鄧仕鴻

（貴州首鋼國際工程技術(shù)有限公司，貴州六盤水 553028）

0 引言

科技水平的不斷進步使得地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展對各類基礎設施建設使用可靠需求增加。然而，由于建設規(guī)模擴大以及場地巖土環(huán)境復雜，增加了施工質(zhì)量控制難度。為解決此問題，相關建設者應將現(xiàn)有科技成果充分利用起來，不斷更新調(diào)整巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)。文章以原位測試技術(shù)為例，通過分析其現(xiàn)有技術(shù)類型與作用現(xiàn)狀，以找出優(yōu)化控制要點。此課題，是提高各類建設項目土建施工安全穩(wěn)定性的關鍵，需引起更多重視。

1 巖土工程地質(zhì)勘察中原位測試技術(shù)的類型

原位測試技術(shù)是指在保證土體結(jié)構(gòu)原狀與完整性的情況下降低巖土工程地質(zhì)勘察工作的開展難度。此測試技術(shù)應用下，土層不會受到任何干擾，通過現(xiàn)場測試手段，提高封閉性測試樣品數(shù)據(jù)獲得的可靠性。此外，其在應用于巖土工程地質(zhì)勘察過程中，還具備連續(xù)測試特點。對于建設規(guī)模較大、測試時間較短的巖土工程，采用原位測試技術(shù)，能夠以可行性、靈活性以及快速性狀態(tài)，連續(xù)開展測試工作，且不會對巖土結(jié)構(gòu)造成干擾影響[1]。對于原位測試技術(shù)中的土層剖面測試技術(shù)類型，其能夠服務于檢測工作開展的多樣性，主要作用于靜動力觸探與電阻率。通過連續(xù)性的測試，能夠提高檢測結(jié)果的可靠性。由于檢測所需成本投入較少，多被中小型企業(yè)運用。專門測試類型，則是依據(jù)載荷測試與旁壓測試，短時間內(nèi)獲得巖土工程各個巖土層的物理力學治療與參數(shù)情況，是較高端技術(shù)類型。其不僅能夠保證勘查結(jié)果的精度，還能提高數(shù)據(jù)信息獲取的準確性，受到了業(yè)內(nèi)認可。這從巖土工程設計者將其作為后續(xù)工程施工圖紙使用的指導依據(jù)，可以看出。具備室內(nèi)實驗方法應用很難達到的測試技術(shù)功能。

2 巖土工程地質(zhì)勘察中原位測試技術(shù)的應用現(xiàn)狀

從操作方法入手，原位測試技術(shù)應用過程中，借助現(xiàn)場區(qū)域環(huán)境來縮短檢測時間[2]。而室內(nèi)試驗檢測手段，無法對巖土所處的區(qū)域環(huán)境影響因素進行規(guī)避控制，導致檢測結(jié)果缺乏準確性。此外，原位測試技術(shù)應用引進了多種應用度較為成熟的技術(shù)類，如靜動觸探技術(shù)等。兩者均能通過快速連續(xù)方式，來確定巖土測試的物理性能。采用波速測試技術(shù)，則能夠?qū)Φ鼗Y(jié)構(gòu)的加固設施運用效果進行精準分析，以滿足工程建設使用的整體目標。

除了這些優(yōu)勢，巖土工程地質(zhì)勘察工作中應用原位測試技術(shù)也存在一定缺陷。

（1）由于與原位測試技術(shù)相關的應力條件復雜性較高，測試過程，又需要將特定參數(shù)作為工作典型，因此，很難通過特定方式確定。在借助模型技術(shù)選擇時，只需做好大量的簡化工作，這就容易出現(xiàn)誤差問題。嚴重的還會直接影響巖土體的測試結(jié)果。

（2）因巖土荷重存在變化問題，與之對應的參數(shù)也會發(fā)生變化，因此，無法為巖土工程勘察提供可靠的預測能力。

（3）由于原位測試技術(shù)應用所需時間較多，因此，對成本需求較高。為對巖土工程地質(zhì)勘察的成本進行控制，不會進行多次試壓試驗，這就導致獲得的指標參數(shù)不具備可靠性，增加了巖土工程后續(xù)建設質(zhì)量控制的難度[3]。

基于此，原位測試技術(shù)的應用控制還有很長的一段路要走，巖土工程地質(zhì)勘察人員需將現(xiàn)有科技成果充分利用起來，通過不斷更新調(diào)整，來優(yōu)化技術(shù)應用效果。這是提高巖土工程涉及基礎設施項目建設使用質(zhì)量的關鍵，需結(jié)合實際情況、建設要求以及規(guī)范標準等因素，合理開展測試控制工作。

3 巖土工程地質(zhì)勘察中原位測試技術(shù)的應用控制要點

3.1 地基靜載荷試驗檢測技術(shù)

