原位测试与室内试验指标的联合应用

杨德韶

摘要： 原位测试与室内试验是获取岩土工程设计参数的两种主要手段。在岩土工程勘察和地基评价中，原位测试与室内土工试验总是相互补充、相辅相成的。本文针对原位测试与室内试验，分析了二者联合应用的三个方面：原位测试与室内试验的相互校核；原位测试与室内试验的相互补充；原位测试对室内试验的工程反馈。同时本文指出了原位监测对岩土勘察的重要作用：通过布置测点进行数据采集，为原位测试与室内试验提供施工信息。实际工程中应将原位测试，室内试验和原位监测有机结合。

Abstract： In-situ test and indoor test are two main approaches to gain design parameters of geotechnical engineering. In geotechnical engineering investigation and foundation evaluation， in-situ test and indoor test are always complementary. This article analyzes the combined application of in-situ test and indoor test in three aspects： the mutual verification of in-situ test and indoor test， the mutual supplement of in-situ test and indoor test， the information feedback of in-situ test for indoor test. Meanwhile， this article points out the important influence of in-situ monitoring in geotechnical engineering investigation. Based on the data acquisition by arranging test point， in-situ monitoring can provide construction information for in-situ test and indoor test. We should integrate the above three methods in practical projects.

关键词： 原位测试；室内试验；联合应用；原位监测

Key words： in-situ test；indoor test；combined application；in-situ monitoring

中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）18-0184-02

0 引言

室内土工试验拥有明确清晰的试验条件，它可以有效控制试验时的边界条件、排水条件、应力条件和应变速率等。但是室内土工试验需要取样和制样，而在这两个过程中存在对土样的扰动，室内土工试验结果因此会受到影响。同时，室内土工试验通常运用小尺寸试样，而岩土工程涉及的都是较大区域，这可能使得小尺寸试样缺乏代表性。

原位测试则不需要采样，从而最大限度地减少对土样的扰动。它所测定的土体体积大并且代表性好，对难以取样的土层，仍能通过现场原位试验评定岩土的工程性能。但是，原位测试也有其难以克服的局限性。首先，原位测试的应力条件复杂，使得在确定参数是将不得不采用一些简化假设。另外，原位测试一般只能测定现场载荷条件下的岩土体参数，无法预测荷载变化过程中的发展趋势。

原位测试结果与室内试验结果都反映了土的工程特性，因此二者存在一定的依存关系。它们各自的局限性可以通过联合应用得到弥补，主要分为三个方面：原位测试与室内试验相互校核，原位测试与室内试验相互补充，原位测试对室内试验的工程反馈。

1 原位测试与室内试验的相互校核

作为岩土测试的两种手段。原位测试与室内试验存在一定的依存关系。许多学者根据大量的统计资料，将原位测试数据与室内试验数据建立了经验公式。根据这些关系式，可对原位试验结果与室内试验结果进行相互校核。

1.1 静力触探试验与变形参数的联系

静力触探试验中比贯入阻力与室内压缩模量、压缩系数存在着明显的定性关系，利用静力触探试验可以事先估算土层的变形参数，然后进行校核。根据经验公式，黏性土的压缩模量Es与锥尖阻力qc存在如下对应关系：

Es=αmqc（1）

我们可以事先运用静力触探试验指标估算压缩模量Es，然后与室内试验得出的指标对比，若在误差范围内，则说明二者相互吻合。不过经验系数变化范围较大，各地可以结合当地土层分布情况建立更为精确的经验关系。

比贯入阻力Ps与压缩系数a呈负相关的关系，即当比贯入阻力越大，压缩系数越小。

1.2 十字板剪切试验与UU试验的联系

十字板剪切试验与室内不固结不排水剪切试验都可以测量土的天然强度。十字板剪切试验适用于原位测定饱和软黏土的抗剪强度，所得的Cu值相当于在原位压力固结下的不排水强度。而UU试验得到的是在围压σ3作用下不排水强度。二者作为对同一指标测试的两种不同手段可以相互校核。

UU试验中，②和⑤1b层的Cu值与十字板剪切试验得到的Cu相差较大。其中第②层为粉质粘土，在浅基础中常作为基础底面的承载层，其土质与第⑤相似，应力状态状态相差很大，所以其天然强度应小于⑤1b層十字板剪切强度。但是三轴UU试验得到的第②层的Cu值十分接近第⑤1b层现场十字板剪切试验强度，说明UU试验的不固结不排水强度偏大，需要校正。三轴UU试验得到的结果中，⑤1a和⑤1b的Cu值跳跃太大，增长幅度在一倍左右，需要进一步验证它的准确性。

