原位測試在巖土工程地質勘察中的應用分析

潘文浩

傳統巖土工程地質勘察工作中，一般采用現場取樣然后送至試驗室進行檢驗的方式，相比之下，原位測試方式更加便捷，可以在巖土原本的位置進行相應的檢驗工作，相應的檢測效率更高，且能夠有效避免環境因素對檢測結果的影響。當前，巖土工程地質勘察中原位測試技術水平不斷提升，在相應的測試工作中的應用也更加廣泛，有效促進了巖土工程事業的進一步發展。本文對原位測試在巖土工程地質勘察中的應用進行了分析，以供參考。

在巖土工程地質勘察作業過程中，一般可以采取兩種方式，包括室內試驗法與現場試驗法。室內試驗主要采用的提供試驗技術，現場試驗主要采用的是原位測試技術。原位測試技術的具體應用過程中，應當注意結合巖土工程中相應的土體物力指標與巖土物理指標與巖石物理指標，保證巖土勘察的準確性，才能有效保障巖土工程地質勘察效果。傳統的取樣后在試驗室進行檢驗的方式相對復雜，原位測試技術應用則更加簡單，且檢測效果相對較好，在巖土工程行業相關技術不斷發展過程中，原位測試技術的應用越來越廣泛。需要注意的是，相關技術人員應當結合巖土工程地質具體情況，選擇合適的原位試驗方法，加強巖土層相關數據信息的采集，才能有效減少測試誤差，保證巖土工程后續建設的有序進行。

一、原位測試技術的概述

原位測試技術是巖土工程地質勘察作業中的重要技術，這一技術可以在工程現場直接進行測試，且不會對土層造成影響。實際應用中，可以從封閉性測試樣品中獲得更加全面的測試數據，進而有效判斷相應巖土土體結構情況。原位測試技術最大的特點是能夠有效保障原狀土體結構的完整性。在具體應用過程中，有幾種常用的原位測試方法，包括圓錐動力觸探試驗、標準貫入試驗、靜力觸探試驗、十字板剪切試驗及載荷試驗等。相關工程人員應結合勘察現場實際與設計要求，選擇合適的測試方法，同時，還要充分考慮到現場地質條件，仔細分析巖土層相關情況，才能選擇最合適的原位測試方法，進而實現對巖土層相關參數數值與地基承載力的有效估算。

二、原位測試在巖土工程地質勘察中的應用優勢與劣勢

1. 原位測試技術的應用優勢

巖土工程地質勘察過程中，原位測試技術有著顯著的應用優勢，具體體現為原位測試技術能夠減少采樣環節，可以在工程現場直接進行巖土層測試，減少了待測樣本對測試結果的影響，并有效提升了工作效率。同時，與實驗室檢測相比，由于原位檢測技術是在工程現場直接進行檢測，可以在現場獲得更大的樣本，能夠更加全面地分析巖土性質與巖土結構，進而充分保障檢測結果的有效性。原位檢測在巖土工程地質勘察的應用過程中，還能對相應的待測對象進行連續試驗，可以準確判斷巖土體剖面與物理性能。當前，原位測試技術快速發展，相應的靜力觸探車進一步提升了原位測試技術效率，實際應用中也有著更好的經濟性。

2. 原位測試技術的應用劣勢

在應用原位測試技術時，相關工程人員應當注意原位測試技術應用中存在的問題，比如測試過程中相應巖土的應力條件較為復雜，尤其是所測試巖土層中的特殊參數，很難采取有效的方式進行測定。因此，原位測試技術的應用過程中，應當選擇合適的模型，并盡可能地簡化。但模型簡化過度很容易影響巖土土體測試結果的準確性。同時，巖土工程地質勘察工作中，巖土荷重一旦發生變化就會影響相關參數數值，而原位測試技術難以對相應的變化情況進行有效的預測。此外，在巖土工程地質勘察中應用原位測試技術，還會花費一定的時間選定測試區域，且需要借用一定的設備，因此測試成本也也相對較大，實際應用中，很容易受到工程成本的限制，使得相應的試壓次數有限，所能得到的測試結果與相關數值參數也較少，這樣不利于巖土工程后續分析工作的有效開展。

三、原位測試在巖土工程地質勘察中的具體應用分析

1. 圓錐動力觸探

圓錐動力觸探主要是采用有著一定質量的落錘，在相應的高度，通過自由下落的方式，將標準規格的圓錐形探頭逐步打入土中，然后可以根據相應的貫入擊數與貫入過程中所產生的阻力值來分析土層變化，由此可以確定相關土層的工程力學性質，從而對地基土給出相應的巖土工程地質評價。圓錐動力觸探通常有三種，輕型、重型與超重型。輕型通常被用在驗槽與地基處理檢測，其貫入的深度一般都小于4m，且土質大多是由粉土、軟土、粘性土或素填土進行加固處理后所形成的復合地基土，如圖1所示。粗砂、礫砂、圓礫及卵石，還有中密以下的極軟巖與碎石土，在這些地基土中可以采用重型圓錐動力觸探，觸探的深度應當在12～16m范圍。超重型通常被應用于相對密實的碎石土、卵石、軟巖與極軟巖。

