岩土工程测试与检测技术的应用

岩土工程测试与检测技术的应用

刘加彬

新疆鑫华永城勘察检测有限公司，新疆乌鲁木齐 830000

摘要：在岩土工程测试过程中，通过测试技术，可以对岩土土体弹性度原位进行测试，通过岩土土体的纵、横波值能够进行场地类别的划分，确定场地卓越周期，以及计算地基土的动参数，为岩土工程提供必要的设计参数，文章将简述在岩土工程中，测试的工作原理，总结测试在岩土工程中的应用，希望能够为日后的岩土工程提供帮助。

关键词：测试；岩土工程

引言

在当下的岩土工程测试方法中，该种技术拥有较高的勘探效率以及勘探准确度。不仅能够对地质进行测试，还能够对岩土工程现场的土质情况加以了解，并且深度调查岩土工程所在地区土质情况可能引发的自然灾害。该种技术通过仪器测定，向岩土土体传播压缩波以及剪切波，通过传播与反馈，利用地下的检测设备，接收不同的，并将信息上传至地面，完成对岩土土体的测试。

1.测试的工作原理

1.1测试仪器

测试的检测仪器通常由钻孔内的三分量检波器以及地面上的地震仪组成。位于钻孔内的三分量检波器由三个互相垂直的检波器组成，三个互相垂直的检波器被安装在封闭的钢制桶内，完成检测。通常情况下，垂直方向上的检波器会接收岩土土体传播的纵波，而两个水平方向的检波器则接收岩土土体的横波。目前，检测使用的仪器型号较多，进口仪器中较为常用的检测仪器为Bison-1580、ES-1210、ES-1225等，国产仪器较为常用的有重庆产DZQ12-1、骄鹏集团生产的SE2404以及Miniseis等地震仪。这些型号都能基本保障测试的需求。

1.2测试方法

在展开测试之前，需要对测试现场进行整理，平整测试场地。并且按照测试要求安装相应的测试仪器。在测试之前，要对本次应用到的检测仪器进行检查，保障检测仪器的质量能够完成测试作业。在完成相应的准备活动后，即可开始相应的试验。首先，由工作人员使用钻机在测试位置进行钻孔，并且严格控制好钻孔的深度。其次，在孔口1 m～2 m左右的地面上，铺设专门的激震板，为了保障激震板与地面完全贴合，要在其上方放置一定重量的重物。接着，开始放置三分量检波器，在放置检波器时，一定要把控好放置的深度，避免放置过深或者过浅导致测试结果不准确，在到达指定位置后，在地面利用打气筒，向三分量检波器的气囊充气，增加三分量检波器的体积，确保三分量检波器能够与孔壁完全接触。最后，就可以正式展开岩土土体测试工作。相关的工作人员利用木槌或者铁锤等工具从水平方向以及竖直方向敲击激震板，由于前期已经在激震板上放置重物，因此不必担心因为敲击等问题导致的激震板侧移等问题。在敲击的过程中，激震板会产生剪切波和纵波传播至地层。并且通过地层的传播，将剪切波与纵波传达至三分量检波器的探头所在处。由三分量检波器接收波传播信号，并且经由三分量检波器与地震仪相连的电缆将波信号传送到地面，并通过地震仪以及相关仪器对波信号进行放大分析。一般情况下，该种测试需要每隔1m进行以此测试，如若测试的岩土层存在底层分界面，则需要进行一定次数的重复测试。

1.3计算

测试过程中，由于激震板与测试点之间的距离倾斜于钻孔，但是在测试中，需要按照直达波考虑测试结果。但是，该种测试中的弹性波经过的路径是倾斜的，而非垂直的。因此，想要的到切实的数据，就必须要对斜距读数进行校正。读取横、纵波的旅行时间以及值的公式为。以此类推。在上述公式中，V为个测试土层的纵、横波；α为监测点波射线与垂直方向的夹角，t为纵、横波到监测点的旅行时间。

2.测试技术的相关性因素分析

2.1 可控因素分析

（1）激发条件的影响

一般情况下，激发条件对测试技术的影响通常为不同的激发方式、激发强度以及震源等等。如若不考虑敲击的力度问题，激震板上的重量也会在一定程度上影响。因此，在测试之前，可以通过铺设泥浆或者在地面洒水等方式加强激震板与地面的接触。

