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

张玉莹

天津市地质工程勘测设计院有限公司 天津 300191

摘要：原位测试技术是岩土工程地质勘察中的重要手段能够提供岩土的物理性质、力学性质和工程地质性质等重要信息，本文通过阐述原位测试技术的基本原理、主要类型及在岩土工程中的应用，分析了的原位测试技术在岩土工程地质勘察中的价值和意义。

关键词：岩土工程；地质勘察；原位测试技术

引言

岩土工程地质勘察是工程建设的基础对于保障工程安全和稳定具有重要意义，原位测试技术作为地质勘察的重要手段能够提供准确的地质信息为工程设计和施工提供依据，本文将重点探讨原位测试技术在岩土工程地质勘察中的应用。
一、原位测试技术基本原理
（一）原位测试定义与分类

原位测试是指在岩土工程勘察场地内对天然状态的岩土体进行测试以获取岩土体的物理性质、力学性质及相关参数的方法，获取到的参数对于评价工程地质条件、设计基础结构、预测施工影响以及进行工程地质灾害风险评估具有重要意义，原位测试可以根据不同的分类标准进行划分，根据测试方法原位测试可以分为三类：触探测试、载荷测试和旁压测试，触探测试是通过触探设备对土层进行触探根据触探数据判断土层性质和地基承载力的方法，包括静力触探和动力触探两种；载荷测试是通过在土层表面施加一定压力测定土层变形量和压力关系的方法可以确定土层的承载力和变形模量；旁压测试是通过在土层中设置旁压器测定土层的压力和变形关系的方法可以确定土层的强度和变形性质。

根据测试目的原位测试可以分为两类：定性测试和定量测试，定性测试主要是通过观察和描述土层的性质判断土层的工程地质特征和稳定性，包括触探试验、岩芯观察等；定量测试是通过各种试验手段测定土层的物理性质和力学性质获取具体的数值参数如承载力、压缩模量、剪切强度等。此外根据试验规模和范围原位测试还可以分为大范围原位测试和小范围原位测试两种，大范围原位测试主要适用于大型工程或区域性勘察；小范围原位测试适用于小型工程或具体场地勘察。在实际应用中需要根据工程需求和场地条件选择合适的原位测试方法以获取准确可靠的测试数据为工程设计和施工提供依据。
（二）原位测试的优点与局限性

相较于其他测试方法，原位测试具有显著优势，由于测试在原地进行因此所得数据更能真实反映地质环境的实际情况且对于地质勘查、工程设计和施工具有极高的参考价值。另外原位测试的测试周期短能够快速得到试验结果能够帮助工程师更快地作出决策，原位测试对于大型工程项目的地质勘查也特别适用能够提供全面、详细的地质资料有助于确保工程的安全性和稳定性。

尽管原位测试具有诸多优点但它的应用也存在一定的局限性，由于原位测试是在原地进行因此对于一些特殊的地质环境如极端气候、复杂地形或狭小空间等测试操作会面临一定的困难和挑战。此外原位测试的精度会受到外界因素的影响，例如温度、湿度和压力等会导致测试结果与实际地质情况存在一定的偏差。原位测试的成本也相对较高对于一些小型项目会不太经济。同时对于某些特殊的地质样本如稀有矿石或珍贵的古生物化石等进行原位测试会对这些珍贵的样本造成不可逆的损害。
二、原位测试技术在岩土工程地质勘察中的应用
（一）静力触探

静力触探是一种在岩土工程地质勘察中常用的原位测试技术通过触探设备对土层施加一定压力并根据压力下土层的变形情况来判断土层的工程性质，静力触探技术具有简单、快速、准确等优点在岩土工程地质勘察中得到了广泛应用。在静力触探中通常使用触探头对土层进行压力测试，触探头有多种形式包括单桥、双桥和三桥等分别适用于不同的土层和测试需求，在静力触探测试时将触探头插入土层中，施加压力使土层发生变形然后通过传感器记录压力和变形数据。

