原位测试技术与工程勘察应用

原位测试技术与工程勘察应用

石晋旭

中国有色金属工业西安勘察设计研究院陕西西安710054

摘要：在当前地质勘察的过程中，经常使用原位测试技术，这种技术的优势在于不会对施工现场造成破坏，并且尽可能的降低对检测对象造成的不利影响，将其天然状态放在首要的位置上，在应用的过程中，主要是对测定对象使用实验的手段，对其物理指标进行测量，进而得到相应的状态以及性能，在采用原位测试技术的过程中，主要包含两部分内容，一部分是原位检测，一部分是原位实验。

关键词：原位测试技术；工程物探方法；场地特征分析

1原位测试技术概述

在应用这一技术的过程中，主要保证了岩土层处在最基础的位置上，并且不会对岩土层的天然状态产生改变，在这种情形下，进而对岩土层的相关指标展开进一步的测定，采用这一技术主要存在以下几方面的优点。首先，这一技术主要应用在工程场地上，所以不需要事先进行采样，这样就可以有效的降低对试样造成的扰动，或者是避免了有些情况下的取样困难。其次，在原位测试技术的应用中，主要作用在施工现场，所以对实验体积的比重要求较大，在这种情况下，其实可以更加真实的反映出实际的情况，对土体性质做出更加准确的分析。第三是在进行检测的过程中，可以采用连续性试验的方式，并且将其物理学性质以及指标更加准确的体现出来。最后，这项技术是在不断发展的，所以在不断完善的过程中，可以兼具经济性以及快速的特点，在现如今的应用过程中，静力触探车就是其中的重要创新。

2勘察技术应用的难点

不能够有效的利用地质勘查技术，是现今工程前期准备工作中的难点之一，那么，在地质勘查技术的运用过程中，存在着哪些难题呢?一，复杂的地形地质我国的土地面积较广，土地类型也很多，并且出去结构的差异都较大。因此，在不同的地区，或者不同的地段，都存在着不同的土质结构，这些结构往往是复杂或者脆弱的。面临复杂多样的地形地质，存在勘察技术的选择问题。所以要根据实际的地形地质，选择最佳的地质勘察技术。二，数据的分析徒具勘查技术说得到的数据，数据繁杂，数据分析已成为难点之一。解决的方法主要为:引入计算机技术进行高效化的数据分析，同时提高数据的精确度。三，管理能力勘察技术人员由于缺乏经验或者能力，难以对技术进行有效的管理，从而在选择技术容易都会出现偏差。可以建立起技术管理库，根据不同的地形地质进行智能选择。

3原位测试技术种类

3.1可视化CPT技术

可视化静力触探技术是通过两个不同放大倍数的微型照相系统，在探头连续贯入过程中连续照相，连续获取土层的数字化数据并转换为图像，进行现场审视、分析，可观察到土层中的薄夹层、透镜体、裂隙等。

3.2静力载荷

静力载荷实验是指在保持地基土的各项天然状态的前提下，对建筑物的荷载条件进行模拟，通过承压板对地基施加竖向的荷载，并且观察和研究地基土受压后的变形以及地基土受压强度规律。静力载荷实验主要应用的仪器由四个部分构成，分别是反力系统、加荷系统、承压板和沉降观测装置。静力载荷的实验主要可以得到一下几个应用成果:第一，可以得到准确的地基土承载力；第二，可以得到准确的地基土中的变形模量；第三，可以根据所得数据估算出地基土中的不排水抗剪强度；第四，可以准确得到地基土的基床反力系数。静力载荷测试最主要的优点就是它的实验过程中不会对地基土产生扰动，并且通过实验确定出的各种数据均具有可靠性和代表性，可以直接用于工程的设计，还可以用于对建筑物沉降量的预估工作中。但是，静力载荷实验的周期长，成本也相对较高，所以其使用的普遍性并不高。

3.3全流触探FFP测试技术

全流触探FFP测试技术在近海场地勘察中得到更加广泛的应用，通过穿过软土时产生类似于黏性流体围绕贯入探头的流动，获得超软土的不排水抗剪强度。最早由Stewart和Randolph研发了T形触探头(平面应变流)，20世纪90年代后扩展至球形探头(轴对称应变流)，(探头结构及测试中的土体流。FFP技术的优点主要包括:①在非常软的土中，精确性得到改进(相比于CPTU);②对上覆应力的修正降低至最小;③贯入阻力较少受到土的刚度、应力各向异性的影响(对比于CPT/CPTU);④较好定义的破坏机理;⑤重塑强度可以快速而精确地测定(相对于FVT)。最近将孔压测试元件与球形探头相结合，孔压过滤环可安设于球形探头的“赤道”、中部和顶部。

3.4探测磁场强度CPT技术

越来越多的城市地下空间的开发建设需要对地下障碍物埋藏位置和区域进行合理判别，保证勘察的安全并服务于地下工程的设计。针对可能存在电磁场的地下设施，探测磁场强度的CPT技术采用霍尔传感器进行探测，获得三维磁场的分布。霍尔传感器对磁场敏感，结构简单，体积小，可在狭窄间隙中进行测量，频率响应宽，并可测量非均匀磁场。

3.5普通动力触探仪基本原理

动力触探仪以荷兰人公式为基础，当规定一定的贯入深度，采用一定规格的落锤（含探头截面、圆锥角和质量）和规定的落距，通过锤击数Ｎ的大小反映动贯入阻力的大小。因此，国内实践中常采用贯入土层一定深度的锤击数作为ＤＰＴ的试验指标，但其不能直接测定动贯入阻力。ＰＡＮＤＡ２主要依靠锤子锤击的能量将探杆打入土内进行测试。并以荷兰人公式为基础，通过应变桥来测量传感器的变形，以得出锤击能量的大小，从而精确测量锥尖阻力ｑｄ。

4勘察测试方法的选取

在选择合适的勘察方法的过程中，应该清楚的认识到各种方法都具有不同的效果，勘察的结果也会有所差异，所以在这种情形下，应该进一步的了解不同勘察测试方法的特点，并且对相对应的手段以及装备进行更清楚的认识，这样才选择出最为合适的方法。当前很多勘察单位将成本放在首要的考量，所以经常会布置许多静探孔，有些还会布置全静探，在应用静力触探的过程中，主要是在沿海地区比较合适，因为在沿海地区，主要的土质为泥质土、砂土还有粉土等，而一般性的粘性土通常都处在土体中的下水位位置上，采用这种方法以后，可以对土层进行更加准确的分析，并且将土体的强度更加准确的确定下来，这样才能得到更加客观的反映。此外，在应用标准贯入的试验方法过程中，主要应用在一般粘性土以及粉土等情况下较多，在对其进行测定的过程中，还可以作用在淤泥以及淤泥质土的测量过程中，但是需要注意的是应该适当的酌情对其使用，因为软土的灵敏度较高，在钻孔的过程中会产生一定的影响，所以要想保证基土的强度获得最大化的效果，那么就应该以准确性为准，充分的进行考虑以后再进行选择。

5原位测试技术在岩土勘察中的实际应用

5.1试验概况

本次试验场地为某工业建筑勘察，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。

5.2试验场地工程地质条件

本次试验场地的滨海新区在天津市以东，西靠渤海湾。总占地面积较大，为2270km2。

5.3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。

5.4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，现如今，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与前两种技术相比较，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。

6结语

综上所述，原位测试具有不破坏岩土层结构及本身性质的特点，因此，在岩土工程勘察中经常应用此测试技术。本文分析了原位测试技术的优点以及分类，并探讨了其实际应用，希望对相关人员提供参考作用。

参考文献:

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