原位测试在岩土工程地质勘察中的应用分析

潘文浩

传统岩土工程地质勘察工作中，一般采用现场取样然后送至试验室进行检验的方式，相比之下，原位测试方式更加便捷，可以在岩土原本的位置进行相应的检验工作，相应的检测效率更高，且能够有效避免环境因素对检测结果的影响。当前，岩土工程地质勘察中原位测试技术水平不断提升，在相应的测试工作中的应用也更加广泛，有效促进了岩土工程事业的进一步发展。本文对原位测试在岩土工程地质勘察中的应用进行了分析，以供参考。

在岩土工程地质勘察作业过程中，一般可以采取两种方式，包括室内试验法与现场试验法。室内试验主要采用的提供试验技术，现场试验主要采用的是原位测试技术。原位测试技术的具体应用过程中，应当注意结合岩土工程中相应的土体物力指标与岩土物理指标与岩石物理指标，保证岩土勘察的准确性，才能有效保障岩土工程地质勘察效果。传统的取样后在试验室进行检验的方式相对复杂，原位测试技术应用则更加简单，且检测效果相对较好，在岩土工程行业相关技术不断发展过程中，原位测试技术的应用越来越广泛。需要注意的是，相关技术人员应当结合岩土工程地质具体情况，选择合适的原位试验方法，加强岩土层相关数据信息的采集，才能有效减少测试误差，保证岩土工程后续建设的有序进行。

一、原位测试技术的概述

原位测试技术是岩土工程地质勘察作业中的重要技术，这一技术可以在工程现场直接进行测试，且不会对土层造成影响。实际应用中，可以从封闭性测试样品中获得更加全面的测试数据，进而有效判断相应岩土土体结构情况。原位测试技术最大的特点是能够有效保障原状土体结构的完整性。在具体应用过程中，有几种常用的原位测试方法，包括圆锥动力触探试验、标准贯入试验、静力触探试验、十字板剪切试验及载荷试验等。相关工程人员应结合勘察现场实际与设计要求，选择合适的测试方法，同时，还要充分考虑到现场地质条件，仔细分析岩土层相关情况，才能选择最合适的原位测试方法，进而实现对岩土层相关参数数值与地基承载力的有效估算。

二、原位测试在岩土工程地质勘察中的应用优势与劣势

1. 原位测试技术的应用优势

岩土工程地质勘察过程中，原位测试技术有着显著的应用优势，具体体现为原位测试技术能够减少采样环节，可以在工程现场直接进行岩土层测试，减少了待测样本对测试结果的影响，并有效提升了工作效率。同时，与实验室检测相比，由于原位检测技术是在工程现场直接进行检测，可以在现场获得更大的样本，能够更加全面地分析岩土性质与岩土结构，进而充分保障检测结果的有效性。原位检测在岩土工程地质勘察的应用过程中，还能对相应的待测对象进行连续试验，可以准确判断岩土体剖面与物理性能。当前，原位测试技术快速发展，相应的静力触探车进一步提升了原位测试技术效率，实际应用中也有着更好的经济性。

2. 原位测试技术的应用劣势

在应用原位测试技术时，相关工程人员应当注意原位测试技术应用中存在的问题，比如测试过程中相应岩土的应力条件较为复杂，尤其是所测试岩土层中的特殊参数，很难采取有效的方式进行测定。因此，原位测试技术的应用过程中，应当选择合适的模型，并尽可能地简化。但模型简化过度很容易影响岩土土体测试结果的准确性。同时，岩土工程地质勘察工作中，岩土荷重一旦发生变化就会影响相关参数数值，而原位测试技术难以对相应的变化情况进行有效的预测。此外，在岩土工程地质勘察中应用原位测试技术，还会花费一定的时间选定测试区域，且需要借用一定的设备，因此测试成本也也相对较大，实际应用中，很容易受到工程成本的限制，使得相应的试压次数有限，所能得到的测试结果与相关数值参数也较少，这样不利于岩土工程后续分析工作的有效开展。

三、原位测试在岩土工程地质勘察中的具体应用分析

1. 圆锥动力触探

圆锥动力触探主要是采用有着一定质量的落锤，在相应的高度，通过自由下落的方式，将标准规格的圆锥形探头逐步打入土中，然后可以根据相应的贯入击数与贯入过程中所产生的阻力值来分析土层变化，由此可以确定相关土层的工程力学性质，从而对地基土给出相应的岩土工程地质评价。圆锥动力触探通常有三种，轻型、重型与超重型。轻型通常被用在验槽与地基处理检测，其贯入的深度一般都小于4m，且土质大多是由粉土、软土、粘性土或素填土进行加固处理后所形成的复合地基土，如图1所示。粗砂、砾砂、圆砾及卵石，还有中密以下的极软岩与碎石土，在这些地基土中可以采用重型圆锥动力触探，触探的深度应当在12～16m范围。超重型通常被应用于相对密实的碎石土、卵石、软岩与极软岩。