地基靜載荷試驗檢測技術(shù)應用實踐主要有兩種形式，即平板載荷試驗和螺旋板載荷試驗。前者是在負載條件下對巖土工程進行模擬，以直接反映出土壤結(jié)構(gòu)的變形特性。測試工作過程，可確定地基承載力和地基結(jié)構(gòu)可變性。如此，巖土工程建設者就可根據(jù)場地土壤特性來確定固結(jié)系數(shù)。螺旋板載荷試驗方法的應用原理，與平板載荷試驗類似，區(qū)別體現(xiàn)在螺旋載荷試驗作用于巖土土體表面，且只能在地面下一定深度范圍內(nèi)進行地質(zhì)勘察。

3.2 靜力觸探試驗檢測技術(shù)

靜力觸探試驗檢測技術(shù)就是借助準靜力，結(jié)合恒定的貫入速度來對因貫入圓錐探頭受到的阻力情況進行記錄。而后，就可根據(jù)阻力大小來判斷土壤物理學性質(zhì)。此方法應用的適用范圍較廣，可作用于砂土與黏性土。通常來講，靜力觸探試驗檢測技術(shù)可用于巖土工程的土層劃分、土壤承載能力的評定以及土壤物理力學指標的估算。

3.3 標準灌入試驗檢測技術(shù)

巖土工程地質(zhì)勘察應用標準灌入試驗，主要通過力量初探，并借助規(guī)定重量穿心錘開展試驗。當恒定高度確定后，就可遵循自上而下，自由脫落原則進行試驗檢測。具體就是將一定規(guī)格探頭打入土壤環(huán)境，并根據(jù)打入過程的困難程度來確定土層結(jié)構(gòu)和土壤土質(zhì)條件。由于標準灌入試驗采用的探頭是標準規(guī)格不是圓形，因此，稱為標準灌入試驗。實際過程中，對檢測技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高[4]。這是因為其適用于重大巖土工程地質(zhì)勘察，標準灌入試驗的技術(shù)要求與基本操作要嚴格按照既定規(guī)范進行檢測控制。首先，鉆孔時，應保證鉆孔高度略高于地下水位高度，以提高地質(zhì)勘察結(jié)果的準確性。其次，為避免錘擊操作導致偏心與側(cè)面發(fā)生晃動，進而提高巖土工程地質(zhì)勘察結(jié)果的可靠性。試驗檢測技術(shù)人員應結(jié)合場地條件與錘擊力度進行合理控制。再次，采用自動脫鉤方式來提高垂直墜落效果。對于自由落錘法的運用，應將控制土壤物理結(jié)構(gòu)與性質(zhì)測試結(jié)果準確性作為重點控制工作。最后，注重巖土工程地質(zhì)勘察液化等級，以避免對地質(zhì)勘察結(jié)果造成負面影響。

3.4 十字板剪切試驗檢測技術(shù)

十字板剪切試驗檢測技術(shù)在原位檢測技術(shù)中，是具有國際化特征的試驗技術(shù)方法。具體需要以規(guī)定的力度將十字板壓入被測土層中，而后施加一定扭轉(zhuǎn)力，采用破壞土層剪切結(jié)構(gòu)方式來獲得土層物理化學的性能指標。采用十字板剪切試驗，是巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)中對技術(shù)水平要求較高的技術(shù)，也是國際范圍內(nèi)最前沿的檢測技術(shù)之一。試驗檢測過程，首先要選用固定規(guī)格矩形木板；其次，結(jié)合獲取的數(shù)據(jù)信息與地質(zhì)條件資料，對十字板插入深度進行合理設置。在確定剪切速率時，應在保證國際化需求得到滿足的情況下進行控制。此外，還要注重摩擦力與阻力對巖土工程地質(zhì)勘察結(jié)果造成的影響。

3.5 波速檢測技術(shù)

作為較為新穎的原位測試技術(shù)，波速測試中，主要測試土層波速，根據(jù)彈性波在土層中的傳播速度和巖土大小數(shù)據(jù)資料進行分析對比，以得出波速測試結(jié)果。結(jié)合波速測試結(jié)果能夠提高巖土工程地質(zhì)勘察分析的科學合理性。具體測試過程，應先確定土體力學參數(shù)，而后，提前確定待測場地類型。此過程，需做好待測場地卓越周期判斷。交由專業(yè)技術(shù)人員負責波速檢測工作，以根據(jù)自身工作經(jīng)驗來對巖土變化情況進行判別確定[5]。

3.6 膨脹土檢測技術(shù)

膨脹土原位膨脹力測試共有3 種方式，即常體積法、回壓法和壓力-膨脹量曲線法。由于方法不同，獲得的結(jié)果也存在差異。其中回壓法應用檢測結(jié)果的偏差較大，壓力膨脹量曲線法的應用精度更高。常體積法應用檢測結(jié)果與高度達到接近狀態(tài)，也被廣泛運用于巖土工程的地質(zhì)勘察工作。這3 種方法均要在室內(nèi)環(huán)境內(nèi)進行。要想達到巖土工程地質(zhì)勘察的原位測試目的，還應進行改良。如壓力-膨脹量曲線，應與膨脹土地基處理原則和現(xiàn)場膨脹土地基處理深度進行充分結(jié)合，以準確反映出巖土工程的地質(zhì)條件，繼而為后續(xù)的施工控制提供條件。

