原位測試在巖土工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究

王 偉

（湖南宏禹工程集團有限公司，湖南 長沙 410000）

現(xiàn)階段，我國巖土工程項目建設(shè)施工規(guī)模正在不斷擴張，巖土工程地質(zhì)勘查工作受到了工程建設(shè)單位的高度重視，并且在長時間的發(fā)展工作中對于巖土工程地質(zhì)勘查技術(shù)也在不斷更新和改進，但是在實際的工作過程中仍然會存在一些問題和不足。原位測試技術(shù)在巖土工程地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用效果非常明顯，可以進一步提高巖土工程地質(zhì)勘察工作質(zhì)量和效率，可以對巖土工程力學(xué)各項性能指標進行準確測定，同時對傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工作存在的弊端和不足進行有效彌補，全面推動我國巖土工程項目建設(shè)施工的快速進行。原位測試技術(shù)所適用的巖土條件更加寬泛、測試工作效率更高可以滿足不同環(huán)境下的巖土工程地質(zhì)勘查工作要求，受到我國各大巖土工程建設(shè)單位的廣泛應(yīng)用和重視。

1 原位測試技術(shù)在巖土工程地質(zhì)勘察工作中的應(yīng)用特點分析

第一，有效測定巖土工程的各項力學(xué)性能指標，通過原位測試技術(shù)的有效應(yīng)用，可以實現(xiàn)對特定巖土工程區(qū)域范圍內(nèi)的原生態(tài)地形條件進行全面測試和分析，并且有效測定巖土工程各項力學(xué)性能指標，為后續(xù)的地質(zhì)勘察工作打下良好基礎(chǔ)。通過原位測試技術(shù)的應(yīng)用，可以對巖土條件的天然含水量大小、密實度及天然承受能力大小等指標進行分析，并且通過采取更加直觀有效的方法，通過巖土工程力學(xué)性能指標來加以體現(xiàn)。

第二，第二，原位測的技術(shù)在使用過程中具有多方面優(yōu)勢，首先，可以對一些傳統(tǒng)測量工作方法無法獲取的巖土測量數(shù)據(jù)進行準確測定，同時還可以有效保證地質(zhì)勘察工作效率，所獲取的地質(zhì)勘查工作數(shù)據(jù)更加科學(xué)準確。其次，原位測試技術(shù)的有效應(yīng)用，可以防止由于取樣工作過程中的不規(guī)范而引起數(shù)據(jù)差異性大的問題，以此來有效避免產(chǎn)生較大的地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)誤差現(xiàn)象。原位測試技術(shù)在使用工作過程中影響力相對較廣，同時具有較高的代表性。

第三，原位測試技術(shù)在實施過程中也存在一定的缺陷和不足，主要表現(xiàn)在各種原位測試工作方案在適用的條件上相對比較單一，同時在一些測試技術(shù)方法方面，主要是基于理論體系基礎(chǔ)之上，很多測試方法仍然停留在理論層面，無法真正適應(yīng)實際的巖土工程地質(zhì)勘察工作要求[1]。

2 原位測試技術(shù)的適用條件分析

第一，在測試地質(zhì)條件構(gòu)成比較簡單，并且試驗和實際數(shù)據(jù)之間存在較大差異性的情況下使用。原位測試技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，主要是針對測試工作方法比較簡單，同時試驗測試和實際情況之間差異較大的工作情況，在一些測試比較簡單的巖土地質(zhì)條件下，通過原位測試技術(shù)的應(yīng)用可以進一步提高測試工作的效率和質(zhì)量，同時針對試驗和實際數(shù)據(jù)誤差較大的情況下，需要通過原位測試技術(shù)的合理使用，進一步提高巖土地質(zhì)勘察工作的整體質(zhì)量和效率，為相關(guān)勘察工作人員提供出更加客觀和精確的地質(zhì)勘查工作參數(shù)。

第二，在受力條件比較復(fù)雜且計算存在漏洞的工作環(huán)境下使用。針對巖土地質(zhì)條件受力比較復(fù)雜、計算存在漏洞以及相關(guān)工作人員缺乏專業(yè)技能和工作經(jīng)驗的條件下，通過原位測試技術(shù)則可以有效彌補其中的不足。因為，巖土條件受力情況相對比較復(fù)雜，相比于普通的地質(zhì)勘察工作而言，在地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用方面會存在一定的困難，并且在實際的勘查數(shù)據(jù)精確性上也有所不足，因此需要通過原位測試技術(shù)來加以應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)人員由于缺乏工作經(jīng)驗，通過使用原位測試技術(shù)可以進一步縮減工作人員的操作步驟，以此來有效避免技術(shù)人員經(jīng)驗不足所帶來的影響。針對后續(xù)的數(shù)據(jù)計算過程中容易產(chǎn)生漏洞和誤差問題，通過原位測試技術(shù)的使用可以通過結(jié)構(gòu)性計算方式，有效保證整個計算工作更加簡便，同時所獲取的測算數(shù)據(jù)結(jié)果更加精確。

3 巖土工程地質(zhì)勘察工作中常用的原位測試方法

3.1 靜力荷載試驗測試法

靜力荷載試驗測試法是一種比較常用的原位測試工作方法，同時也是巖土工程地質(zhì)勘查工作中比較常用的測試方法之一。在具體的運用過程中，在模擬建設(shè)的場地區(qū)范圍內(nèi)開發(fā)一定基礎(chǔ)深度的試坑結(jié)構(gòu)，同時要保證試坑的各項尺寸符合測試工作要求，在已經(jīng)開發(fā)完成之后的平整試坑底部設(shè)置出一個特定形狀的承壓力板，同時在各項裝置安裝完成之后，則可以進行后續(xù)的試驗工作。通過在試坑底部設(shè)置好承壓板，然后對其進行不斷加壓或者是通過逐步增加荷載量的方法，有效測定下方地基結(jié)構(gòu)的沉降量情況，有效判斷地質(zhì)條件的穩(wěn)定性。通過這種測試工作方法，可以有效分析出地質(zhì)承載能力和受壓力變化的對應(yīng)關(guān)系，為土地勘察工作的開展打下良好的基礎(chǔ)，靜力載荷試驗通常情況下在建筑物基礎(chǔ)砌置深度的承壓層中進行使用[2]。如圖1。

