靜力觸探在巖土工程勘察中的運用

王 瑞

(山西省地勘局二一四地質隊，山西 運城 044000)

對于巖土工程勘察而言，靜力觸探技術發揮著重要的作用。靜力觸探技術可以接受電信號，利用電信號推測出相應的真實數據。但靜力觸探技術也有著一定的局限性，真實的土層有著較強的復雜性，應用靜力觸探技術時，比較容易受到外界因素的影響。要想確保靜力觸探技術的精確度，就需要重視靜力觸探的影響因素，避免對勘查結果的精確度產生影響。本文介紹了靜力觸探技術，并分析了如何將靜力觸探技術運用到巖土工程勘察中，具體內容如下。

1 靜力觸探技術的工作原理

1.1 原位測試技術原理

原位測試技術指的是測試土層過程中，將裝備好傳感器的探頭在原位上，通過靜力作用，將探頭壓入到土層內。利用這種技術，不會影響到土層應力狀態和結構。在運用技術的過程中，探頭進入土層后，會根據探頭側壁上的貫入阻力、摩擦力，將其轉換為電信號的模式，再通過分析電信號，可以為巖土工程勘察提供一定的數據支持。

1.2 靜力觸探技術的特征

靜力觸探最為顯著的優點就是不會破壞土層就可以分析土層內部的特性。這是與傳統取樣方法相比最為顯著的優點，因為以往的取樣方式會存在一定的負面影響，傳統取樣會破壞土層的含水層，使土層應力發生變化。這樣產生的數據就可能會出現數據失真，而靜力觸探則不會破壞土層，傳統取樣方式不適用于松散沉積地層，而靜力觸探則能夠很好地運用到松散沉積地層。尤其體現在軟粘性土、飽和沙土、粉土層中。靜力觸探技術還具備著操作便捷性強、精確度高、能夠連續操作等優點，這主要得益于計算機的數據處理功能，通過計算機進行數據處理，能夠有效地保障數據的精確度、減少人的工作量，確保工作能夠連續進行。但是靜力觸探技術也存在著一定的局限性，因為靜力觸探技術的基礎是原位測試技術，這種技術限制了靜力觸探技術無法直觀的觀察土層。如果想要對土體全面的進行分析，僅僅依靠靜力觸探技術是難以達成的，還需要運用鉆探取樣等技術進行配合。除此之外，如果靜力觸探技術的測試土層深度不小于80 m，便無法保證結果的精確度。而且雖然靜力觸探技術對于松散沉積地層而言有著極強的適應性，但是對于密實砂層、碎石土層、礫石土層而言，適應性則表現較差。

1.3 靜力觸探技術工作原理

對于靜力觸探技術而言，這項技術的原理就是采用靜力壓探頭進入土層的過程。其中的原理就是根據巖層、土層物理學性質不同，探頭進入土層所產生的阻力也會不同。這主要是和土層的力學性質有著較大的關系，就比如探頭穿越硬質土層會受到較大的阻力，相應的，穿越軟質土層，受到的阻力則較小。阻力能夠有效的反映土體的強度。探頭中的阻力傳感器能夠準確的記錄阻力，并將其轉換為電信號，計算機能夠實現記錄電信號，并進行數據分析，所以說靜力觸探技術能夠提供數據支持給巖土工程勘察。

2 靜力觸探技術在巖土工程中的應用

2.1 判斷土層類型、土層剖面

土層受到自然因素的影響，不同土層的形態、密度都有著較大的差異，這意味著通過靜力觸探技術能夠實現土層的分層處理。靜力觸探技術能夠準確的分析土層中的粉土、粘性土、軟土。但靜力觸探技術并不只限于以上要素，還能夠分析其他的要素。靜力觸探技術能夠利用貫入阻力，分析土層的變形性質，還能夠分析基土的強度。利用這項技術，能夠根據阻力的不同對土體進行分層，可根據曲線形狀、阻力大小，分析所對應的代表土層。以砂土層為例，砂土層的阻力大、曲線變化速度快；再者以粘土層為例，粘土層的曲線變化小，阻力較大。這就意味著，探頭從上層貫入到下層，土層的情況也會產生相應的變化，數據也會發生與之相應的變化。所以在應用靜力觸探技術的同時，可以依照相應的數據，將力學剖面圖制作出來，確保整個工作的精準度。