图1 轻型动力触探仪

在相应的岩土层采用圆锥动力触探试验，可以有效获取相应的物理力学指标，进而能够确定岩土层具体的力学性质，有助于对地层进行分层，还可以确定相应的砂土的密实度与孔隙比，并明确粉土与粘性土的具体状态，从而判断地基土是否均匀及承载能力，以及岩土体变形指标参数与强度，还能进一步查明土洞、滑动面以及软硬土层界面，进而能够对地基土加固处理效果进行有效的检验，也就能充分掌握桩基础持力层，还能估算出单桩竖向承载力等，不仅有着钻探功能，还能对岩土层进行有效的测试。

2. 标准贯入试验

标准贯入试验中所采用的重锤质量为63.5kg，实际应用中，要在规定落据76cm的高度，通过自由下落方式将相应的贯入器打入地层，可以根据贯入击数与深度来分析土层性质。按照相应的锤击数就能了解相应岩土层地基的承载力，并能够确定粘性土的状态、无侧限抗压强度及砂土的密实度。同时，采用标准贯入试验还能判断相应岩土层地基土的变形模量与压缩模量，确定土的抗剪强度，且能够估算出单桩极限承载力，确定饱和砂土与粉土的地震液化可能性，及相应的液化等级，还能根据相应的试验数据计算出岩土层剪切坡速，也可以对风化残积土、全风化或强风化岩界限作出明确的判断，并能确定相应的风化程度。当前，标准贯入试验一般应用于花岗岩地区，根据锤击数就能够划分全风化岩、强风化岩及残积土的界限。

3. 静力触探试验

静力触探试验是通过静力，按照一定的速率将探头压入土中，探头中相应的阻力传感器能够将探头压入过程中所产生的阻力转化为电信号，通过仪表可以测量出相应的数值，进而可以判断岩土层中具体情况，如图2所示。这一实验方法通常被应用于粉土、软土、砂类土、粘性土以及有着少量碎石的土层中，且不仅可以进行勘探，还能对岩土层进行测试。静力触探试验过程中，根据相应的仪器所现实的触探曲线，就能够确定岩土层中土的类别，对岩土层进行准确划分，并能够明确其中相关物理力学指标，且能够进一步判断相关岩土层的变形模量与承载力，还能确定岩土层中密实度与相对密实度之间的界限，砂土的内摩擦角，可以准确判断软弱土塑性状态，并能够根据试验数据对饱和粘性土重度及单桩承载力进行估算。通过静力触探试验，还能对素填土或是人工加固地基的均匀情况与密实程度进行有效的检查，且能够确定饱和砂土、粉土的地震液化等级。

图2 静力触探设备

4. 十字板剪切试验

十字板剪切试验的实际应用中，主要是采用标准十字板探头来探查土的深度，并按照相应的速率进行扭转，可以对土破坏过程中相应的抵抗力矩进行测量，还能测量出土的残余抗剪强度与不排水抗剪强度。这一试验方式主要应用于饱和软弱状粘性土的灵敏度与不排水抗剪强度等参数的测定中，相应的测量深度不应超过30m。如果岩土层中含有大量的贝壳、为分界的腐植层、砂层、砾石以及树根，不可采用这一测量方法。十字板剪切试验所采用的贯入设备与静力触探可以联合使用，大多在软土地区使用，结合钻探取样结果，可以有效提升勘察效率，减少勘察成本，进一步保证了钻探参数。如果相应的软土层取样存在一定阻碍，就可以采用十字板剪切试验方法来确定相关土的抗剪强度、灵敏度及重塑土抗剪强度，且能够对挖方边坡与饱和软粘性土填的稳定性进行有效分析，进而准确判断软土路基的临界高度，并能够确定软弱土地基加固效果，判断出软粘性土相应的固结历史等。

5. 载荷试验

载荷试验有两种，平板载荷与螺旋板载荷，其中平板载荷试验包括浅层平板载荷试验与深层平板载荷试验。其中浅层平板载荷试验需要在相应的承压板上逐步施加荷载，承压板的面积要合适，这样可以有效测定地基土的变形与压力情况。这一方法主要应用于浅部地基土，一般地基土的埋深小于3m，且大多为粉土、砂类土或是粘性土。深层平板载荷试验通常应用于地下水位以上的地基土，或是埋深超过3m的地基土，相应的地基土中包括软质岩、极软岩或是风化岩体。螺旋板载荷试验是采用人力或机械的方式将螺旋形承压板压入相应的预先设置的深度，相应的传力杆在施加压力的过程中，能够有效测量出承压板的沉降量。这一测量方式主要应用在地下水位以下及深层地基土，适用于深度在10～15m的地基土测试中。采用载荷试验方法可以有效测量承压板下应力范围内相关岩土的变形模量与承载力，且能够对地基土的不排水抗剪强度进行初步估算，并能够计算出相应的固结系数。采用载荷试验还能估算出道路路基沉降量或是建筑物基础沉降量，且能够对基准基床的反力系数进行准确计算。

四、结语

当前，我国岩土工程地质勘察作业中，原位测试技术有着较为广泛的应用，具体应用中，相关工程人员应当充分考虑工程现场实际，选择合适的原位测试方法，才能更加准确的判断岩土层相关参数与地基承载力，进而充分保障岩土工程地质勘察作业质量，有助于岩土工程地质勘察的进一步发展。