岩土工程地质勘察中的原位测试技术

2020-11-27李冬健

商品与质量 2020年18期

李冬健

湖北省地质局冶金地质勘探大队湖北黄石 435004

岩土工程勘察就是按照工程项目的建设要求，对工程项目施工区域的环境、地形、地质以及岩土层情况进行全面了解，通过数据采集、比较分析的方式制作出勘察报告的方式。将原位测试技术中所收集到的环境数据以及岩土层资料，结合工程施工项目的内容进行全面分析，确认工程项目在该区域内施工作业的可行性。通过这种方式不但有效地提高了工程项目施工的效率性，对于强化工程项目的安全性也起到了重要作用[1]。

1 岩土工程勘察概述

在岩土工程勘察中，主要包括以下几大部分工作：勘察进场前应根据项目特点、设计要求及相关规范的要求编制合理的勘察大纲；严格按照规范要求采集和收集数据资料，在数据资料收集期间，其任务往往比较繁重，而且涉及的时间较短。但这一步尤其重要，因为数据资料对于工程的勘察质量具有重要保障，必须采取合理措施严格保证数据的真实性和准确性；在勘察过程中，应该根据工程的实际情况进行测试，测试时要严格遵循测试规范，并判定需要采用的机械设备类型，选择合适的勘察方法和技术；钻探过程中严格控制每个回次的进尺及取芯率并及时做好记录；对地下水进行勘察时，需要注意周边环境对地下水的影响；室内土工试验，判定出岩土类型的物理力学性质指标；在原位测试中，要保持土层的完好性，选择适当的实验处理方式，在工作中避免出现操作失误的现象，保证原位测试的准确性；室内报告编制时应做好三校一审工作。

2 原位测试试验

原位测试试验就是在已经成型基础上运用原位测试技术进行试验，整个试验的过程中包含了处于静止状态的承重测试和同处在静止状态中的无作用力触碰测试、土层渗透测试、于圆锥作用力中的半定量测试等。因为定分析方式较为常见、具体，但是半定量的方式则比较抽象，为了能顺利获得试验的结果只能够通过其他方式来得出实验结果，再通过信息技术把采集到的数据进行比对、分析，归入到数据库中保存，为今后的施工作业做好准备。此外，在进行静力触探试验时要采用原装的液压静力触探头，这样才能够保障触探试验结果的准确性。在原位测试中运用动力触探测试的目的是为了及时掌握在复杂地质环境下的风化基岩物理性质以及其他岩层指标的重要方式。利用专业的分析软件把动力触探到的数据信息录入到模拟系统中，通过直观、高效的演化功能把有用的信息进行整合。因为自由落体法试验是整个试验过程的关键，所以在试验当中要运用准落锤。另外，在原位试验开始前要把清孔工作落到实处，同时还要保障试验过程中准落锤的击出频率维持在25 次/min[2]。

3 原位测试技术的应用

3.1 静力触探原位测试

静力触探是一种测量土质变化特征的原位测试方法，测试原理是通过一根安装传感器的圆锥形探头以准精力匀速贯入土体的过程中采集各种应力数据，通过解译数据来判断土体的性质，如沉积物类型、土体物理力学性质、声学性质等等，具有实时、连续、真实反映土体宏观性质的特点，并且可以通过更换、研制不同探头，可以实现多种探测目标或者达到长期观测的目的。静力触探这种原位测试方法具有很大的扩展性，目前已经应用于实际的CPT 探头有土力学测试、土体摄像、孔隙水压力测试、定点地质取样、波速测试、热力学测试、磁力观测、电导率测试、放射性同位素测试、含水率测试、沉积物密度测试和化学分析测试等等。可以根据需要快速更换CPT 探头，获取不同数据。

3.2 载荷试验

对于载荷试验技术，可分为螺旋板载荷试验、深层平板载荷试验以及浅层平板载荷试验三种。其中，螺旋板载荷试验技术主要被应用于深层地基测试或者地下水位以下地基测试中；深层平板载荷试验技术主要被应用于深层地基或者大直径桩的桩端土测试中，要求将勘察深度控制在5m 以上；浅层平板载荷试验技术则主要被应用于浅层地基土测试中。

3.3 声波测试技术

声波测试的理论根据是不同岩性和结构特征的岩体，具有不同的波速。通过发射探头向岩体发射弹性波，接收探头接收岩体中传播的弹性波记录下来，从而获得弹性波的传播时间及频谱特征，然后结合所测钻孔的地质特点对岩体进行工程地质评价。洞室开挖以后，洞壁附近岩体会产生新的裂隙，原有裂隙伸长、扩展，原岩应力受到了扰动，表现为应力降低，相应的波速也出现低值，形成具有低波速量值的应力下降带；往内由于岩体应力重分布，产生应力集中，裂隙压密，也出现相应波速增高区，形成具有高波速量值的应力集中带；再往深处，岩体未受到扰动，波速值基本不变，称原始应力（原岩）区。硐室围岩松动圈范围，可采用岩体声波方法进行测试，并确定围岩松动圈的厚度和形状。岩体的赋存环境、结构特性以及不同开挖方式的差异，在不同部位或不同岩体中引起的卸荷裂隙发育密度与深度可能不同，需要通过现场声波测试确定岩体的松动圈范围及其动弹性模量，为隧洞支护设计提供参数[3]。