岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析

岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析

王静1 王博2

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摘要：近年来，我国的岩土工程建设有了很大进展，其地质勘察工作也越来越受到重视。岩土工程地质勘察是岩土工程学科中至关重要的一部分，其目的在于为设计和施工提供必要的地质资料和技术支持。本文就岩土工程地质勘察中的原位测试技术进行研究，通过对这些原位测试技术的了解和掌握，相关从业人员可以更好地开展岩土工程地质勘察工作，进一步为社会经济发展做出更大的贡献。

关键词：岩土工程；地质勘查；原位测试技术

引言

由于诸多因素的影响，常拖延岩土工程的施工进度，还会造成材料浪费，尤其在一些造价较高的岩土工程中，其施工时间较长，如果前期工作未能落到实处，还容易影响后续施工作业，并且无法保证岩土工程的安全性。为了充分实现岩土工程的建设目标，需要将工程地质勘察工作落到实处，因此，必须充分掌握地貌以及地形信息，收集相关的工程地质信息，做好现场测评工作，重视地质勘探，为区域开发设计提供坚实有效的依据。

1岩土工程地质勘察相关概述

岩土工程地质勘察的核心内容就是探明岩土工程所在区域的地质条件，掌握地层分布情况，以及各地层的性质，同时对存在的地质问题进行分析研究，以保证地质条件评价的准确性，岩土工程地质勘察的核心内容是根据不同的勘察要求，以真实反映出不同施工区域的地质条件以及岩土的形态，再结合岩土工程具体的施工条件、建设要求等，给出标准、合规的地质勘察成果报告，为岩土工程的选址、规划设计、施工方案编制等提供有效的数据支撑和参考指导。岩土工程地质勘察涉及到的内容比较多，影响地质勘察质量的因素比较多，为给岩土工程建设提供有效的地质条件支持，需要采取合适的勘察技术。每种地质勘察技术都有各自的优缺点，在具体应用中需要结合岩土工程所在区域的实际情况，选择其中一种或者两种及两种以上的勘察技术，进行相互验证，以保证岩土工程地质勘察质量。

2岩土工程地质勘察中的原位测试技术

2.1静力触探试验

静力触探试验是基于卡钳静力学原理的一种地质勘探方法，利用触探钻杆在垂直向下施加静载荷的作用下，记录土壤或岩石的力学特性，进而推断地层结构。当钻杆通过压实土体时，土体会受到静载荷的作用，同时产生轴向阻力和侧向摩阻力。静力触探设备内部的卡钳测力传感器会实时记录这些反作用力的大小和方向，并将其转化为相应的数据。静力触探试验可以通过记录卡钳的位置和相应的载荷数据，来评估土壤或岩石的强度、厚度、地下水位和地层的分界面等。静力触探试验的操作方法包括推进、记录、卸载三个步骤。在进行试验前，需要先进行试验区的划定和标记。然后，将静力触探装置插入到钻孔中，并利用液压马达、电机等装置进行推进。在钻杆推进过程中，需要记录下不同深度的钻杆插入长度、插入钻杆的静力载荷、卡钳的位置等数据。同时，还需测定钻杆的竖直度、水平度等参数，以保证数据的准确性。当钻杆达到预定深度或遇到钻遇时，需要卸载静力载荷，记录下卡钳的位置、插入深度和力学参数等数据。根据不同的需求和地质环境，还可以通过静力触探试验设备的更换和组合，进行多参数、多层位的勘探。静力触探试验的适用范围较广，可用于软土、黏土、砂土等多种类型的地质环境中。在土层承载力、层位厚度、土层分界面位置等方面，静力触探试验均可提供较为准确的数据，因此在岩土工程勘探中得到广泛应用。然而，静力触探试验也存在一些限制条件。首先是钻杆粘滞问题。在进行试验时，由于钻杆表面沾有泥土或岩屑，会导致钻杆下降受阻，从而影响实验的准确性。此时需对钻杆表面进行清洗，以确保试验顺利进行。其次是沉降量问题。在进行试验时，若地基沉降较大，可能导致试验中的钻杆下降速度过慢或停滞不前，从而无法获得准确的数据。此时需要采取相应措施，如增加钻杆重量或减小试验深度等，以确保试验的可靠性。

