原位測試在水上勘察中推廣問題的分析

陳懷珠

（天津海濱工程勘察設計有限公司，天津 300364）

1 引言

原位測試是在巖土原來所處的位置上或基本上在原位狀態和應力條件下對原土性質進行測試。其能夠對難以取得不擾動土樣的有關工程的力學性質進行有效測定，而且能夠有效避免取樣過程中應力釋放的影響，在水上勘察中應用比較廣泛。但就原位測試方法的實際應用情況來看，還存在一定的問題，比如，原位測試方法在使用過程中有其適用條件，有的理論通常只建立在統計經驗上，而且其在應用過程中容易受外部因素的影響，所以，原位測試在水上勘察中的推廣過程，要重視研究分析原位測試在水上勘察中的適用條件，要研究分析其理論，并對影響因素進行研究分析，進而促進原位測試在水上勘察中的推廣應用。

2 原位測試在水上勘察推廣中存在的問題

2.1 在水上勘察中原位測試方法比較單一

測試過程中，對于大多數土層，均可采用諸如觸探試驗、十字板剪試驗、旁壓試驗、波速測試以及扁鏟側脹試驗等測試方法，獲取其基本信息。然而，在水上勘察中大多數使用的方式都是以標準貫入試驗為主的原位測試手段。可是，由于GB 50021—2001《巖土工程勘察規范》（2009 年版）第10.5.0條對其適用的范圍做出的規定為：標準貫入試驗僅僅適用于諸如砂土、粉土及一般黏性土，因為現階段水上勘察原位測試手段不夠完善，所以標準貫入試驗的使用范圍遠超出了規范的適用范圍，若在含有砂卵石的土層以及沿海大部分淤泥質軟土中仍然使用標準貫入試驗，并將其作為唯一或者主要的測試方法，則其結果可能會出現一定的偏差，導致土層數據缺乏真實性和準確性，而且和評價天然土層特征有效結合，會給天然土層地基測試帶來非常多的問題，測試難度比較大。軟土適合采用觸探試驗、扁鏟側脹試驗以及旁壓試驗等，但一般在水上勘察工程中，絕大多數情況下都是使用十字板剪切試驗。

2.2 水上勘察中原位測試經驗數據比較缺乏

就我國現階段水上勘察工作原位測試發展的實際情況來看，對應的現場原位測試數據依然十分缺乏。另外，即使同一區域內在不同時間段所獲取的人為測試數據，也不具備互相檢查或互相驗證參考。而且，更新以及改進的原位測試儀器設備的輸出數據不能及時換算或校核，以致在很多不同地區具有相同物理學性質的土層巖位中所獲取的測試數據，也無法進行有效的對比分析，而且缺少經驗數據，一定程度上還會導致經驗公式出現比較大的偏差。

2.3 原位測試與室內試驗不能有效校核

對于水上勘察的實施，所累積的數據大多是都是內業數據。諸如，黏土層的快剪以及固結快剪等數據信息。然而，因為在土層的取樣過程中可能會面對各種各樣不能避免的擾動問題，因此，對土層的室內實驗數據獲取，依然需要以外業原位測試數據的對比分析及綜合分析為輔助，而且只有對土樣擾動的程度進行綜合有效的評價，方可獲取更為有效的數據信息，因此，需要對很多室內數據的合理性進行反復校核。

2.4 水上勘察工作過程中使用的原位測試儀器設備比較落后

就現階段我國水上勘察工作原位測試項目的實際情況來看，實現原位測試，難度依然很大。而且，與之相對應的測試效益也比較低。在原位測試中，可供選用的水上測試新設備、新儀器的研制及開發水平等，在很大程度上遠落后于其他行業勘察專業的設備研制研發，而且在水上勘察工作過程中，原位測試所用的設施設備需要使用專用設備或與之相適應的專業平臺購置的設備，成本非常高，所以，存在很多負責水上勘察工程測試單位無力購買的情況。

2.5 缺乏專業的水上勘察原位測試人才

現階段，以前負責水上勘察工作原位測試方法專業人員大部分都到了退休年紀或已退休，而現代需要進行水上勘察原位測試方法項目比較少，所以大部分年輕的、專業的原位測試研究專家都在向著其他行業領域轉型，與此同時，對大批青年地質勘察工程師來說，由于其在工作過程中接觸原位測試數據方面工作的機會并不多，以致我國現階段涉及原位測試領域的專業工作人員比較欠缺，對應的很多勘察操作隊工作開展，困難重重，專職專用原位測試人才非常匱乏。

3 原位測試技術分析

3.1 常見原位測試方法

在水上勘察中，比較常見的原位測試方法有標準貫入試驗、現場剪切試驗、十字板剪切試驗、旁壓試驗、偏袒側脹試驗等方法，因為勘察現場圖層特征不同、設計要求不同或工程項目存在差異性，特別是水上勘察區域地質條件比較復雜的地區，在選擇水上勘察原位測試方法時，要綜合考慮水上勘察區域的實際情況，要了解項目的基礎設計參數，必須參考到巖土層的實際地質條件等因素，同時，也需要按照原位測試結果的不同，將地區性經驗關系充分利用起來，進而就水上勘察區域的巖土層物理力學指標以及參數與地基承載力等合理評估。另外，也要注重將各原位測試間與其鉆探、室內試驗的有關參數進行對比分析，而且還應該根據工程實際情況，并綜合考慮到水上勘察區域的具體地質條件，充分考慮到原位測試過程中工具試驗方法的應用，而且還要加強對影響因素的分析。

3.2 水上勘察中原位測試的適用條件分析

在水上勘察過程中，要根據水上勘察工程項目實際情況，對現場建筑類型、勘察技術要求以及水上勘察區域的地質條件等，選擇合適區域地層的原位測試方法。本文主要對觸探測試方法及十字板剪切試驗測試方法進行了討論。

3.2.1 靜力觸探測試方法分析

所謂靜力觸探試驗，主要指利用靜力將探頭以一定的速率壓入土層，隨后再利用探頭里的主力傳感器，把土層的阻力轉換為電信號，并借助儀表測量進行試驗。而且，靜力觸探測試方法大多數情況下更加適合應用于軟土、粉土、沙類土、黏性土乃至包含少量碎石的土層，靜力觸探測試方法具備勘探與測試雙重的功能及作用，其效果也十分顯著。

3.2.2 十字板剪切測試方法分析

所謂十字板剪切試驗，主要指通過標準十字板探頭插入土層中的試驗深度，隨后再借助一定速率進行扭轉，測量土破壞過程中抵抗力矩，進而有效測定土的不排水抗剪強度以及殘余抗剪強度，并獲取有效的測試數據。十字板剪切測試方法適用于飽和軟弱狀黏土的不排水抗剪強度以及靈敏度等參數，一般測試深度超過30m 的土層不適用。對那些包含礫石、沙塵、貝殼殘余、樹根或有大量未分解的植物根系等土層不適用，因為貫入設備和靜力觸探是通用的，所以其適用于軟土層，在水上勘察工作過程中，可以綜合實際情況將兩者聯合使用，有利于提升水上勘察效益，并能盡可能地降低勘察成本。

4 結語

總而言之，要重視水上勘察原因測試方法的研究應用，要綜合了解現階段水上勘察中原因測試方法應用中存在的問題，并提出相應的改進措施。在原位測試方法應用過程中，要重視整合水上勘察行業的設施設備，要注重提升設施設備的利用效益，加強人力資源的合作，而且，還要重視根據水上勘察原位測試發展的實際情況，加大新儀器設備的研發力度，進而不斷提升水上勘察原位測試工作效益。