工程勘察中岩土测试技术研究

陈 燕

安徽省城建设计研究总院股份有限公司 安徽 合肥 230051

岩土工程勘察在地基的设计中发挥了基础性的作用，为地基的设计和施工提供了重要的参数依据和地质资料。做好岩土勘察工作是工程建设的重中之重，因此，做好岩土勘察工作，真正有效保证优质的工程质量，就要对其采取有效相应的措施，增强勘察数据的科学性与准确性。

1 工程地质测绘及调查

勘察之前要开展工程地质测绘及调查，运用地质学理论来详细描述建设场地并对地下规律性质进行判断，这样才能提供信息以供勘察工作参考。通过工程地质测绘工作可以以最小的成本来有效了解场地情况。

工程地质测绘时，需要在地形图、地质图上表示包括测区内现状建筑、构造、地形地貌等地质要素，不同阶段使用的比例尺不同，可行性研究阶段多使用小比例尺；初勘阶段多使用中比例尺；详勘阶段则使用大比例尺[1]。

布置观测点时，要在各地质单元体、岩层及地层的分界线位置布置观测点。选取有代表性的点来布置观测点，要结合现场实际来针对性布置观测点的距离及数量。布置观测点时要充分利用场地露头，当露头数量不多时应结合实际情况进行补充。

勘测技术选用时，当前常用的技术包括仪器法、半仪器法及定位目测法。要结合现场地质条件及精度来合理选择定位方法，当情况复杂、精度要求较高时应当采用仪器法进行测量。

2 岩土工程勘探及采样

2.1 岩土工程勘探

岩土工程勘探采用专业设备来对地下一定深度进行勘探，可直接、有效地了解建设影响深度范围内的地下水情况、岩土体特性及分布情况。

2.1.1 钻探

钻探利用钻探设备来破碎岩土体，形成钻孔并采样，进而了解地层情况。钻探的适用范围广，不受环境限制，钻探精度高。螺旋钻探部分适用于黏性土，部分适用于砂土、粉土，不适用于岩石、碎石土，采取对试样造成的扰动较小。无岩芯钻探适用于岩石、沙土、粉土及黏质土，部分适用于碎石土，但不能直观鉴别，采取会对试样造成移动扰动。岩芯钻探适用于岩石、砂石、粉土及粘性土，部分适用于碎石土，其特点在于鉴别直观，采取不会对试样造成扰动。冲击钻探适用于碎石土及沙土，部分适用于粉土，不使用于岩石及黏性土，这一方法鉴别不直观，采取会对试样造成一定扰动。锤击钻探适用于沙土、粉土及粘性土，部分适用于碎石土，不适用于岩石，其特点在于可直观鉴别，采取不扰动试样。震动钻探适用于沙土、粉土及黏性土，部分适用于碎石土，不适用于岩石，其特点在于鉴别直观，采取会对试样造成一定扰动。冲洗钻头适用于沙土、粉土，部分适用于黏性土，不适用于岩石及碎石土，这一方法鉴别不直观，采取会对试样造成一定扰动[2]。

2.1.2 坑探工程

坑探工程的特点在于工作人员可以直接查看、记录地质结构，这能帮助其更好地把握地质结构的细节，可以直接采样及原位测试。但这一技术的周期长、资金耗费大，当自然条件较差时不能使用这一技术。探槽是底面深度介于3～5m 的长条形槽，这一技术将地面覆土剥除，揭露基岩，可划分岩性，帮助工作人员了解断层破碎带，判断残坡积的厚度、物质及结构。试坑是从地面向下，深度介于3～5m 的垂直的方形或圆形小坑，通过试坑可取原状土样，作渗透试验及载荷试验。浅井从地表向下做5～15m 方形或圆形井，可用于判断风化层及覆盖层的厚度及岩性，可用于取原状土及做载荷试验。斜井的形状同浅井，其深度在15m 以上，一些情况下需要采取支护措施，通过斜井可明确覆盖层的性质及厚度，可判断断层破碎带、软弱夹层分布及风化壳分带，也可以了解滑动面、坡体结构等，斜井布置在岩层缓倾、地形平缓的地段。平巷不出露地面，但连通竖井，与岩层的走向垂直，通过平巷可做试验及了解河底的地质结构[3]。平硐是在地面有出口的水平坑道，其深度大，通过平硐可了解斜坡地质结构，判断河谷地段的风化岩层、破碎带、软弱夹层、地层岩性等，可取样，还能进行地应力量测及原位试验。

2.1.3 地球物理勘探

地球物理勘探采用物理原理和方法来探测场地岩土层，其特点在于立体可视，投入少，但有时会受到干扰。常用的物探方法包括放射性勘探、磁法勘探、电法勘探、重力勘探、地震勘探及地球物理测井等。

2.2 不同阶段的勘探技术应用

可行性研究阶段进行勘察时，工程地质测绘应用较多，通过勘探来发挥辅助的作用，勘探时以物探方法使用较多。初勘时需要整体评价场地情况，这一过程中主要是使用钻探方法配合采取土样试验。详勘时需要充分了解场地地质情况以及工程建设的影响因素等，需要充分了解岩土问题及基础，因此除了要进行现场勘探以外，还需要大量取土试验来辅助。

