探究靜力觸探在巖土工程勘探中的應用

熊歡 李山鵬 吳迪 熊萬杰 馬晨原

摘要：巖土工程勘探領域在國家整體實力提升的過程中實現了很多突破與創新，除了靈活運用各種先進的勘探技術和手段以外，原有的勘探方式與工作理念也經過某些科研團隊的研究得到了進一步完善。巖土工程勘探領域應用最為頻繁且重要的一種技術就是靜力觸探，勘探團隊以提升巖土工程勘探質量與效率為目的，必須加強對靜力觸探技術應用要點和應用原理的研究，以便更好的發揮其在勘探實踐中的價值。

關鍵詞：靜力觸探;巖土工程;探勘;應用

原位測試巖土工程能最大化的避免巖土體原生結構因原位應力的釋放而受到擾動影響，尤其是由鉆探、運輸、取樣等作業環節帶來的影響因素，高效的獲取能夠直觀反映巖土體宏觀結構特征的工程參數，而靜力觸探就是在該領域應用最廣最普遍的一種手段。靜力觸探試驗的過程就是以勻速狀態的靜力壓力將標準規格的圓錐形探頭送到土層中，與此同時完成土的力學特性、探頭阻力測探的原位測試手段，其同時具有收集不同工程地質參數和明確地層界面的功能。

1 靜力觸探技術概述

測試工作一直以來就是巖土工程勘探的一個重要環節，應用于該環節的靜力觸探測試技術能夠讓土層所處位置保持天然含水量、天然屆歐股和天然應力的情況下完成巖土各項工程力學性質的測定，具有高效、穩定的特點。在具體的試驗過程中，某種規格的金屬探頭經過機械裝置外力的作用，在靜力壓的推動下進入土層，在此過程中結合傳感器與測量儀的功能來獲得觸探頭產生動力值，進而更加準確的確定巖土種類和相關參數。靜力觸探設備的組成主要是探頭、地層阻力傳感器、測量記錄裝置和觸探機這幾個部分，現階段的靜力觸探技術實際應用幾乎都是雙橋探頭、單橋探頭、帶孔隙水壓力測的單雙探頭，具體探頭類型的選用要考慮工程環境的差異[1]。巖土工程勘探過程中有一個重要內容就是合理區分土層與土類，恰好靜力觸探技術能夠高效且正確的完成這區分工作，還能一并得出修正單樁承載力的極限值，同時科學判定地基土液化幾率，獲取精準的地基土物理力學參數等，為設計施工人員提供更多的土層參考信息。

2 應用靜力觸探技術的優勢

靜力觸探技術具有完整持續記錄底層數據的功能，直觀的呈現地層土質層情況，進而給樁基設計與施工建設提供最客觀的指導。靜力觸探技術在當做測試手段使用時，能最大化的避免對四周巖土體造成不利影響，也能標正地基土的強度和密實度保持不變。另外，靜力觸探試驗在具體功能上還具有綜合性特征，基于對現場認真詳細的勘探去深入了解地質分層的情況，在勘探過程中一并反映一系列相關參數，比如砂土密實度、砂土液化水平、地基承載值、樁基承載值和黏土指標等。合理運用靜力觸探手段能在很大程度上級減輕工程取樣的工作量，不需要和以前以往準備大量取樣，實現了勘察效率提升，正是因為如此才讓其成為了應用頻繁的巖土工程勘察手段。

3 巖土工程勘探中靜力觸探的應用要點

3.1 明確土層剖面并劃分土質類別

地質土層的形態與土樣密度在自然環境下必然是有差異性的，將靜力觸探應用于土層工程勘察中能快速將土層作出合理的分類，特別是硬度偏小的粘性土、軟土、淤泥土、土壤與礫石等。靜力觸探技術主要是通過穿透阻力來側面性的反映土壤的變形特征及強度，并將此作為分層土壤的依據，簡單來說就是根據不同的阻力參數和曲線形狀來完成最終分類。比如土層阻力小、水壓大、摩擦阻力大、曲線變化小，多半為黏土;水壓過小、土層阻力大、摩擦阻力小、曲線變化快，多半都沙子。在測量探頭已從第一層土壤穿出，并成功達到二層土壤時，探頭的阻力將同時受到上層與下層土壤的影響，測量數據也會對應的發生變化[2]。靜力觸探深度數據和穿透阻力曲線在具體的測量工作中，只要提供給設計人員，就能完整的繪制出土層剖面圖，通過對比發分析鉆孔資料并完成土壤分層，確保勘探精確度。

