原位测试技术与工程勘察应用陈俊强

原位测试技术与工程勘察应用陈俊强

武汉中科科创工程检测有限公司湖北武汉430061

摘要:在工程勘察工作中,使用原位测试技术具有重要作用,不仅能够丰富勘察手段、提高勘察效率,还能测定岩土体的天然力学特征,使勘察成果更准确、更具代表性。因此,通过对原位测试技术的特点分析,在勘察过程中予以合理应用,对岩土工程勘察工作有着重要的意义。

关键词:工程勘察;原位测试;应用

传统的岩土工程勘察方法是在钻探施工的基础上,通过技术人员现场鉴别判断并结合实验室的土工试验结果,对场地的岩土层进行划分,确定各岩土层的物理力学性质指标及设计参数。由于现场鉴别判断对技术人员的经验要求较高,受人为主观因素的影响较大;而采集岩土试样及进行室内试验的过程中也不可避免受到人为因素的干扰,其测试结果存在不同程度的误差,因此,选用合适的原位测试方法,尽可能采集岩土层在天然状态下的测试数据,从而对现场鉴别及室内试验结果进行补充及校正是十分必要的。

1原位测试技术概述

1.1原位测试技术主要是指在保证岩土层表面所处位置前提上,在岩石层自身性质不发生任何改变情况下,对岩土中各种工程力学性质进行检测。

1.2原位测试技术占有一定优势,优点较多,主要分以下几种:第一,原位测试技术在工程场地进行测试过程中,不用对等待检测的对象进行采样,因为这样能够降低对试样的干扰性,避免出现取样问题复杂等问题。第二,因为原位测试技术主要是在施工现场进行测试的,所以测试过程中涉及到的试验设备和空间要比实验室中进行试验的设备要多得多,只有这样才能更加真实反映出结构对岩石整体性质产生的效果。第三,原位测试技术对于大部分待检测对象来说,可以进行连续性试验,因为这样做可以检测出岩石体面积和物理学性质。第四,原位测试技术性能较好,自身具有快速、经济等优势,所以使原位测试技术在社会中发展迅速。

2勘察测试方法的选取

对于勘探方法的选择,不同的勘探方法具有其自身不同的优缺点及适宜性,对勘探手段、装备应进行充分的了解,对取样方法应尽量选择合理且适宜的方法。现在,不少勘探单位都为了达到降低成本的目的,布置大量的静探孔,更有甚者会布置大量的全静探。静力触探适用于沿海地区,该地区海相和湖沼相沉积地层中大量分布着淤泥质土、粉土、砂土、一般粘性土,土体中地下水位的埋藏较浅,这种方法既可以帮助地基土进行准确的分层,还可以准确客观的反映出地基土土体的强度性质。标准贯入的试验方法则更加适用于一般粘性土、粉土和砂土,对于淤泥和淤泥质土的测定,标准贯入试验也应酌情使用,原因是软土具有高灵敏度,若对其钻孔则会带来扰动影响,在标准贯入试验中影响地基土强度性质的最大因素则是标贯击数的精确度,所以应酌情使用。

3常用的原位测试方法

3.1静力触探。静力触探试验就是指运用准静力并且以恒定的贯入速度将特定形状和规格的圆锥探头压入土中,在压入土中的同时,测定并记录贯入的过程中圆锥探头受到的阻力,依据测得的阻力大小判断出土的各种物理力学性质,并且进行分层的一种现场试验的方法。静力触探的试验方法适用于粘性土、砂土和粉土等。主要用于土层的划分、地基土中物理力学指标的参数估算、地基土承载力的评定、单桩承载力的估算以及沙砂土地基液化等级的判定等。运用该试验时应注意以下几点:第一,率定探头,仪表读书和地层阻力之间存在着一定的关系,求出它们之间的关系就可以得到探头的率定系数,此项工作通常在室内进行。试验前新的探头或者是使用过一个月以后的探头,我们都应及时的对其进行率定。第二,在进行现场测试之前,我们应先对场地进行平整,将压入主机放平,这样可以使探头和地面呈垂直状态:下好地锚,这样可以更好的固定住压入主机。第三,将要使用的电缆线穿入到探杆中,并接通电路,对仪器进行全面的调整。第四,一边贯入,一边进行测记,贯入的速率应控制在每秒钟1cm到2cm之间。目前,我们进行静力触探实验时常用的仪器有两种,分别是机械式和电测试的静力触探仪。机械式静力触探仪因其具有使用方便简单、价格便宜等特点被一些国家所使用,但该方式存在着严重的缺点,在使用该方法时钢杆和套管之间存在着侧挠相互作用、摩擦力等相互作用力,并且存在着泥土的挤入等因素,这些都对贯入阻力的各种测试精度有很大程度上影响。