圖1 靜力荷載試驗測試法原理

3.2 靜力觸探試驗法

靜力觸探試驗工作方法在工程勘察工作當中的應(yīng)用范圍比較廣泛，通過相應(yīng)機械設(shè)備的有效應(yīng)用可以實現(xiàn)將不同規(guī)格的金屬探頭，通過靜壓力直接打入到土體當中，同時通過使用傳感器設(shè)備實現(xiàn)更加直觀的分析出土體基礎(chǔ)物理性質(zhì)情況。通過靜力觸探試驗檢測工作方法，重要的工作環(huán)節(jié)在于土層結(jié)構(gòu)的劃分，需要有效估算地層結(jié)構(gòu)的各項物理性質(zhì)，同時對相關(guān)地質(zhì)條件參數(shù)進行全面計算和分析，其中靜力觸探主要適用于粘性土、粉性土、砂性土。如圖2。

圖2 靜力觸探試驗裝置

3.3 標準貫入試驗測試法

所謂標準貫入試驗檢測法是通過采取力量觸探方法，使用規(guī)定重量的穿心錘進行試驗和分析，有效確認恒定的高度并且實現(xiàn)由上而下自由脫落，需要將特定規(guī)格的探頭直接打入到土體當中，并且在打入過程中需要通過難易程度，有效判斷土層的性質(zhì)以及土層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部實際構(gòu)成情況。標準貫入試驗檢測工作過程中，所使用的探頭并不是圓形狀態(tài)，而是屬于一種標準規(guī)格的橢圓形狀態(tài)。標準貫入試驗檢測工作方法，對于專業(yè)的技術(shù)工作人員來講，對工作人員的實際工作經(jīng)驗要求相對較高，因此在標準貫入試驗工作過程中，需要對工程勘察工作流程進行全面分析和設(shè)定，充分發(fā)揮出標準貫入試驗檢測法的工作優(yōu)勢，有效遵循基本的操作準則，保證試驗工作的順利進行，該試驗方法通常在砂土、粉土、粘性土層條件下進行使用[3]。

第一，在鉆孔過程中需要有效保證實際鉆孔高度需要略高于地下水位的標準高度，以此來有效提高巖土勘察工作項目的精確性。第二，需要充分保證隨機工作過程中，針對偏心和側(cè)面晃動所產(chǎn)生的問題影響，如果產(chǎn)生偏心或者側(cè)面晃動問題，會對整個工程勘察數(shù)據(jù)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要避免這一問題的出現(xiàn)。第三，可以通過使用自動脫鉤的檢測試驗方法進行垂直墜落試驗。通過自由落錘方法的使用，可以充分保證地層條件、土體的物理結(jié)構(gòu)以及巖土性質(zhì)測試結(jié)果更加科學(xué)精確。第四，要充分重視地質(zhì)勘察等級的變化情況，有效保證巖土地質(zhì)勘查工作結(jié)果的準確性[4]。

3.4 動力觸探試驗

動力觸探試驗屬于一種巖土工程勘察工作中，比較常用的原位測試工作方法，該投的方法主要是使用一定的落錘重量，將特定尺寸和形狀的探頭直接打入到土壤當中，并且根據(jù)打入的難度系數(shù)有效判斷土層的具體條件和性質(zhì)。比如，將錐形探頭有效換成管式標準灌入器，落錘質(zhì)量時用63.5kg，則可以稱之為標準灌注試驗。動力觸探試驗具有勘查和測試的雙重工作性能，根據(jù)穿心錘的質(zhì)量和實際的提升高度不同，通常使用的落錘質(zhì)量大小為10kg、63.5kg以及120kg，可以將其分為輕型、重型以及超重型動力觸探。對于輕型動力觸探試驗方法，比較適用于一些粘性土層和粉土層。重型適用于粘土層砂土層，超重型動力初探試驗適用于沙土層和卵石層。

3.5 十字板剪切試驗

通過十字板剪切試驗方法，在原位測試工作中具有非常明顯的國際化特點，通過十字板試驗檢測方法在特定的力度條件下，將十字板加入到被測試的巖土層當中，并且對其施加一定的扭轉(zhuǎn)重力，如圖3：通過對土層的剪切破壞方式，有效測定土層內(nèi)部的化學(xué)和物理性質(zhì)變化情況，通過十字板剪切試驗有效判斷組成結(jié)構(gòu)的抗剪系數(shù)。十字板檢測試驗方法不但在我國原位測試工作中應(yīng)用非常普遍，并且在世界上其他國家?guī)r土工程勘察過程中也比較常用，在一些軟粘土地層條件中應(yīng)用比較普遍。

圖3 十字板檢測法

4 結(jié)語

綜上所述，原位測試技術(shù)在我國巖土工程地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用非常普遍，對于巖土地質(zhì)勘察工作單位而言，在實際工作過程中需要對各種不同類型的原位測試技術(shù)加以合理應(yīng)用，充分發(fā)揮出原位測試技術(shù)的工作優(yōu)勢，提高巖土工程地質(zhì)勘察工作效率和穩(wěn)定性，推動我國巖土工程項目建設(shè)施工不斷向前發(fā)展。