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原位测试在岩土工程地质勘察中的应用邓继国

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：邓继国

[导读] 摘要：随着现代化城市的不断扩大及建设，城市的建设项目将越来越多，岩土工程地质勘察将显得更加重要，各种各样的工程地质勘察手段，也将不断地产生和发展，其中作为最常用的手段之一，原位测试技术得到了广泛的应用。

        湖北省城市地质工程院湖北省武汉市 430000
        摘要：随着现代化城市的不断扩大及建设，城市的建设项目将越来越多，岩土工程地质勘察将显得更加重要，各种各样的工程地质勘察手段，也将不断地产生和发展，其中作为最常用的手段之一，原位测试技术得到了广泛的应用。原位测试技术能准确检测岩土工程岩石和土体的物理指标等岩土工程勘察结果，有助于地质勘查工作的顺利进行，所以有必要对其进行研究和探讨。
        关键词：原位测试；岩土工程；地质勘察
        1原位测试技术的优点分析
        第一，原位测试技术可以在工程现场进行，这样就减少了采样环节，所以使用原位测试技术，可以避免对待测样本的干扰；第二，由于原位测试技术可以在工程现场进行测试，而测试过程中涉及的试验样本与室内试验的样本相比较，该样本比较大，这样就比较容易全面地对岩土性质以及结构进行反映；第三，原位测试技术还具有连续试验的特点，对于很多待测对象，原位测试技术可以进行连续试验，这样就能对岩土体剖面和物理性能进行良好真实的反映；第四，随着原位测试技术的进步与发展，如静力触探车的出现，表示原位测试技术已经具有快速和经济的特点。
        2原位测试中的常见方法分析
        岩土工程地质勘察中较为常见的原位测试有圆锥动力触探试验、标准贯入试验、静力触探试验、载荷试验等。由于勘察场地不同、设计要求不同以及各建筑物不一致，尤其是区域地质条件的复杂变化，因此在选择原位测试方法上，应综合考虑建筑类型、基础设计相关参数、岩土层的具体地质条件、原位测试方法的适用性和地区经验等因素。根据原位测试所得出的成果，应利用地区性经验关系，估算区域内各岩土层的物理力学指标及参数和地基承载力，应注意把各原位测试间及其与钻探、室内试验的相关参数进行对比，同时应结合具体工程项目及建筑物状况的实际情况，结合区域地层地质条件，考虑原位测试时的工作试验方式和方法，野外现场的试验条件、试验设备的使用情况等因素对数据的影响。
        3原位测试的一般适用条件分析
        岩土工程地质勘察过程中，应根据场区建筑物类型、勘察的技术要求和区域地质条件，选择合适于区域地层的原位测试方法。
        3.1标准贯入试验
        标准贯入试验是用质量63.5kg的重锤，按照规定的落距（76cm），自由下落将标准规格的贯入器打入地层，根据贯入器在贯入一定深度得到的锤击数，判定土层的性质。适用于一般粘性土、砂类土、花岗岩类的风化残积土，全风化岩及坚硬土状结构的强风化岩。
        3.2圆锥动力触探
        圆锥动力触探是利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入土中，然后依据贯入击数或动贯入阻力判别土层的变化，确定土的工程力学性质，对地基土做出岩土工程地质评价。圆锥动力触探可分为轻型、重型和超重型3种。轻型主要用于验槽和地基处理检测，贯入深度小于4.00m，适用于一般粘性土、素填土和粉土或软土经过加固处理后的复合地基土，重型适用于一般中粗砂、砾砂、圆砾和卵石，以及中密以下的碎石土和极软岩，触探深度不宜超过12~16m。超重型适用于较密实的卵石、碎石土、极软岩和软岩。
        3.3静力触探试验
        静力触探试验指的是使用准静力同时，根据不变的贯入速度并对由于贯入导致中圆锥探头受到的阻力进行记录，之后根据阻力的大小对土壤的物理学性质进行判断的一种方法。此种方法适用范围较广，适用于粘性土、砂土等。而且通常使用静力触探技术来对土层进行划分、估算土壤物理力学指标、评定土壤承载力等。
        3.4十字板剪切试验
        十字板剪切试验是用标准十字板探头插入土中的试验深度，以一定速率扭转，量测土破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水抗剪强度和残余抗剪强度。适用于测定饱和软弱状粘性土的不排水抗剪强度及灵敏度等参数，测试深度不宜大于30m。