2.2 明確判定地基的承載力

依照規范中的相應標準，可以對地基的承載力進行判定。實際工作過程中，可以利用對比的方法，來獲得相應的地基承載力數據。具體就是依照靜力觸探所勘察到的數據，與實際標準加以比對，通過比對，能夠得到與之相應的地基承載力數據。

2.3 獲得樁基設計參數

樁基設計參數也可以通過靜力觸探技術來獲取，在實際工作過程中，可以通過靜力觸探技術獲取的阻力信號，進行巖土工程勘察。而實際上，獲取不同阻力信號的過程是和樁基的工作原理較為相似的。這就意味著可以將靜力觸探技術應用到樁基設計中去。不過實際的樁基設計需要較為精確的數據，相比單橋靜力觸探技術，雙橋靜力觸探技術的數據的精確性更強。所以對于樁基勘察工作而言，盡可能的選擇雙橋靜力觸探技術更好。

2.4 能夠對砂土液化的可能性加以判別

通常在進行巖土工程勘察工作時，會在場地出現分布飽和狀態砂土，抗震設防烈度設置到7度～9度時，能夠準確的判別砂土是否發生液化反應。這就意味著能夠對砂土的液化情況進行判定，并根據實際的危害程度，采取一定的預防措施。在實際應用靜力觸探技術時，能夠準確地對15 m深度范圍內的粉土、飽和砂土的液化程度進行判定。具體操作流程就是計算液化比貫入阻力、錐尖阻力，將其比較，如果錐尖阻力大于液化比貫入阻力，那么這個土層就是液化土，反之則為非液化土。

3 創新型靜力觸探測試技術的應用

相較于傳統的靜力觸探測試技術，近年來，創新型靜力觸探測試技術也得到了一定的發展。以孔隙水壓力傳感器為例，在傳統的靜力觸探探頭上安裝孔隙水壓力傳感器，這樣通過孔隙水壓力傳感器獲得的數據，能夠對土體的排水性能、力學性能、土體的類型進行判別。

再者還有波速靜力觸探測試裝置，將波速測量裝置安裝到靜力觸探探頭上，能夠獲得相應的波速數據。相應的波速靜力觸探技術的適用范圍在地下3 m～30 m間，最大則在40 m左右。

旁壓靜力觸探技術的應用，主要是應用一定的旁壓器械，使土體產生變形，這樣做的目的是通過分析施加壓力，與土層變形程度相比較進行分析，探究兩者之間的關系，這樣能夠更加深入的對土體的變形情況、承載力、性質進行分析。

電阻率靜力觸探技術，可以在探頭上安裝相應的電阻測量裝置，這樣能夠測量出不同土層的電阻率。

振動靜力觸探測試，在探頭上安裝相應的偏心振動器，分析不振動和振動貫入阻力，將其比較，能夠深入的認識砂土的液化程度。

攝像頭靜力觸探技術，將無線電攝像頭安裝在靜力觸探探頭上，能夠直觀的觀察土層中的相應情況，提升工程的質量和效率。

靜力觸探技術還需要建立相應的巖土工程數據庫，這需要運用到許多的數據，例如用戶輸入的數據，即原始數據；系統分析的數據，即中間數據，還有最終產生的最終數據。這些數據中又包括幾何和物理屬性數據。因此巖土數據庫的完善對于靜力觸探技術而言也有著非常重要的意義。其數據量較為龐大，技術人員要重視巖土工程數據庫的數據管理，更好的完善勘查技術，提升靜力觸探技術的水平。

創新型靜力觸探測試技術完善了傳統靜力觸探技術中的不足，確保了巖土工程勘察的質量，提升了巖土工程勘察的效率，使靜力觸探技術得到了更好的應用。

4 結語

靜力觸探技術的本質是原位測試技術，其廣泛的應用在我國的巖土工程領域。靜力觸探技術能夠在工程項目建設時，準確并且真實的反映巖土的相應特征，并且反映工程建設的相應參數。因此利用靜力觸探技術能夠提升工作效率、減少工作時間、提升工程質量。近年來靜力觸探技術得到了一定程度的發展，我國的靜力觸探技術也吸收了許多國外先進的理論知識，對靜力觸探技術進一步的加以完善。對于以往靜力觸探技術中所存在的局限性，也逐漸的加以改進。在未來靜力觸探技術的作用能夠得到進一步的發展，從而更好地應用到巖土工程勘察中去，提升勘察的精準度。