原位测试方式在岩土工程勘察中的综合运用

孔明

摘要：岩土工程勘察在工程施工中具有重要的作用，经过长期发展与实践，各种各样的工程地质勘察手段产生并不断发展，其中作为最常用的手段之一，原位测试被广泛研究与应用。原位测试主要在自然条件下展开相应测试，通过各项试验勘察地形，给出各项物理指标参数，用于标明岩土层的指标以及性能。本文对原位测试方法进行说明与概述，并且讨论目前常用的原位测试方案和实验，在分析的基础上说明其具体应用，并最终分析其在工程地质勘察中的综合运用。

关键词：原位测试；工程地质；勘测；综合运用

1.引言：近年来的相关建设和改革不断深入，工程项目以及工程量不断增加，作为基础工作之一的工程地质勘察也引起工作者的广泛关注。相应的工程地质勘察手段也不断产生并更新。原位测试作为地质工程勘察中一项重要手段，其具有较多的方法与手段，并且各种方法各有利弊。只有具体情况具体分析，并且在综合分析的基础上综合利用各种方法，发挥优势，补足不足，从而能够为工程地质施工提供一定的支持，方便施工建设。

2.原位测试技术概述

2.1原位测试技术简介

在现实的岩土层位置进行相应指标的测定，因为其不仅仅保持有原有的天然结构，而且在应力状态方面也保持其原有特点，在这一条件下进行工程力学指标测定的一种技术手段。

原位测试不仅仅包含最常用的静力触探以及动力触探和十字板剪切，而且还包含旁压试验、静载试验等。本文主要介绍最有代表性的四者，分别是静载实验、静力触探、动力触探和十字板剪切。

2.2原位测试适用条件

（1）原位测试适用于室内条件与工程建设条件相差较大的情况，但是原位测试相对安全。（2）基础受力复杂，并且不易计算与估算，缺乏相应的经验，原位试验具有良好作用。（3）一般重要的工程，为保证工程建设质量，都会进行原位测试。

2.3原位测试技术优缺点解析

2.3.1原位测试技术优点解析：（1）对于某些难以取样的岩土体，利用原位测试起到很好效果。（2）具有极强代表性，并且应用和影响的范围极广。（3）技术方便，提高效率，降低了损失，减少了勘察周期。

2.3.2原位测试技术缺点解析：（1）一份详细、完整的原位测试需要大量的人力物力投入；（2）目前相关测试仅仅是经验公式，缺乏相应的理论支撑，并且准确性也较低。

3.静力载荷试验

3.1静力荷载实验技术简介

在地基荷载力的评估和预测中，通过改变一定区域内的合理面积承压板并添加荷载，通过观察，例如地基在荷载下的变形问题，最终确定其地基的承载力，进而对于沉降量等进行预估。静力荷载实验装置图如图1所示。

仪器设备：载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉降观测装置等部件组合而成。

承压板：主要用于承受压力，为提高强度，往往利用厚钢板和硬木板来做材料，进行预制或者是现场砌制。为保证实验测试的精度和准确性，对承压板的刚度有一定要求，不仅仅其形变量要尽可能小，而且不能够在中心位置和边缘位置产生弯曲。承压板一般采用圆形，并且不同的土质其承压面积的选择也不一樣，密实性的土质承压面积在1000-5000cm2范围内，而其他土质要控制在2500-5000cm2内。

