狀土”，是指取土樣時已采取了一些預防措施，使取樣土骨架的擾動減至最小而非真正意義上的原始狀態土樣。

1.3 原狀土取樣中的經驗與教訓

如今取土器種類很多，應根據地區經驗針對不同土質采用，盡量采用模鍛取土管，使刃口處的直徑比管的內徑稍小，可減小側壁的摩擦。

由于土樣采取的方法不同，導致取回的“原狀”土樣的質量在不同的試驗室之間差別很大，從而使室內試驗數據與真實情況有較大的誤差。取樣方法的不同會導致土樣含水率有一定的變化，應注意在取土裝置上及時加裝套管，以避免地下水對原狀土的影響。取出后應迅速密封。天氣炎熱時為避免蠟封融化，宜采取多種措施密封。天氣寒冷要避免冰凍。土樣保存時間不宜超過三周。土樣運送過程中，采用自制的緩震裝置對土樣加以保護，對無粘性土土樣應盡量避免有過大的震動。土體的結構性遭到破壞，會導致粘聚力與內摩擦角試驗值與現場產生過大差異。

2 原位測試的應用

普通的粘性土可以通過采取原狀土樣進行室內試驗，對于無粘性沉積土或飽和度高的軟土來說，由于幾乎不可能獲取不受擾動的原狀試樣。所以對這類土的密實度、強度和壓縮性評價通常需要通過原位測試方法獲得。勘察中我們常用的幾種原位測試手段的作用與適用性如下：

2.1 載荷試驗

載荷試驗是在現場用一個剛性承壓板逐級加荷，以測定天然地基或復合地基的變形隨荷載的變化而變化，借以確定地基承載力的試驗。通常此試驗可確定地基土的承載力、變形模量、基床反力系數等，也可以用于地基處理效果檢測。要注意的是載荷試驗其影響深度較有限，不能對深層地基作出評價。

2.2 十字板剪切試驗

十字板剪切試驗是將套管打到預定的深度，并將套管內的土清除。將十字板裝在鉆桿的下端后，通過套管壓入土中，壓入深度約750mm。然后由地面上的扭力設備對鉆桿施加扭矩，使埋在土中的十字板扭轉，直至土剪切破壞。此試驗適用于原位測定飽和軟粘土的不排水抗剪強度，所測得的抗剪強度值，相當于試驗深度處天然土層在原位壓力下固結的不排水抗剪強度。由于不需要采取土樣，避免土樣擾動及天然應力狀態的改變，是一種有效的現場測試方法。它可在現場基本保持原位應力條件下進行扭剪，適用于靈敏度St≤l0，固結系數C≤100(m2/a)的均質飽和軟粘土，對于不均勻土層，特別夾有薄層粉細砂或粉土的軟粘土，該試驗會有較大誤差，使用時需謹慎注意。

2.3 圓錐動力觸探試驗

圓錐動力觸探試驗是利用一定的錘擊能量，將一定規格的圓錐探頭打入土中，根據貫入土中的難易程度(貫人度)來判別土的性質的一種現場測試方法。根據它的試驗指標可用于進行地基土的力學分層，定性地評價地基土的均勻性和物理性質(狀態，密實度)，查明土洞、滑動面、軟硬土層界面的位置。通過建立地區經驗，也可用于評價地基土的強度和變形參數，評價地基承載力、單樁承載力。圓錐動力觸探設備簡單，操作方便，適應性廣，并有連續貫入的特性，但試驗誤差較大，再現性較差。

2.4 標準貫入試驗

標準貫人試驗是利用規定的落錘能量(錘質量為 63.5kg，落距 76cm)將貫入器打人土中，根據貫入的難易程度，用貫人30cm 的擊數N 判定土的物理力學性質。它操作簡單，地層適應性廣，對不易鉆探取樣的砂土和砂質粉土尤為適用，當土中含有較大碎石時，使用受限制。通過試驗可取得擾動土樣，進行鑒別土類的有關試驗。該試驗的缺點是離散性比較大，所以只能粗略地評定土的工程性質。與圓錐動力觸探試驗相似，它不能直接測定地基土的物理力學性質，而是通過與其他原位測試手段或室內實驗成果進行對比，建立關系式，積累地區經驗，才能用于評價地基土的物理力學性質。

2.5 靜力觸探試驗

靜力觸探試驗是利用準靜力以恒定的貫入速率將圓錐探頭通過一系列探桿壓入土中，根據測得的探頭貫入阻力大小來間接判定土的物理力學性質的原位試驗。試驗儀器經過多年的發展有了不同類型的觸探探頭，其中電測孔壓式是最適用的一種靜探方法。它可以利用孔壓測量的高靈敏度來修正所測參數，分辨薄土層的存在，可評估土的固結特性等。特別是對飽和粘土更是如此。但是靜探試驗不能對土進行直接的觀察、鑒別，而且對于含碎石、礫石的土層和很密實的砂層不適用。

2.6 波速測試

波速測試是利用波速確定地基土的物理力學性質或工程指標的現場測試方法。主要用于測定各種類巖土體的壓縮波、剪切波或瑞利波的波速，以此來劃分場地類型；提供地震反映分析所需的地基土動力參數 (動剪切模量、阻尼比、動剪切剛度等)；提供動力機器基礎設計所需的地基土動力參數 (抗壓、抗剪、抗扭剛度及剛度系數、阻尼等)；判斷地基土液化的可能性。另外，波速測試本身可以用來評價地基土的類別和檢驗地基加固效果。

3 結語

巖土工程勘察涉及的內容很廣泛，但平時工作中常見的是上述兩方面的問題。現在巖土測試手段很多，各種技術在不斷的進步，這就需要我們熟悉每種試驗手段的適用范圍，并及時掌握最新的技術，以提高工作速度和質量。有時巖土勘察工作的不可預知性會讓現場工程師改變已定好的計劃，因此應該靈活的面對工作中的難題，不可墨守常規。

工程勘察要求在開展工作之前盡可能的收集資料，再決定采用合理的試驗方法與技術手段。只顧保護自身的利益，單純為了降低自己的風險而提交過于保守的數據是很不道德的。同時要避免不經過詳細的勘察而采取一個保守的基礎設計，導致工程造價大幅度增加，造成不應該有的經濟損失。

巖土工程勘察包括原狀土取樣、室內試驗和現場進行原位測試等方面，必須重視每一個環節嚴格按照有關規范執行，同時結合地區經驗，才能保證勘察結果的準確性。

以上是對巖土工程勘察中幾個常見問題的剖析，希望能夠引起同行們的重視，在實施注冊巖土工程師制的進程中，努力提高工程勘察業務人員的技術能力和道德素質，遵循“先勘察、后設計、再施工”的科學建設程序，更好地發揮巖土工程勘察是設計的先行與依據的作用，為基礎和上部結構設計提供準確、翔實的巖土工程資料，盡量避免產生設計冒險或保守浪費兩種后果的發生，為社會生產做出積極貢獻。