2 原位测试与室内试验的相互补充

原位测试与室内试验在测定土的工程性质都显得有些片面，二者往往需要相互补充才能完整地反映土的工程性质。在一些只能得到综合性指标的原位测试中（如标准贯入试验和静力触探试验），与室内定量试验的相互补充就显得更为重要。

2.1 标准贯入试验与颗粒分析试验的互补

在评定场地液化条件中，一般根据标准贯入试验的击数判别，若N63.5

研究表明，粘性土由于有粘聚力c，即使孔隙水压力等于全部固结应力，抗剪强度也不会全部丧失，因而不具备液化的内在条件。粗颗粒砂土由于透水性好，孔隙水压力易消散，在周期荷载作用下，孔隙水压力亦不易积累增长，因而一般也不会产生液化。只有没有粘聚力或粘聚力相当小、处于地下水位以下的粉细砂和粉土，渗透系数比较小，不足以在第二次荷载施加之前把孔隙水压力全部消散掉，才具有积累孔隙水压力并使强度丧失的内部条件。因此，土的粒径大小和级配是一个重要因素。试验和实测资料都表明：粉细砂土和粉土比中粗砂土更容易液化；级配均匀的砂土比级配良好的砂土更容易发生液化。根据相关文献，平均粒径d50=0.05～0.09mm的粉细砂最易液化，可以认为在地震作用下发生液化的饱和土的平均粒径d50一般小于2mm，粘粒含量一般低于10～15%，塑性指数Ip常在8以下。

颗粒分析试验可以测定土中各种粒组的相对含量，从而确定土的颗粒级配，并以此进行工程分类。它可以测出对土层液化具有重要影响的试验参数，如平均粒径d50和级配组成，对标准贯入试验是一个很好的补充。因此在实际工程中，可结合标准贯入试验与颗粒分析试验对场地的液化条件进行综合判定。

2.2 静力触探试验与室内剪切试验的互补

静力触探试验可得到土层阻力随深度变化的连续性曲线，对地基土体性质有一个完整的反映，而室内剪切试验通过钻孔取样得到离散的土层试样强度指标，其岩土工程参数具有代表性。静力触探试验获取的只是一些综合性指标如锥尖阻力qc和侧壁阻力fs等，并不能全面地反映土层性质，而室内剪切试验可以测定土层的具体强度指标c、φ 值，二者能得到很好的相互补充。

实际工程中，我们可以先根据静力触探试验进行土层划分，并结合相关地层资料确定土的类别。然后通过钻孔取样，进行室内剪切试验确定土的强度指标。

3 原位测试对室内试验的工程反馈

实际工程中有时先依据室内试验进行设计，但由于岩土施工场地的复杂性，室内试验参数并不能很好地吻合现场土体条件。这是就需要通过现场原位测试进行工程反馈，修正室内设计参数。

在软土地基水泥土搅拌加固法中，需现在室内进行配合比试验，它的主要目的主要有以下三个：①确定加固各种软土最合适的水泥品种；②加固某种软土所用水泥的掺入量，水灰比和最佳的外掺剂；③水泥土强度增长的规律，推求龄期与强度的关系。试验时按照拟定的计划，根据配方分布称量土、水泥、外掺剂和水，然后进行制样和成模，养护达到规定的龄期后即可进行各种试验。

室内水泥土配合比试验得到的配方需要现场成桩工艺的检验，尤其是水泥掺入量往往要根据现场原位测试结果进行适当调整。原位测试主要分为单桩与复合地基的现场载荷试验，试验时可采用荷重平台、千斤顶分级加载，用百分表测量桩身沉降量。同时还需在现场制作的水泥土搅拌桩桩身的不同部位切取试块，在相同龄期下比较室内外试块的强度。

4 结语

原位测试与室内试验的联合应用能够提高岩土勘察的精确度，本文就以下三个方面进行了探讨：①原位测试与室內试验可以通过建立经验公式相互校核，修正试验中错误的数据。②原位测试与室内试验各自的特点决定了它们可以相互补充，通过二者的搭配使用能更好地反映土层特性。③原位测试基于现场实测数据对室内试验进行工程反馈，修正相应的设计参数。根据原位测试与室内试验各自无法克服的局限性，本文提出原位监测对岩土工程勘察的重要影响。实际工程中，应将原位测试、室内试验和原位监测有机结合，利用它们各自的优点为工程服务。

参考文献：

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