3.2静力载荷。静力载荷实验是指在保持地基土的各项天然状态的前提下,对建筑物的荷载条件进行模拟,通过承压板对地基施加竖向的荷载,并且观察和研究地基土受压后的变形以及地基土受压强度规律。静力载荷实验主要应用的仪器由四个部分构成,分别是反力系统、加荷系统、承压板和沉降观测装置。静力载荷的实验主要可以得到一下几个应用成果:第一,可以得到准确的地基土承载力;第二,可以得到准确的地基土中的变形模量;第三,可以根据所得数据估算出地基土中的不排水抗剪强度;第四,可以准确得到地基土的基床反力系数。静力载荷测试最主要的优点就是它的实验过程中不会对地基土产生扰动,并且通过实验确定出的各种数据均具有可靠性和代表性,可以直接用于工程的设计,还可以用于对建筑物沉降量的预估工作中。但是,静力载荷实验的周期长,成本也相对较高,所以其使用的普遍性并不高。

4原位测试技术在岩土勘察中的实际应用

4.1试验概况。本次试验场地为某新区,对该区域20m以上的土层进行测验。本场地为吹填土场地,具有代表性。本次试验中主要应用的试验仪器包括扁铲侧胀试验仪、静力触探试验仪和十字板剪切试验仪。通过以上仪器对场地土层进行测试,之后结合室内试验结果,对岩土工程所需土体参数进行相关对比分析,通过原位测试技术的结果为岩土工程提供可靠、合理的土体参数。

4.2试验场地工程地质条件。本次试验场地总占地面积较大,为2270km2。

4.3试验数据整理与分析。本次试验主要对所选场地分别进行扁铲侧胀、静力触探和十字板剪切试验。进行扁铲侧胀试验时,一共对4个孔进行测试,之后

在扁铲侧胀试验几个测控的周围分别进行静力触探试验和十字板试验,这样比较方便对数据进行对比分析。

4.4试验成果。根据本次原味测试试验所得结果数据进行分析研究,得出以下结论:扁铲侧胀试验仪、静力触探试验仪和十字板剪切试验仪这三种测试仪器在应用于原位测试试验时,特点与适用性各不相同:①在我国,扁铲侧胀试验发展较为滞后,现如今,仍处于经验积累阶段。此种试验方法比较适合在软土、黏土、松散的砂土等当中使用,而根据本次原位测试结果分析,扁铲侧胀试验在软、松土中具有良好的适用性,而其适用性会随着土的密实程度而降低。②相对于扁铲侧胀试验来说,现如今,静力触探技术已得到较为广泛的应用。根据此次试验分析可知,静力触探技术具有试验速度快、连续性等优点,而且适用范围较广,可以在软土、黏土、粉土等土层中应用,但是此种技术在含有较多碎石的土层中比较不适合使用。③与前两种技术相比较,十字板剪切试验明显的适用范围较小,其主要应用于沿海的软土地区,适合在软土中使用,而且此技术试验深度较浅,因此,对试验场地就有比较高的要求。

通过原位测试的试验方法,我们能够对难以取得的不扰动样进行相关的工程力学性质的测定,并且通过此方法可以避免在取样过程中各种应力释放对测定的影响;原位测试的试验方法影响范围较大,并且具有较强的代表性,是工程地质勘察中常用的。

参考文献:

[1]李强.原位测试技术与工程勘察应用.2015

[2]王奎.剪切波速测试技术在工程勘察中场地类别划分的应用.2015

[3]赵敏.剪切波测试技术在输水管道工程勘察中的应用.2015

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