工程勘察中巖土測試技術研究

陳 燕

安徽省城建設計研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230051

巖土工程勘察在地基的設計中發揮了基礎性的作用，為地基的設計和施工提供了重要的參數依據和地質資料。做好巖土勘察工作是工程建設的重中之重，因此，做好巖土勘察工作，真正有效保證優質的工程質量，就要對其采取有效相應的措施，增強勘察數據的科學性與準確性。

1 工程地質測繪及調查

勘察之前要開展工程地質測繪及調查，運用地質學理論來詳細描述建設場地并對地下規律性質進行判斷，這樣才能提供信息以供勘察工作參考。通過工程地質測繪工作可以以最小的成本來有效了解場地情況。

工程地質測繪時，需要在地形圖、地質圖上表示包括測區內現狀建筑、構造、地形地貌等地質要素，不同階段使用的比例尺不同，可行性研究階段多使用小比例尺；初勘階段多使用中比例尺；詳勘階段則使用大比例尺[1]。

布置觀測點時，要在各地質單元體、巖層及地層的分界線位置布置觀測點。選取有代表性的點來布置觀測點，要結合現場實際來針對性布置觀測點的距離及數量。布置觀測點時要充分利用場地露頭，當露頭數量不多時應結合實際情況進行補充。

勘測技術選用時，當前常用的技術包括儀器法、半儀器法及定位目測法。要結合現場地質條件及精度來合理選擇定位方法，當情況復雜、精度要求較高時應當采用儀器法進行測量。

2 巖土工程勘探及采樣

2.1 巖土工程勘探

巖土工程勘探采用專業設備來對地下一定深度進行勘探，可直接、有效地了解建設影響深度范圍內的地下水情況、巖土體特性及分布情況。

2.1.1 鉆探

鉆探利用鉆探設備來破碎巖土體，形成鉆孔并采樣，進而了解地層情況。鉆探的適用范圍廣，不受環境限制，鉆探精度高。螺旋鉆探部分適用于黏性土，部分適用于砂土、粉土，不適用于巖石、碎石土，采取對試樣造成的擾動較小。無巖芯鉆探適用于巖石、沙土、粉土及黏質土，部分適用于碎石土，但不能直觀鑒別，采取會對試樣造成移動擾動。巖芯鉆探適用于巖石、砂石、粉土及粘性土，部分適用于碎石土，其特點在于鑒別直觀，采取不會對試樣造成擾動。沖擊鉆探適用于碎石土及沙土，部分適用于粉土，不使用于巖石及黏性土，這一方法鑒別不直觀，采取會對試樣造成一定擾動。錘擊鉆探適用于沙土、粉土及粘性土，部分適用于碎石土，不適用于巖石，其特點在于可直觀鑒別，采取不擾動試樣。震動鉆探適用于沙土、粉土及黏性土，部分適用于碎石土，不適用于巖石，其特點在于鑒別直觀，采取會對試樣造成一定擾動。沖洗鉆頭適用于沙土、粉土，部分適用于黏性土，不適用于巖石及碎石土，這一方法鑒別不直觀，采取會對試樣造成一定擾動[2]。

2.1.2 坑探工程

坑探工程的特點在于工作人員可以直接查看、記錄地質結構，這能幫助其更好地把握地質結構的細節，可以直接采樣及原位測試。但這一技術的周期長、資金耗費大，當自然條件較差時不能使用這一技術。探槽是底面深度介于3～5m 的長條形槽，這一技術將地面覆土剝除，揭露基巖，可劃分巖性，幫助工作人員了解斷層破碎帶，判斷殘坡積的厚度、物質及結構。試坑是從地面向下，深度介于3～5m 的垂直的方形或圓形小坑，通過試坑可取原狀土樣，作滲透試驗及載荷試驗。淺井從地表向下做5～15m 方形或圓形井，可用于判斷風化層及覆蓋層的厚度及巖性，可用于取原狀土及做載荷試驗。斜井的形狀同淺井，其深度在15m 以上，一些情況下需要采取支護措施，通過斜井可明確覆蓋層的性質及厚度，可判斷斷層破碎帶、軟弱夾層分布及風化殼分帶，也可以了解滑動面、坡體結構等，斜井布置在巖層緩傾、地形平緩的地段。平巷不出露地面，但連通豎井，與巖層的走向垂直，通過平巷可做試驗及了解河底的地質結構[3]。平硐是在地面有出口的水平坑道，其深度大，通過平硐可了解斜坡地質結構，判斷河谷地段的風化巖層、破碎帶、軟弱夾層、地層巖性等，可取樣，還能進行地應力量測及原位試驗。

2.1.3 地球物理勘探

地球物理勘探采用物理原理和方法來探測場地巖土層，其特點在于立體可視，投入少，但有時會受到干擾。常用的物探方法包括放射性勘探、磁法勘探、電法勘探、重力勘探、地震勘探及地球物理測井等。

2.2 不同階段的勘探技術應用

可行性研究階段進行勘察時，工程地質測繪應用較多，通過勘探來發揮輔助的作用，勘探時以物探方法使用較多。初勘時需要整體評價場地情況，這一過程中主要是使用鉆探方法配合采取土樣試驗。詳勘時需要充分了解場地地質情況以及工程建設的影響因素等，需要充分了解巖土問題及基礎，因此除了要進行現場勘探以外，還需要大量取土試驗來輔助。