上述6 種常用的原位測試方法，有其各自的適用條件與操作要求。巖土工程地質(zhì)勘察人員應根據(jù)不同工程情況進行針對性選擇，以提高測試方法運用的獨特性與適用性，進而使巖土勘察結(jié)果能夠服務于所處建設項目的質(zhì)量控制需求[6]。

4 巖土工程地質(zhì)勘察中原位測試技術(shù)的應用實例分析

某地產(chǎn)業(yè)園區(qū)工程建設場地共劃分為4 個地塊，擬建高層建筑工程樓層數(shù)為17 層，單柱最大荷載200kN。建筑物采用框架結(jié)構(gòu)，場地原用途為耕地，具有地形平緩特點。結(jié)合巖土物理力學性質(zhì)與地質(zhì)形成原因，對勘察設計深度進行確定，即將巖土氛圍4 層7 亞層。經(jīng)對地質(zhì)勘察資料進行分析，發(fā)現(xiàn)地下水埋深較淺，存在地下水豐富與空隙潛水問題。為提高施工場地作用穩(wěn)定性，保證擬建高層建筑物達到建設使用目標，選用原位測試中的波速測試技術(shù)，以規(guī)避不良地質(zhì)問題影響。以下內(nèi)容為具體工作過程。

4.1 技術(shù)選擇

為提高工程施工場地建設的穩(wěn)定性，地基動力特性測試工作確定采用波速檢測技術(shù)。具體就是利用該技術(shù)對巖土工程建設場地進行土層剪切波速測試，以實現(xiàn)施工場地類別的準確劃分、地震液化以及震地等測試目標。

4.2 測試方法應用

作為原位測試技術(shù)中重要的組成，波速測試技術(shù)，其能夠在測試過程中借助觸發(fā)裝置激振體來對孔口水平位置的振源體進行叩擊，進而對地面隨之產(chǎn)生的剪切波進行檢測。這里的剪切波接收裝置是指，放置于井中的檢波器。當信號傳遞至地震儀中，經(jīng)將信號進行收錄與放大處理來保證測試效果。此外，還要運用計算機對信號進行處理，以確定擬建工程施工現(xiàn)場底層工程的指標參數(shù)。

4.3 震源設備使用

巖土工程地質(zhì)勘察工作過程應用震源設備，能夠產(chǎn)生具有重復性、穩(wěn)定性以及能量較大的剪切波震源[7]。測試時，應借助型號為CE-9201 的工程地震檢測儀。而后，將尺寸為2m×0.3m×0.05m 的激振板設置在距離孔口1m 位置。將重物防治在模板上，利用錘子敲擊夯實木板的兩端，以驅(qū)使地層產(chǎn)生剪切波。

4.4 測試設備

巖土工程地質(zhì)勘察采用的測試設備主要有兩種，即作用于孔內(nèi)的三分量檢波器和地震儀。前者檢波器作用方向為：X、Y、Z，需將檢波器放置于封閉容器內(nèi)。其中水平方向檢波器，主要用于接收因地表產(chǎn)生的橫波；垂直方向檢波器，主要用于接收地面產(chǎn)生的縱坡。

4.5 測試技術(shù)

測量采用的三分量檢波器，主要用于9.9～13.9m 孔深度的測試。不同測試點間距應結(jié)合場地條件，控制在0.5～1.0m。為提升測試結(jié)果的準確性，應開展測試點的重復觀測工作。

4.6 資料處理

計算各土層波速值過程，先要對目標進行正反兩次敲擊。當敲擊產(chǎn)生剪切波波形相位差為180°，就可開展不同界面點剪切波到達時間，繼而提高測試準確性。處理測試資料時，應對剪切波垂距走時進行計算。當檢波器與激發(fā)版沒有作用于鉆孔垂直線上，S 波與P 波傳播過程，路徑為斜距。波速測試過程，需結(jié)合垂距走時間，來完成S 波與P 波傳播路程的校核工作[8]。測試點的波速計算，應結(jié)合兩個連續(xù)觀測點間的深度差與垂直時間差來保證計算結(jié)果可靠性。分層波速的計算，應綜合考慮時距曲線不同的斜率折線段來對地層層波速進行計算。

4.7 測試結(jié)果

按照既定技術(shù)規(guī)范標準要求開展測試，波速測試孔為17 個。本工程覆蓋層土層等效剪切波測試結(jié)果如表1 所示。

表1 土層類型劃分與剪切波速范圍

按照規(guī)范要求，擬建工程施工場地為中硬，屬Ⅱ類場地條件，且不會受到震陷與液化問題影響。

5 結(jié)語

綜上所述，巖土工程地質(zhì)勘察原位測試技術(shù)的應用，需與場地條件、技術(shù)規(guī)范等因素進行充分結(jié)合，以做好測試方法選擇的針對性與適用性。此外，還要提高設備與測試過程的可靠性，以提高巖土工程勘察過程的安全穩(wěn)定性。事實證明如此，才能使巖土工程地質(zhì)勘察結(jié)果起到應有的輔助工程建設的作用，繼而強化質(zhì)量控制效果。