原位測試手段在工程地質勘察中的綜合應用

摘要：工程地質勘察通常會采用多種手段，原位測試手段是工程地質勘察過程中最常用的手段。在天然狀態前提下進行測試，通過實驗手段對勘察場地內巖土層進行物理指標的測試，了解被測巖土層的指標和性能，在此基礎上最小程度擾動被測試對象。本文將對原位測試手段在工程地質勘察中的綜合應用進行概述、討論工程地質勘察中原位測試手段的各種方法及如何選用這些方法。

關鍵詞：原位測試、靜力觸探、靜力載荷、方法選用

一、前言

近年來工程地質勘察廣泛引起關注，有必要對工程地質勘察進行探討，本文將對原位測試手段在工程地質勘察中的綜合應用展開討論。原位測試手段的方法有很多種，并且這些方法各自具有自己的優勢，如果將這些方法合理結合并正確使用，盡力做到取長補短，工程地質勘察過程將會更加順利，勘察報告書所提出的物理力學指標將更準確。因此原位測試手段在工程地質勘察過程中的綜合應用尤其重要。

二、原位測試技術的概述

原位測試技術是工程地質勘察過程中最常使用的一種測定手段，是指在工程施工現場以不破壞、不擾動或少擾動被檢測對象的天然狀態為前提，通過實驗的手段對待測對象的物理指標進行測定，進而對被測對象的狀態和性能進行評價。

現場的原位測試技術就是指在保持巖土層原本所處的位置的基礎上，巖土層的天然性質基本不發生改變的狀態下，對巖土的各項工程力學的性質指標進行測定。

原位測試技術的優點有以下幾個方面：第一，原位測試是在工程場地進行測試，無需對待測對象進行采樣，這樣就減少甚至避免了對試樣的擾動以及取樣難等問題；第二，因為原位測試是在施工現場進行的，所以測試涉及到的實驗體積就比在實驗室內進行試驗的試樣要大得多，這樣就能更真實全面的反映出宏觀結構對于巖土體性質的影響：第三，原位測試技術對于大多數待測對象來講，可以進行連續的試驗，因此能更好的反應出巖土體的剖面以及其物理學的性質指標；第四，由于原位測試技術的不斷發展，其已具有經濟、快速等優點，例如靜力觸探車。

在工程勘察行業專家內部對于推廣和普及原位測試的問題已達成共識：

（1）根據現行地基規范要求，地基承載力特征值可由載荷試驗，原位測試、公式計算，并結合工程實踐經驗綜合確定。在缺乏大量載荷試驗數據的情況下，建議最少應由原位測試、公式計算、工程經驗三種方法綜合確定。

（2）對于原位測試，在標貫的基礎上針對不同地層情況全面發展采用靜力觸探載荷試驗、圓錐動力觸探、波速測試等作為對比判別手段。

（3）室內剪切按2002年《建筑地基基礎設計規范》要求，應以三軸不固結不排水剪切試驗為主。對于有基坑支護工程的尚應增加固結不排水剪切試驗；對于基坑有飽和軟弱粘土層的建議增做現場十字板剪切試驗。

三、常用的原位測試方法

目前我們常用的原位測試方法有以下幾種，分別是靜力觸探、靜力載荷、標準貫入和十字板剪切。我們應根據巖土條件、建筑類型、地區經驗和設計要求等因素來決定運用哪種試驗方法來對現場進行原位測試。

1。靜力觸探

靜力觸探試驗就是指運用準靜力并且以恒定的貫入速度將特定形狀和規格的圓錐探頭壓入土中，在壓入土中的同時，測定并記錄貫入的過程中圓錐探頭受到的阻力，依據測得的阻力大小判斷出土的各種物理力學性質，并且進行分層的一種現場試驗的方法。

靜力觸探的試驗方法適用于粘性土、砂土和粉土等。主要用于土層的劃分、地基土中物理力學指標的參數估算、地基土承載力的評定、單樁承載力的估算以及沙砂土地基液化等級的判定等。運用該試驗時應注意以下幾點：