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对于含有砂层、砾石、树根及大量贝壳和大量未分解的腐植层时不宜采用，由于其贯入设备与静力触探通用，且都用于软土地区，因此二者通常联合使用，并与钻探取样成果结合，大大提高勘察效率，降低勘察成本，丰富成果参数。
        3.5载荷试验
        载荷试验分为平板载荷和螺旋板载荷两种。平板载荷试验又分为浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验。浅层平板载荷试验：是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，测定地基土的压力与变形特性。适用于浅部地基土，一般为粘性土、粉土及砂类土。深层平板载荷试验：适用于基础埋深大于或等于3.00m，和地下水位以上的地基土。螺旋板载荷：是将一螺旋形的承压板用人力或机械施入地面以下的预定深度，通过传力杆向螺旋形承压板施加压力，测定承压板的沉降量。适用于深层地基土及地下水位以下的地基土，测试深度可达10~15m。
        4原位测试技术在岩土勘察中的应用分析
        4.1试验概况
        以某场地的试验为例，对该区域20m以上的土层进行测验。本场地为吹填土场地，具有代表性。本次试验中主要应用的试验仪器包括扁铲侧胀试验仪、静力触探试验仪和十字板剪切试验仪。通过以上仪器对场地土层进行测试，之后结合室内试验结果，对岩土工程所需土体参数进行相关对比分析，通过原位测试技术的结果为岩土工程提供可靠、合理的土体参数。
        4.2试验场地工程地质条件
        本次试验场地为滨海新区，总占地面积较大，为2270km2。
        4.3试验数据整理与分析
        本次试验主要对所选场地分别进行扁铲侧胀、静力触探和十字板剪切试验。进行扁铲侧胀试验时，一共对4个孔进行测试，之后在扁铲侧胀试验几个测控的周围分别进行静力触探试验和十字板试验，这样比较方便对数据进行对比分析。
        4.4试验成果
        根据本次原味测试试验所得结果数据进行分析研究，得出以下结论：扁铲侧胀试验仪、静力触探试验仪和十字板剪切试验仪这三种测试仪器在应用于原位测试试验时，特点与适用性各不相同：
        （1）在我国，扁铲侧胀试验发展较为滞后，现如今，仍处于经验积累阶段。此种试验方法比较适合在软土、黏土、松散的砂土等当中使用，而根据本次原位测试结果分析，扁铲侧胀试验在软、松土中具有良好的适用性，而其适用性会随着土的密实程度而降低。
        （2）相对于扁铲侧胀试验来说，如今，静力触探技术已得到较为广泛的应用。根据此次试验分析可知，静力触探技术具有试验速度快、连续性等优点，而且适用范围较广，可以在软土、黏土、粉土等土层中应用，但是此种技术在含有较多碎石的土层中比较不适合使用。
        （3）相比与前两种技术，十字板剪切试验明显的适用范围较小，其主要应用于沿海的软土地区，适合在软土中使用，而且此技术试验深度较浅，因此对试验场地就有比较高的要求。
        5结语
        总之，原位测试在应用中存在着一些问题和不足，一是仪器设备的差异，二是工程技术人员的水平，除了要加强仪器设备性能改进提高，更需要工程技术人员，尤其是测试人员深入了解清楚原位测试机理，提升原位测试过程中的质量，减少因人员操作的误差，以更好地取得精准的土力指标及参数。
        参考文献：
        [1]沈小克，蔡正银，蔡国军．原位测试技术与工程勘察应用[J]．土木工程学报，2016（2）．
        [2]梁彦.原位测试技术与工程勘察应用分析[J].西部资源，2019，（2）．
        [3]陈延伟，王玮.原位测试技术在岩土工程勘察中的应用[J].建材与装饰，2019，（6）．
        [4]陈智贤.浅析原位测试在岩土工程地质勘察中的应用[J].西部探矿工程，2019，（1）．