3.2 地基承載力的確定

勘探團隊在巖土工程勘探實際工作中要確定地基承載力，這是確保后期工程項目順利開展的基礎條件。關于地基承載力的確定，其間是使用到繁多復雜的計算公式，確保測量工作準確性除了正確使用計算公式以外，還要全面把控和了解各種測量標準，做到在不同的情況下靈活、合理的應用各種計算公式。靜力觸探技術的應用同樣也會使用到多種計算公式和各種對應的測量方法，單向對比法、綜合對比法等等。因此，勘探團隊在地基承載力測量環節中，必須做到全面掌握可能使用到的所有計算公式和測量標準，一并完成地基承載力測量數據的記錄、整理和分析，保證巖土勘探工作質量。

3.3 樁基設計參數方面

靜力觸探技術的合理應用能促進樁基設計工作順利開展，尤其樁基設計參數方面的事項。關于靜力觸探技術的具體應用，相關工作人員會將測量探頭送入相應地層中開展測量試驗， 產生于試驗過程中的諸多阻力信號并非完全一直，有一定差異性，在這種情況下要想進一步了解情況就需要勘探人員回傳底層情況的信號。相比之下，這種測量方式和大部分工程項目的樁基設計原理大體相同，有很多共通點存在于數據測量和分析板塊，因此合理使用靜力觸探技術能在樁基承載力計算、樁載力層選擇以及樁基設計參數收集等方面發揮重要作用[3]。除此以外，有一點需要注意的就是靜力觸探技術應用過程必須合理選擇觸頭，比如在樁基礎檢測工作中，使用雙橋靜觸頭比單橋靜觸頭更具實用性和便利性，合理的樁基設計參數獲取對整個樁基建設工作意義重大。

3.4 判斷土層變形指標

靜力觸探技術在具體使用工程中，可通過相關設備穿透土層，在記錄、收集和分析穿透土層時所表現出來的阻力數值基礎上，結合相關土層信息、國家規范標準手冊，就能確定最終的土層壓縮模量以及所測土層的變形指數。態度嚴謹的來說，這種探測技術所判定的土層沉降變形指數并不精確，只是一個大體上的參照值，因此需要結合土層土樣實驗分析，通過實驗室內各種儀器更為精準的分析，從而得到一個準確性更高的變形指數。這一點屬于靜力觸探技術在巖土勘探工程應用中為數不多的一個缺點。

3.5 判定砂土液化程度和幾率

科學應用靜力觸探技術能判定巖土工程砂土發生液化的幾率，并預測性分析砂土液化將給工程項目帶來的危害，進而提升工程現場砂土飽和程度。通過靜力觸探技術價值的發揮，提供可靠的參考數據給抗震設計研究，同時合理規劃與之相對應的砂土反液化方案，確保工程建設工作持續穩定的開展。一般來說，巖土勘探隊伍基于靜力觸探技術的靈活應用，在獲得土層穿透阻力值和液化錐形頂端臨界值的條件下，即可對土壤液化程度和可能性作出初級判定，同時結合對應的液化比率進行深入的對比分析，確定砂土液化情況是否存在[4]。比如，以正常液化比率為準，當砂土穿透阻力值略高時，則表明土壤已經存在輕微液化請，如果砂土穿透阻力值小于正常液化比率，表示土壤現狀為非液化狀態。

4 結語

總而言之，靜力觸探技術在實際應用中具有現場原地探測、操作便捷易上手的優點，在復雜地層、飽和砂場、黏土底層等地質條件勘測中的優勢體現最為明顯。具體應用環節中必然會面對不同巖土層結構差異化的問題，這就需要施工人員立足于土壤本身力學性能，構建符合當地巖土層的測量標準，提升調查結果的準確性。

參考文獻：

[1]李燦杰.淺析工程勘察技術中靜力觸探試驗的作用[J].名城繪，2020（6）：0216-0216.

[2]王美云.靜力觸探試驗在樁基設計與施工中的應用[J].山西建筑，2020，046（001）：79-80.

[3]陳偲，易愛華，陳君娥，等.基于APP技術的靜力觸探多功能原位勘測系統及其勘測方法：，CN111287729A[P].2020.

[4]呂楚江.淺析工程勘察技術中靜力觸探試驗的作用[J].西部探礦工程，2019（6）：1-2.