第一，率定探頭，儀表讀數和地層阻力之間存在著一定的關系，求出它們之間的關系就可以得到探頭的率定系數，此項工作通常在室內進行。試驗前新的探頭或者是使用過一個月以后的探頭，我們都應及時的對其進行率定。

第二，在進行現場測試之前，我們應先對場地進行平整，將壓入主機放平，這樣可以使探頭和地面呈垂直狀態：下好地錨，這樣可以更好的固定住壓入主機。

第三，將要使用的電纜線穿入到探桿中，并接通電路，對儀器進行全面的調整。

第四，一邊貫入，一邊進行測記，貫入的速率應控制在每秒鐘1cm到2cm之間。

目前，我們進行靜力觸探實驗時常用的儀器有兩種，分別是機械式和電測試的靜力觸探儀。機械式靜力觸探儀因其具有使用方便簡單、價格便宜等特點被一些國家所使用，但該方式存在著嚴重的缺點，在使用該方法時鋼桿和套管之間存在著側撓相互作用、摩擦力等相互作用力，并且存在著泥土的擠入等因素，這些都對貫入阻力的各種測試精度有很大程度上影響。另外，機械式的方法其測試裝置的本身就存在著一定的缺陷，測試的連續性和測讀的精度都較差。電測試的靜力觸探儀在測試過程中的連續性較好，測試速度快、效率高，并且具有多功能性，對于測試和勘探有雙重作用；測試所得的數據具有高精度，對被測對象的再現性相對較好，重復性的誤差小；使用此方法在測試過程中便于實現自動化，測試的成果也可以運用計算機進行自動處理，這樣就大大的減少了人工的成本和工作強度；不僅如此，該方法使用的土類也非常廣泛，可用于粘性土、軟土、砂類土、粉土和碎石含量較少的土層。該方法也有它的缺點，對于密實的砂土和碎石類土層等很難貫入，并且相對來講對土層的觀測并不直接。

2。靜力載荷

靜力載荷實驗是指在保持地基土的各項天然狀態的前提下，對建筑物的荷載條件進行模擬，通過承壓板對地基施加豎向的荷載，并且觀察和研究地基土受壓后的變形以及地基土受壓強度規律。

靜力載荷實驗主要應用的儀器由四個部分構成，分別是反力系統、加荷系統、承壓板和沉降觀測裝置。靜力載荷的實驗主要可以得到以下幾個應用成果：第一，可以得到準確的地基土承載力；第二，可以得到準確的地基土中的變形模量；第三，可以根據所得數據估算出地基土中的不排水抗剪強度；第四，可以準確得到地基土的基床反力系數。

靜力載荷測試最主要的優點就是它的實驗過程中不會對地基土產生擾動，并且通過實驗確定出的各種數據均具有可靠性和代表性，可以直接用于工程的設計，還可以用于對建筑物沉降量的預估工作中。但是，靜力載荷實驗的周期長，成本也相對較高。所以運用的普偏性并不高。

四、勘察測試方法的選取

對于勘探方法的選擇，不同的勘探方法具有其自身不同的優缺點及適宜性，對勘探手段、裝備應進行充分的了解，對取樣方法應盡量選擇合理且適宜的方法。現在，不少勘探單位都為了達到降低成本的目的，布置大量的靜探孔，更有甚者會布置大量的全靜探。靜力觸探適用于沿海地區，該地區海相和湖沼相沉積地層中大量分布著淤泥質土、粉土、砂土、一般粘性土，土體中地下水位的埋藏較淺，這種方法既可以幫助地基土進行準確的分層，還可以準確客觀的反映出地基土土體的強度性質。

標準貫入的試驗方法則更加適用于一般粘性土、粉土和砂土，對于淤泥和淤泥質土的測定，標準貫入試驗也應酌情使用，原因是軟土具有高靈敏度，若對其鉆孔則會帶來擾動影響，在標準貫入試驗中影響地基土強度性質的最大因素則是標貫擊數的精確度，所以應酌情使用。

五、結語

原位測試手段在工程地質勘察過程中的綜合應用使施工過程順利進行。原位測試手段方法多樣，本文提到的靜力觸探、靜力載荷都是原位測試手段常用的方法，選取這些方法要切實考慮實際、結合實際。

參考文獻：

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