巖土工程勘察原位測試常見問題及對策

李丙春

（山東設協勘察設計審查咨詢中心，山東 濟南 250024）

原位測試作為巖土工程勘察的重要手段，常與鉆探配合使用。觸探的優點在于可以獲得連續的定量數據，鉆探取樣一般均有一定的豎向間隔，導致數據不連續，從而導致代表性不足。觸探還是一種原位測試手段，能基本保持巖土原來的結構、濕度和應力狀態，可以有效地避免取土、運輸、試驗過程中的擾動。同時，幾種常規的原位測試手段，如標貫、動探、靜探等，還具有施工速度快捷、施工費用低的特點，一直深受廣大巖土工程師的喜愛。但是，原位測試畢竟是一種間接的勘察手段，其誤差也應引起足夠的重視，如儀器、試驗條件、試驗方法、操作技能、土層的不均勻性等，均能造成測試誤差。本文就原位測試過程中幾種常見問題進行討論和分析。

1 標貫試驗常見問題

（1） 標貫設備的符合性。應保持貫入器靴的刃口完整，當出現缺口或卷刃等損壞時，應及時更換。常見損壞是因為地層存在大塊建筑垃圾、長時間在較硬的強風化巖層中貫入、在鋪裝地上拖拽等。導向桿應經常擦拭，防止泥土和油泥卡滯落錘帶來的提拔。

其次是鉆孔質量要求。應采用回轉鉆進，保證清孔效果，孔底殘土厚度一般不得超過5 cm。在軟土層或中密以下的粉土、砂性土中鉆進時，一般不宜采用螺旋鉆具。螺旋鉆具在泥漿護壁效果較差時，渣土容易在鉆具有效葉片以上部位堆積，造成提鉆困難，孔底形成負壓效應，導致大范圍擾動，從而使標貫很難下到試驗部位，標貫擊數過低。

（2） 試驗操作要求。因為標貫試驗的土層適應性和貫入距離的限制，一般應提前設計標貫起始深度。可以用附近已完成勘探孔資料，設計好標貫位置，有效避免盲目試驗。特別是土層較薄的情況下，應注意保持鉆桿垂直，避免搖晃，一般可以用專門鐵鉤進行控制。應控制合理的錘擊速度，避免錘擊速度過快，一般控制在30 擊/min。當速度過快時，自動脫鉤可能尚未動作，重錘在慣性作用下繼續向上提升，造成落距超限，還可能應為操作手反應不及時使脫鉤器提拉頂端限位螺母。應注意保留標貫器中樣品，及時鑒別和描述，重點描述均勻性，包含物等。特別是用于液化判別時，應使用對應標貫點的樣品測定粉土黏粒含量，不能使用其他位置的黏粒含量試驗代替。

（3） 擊數讀數要求。認真測量孔深和桿長，校對放置位置，若土層較軟出現自重貫入時，應記錄。探桿標劃15/10/10/10 cm位置，視線與標線平行，一般記錄整數即可。土層較軟時可根據實際超擊深度換算。

2 動探試驗常見問題

（1） 動探設備的符合性。試驗前應檢查探頭磨損情況，當直徑和錐尖高度分別磨損超過2、5 mm時，應及時更換。應注意不得用42 mm直徑探桿進行超重型試驗，避免因探桿剛度不足引起的水平向失穩。

（2） 試驗操作要求。因為連續錘擊的需要，應設置專門觸探架保持觸探桿垂直及整個觸探裝置的安全。為保證試驗準確性，地面以上觸探桿高度不宜超過1.5 m。錘擊速度控制在15～30 擊/min，原因同標貫試驗說明。

（3） 連續貫入的問題。應特別注意，不應將圓錐動力觸探試驗標貫化，即每次試驗僅貫入30 cm。動力觸探存在明顯的臨界深度，觸探的臨界深度，是一種特殊的滯后反映。當探頭從空孔段開始向下貫入時，探頭周圍土體向外擠壓，從而形成圓柱空間。貫入深度較小時，土體產生剪切位移使初始貫入點附近土層隆起，減小探頭阻力使擊數降低[2]。試驗表明，各種土的臨界深度均不超過1 m。所以當每次僅貫入30 cm時，整個試驗段處在臨界深度內，擊數顯著偏小，不能反映正常地基土的力學性質，不宜用來確定地基承載力。如果分段觸探，應以層為單位。

（4） 注意剔除異常值。在有效厚度內剔除少量擊數特殊大值，剔除因大塊卵石等引起的擊數過大，因為個別大顆粒含量不足時并不能增加土層承載能力。當異常值數量超過統計層位擊數的10%時，應根據鉆探結果綜合論證。

3 靜探試驗常見問題

（1） 靜探設備的符合性。目前使用較多的是雙橋靜力觸探，錐頭與摩擦筒分開，可以同時測量錐尖阻力和側壁摩擦力兩個參數。國內應用較多的是15 cm2探頭，錐頭直徑43.7 mm，側摩擦筒工作面積300 cm2。推薦使用10 cm2探頭，錐頭直徑35.9 mm，側摩擦筒工作面積200 cm2。國際通用標準為10 cm2，為了向國際標準靠攏，便于測試結果的比較和研究成果的交流，推薦使用國際標準探頭。

（2） 探頭標定。靜力觸探頭在使用前必須進行標定。靜力觸探頭一般每三個月標定一次，在規定期限內發現異常情況時，應重新標定。當使用頻率高時，應縮短標定時間間隔。當標定時應力與應變呈曲線關系時，或者截距很大，回零性差以及彈性滯后現象嚴重的探頭均不能使用。標定時，不僅做加壓標定，也應做卸載回程標定。

（3） 調直調平工作。靜力觸探為連續性貫入，前5 m探桿在貫入過程中起重要的導向作用，且探桿剛度相對較小，對于探桿彎曲度及設備調平工作應特別注意。實踐中當遇到成層土軟硬不均或夾有鈣礓石等包含物時，容易出現探桿偏斜。

（4） 探頭的歸零檢查。靜力觸探探頭均采用對溫度敏感的元器件，而一般地表以下6 m內地溫變化較大。觸探頭貫入土中0.5～1.0 m （在冬季應超過凍結線），然后提升5～10 cm，待量測儀器上無明顯溫漂時，記錄零讀數或調整零位，方能開始正式貫入。地面以下6 m范圍以內一般每間隔2～3 m應做一次歸零檢查，終孔時應記錄零漂值[3]。應注意在提升時，角機不得溜滑，盡量避免角機觸電與微動開關接觸時提拔探桿。

（5） 嚴格控制貫入速度。應保持勻速貫入，貫入速率為（1.2±0.3） m/min，同一孔應保持相同速率。根據實踐經驗，對于一般沉積土，貫入速率對貫入阻力有一定影響，貫入阻力隨貫入速度增加而增加，基本呈線性關系[4]。當采用靜力觸探數據求取各類土的物理力學性質指標時，應嚴格控制貫入速率，建議采用標準貫入速率。當貫入速率不在推薦范圍時，一般不宜用作物理力學性質指標的判定，建議積累當地經驗與其他勘探手段相互驗證。對于砂土，因超靜孔隙水壓力隨貫入速率降低而減小，貫入阻力隨之增大，會極大影響測試成果的準確度[5]。目前靜力觸探作業出現了快速貫入的傾向，技術人員應予充分注意。

4 結語

標貫、動探、靜探均為普遍采用的原位測試手段，充分理解和掌握其原理，正確的操作手段對于提高勘察質量至關重要。現場作業人員和技術人員應該嚴格按照操作規程規范作業，提供的成果資料才能做到保證質量，提高效率。