（2）接收条件的影响

测试通常需要使用到检波器、放大器以及记录仪。在检测的过程中，如若检波器气囊外壁没有完全紧贴孔壁，就会导致三分量检波器发生自震，并且向地面发送一个等振幅衰减的波形。

（3）资料采集和数据处理的质量

资料的收集和数据的处理是检测工作中较为重要的一个环节，如果没有选择适当的数据搜集方法，就会导致数据存在误差，难以保障测试的准确性。资料的采集和数据的处理与解译人员的专业技能以及工作经验密不可分。

2.2 不可控因素分析

（1）波的传播特征

在测试的过程中，横波与纵波会随着检测深度以及传播距离的增加而不断减弱，并且振幅也会按照一定的规律进行衰减。导致该种问题的主要原因在于岩土层的吸收衰减。在实际的测试过程中，由于自然界的介质并非完全均匀的，所以在波扩散的过程中，就会对以及振幅造成一定程度的影响。

（2）岩土介质对波的吸收衰减

通常情况下，在岩土土体较为松软，岩石过于松散的土层情况下，会对造成一定程度的影响，该种类型的土体吸收能力较高于结实紧密的大块岩石。按照胶结摩擦理论，土层的吸收系数应当与频率的平方成正比，也就是说，频率的平方数值越高，吸收系数也就越高。但是从弹性理论思考，吸收系数与频率则是呈现线性关系。

3.测试技术在岩土工程测试中的应用

3.1确定饱和土层的初见深度

在工程现场，岩土层如若含有少量空气，就会直接影响到压缩波，导致压缩波降低，因而，通过测试，可以直接观测到岩土土层中是否包含气体。也就是说，在测定的初期，可以方便地确定完全饱和涂层的初见深度。

3.2计算土的动力学参数

在测试的过程中，能够得出岩土土体的弹性，并根据弹性，可以计算出岩土土体的动弹性理学参数，为后续的岩土工程设计提供依据。

3.3 粗略划分岩土性质

通过试验，可以利用岩土土体的纵波与横波二者的速度比对岩土工程现场的岩土土体情况进行划分。

若Vp/Vs约等于时，并且纵波较高于横波时，则岩土工程所在地的岩土土体为尚未风化的基岩，而横波较高于纵波时，则该地区的岩土主要由砂石以及卵石组成。

如果Vp/Vs较高，但是Vp较低时，则代表该地的土质情况较为粘稠，并且位于地下水水位以上；如若Vp与水速接近，则代表着该区域的岩土在地下水水位以下。

3.4 划分场地类别和场地土类型

场地类别的划分，当下的研究者有不同的评定指标，但是评定方法主要为两种，分别为单指标法以及双指标法。现行《建筑抗震设计规范》中，采用的场地类别划分为双指标法。双指标法的计算公式为。其中v代表涂层的有效剪切；d代表着计算深度以及覆盖层厚度或者20 m，取两者中的较小值；t代表着剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；d计算深度范围内土层的厚度。一般情况下，根据土层的等效剪切以及场地覆盖层厚度分为四类。

场地土类型的划分，根据上述公式得出的v若大于800 m·s-1，则场地土为岩石；如若v不超过800m·s-1，大于500 m·s-1，则场地土为坚硬土或者软质岩石；如若v不超过500 m·s-1，大于250 m·s-1，则场地土为中硬土，如若v在250-150 m·s-1之间，则为中软土，当v小于150 m·s-1时，则为软土。

结语

文章以单孔法测试为例，简单介绍了测试在岩土工程测试中的工作原理，并且总结了在岩土工程中对测试造成影响的因素，以及测试在岩土工程中的应用，希望能够为相关的工作者提供帮助，促进我国岩土工程的发展。

参考文献

[1]李奋勇，扈桂让.面波法与单孔测试法在工程实践中的对比研究[J].山西建筑，2019,45(3):58-60.

[2]焦连强，胡爱彬.检测技术在岩土工程勘察中的应用方式[J].中国水运（下半月），2019,19(2):226-227.