2.2钻孔原位剪切测试系统

研制系统预计能够应用于包括岩土在内的硬质细颗粒沉积土,并获取其抗剪强度指标.以岩土边坡为例,钻孔原位剪切测试系统和目前同类测试方法相比有两点优势:1)突破了原位直剪试验受深度限制的技术瓶颈,能够获取岩土边坡内部关键位置的强度参数;2)传统的原位触探试验虽然有较深的测试范围,但都依赖于经验公式获取土体的强度参数,在分析复杂结构岩土边坡时(如岩土地质界面)结果往往和实际情况偏差较大,而钻孔原位剪切测试的剪切破坏面在土体的内部,能够直接获取剪切力和剪切位移曲线,进而分析土体的强度参数和剪切特性。孔内切削子系统的核心部分包括孔内锚固单元和切削单元,孔内锚固单元的主体结构是两片由气缸驱动的双向锚固板,在孔内锚固单元撑开后进行切削作业,能够有效减小切削过程中仪器的晃动,提高成样质量;切削单元主体结构是由齿轮、齿条带动的对向展开的切刀,在孔内切削机构到达钻孔指定位置后旋转切削孔壁制备环状试样.孔内变径剪切子系统的核心部分包括变径单元和径向加载单元,变径单元主体结构是由双气缸驱动的八分板,测试系统在变径单元呈收起状态时进入钻孔,到达指定位置后变径单元展开并拼合成完整圆环,在剪切测试时与环状试样的上表面贴合并传递剪切力;径向加载单元主体结构是4片由气缸驱动的径向加载板,通过调整气源压力大小,为环状试样提供目标径向压力。

2.3标准贯入试验

标准贯入试验的基本原理是利用标准贯入锤作为贯入试验设备，通过钻杆向土层内连续敲击，从而使钻杆逐渐贯入土层中。在钻杆下端与土层接触时，由于土层内的阻力作用，贯入钻杆的下端会产生下沉，并将这种阻力通过钻杆传递到钻杆顶部，称为单位阻力或击数。单位阻力是每击钻杆在土壤中所承受的阻力，而贯入钻杆的下沉深度与单位阻力之间具有一定的函数关系。通过对这些数据的统计和分析，可以得出土层的物理力学性质。标准贯入试验的单位阻力与土层的物理力学性质有着密切的关系。一般来说，单位阻力越大，土层的抗压强度越高。单位阻力还可以用来判断土层的密实度和压缩模量等物理力学性质。当土层的密实度较高时，单位阻力也会相应地增加，而压缩模量也会相对较高。因此，标准贯入试验在岩土工程勘察中被广泛应用。标准贯入试验的操作方法主要包括以下步骤：准备工作：根据实际情况选择合适的试验地点，并按照要求安装好试验设备。确定贯入点：根据试验要求，确定钻孔位置和孔深，并用砂浆或其他材料将钻孔底部封闭。安装贯入试验设备：安装好贯入试验设备，包括贯入钻杆、贯入锤、导向头和钻杆扣环等。进行贯入试验：用贯入锤连续敲击钻杆，每击一次测量钻杆顶部的下沉深度，并记录下贯入锤的下落高度。根据测量结果计算出单位阻力，并将结果记录下来。试验结束：当贯入锤下落高度达到规定的值，或者贯入锤在连续的若干击后无法再深入时，试验结束。

结语

综上，对岩土工程地质勘察中的质量影响因素及措施建议的分析研究，不但能够提升岩土工程地质勘察的质量，还能促使质量管理相关理论在岩土工程施工建设中得到良好的发展。选择最合适的原位测试技术来获取精确的地质参数和可靠的技术依据。同时，对于每种测试技术的操作方法和限制条件也需要充分了解，以保证测试结果的准确性和可靠性。

参考文献

[1]潘文浩.原位测试在岩土工程地质勘察中的应用分析[J].中华建设,2022,12:134-136.

[2]董军明.岩土工程地质勘察中的原位测试技术[J].中国住宅设施,2022,3:148-150.

[3]董鹏飞.岩土工程勘察中的水文地质危害及优化措施[J].城市建设理论研究(电子版),2022,33:133-135.