2.3 采取试样

勘察项目少不了采取试样这一任务，采取的试样可用于室内试验从而获取相关参数量化评价场地岩土。常见的采取试验样品包括水样、岩石样、扰动土样及原状土样。采样的方式比较多，采样可在地质调绘时的探坑及勘察施工作业时操作。

取土样时，根据方式的不同来划分可分为回转式及贯入式。回转式多用于密实、坚硬的土中，还可以应用于软岩中。当土的质地比较软时可以采取单动类型，当土质比较坚硬时可采取双动类型。

3 原位测试与室内试验

3.1 原位测试及室内试验的目的

原位测试及室内试验的目的在于对岩土的状态进行分析评价，为技术设计提供参数指导。原位测试在不对岩土体造成扰动的前提下进行试验，可以帮助工作人员了解岩土体的原本结构，但原位测试不能对试验时的应力路径进行控制，受到各种因素的限制不能广泛开展大型现场试验。室内土工试验时试验条件明确，可大量采取试样，但试样的采取、运输及试验过程中容易受到扰动，可能导致与试验结果不能真实反映土样的真实情况[4]。

3.2 原位测试技术

3.2.1 动力触探试验

动力触探试验使用一定动力能量将设备探头打入待测岩土层中，对锤击次数进行记录从而判断地基土的相关参数。通过动力触探试验可对地基的变形参数、承载力进行判断，可帮助工作人员判断持力层下空洞情况，可检验承载力以及判断是否存在软弱土层。

3.2.2 静力触探试验

这一方法将探头以静力的方法来匀速压入测试土层，在这一过程中使用电子量测仪器来测定探头端部所受阻力，从而帮助工作人员了解地基土的相关参数、判别液化、分类场地土、预估单桩承载力等。

3.2.3 标准贯入试验

这一方法将标准质量的落锤从规定的高度自由落下，借助重力势能将标准贯入器打入待测沿途曾，记录每贯入30cm 的锤击次数从而判断岩土层的密实程度、地基承载力、地基变形模量，还可以帮助了解花岗岩类风化情况、砂类土密实程度等。

3.2.4 静载试验

这一方法将一定面积的刚性承压板放置于待测物体上，对实验对象逐级施加设计力，观察时间与变形的关系，从而判断承载力。这一方法具有较强的泛用性，可应用于桥梁基础检测、结构构件检测及地基检测。

3.2.5 岩土原位应力测试

这一方法在保持岩体原始应力的前提下量测应力，可应用于质地均匀、完整且无水的岩石，结合实际情况可采用表面应力测试、孔底应力测试及孔壁应力测试。通过对岩体的原位应力测试，可评价软岩的流变及硬岩的岩爆。

3.2.6 现场直剪试验

这一方法使用换刀切取土样，对土样水平施加推力，竖向施加压力从而破坏土样，对数据进行分析从而得到试验参数。现场直剪试验所使用的试样要大于室内试样，且在现场实际操作，因此参数更加接近实际情况。通过现场直剪试验可判断土样的抗剪强度，可判断建筑及边坡稳定性。

3.2.7 应力铲试验

这一方法可应用于饱和土的检测，将应力铲放入土中，对孔隙水压力、水平总应力、垂直贯入阻力、静止侧压力系数等进行测试。这一方法可应用于划分土层、测定地基土的物理力学指标。

3.2.8 旁压试验

这一方法预先使用设备钻孔，将旁压器下入孔中，加压后旁压器膨胀变形从而对孔壁造成侧向挤压，对压力与变形关系进行测量，从而了解周围土体的参数。使用这一方法可计算变形模量及对地基的承载力进行估算。

3.3 室内试验

土的室内试验的测试项目包括矿物成分、力学指标及物理指标等。岩石的室内试验项目包括抗剪切强度、抗压强度、矿物成分及密度等。水土腐蚀性的室内试验主要是对离子成分及含量进行测定。

4 现场检验与监测

4.1 现场检验

现场检验包括施工时监管施工质量以及验证勘察成果。监管施工质量主要是施工时对质量进行监督控制，如检查桩是否有检验报告、是否满足要求，对基槽开挖时检验基槽尺寸及基槽底部标高等。验证勘察成果是在施工过程在基坑开挖时对揭露土体进行判断评价，通过现场情况的观察可以对勘察结果的成果进行补充、修正。当发现实际情况与勘察成果存在出入时就需要补勘。

4.2 现场监测

现场监测管理、观测所有会对工程造成影响的不良地质情况，其贯穿建设工作全程。通过现场监测可以为工程安全提供保障，确保工程得以顺利施工，确保项目运营期间的安全。现场监测的内容主要包括：（1）监测环境条件：监测水文地质条件及工程地质等要素，特别是监测会对工程带来威胁的不良地质现象；（2）监测各种荷载下岩土的变化；（3）工程施工及运营过程中贯穿对结构物的监测。

5 结语

为了更好地提高岩土工程勘察成效，工作人员们理应对沿途样品、项目及取值等进行深入研究及分析，以便得出更精确的检测数据及答案。除此之外，工作人员在进行岩土测试的过程中还应对地质与岩土资料进行勘察及测试，依据工程的要求及岩土性状等因素制定一系列行之有效的对策及施工方案。