加荷装置主要用于加荷，既可以通过重物加荷，也可以通过油压千斤顶进行反力加荷。由压力源、反力构架或者是载荷台架两部分组成。

沉降观测装置，主要用来进行沉降，并进行观测，需要保证其安全性以及稳定性，主要由百分表、沉降传感器以及水准仪等组成。

3.2静力荷载实验应用要点：（1）静力荷载实验的区域应该控制在方形试坑中。为消除侧向土自重影响，要控制坑底宽度，要大于承压板宽度的3倍，从而能够满足地基半空间平面边界条件要求，并且对于其中的承压板还应该在基础底面标高处放置。（2）测试时应该注意不会破坏地基，保持其原有结构。首先应该在坑底进行原土层的预留，一般控制在20-30cm，把其作为保护层。另外如果出现测试底板低于地下水时，应该在底部铺设砂层之后再加入承压板，之后等水位恢复后进行测试。（3）注意按爪给你设备的次序以及相关要求。对于承压板的安装需要铺设一定的砂垫层，另外利用水平尺标志保证实验面的平整。对于荷载装置以及千斤顶应该保证和承压板中心保持一致。（4）安装完毕之后进行加荷，采用分级加荷的方式进行。（5）由于进行分级加荷，所以应该观测每级荷载下的沉降。注意时间，前30min，每10min观测一次；之后保证在15-30min观测一次，沉降相对稳定时，进行下一级荷载。（6）荷载时进行相应控制，一般使得荷载达到地基土的极限承载力时，才能停止实验，并且进行承载安全度的评价。

3.3静力荷载试验成果的应用：（1）确定地基土承载力基本值f0；（2）计算地基土变形模量E0。

4.静力触探试验

4.1静力触探试验CPT技术简介

用静力将一个内部装有阻力传感器的圆锥形探头均匀压入土中，主要通过直接测量对相关地基土性质进行间接表示。贯入阻力表示地基土力学性质。

可分为：

单桥探头：可测总贯入阻力。双桥探头：应用于测试两种阻力，一种是锥尖阻力，另一种是侧壁摩擦阻力。孔压探头：可测孔隙水压力

4.2静力触探试验技术特点

静力触探不仅仅具有测试连续并且快速的特点，而且其效率高，而且功能多。具有双重作用，既可以进行勘测，又可以及进行测试。虽然该实验技术能够应用于以粘土、粉土为代表的大多数土质，但是在碎石类土质中却难以贯入。

4.3静力触探成果的应用

（1）划分土层；（2）估算土的物理力学指标；（3）确定浅基础的承载力；（4）预估单桩承载力；（5）判定饱和砂土和粉土的液化势。

5.圆锥动力触探试验与标准贯入试验

5.1试验技术简介

两种触探实验具有一定共同点，均利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度所需的能量来判定土的性质，并根据贯入度对土层进行划分。

接下来以标准贯入试验为代表进行介绍。

5.2标准贯入试验

目前标准贯入试验国际上通用的有两种，—种是常规SPT设备，另一种是SPT针对粗粒土往往也会运用实心锥的SPT-CONE。设备主要是由贯入器、贯入探杆和穿心锤三部分组成的。一般试验设备选择63.5kg左右的重锤，并且设置（76±1）cm的下落高度。设置好之后通过圆筒形的贯入器进行重锤的下落。SPT的贯入深度为45cm应记录每个15cm的N其中第一个15cm为准备锤击数，第二、三个15cm锤击数相加为N；如土层较硬是应考虑准备锤击数25击，正式锤击数N=50为上限以换算，并进行记录，用N表示，作为参量。其标准贯入实验装置图，如图3所示。

5.3标准贯入试验成果的应用

（1）划分土的类别或土层剖面；（2）判断砂土的密实度及地震液化问题；（3）判断粘性土的稠度状态及C值；（4）评定土的变形模量E0和压缩模量Es；（5）确定地基承载力。

6.勘察测试方法的选择

由于地理条件以及天气条件、土质条件等的限制，往往需要根据实际情况选择合适的勘察测试方法。在勘察测试方法的选择中应该综合考虑，一般需要考虑以下几点：

（1）充分了解各种测试方法的特点以及适用条件；（2）了解地形、土质以及相应的天气条件；（3）对于勘测的手段以及其中需要的设备进行了解。

综合考虑以上三点因素，并根据勘察测试的经济性以及实施的难易程度进行核实的选择，确定成本较低以及简单易行，并且具有很好作用的勘察测试方法。结论：原位测试是工程地质测试中的重要方法，由于原位测试方法不仅仅多样，而且针对各项物理指标，因此需要进行综合考虑，选择合适的原位测试方法，并进行综合运用，从而能够保证地质勘察工作的顺利进行。同时在原位测试方法的选择过程中，还应该综合考虑实际情况，结合实际以及经济性原则进行选择，最终促进工程地质勘察。endprint