2.3 采取試樣

勘察項目少不了采取試樣這一任務，采取的試樣可用于室內試驗從而獲取相關參數量化評價場地巖土。常見的采取試驗樣品包括水樣、巖石樣、擾動土樣及原狀土樣。采樣的方式比較多，采樣可在地質調繪時的探坑及勘察施工作業時操作。

取土樣時，根據方式的不同來劃分可分為回轉式及貫入式。回轉式多用于密實、堅硬的土中，還可以應用于軟巖中。當土的質地比較軟時可以采取單動類型，當土質比較堅硬時可采取雙動類型。

3 原位測試與室內試驗

3.1 原位測試及室內試驗的目的

原位測試及室內試驗的目的在于對巖土的狀態進行分析評價，為技術設計提供參數指導。原位測試在不對巖土體造成擾動的前提下進行試驗，可以幫助工作人員了解巖土體的原本結構，但原位測試不能對試驗時的應力路徑進行控制，受到各種因素的限制不能廣泛開展大型現場試驗。室內土工試驗時試驗條件明確，可大量采取試樣，但試樣的采取、運輸及試驗過程中容易受到擾動，可能導致與試驗結果不能真實反映土樣的真實情況[4]。

3.2 原位測試技術

3.2.1 動力觸探試驗

動力觸探試驗使用一定動力能量將設備探頭打入待測巖土層中，對錘擊次數進行記錄從而判斷地基土的相關參數。通過動力觸探試驗可對地基的變形參數、承載力進行判斷，可幫助工作人員判斷持力層下空洞情況，可檢驗承載力以及判斷是否存在軟弱土層。

3.2.2 靜力觸探試驗

這一方法將探頭以靜力的方法來勻速壓入測試土層，在這一過程中使用電子量測儀器來測定探頭端部所受阻力，從而幫助工作人員了解地基土的相關參數、判別液化、分類場地土、預估單樁承載力等。

3.2.3 標準貫入試驗

這一方法將標準質量的落錘從規定的高度自由落下，借助重力勢能將標準貫入器打入待測沿途曾，記錄每貫入30cm 的錘擊次數從而判斷巖土層的密實程度、地基承載力、地基變形模量，還可以幫助了解花崗巖類風化情況、砂類土密實程度等。

3.2.4 靜載試驗

這一方法將一定面積的剛性承壓板放置于待測物體上，對實驗對象逐級施加設計力，觀察時間與變形的關系，從而判斷承載力。這一方法具有較強的泛用性，可應用于橋梁基礎檢測、結構構件檢測及地基檢測。

3.2.5 巖土原位應力測試

這一方法在保持巖體原始應力的前提下量測應力，可應用于質地均勻、完整且無水的巖石，結合實際情況可采用表面應力測試、孔底應力測試及孔壁應力測試。通過對巖體的原位應力測試，可評價軟巖的流變及硬巖的巖爆。

3.2.6 現場直剪試驗

這一方法使用換刀切取土樣，對土樣水平施加推力，豎向施加壓力從而破壞土樣，對數據進行分析從而得到試驗參數。現場直剪試驗所使用的試樣要大于室內試樣，且在現場實際操作，因此參數更加接近實際情況。通過現場直剪試驗可判斷土樣的抗剪強度，可判斷建筑及邊坡穩定性。

3.2.7 應力鏟試驗

這一方法可應用于飽和土的檢測，將應力鏟放入土中，對孔隙水壓力、水平總應力、垂直貫入阻力、靜止側壓力系數等進行測試。這一方法可應用于劃分土層、測定地基土的物理力學指標。

3.2.8 旁壓試驗

這一方法預先使用設備鉆孔，將旁壓器下入孔中，加壓后旁壓器膨脹變形從而對孔壁造成側向擠壓，對壓力與變形關系進行測量，從而了解周圍土體的參數。使用這一方法可計算變形模量及對地基的承載力進行估算。

3.3 室內試驗

土的室內試驗的測試項目包括礦物成分、力學指標及物理指標等。巖石的室內試驗項目包括抗剪切強度、抗壓強度、礦物成分及密度等。水土腐蝕性的室內試驗主要是對離子成分及含量進行測定。

4 現場檢驗與監測

4.1 現場檢驗

現場檢驗包括施工時監管施工質量以及驗證勘察成果。監管施工質量主要是施工時對質量進行監督控制，如檢查樁是否有檢驗報告、是否滿足要求，對基槽開挖時檢驗基槽尺寸及基槽底部標高等。驗證勘察成果是在施工過程在基坑開挖時對揭露土體進行判斷評價，通過現場情況的觀察可以對勘察結果的成果進行補充、修正。當發現實際情況與勘察成果存在出入時就需要補勘。

4.2 現場監測

現場監測管理、觀測所有會對工程造成影響的不良地質情況，其貫穿建設工作全程。通過現場監測可以為工程安全提供保障，確保工程得以順利施工，確保項目運營期間的安全。現場監測的內容主要包括：（1）監測環境條件：監測水文地質條件及工程地質等要素，特別是監測會對工程帶來威脅的不良地質現象；（2）監測各種荷載下巖土的變化；（3）工程施工及運營過程中貫穿對結構物的監測。

5 結語

為了更好地提高巖土工程勘察成效，工作人員們理應對沿途樣品、項目及取值等進行深入研究及分析，以便得出更精確的檢測數據及答案。除此之外，工作人員在進行巖土測試的過程中還應對地質與巖土資料進行勘察及測試，依據工程的要求及巖土性狀等因素制定一系列行之有效的對策及施工方案。