圖1 輕型動力觸探儀

在相應的巖土層采用圓錐動力觸探試驗，可以有效獲取相應的物理力學指標，進而能夠確定巖土層具體的力學性質，有助于對地層進行分層，還可以確定相應的砂土的密實度與孔隙比，并明確粉土與粘性土的具體狀態，從而判斷地基土是否均勻及承載能力，以及巖土體變形指標參數與強度，還能進一步查明土洞、滑動面以及軟硬土層界面，進而能夠對地基土加固處理效果進行有效的檢驗，也就能充分掌握樁基礎持力層，還能估算出單樁豎向承載力等，不僅有著鉆探功能，還能對巖土層進行有效的測試。

2. 標準貫入試驗

標準貫入試驗中所采用的重錘質量為63.5kg，實際應用中，要在規定落據76cm的高度，通過自由下落方式將相應的貫入器打入地層，可以根據貫入擊數與深度來分析土層性質。按照相應的錘擊數就能了解相應巖土層地基的承載力，并能夠確定粘性土的狀態、無側限抗壓強度及砂土的密實度。同時，采用標準貫入試驗還能判斷相應巖土層地基土的變形模量與壓縮模量，確定土的抗剪強度，且能夠估算出單樁極限承載力，確定飽和砂土與粉土的地震液化可能性，及相應的液化等級，還能根據相應的試驗數據計算出巖土層剪切坡速，也可以對風化殘積土、全風化或強風化巖界限作出明確的判斷，并能確定相應的風化程度。當前，標準貫入試驗一般應用于花崗巖地區，根據錘擊數就能夠劃分全風化巖、強風化巖及殘積土的界限。

3. 靜力觸探試驗

靜力觸探試驗是通過靜力，按照一定的速率將探頭壓入土中，探頭中相應的阻力傳感器能夠將探頭壓入過程中所產生的阻力轉化為電信號，通過儀表可以測量出相應的數值，進而可以判斷巖土層中具體情況，如圖2所示。這一實驗方法通常被應用于粉土、軟土、砂類土、粘性土以及有著少量碎石的土層中，且不僅可以進行勘探，還能對巖土層進行測試。靜力觸探試驗過程中，根據相應的儀器所現實的觸探曲線，就能夠確定巖土層中土的類別，對巖土層進行準確劃分，并能夠明確其中相關物理力學指標，且能夠進一步判斷相關巖土層的變形模量與承載力，還能確定巖土層中密實度與相對密實度之間的界限，砂土的內摩擦角，可以準確判斷軟弱土塑性狀態，并能夠根據試驗數據對飽和粘性土重度及單樁承載力進行估算。通過靜力觸探試驗，還能對素填土或是人工加固地基的均勻情況與密實程度進行有效的檢查，且能夠確定飽和砂土、粉土的地震液化等級。

圖2 靜力觸探設備

4. 十字板剪切試驗

十字板剪切試驗的實際應用中，主要是采用標準十字板探頭來探查土的深度，并按照相應的速率進行扭轉，可以對土破壞過程中相應的抵抗力矩進行測量，還能測量出土的殘余抗剪強度與不排水抗剪強度。這一試驗方式主要應用于飽和軟弱狀粘性土的靈敏度與不排水抗剪強度等參數的測定中，相應的測量深度不應超過30m。如果巖土層中含有大量的貝殼、為分界的腐植層、砂層、礫石以及樹根，不可采用這一測量方法。十字板剪切試驗所采用的貫入設備與靜力觸探可以聯合使用，大多在軟土地區使用，結合鉆探取樣結果，可以有效提升勘察效率，減少勘察成本，進一步保證了鉆探參數。如果相應的軟土層取樣存在一定阻礙，就可以采用十字板剪切試驗方法來確定相關土的抗剪強度、靈敏度及重塑土抗剪強度，且能夠對挖方邊坡與飽和軟粘性土填的穩定性進行有效分析，進而準確判斷軟土路基的臨界高度，并能夠確定軟弱土地基加固效果，判斷出軟粘性土相應的固結歷史等。

5. 載荷試驗

載荷試驗有兩種，平板載荷與螺旋板載荷，其中平板載荷試驗包括淺層平板載荷試驗與深層平板載荷試驗。其中淺層平板載荷試驗需要在相應的承壓板上逐步施加荷載，承壓板的面積要合適，這樣可以有效測定地基土的變形與壓力情況。這一方法主要應用于淺部地基土，一般地基土的埋深小于3m，且大多為粉土、砂類土或是粘性土。深層平板載荷試驗通常應用于地下水位以上的地基土，或是埋深超過3m的地基土，相應的地基土中包括軟質巖、極軟巖或是風化巖體。螺旋板載荷試驗是采用人力或機械的方式將螺旋形承壓板壓入相應的預先設置的深度，相應的傳力桿在施加壓力的過程中，能夠有效測量出承壓板的沉降量。這一測量方式主要應用在地下水位以下及深層地基土，適用于深度在10～15m的地基土測試中。采用載荷試驗方法可以有效測量承壓板下應力范圍內相關巖土的變形模量與承載力，且能夠對地基土的不排水抗剪強度進行初步估算，并能夠計算出相應的固結系數。采用載荷試驗還能估算出道路路基沉降量或是建筑物基礎沉降量，且能夠對基準基床的反力系數進行準確計算。

四、結語

當前，我國巖土工程地質勘察作業中，原位測試技術有著較為廣泛的應用，具體應用中，相關工程人員應當充分考慮工程現場實際，選擇合適的原位測試方法，才能更加準確的判斷巖土層相關參數與地基承載力，進而充分保障巖土工程地質勘察作業質量，有助于巖土工程地質勘察的進一步發展。