静力触探技术的优点在于它能够快速地了解土层的工程性质如地基承载力、压缩模量、剪切强度等，同时静力触探技术还能够确定土层的分布和厚度为后续的工程设计和施工提供重要的参考依据。然而静力触探技术也存在一些局限性，例如对于一些软弱土层或者密实度较差的土层，静力触探测试结果会受到较大影响。此外静力触探技术只能得到土层的垂直方向上的工程性质而无法了解水平方向上的变化情况。为了提高静力触探测试的准确性和可靠性需要采取一些措施，例如在测试前需要对触探头进行校准和维护确保其性能良好；在测试过程中需要控制好施加的压力和深度保证测试结果的准确性；在测试结束后需要对数据进行处理和分析避免出现误差和异常值。

（二）动力触探

动力触探技术具有操作简便、快速、准确等优点，通过连续的锤击可以获得土层随深度的变化情况帮助工程师了解土层的分布和变化规律，此外动力触探还可以测试土层的承载力、变形模量等重要参数为地基设计提供关键数据，在复杂的地质条件下动力触探的准确性和可靠性更加凸显。在实际应用中动力触探需要根据不同的地质条件和工程要求选择合适的探头和锤重，对于软土、砂土等松散地层，动力触探能够快速准确地确定其工程性质；对于硬土、岩石等坚硬地层需要选择更高能量的动力触探设备。此外在测试过程中还要注意消除外部因素的干扰如震动、温度等以保证测试结果的准确性。

值得注意的是动力触探虽然是一种有效的原位测试技术但也有其局限性，例如对于地下水位以上的土层，动力触探会受到土壤含水率等因素的影响；而对于地下水位以下的土层则需要进行抽水等特殊处理，因此在实际应用中需要综合考虑各种因素选择合适的测试方法和设备。

（三）平板载荷试验

平板载荷试验通常在岩土工程地质勘察的现场进行，试验前需要选择合适的试验点并进行准备工作包括清理现场、安装试验设备等，在试验过程中通过向平板施加压力使土体产生变形并记录土体的沉降量和压力值，当土体达到极限承载力时试验结束。平板载荷试验的结果可以为岩土工程设计和施工提供重要的参数如地基承载力、土体变形模量等，能够提高设计的准确性和可靠性，此外平板载荷试验还可以用于评估土体的稳定性，预测工程地质灾害的风险为工程安全提供保障。

然而平板载荷试验也存在一些局限性，例如试验结果受到土体性质、试验设备、操作方法等多种因素的影响会导致结果存在误差。此外平板载荷试验需要耗费大量时间和人力物力，成本较高，因此在应用平板载荷试验时需要根据实际情况进行综合考虑，选择合适的试验方案和操作方法以提高试验的准确性和可靠性。
（四）标准贯入试验

标准贯入试验通过在土层中钻孔，使用标准贯入器将一定规格的锤体打入孔中根据打入土层所需的锤击数来判定土层的性质和承载能力，标准贯入试验具有简单、快速、经济等优点，适用于各类土层，尤其适用于砂土、粉土和粘性土等。通过标准贯入试验可以获取土层的力学性质参数如侧摩阻力、端阻力等为工程设计和施工提供重要的依据。

在进行标准贯入试验时需要选用合适的钻孔和钻孔深度以保证试验结果的准确性和可靠性，同时试验过程中还要注意锤击速率、回转钻进速度等因素以避免对试验结果产生影响。标准贯入试验的结果分析需要综合考虑土层的工程地质特征、锤击数、标贯试验的影响因素以及修正系数的选取等因素，通过综合分析可以更准确地评估土层的工程性质和承载能力为工程设计和施工提供更为可靠的依据。

结束语：

原位测试技术在岩土工程地质勘察中具有不可替代的作用，能够提供准确的地质信息为工程设计和施工提供依据，未来随着科技的不断发展，原位测试技术将朝着高精度、高效率、自动化和智能化的方向发展，应用领域也将更加广泛，加强原位测试技术的研究和应用将有助于提高岩土工程地质勘察的准确性和效率，为工程建设的安全和稳定提供有力保障。
参考文献：

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