靜力觸探在工程地質(zhì)勘察的應用

楊振杰

摘要：近年來，靜力觸探在工程地質(zhì)勘察應用中受到業(yè)界的廣泛認可，對相關課題的研究具有重要意義。本文介紹了靜力觸探的工作原理，對靜力觸探的適用條件和特點進行了分析，并結合相關實際經(jīng)驗，對地質(zhì)剖面和地層結構進行了劃分，定義了土層的承載力。以靜力觸探應用的主要研究背景進行了分析討論，通過理論與實踐相結合的方法，列舉了在工程地質(zhì)調(diào)查工作中常見的靜力觸探應用方向，供有關人員參考。

關鍵詞：靜力觸探；工程地質(zhì)；勘察；地層結構

1、引言

作為工程地質(zhì)調(diào)查的一個重要方面，靜力觸探的應用占有極其重要的地位。 本課題的研究將進一步完善靜力觸探應用的分析與應用方向，通過合理化措施和方法，進一步優(yōu)化工程地質(zhì)調(diào)查工作的最終效果。

2、靜力觸探工作原理

靜力觸探是一種現(xiàn)場測試手段，它是勘探和測試結合的工程勘探手段。基本原理是通過靜力將探頭壓入土壤中，探頭感受到的壓力與土壤的強度有關，土壤強度較高，探針上的壓力就越大。探頭傳感器將接地電阻轉換為電信號，并通過儀表進行測量。靜力觸探技術采用胡克定理、阻力定律和電橋原理。探頭傳感器受到應力后會變形，在材料能承受的彈性范圍內(nèi)，應力與接地電阻的大小成正比，與傳感器橫截面成反比。阻力定律表明應變片的阻力與應變片的長度有關。通過阻力定律，鋼材的變形程度可轉變?yōu)殡娏康淖兓ㄟ^橋接電路進行放大，可以測量土地和其他指標的強度。

靜力觸探是一種有效的間接勘探方法，不能直接獲得地層的巖石性質(zhì)。在某些情況下，測量曲線存在多種測量結果。需要配合已知的數(shù)據(jù)資料和對工程勘探場地進行鉆探取樣來提高勘探結果的質(zhì)量。

3、靜力觸探的適用條件及特點

3.1靜力觸探的適用條件

靜力觸探測試主要用于測試粘土、粉質(zhì)土等。例如，公路橋梁工程的靜力觸探試驗適用于地面約50 m處的土層，特別是地層變化較大、較為復雜的地區(qū)，使用靜力觸探進行工程測量更為準確。

3.2靜力觸探的特點

靜力觸探是一種現(xiàn)場測試方法，也是一種探索方法。與通常的勘探手段相比，它具有一定的優(yōu)勢，具有快速、精確、經(jīng)濟等特點。另外，在樁基礎工程勘察過程中，靜力觸探也可以準確地確定樁端承載層的特性。

4、靜力觸探在工程地質(zhì)勘察中的應用

4.1確定地質(zhì)剖面

工程地質(zhì)的分層及其地質(zhì)剖面的確定，可以在很大程度上影響設計結果的優(yōu)劣，對于地質(zhì)基礎設計工作的順利開展以及確定地質(zhì)剖面具有不可替代的重要性。 在對基礎土壤進行分層時，工作人員應將區(qū)域地質(zhì)條件作為劃分的主要依據(jù)，將具有相似或相同地質(zhì)條件的基礎土壤劃分為同一地質(zhì)層。工程地質(zhì)分層工作的實質(zhì)是以工程性質(zhì)和地質(zhì)為基礎的展開的綜合分層工作。

在選擇勘察方法的過程中，工作人員應避免采用以鉆探取樣為代表的間歇性調(diào)查方法。這是因為這樣的調(diào)查方法往往不能保證獲得的測試剖面的連續(xù)性，也就是無法保證地質(zhì)分層結果的科學性。操作人員可以選擇盡可能縮短采樣間隔，這樣可以提高分層結果的科學性，但會增加勘察成本。因此，盡管影響靜力觸探測試結果的因素很多，如地基土的組成和結構、探測器的尺寸和形狀等，但是通過連續(xù)測試可以成功獲得地質(zhì)剖面的科學性結果。靜力觸探勘探方法可以在很大程度上彌補鉆探工作的不足，保證勘察工作的順利開展。

4.2對地層結構進行劃分

項目地質(zhì)勘察對于項目的建設非常重要，靜力觸探是最重要的測量方法之一。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查經(jīng)驗，工程地質(zhì)勘察中最好的測試方法是靜力觸探，通過這種簡單的原位測量手段可以準確獲得項目所需的參數(shù)。在勘察工作中，主要用于地層的劃分和土層的承載力計算。總之，靜力觸探對項目地質(zhì)勘察工作具有重要的作用，具有高效、節(jié)能、簡便、環(huán)保的特點，在項目實施過程中應用該方法是絕對必要的。同時，對工程項目進行地質(zhì)勘察，質(zhì)量和安全保證也是非常必要的。下面對靜力觸探在地層劃分中的應用方法進行分析。

第一，通過對靜力觸探結果進行分層。我國是一個地域遼闊、地質(zhì)和土壤分層復雜的國家，在不同地區(qū)具有不同的特點，靜力觸探由于其廣泛的探測能力而應用廣泛。但對砂礫和砂土等有一定的局限性，例如靜力觸探不能探測巖石的分層結構。因此，盡管靜力觸探在工程地質(zhì)勘察中存在一定局限性，在項目實施過程中引入該技術進行勘察是絕對必要的，但是對場區(qū)地層進行鉆探取樣測試也是不可忽略的。

第二，由于受自然環(huán)境的影響，根據(jù)靜力觸探結構劃分地層，地層內(nèi)部結構在不同地區(qū)存在不同程度的差異。因此在對地質(zhì)進行分層時，應注意軟土與硬土之間的過渡，并注意靜力觸探測量曲線出現(xiàn)的順序。在勘察過程中應考慮全面和多層次的地質(zhì)因素，這樣才能合理劃分地層結構，防止出現(xiàn)測量誤差。靜態(tài)勘探應該因其高度的準確性和較強的科學技術能力而有效地開展地質(zhì)勘探工作。因此，引進這項勘察技術是絕對必要的。同時，地質(zhì)勘察對于項目的質(zhì)量和安全也是必要的。

第三，根據(jù)靜力觸探的摩擦阻力比來進行地層劃分，不同地區(qū)的不同地質(zhì)因素造成的地層結構是不同。應該注意的是，在地質(zhì)勘察過程中，不同的地理區(qū)域受到的外力的影響也是不同的，或者由于其內(nèi)部因素不一樣，所得到的靜力觸探端阻力和側壁摩擦力也不同。因此，可通過分析錐端阻力與側壁摩擦力之間的關系或兩種內(nèi)在因素之間的比例關系來劃分相應的地質(zhì)。根據(jù)靜力觸探的研究結果，可以快速確定被研究土層的性質(zhì)和相應的力學變化規(guī)律。

4.3通過靜力觸探的結果確定土層承載力

在實際項目實施中，如果要準確確定某一地層的承載能力或進行詳細的勘察，只依靠靜力觸探的勘察結果是不夠的，有必要將靜力觸探調(diào)查結果與土層現(xiàn)有的荷載值進行比較。從實際結果出發(fā)，將合理的計算公式與分析統(tǒng)計的各個方面結合起來，彌補單一勘察手段的缺陷和局限性。因此，介紹這項勘察是絕對必要的。同時，還需要對工程質(zhì)量和安全進行地質(zhì)控制。

作為一種現(xiàn)場測量手段，通常不能直接將靜力觸探試驗得到的試驗結果直接用于確定基礎土的相應允許承載力的計算過程中。在此階段，國內(nèi)對地基土的容許承載力的估算過程中，常用的方法是將荷載試驗的結果與靜力觸探試驗的結果進行比較，然后通過分析制定相應的公式，用于計算允許的承載力。因此，對于不同的地區(qū)，相應的公式會有一些細微的差異。為了對地基土的物理力學性能進行科學客觀的評價，工作人員有必要獲得與施工區(qū)域對應的地基土的各種參數(shù)，然后根據(jù)其巖性選擇合理的公式計算參數(shù)的變異系數(shù)、標準值和平均值，在此基礎上進行工程地質(zhì)評價工作。

4.4通過靜力觸探探測出活斷層地質(zhì)軟弱帶的分布情況

活斷層是一種特殊的斷層結構，這意味著它們以前一直處于活動狀態(tài)，并且在將來也可能活動頻繁。由于活動斷層帶的運動相對頻繁，所以一般情況下，活動斷裂帶也會產(chǎn)生地震帶。我國的地震多發(fā)生在西部山區(qū)，活動斷層大多發(fā)生在西部山區(qū)。地震對地區(qū)和工程項目的影響是毀滅性的。因此，在項目施工期間進行相應的地質(zhì)勘察，以避免在活動斷裂帶建設大型或重要建筑物，給人民生命財產(chǎn)造成不可估量的損失。

5、結束語

靜力觸探是工程地質(zhì)原位測量手段中最好的測試方法之一。它可以同時獲得各種工程地質(zhì)參數(shù)，可以為該地區(qū)地基土的工程地質(zhì)提供更客觀、更全面的科學評價。該應用可以顯著提高測量工作的效率，同時也是一種節(jié)能環(huán)保的地質(zhì)測量手段。

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