岩土工程勘察进步与技术性探讨

　　摘要：岩土工程勘察的目的是为设计、施工提供地质勘察成果及各项岩土工程参数，是建设工程中不可或缺的重要环节。为了提高勘察工作的准确性及科学性，结合我们多年的工作实践，在土样的取送及原位测试的应用等几个方面与同行进行探讨。
　　关键词：岩土工程勘察；原状土；原位测试
　　随着我国工程地质勘察专业经过多年的努力，多数从事岩土工程勘察工作的技术人员的知识得到了更新换代，岩土工程技术不管从勘探手段、测试设备、试验仪器、计算机技术的应用还是技术人员知识的广度和深度都有了很大的提高。但是，随着我国经济改革的进一步深入，勘察市场竞争越来越激烈，不少勘察单位由于种种原因不愿意购置先进设备，低价中标使许多勘察单位不愿意采用先进手段和先进设备，造成目前许有些察单位的勘察技术进步有停滞不前的趋势，许多与工程密切相关的课题得不到解决，土样取样的真实性及原位测试的广泛应用是促使勘察工作进步的基础，离开第一手资料的真实性和准确性，之后所做的一切勘察工作都是毫无意义的。
　　1现场原状土取样
　　1.1原状土样定义及作用
　　原状土样是指将天然状态下的土以一定的手段从地下取出，并保证土的结构和构造不变，并将其固定在一定尺寸的容器内密封的土样。容器外要标明取土位置和时间。由于不同成因的土在结构构造上有很大的差异，因此在室内试验中会表现出不同的物理力学性质。室内通过原状土样基本的物理力学性质测试可以获得表征土原始状态的参数如含水率、密度、塑性指数、液性指数等，还可得出基础设计重要参数指标，如强度、压缩性、渗透性等。
　　
　　1.2原状土取样中的经验与教训
　　如今取土器种类很多，应根据地区经验针对不同土质采用，尽量采用模锻取土管，使刃口处的直径比管的内径稍小，可减小侧壁的摩擦。由于土样采取的方法不同，导致取回的“原状”土样的质量在不同的试验室之间差别很大，从而使室内试验数据与真实情况有较大的误差。取样方法的不同会导致土样含水率有一定的变化，应注意在取土装置上及时加装套管，以避免地下水对原状土的影响。取出后应迅速密封。天气炎热时为避免蜡封融化，宜采取多种措施密封。天气寒冷要避免冰冻。土样保存时间不宜超过三周。土样运送过程中，采用自制的缓震装置对土样加以保护，对无粘性土土样应尽量避免有过大的震动。土体的结构性遭到破坏，会导致粘聚力与内摩擦角试验值与现场产生过大差异。
　　
　　1.3采取原状土样的主要影响因素
　　土样在原位围压条件下被取出总是要经受一个卸荷过程，从而产生一定程度的膨胀量。在试坑处采集的土样往往由于取土管或其他采集装置打入时体积变化而受到扰动。土层中有砾石时会大大加重土样的扰动程度。土样在采取过程中，取土器侧壁与土样之间的摩擦会使土样受压。事实上，要取得一个真正的原状土样几乎是不可能的，尤其是无粘性土的。所以一般惯例上称的“原状土”，是指取土样时已采取了一些预防措施，使取样土骨架的扰动减至最小而非真正意义上的原始状态土样。
　　
　　2原位测试的应用
　　普通的粘性土可以通过采取原状土样进行室内试验，对于无粘性沉积土或饱和度高的软土来说，由于几乎不可能获取不受扰动的原状试样。所以对这类土的密实度、强度和压缩性评价通常需要通过原位测试方法获得。勘察中我们常用的几种原位测试手段的作用与适用性如下：
　　2.1载荷试验
　　载荷试验是在现场用一个刚性承压板逐级加荷，以测定天然地基或复合地基的变形随荷载的变化而变化，借以确定地基承载力的试验。通常此试验可确定地基土的承载力、变形模量、基床反力系数等，也可以用于地基处理效果检测。要注意的是载荷试验其影响深度较有限，不能对深层地基作出评价。十字板剪切试验是将套管打到预定的深度，并将套管内的土清除。将十字板装在钻杆的下端后，通过套管压入土中，压入深度约750mm。然后由地面上的扭力设备对钻杆施加扭矩，使埋在土中的十字板扭转，直至土剪切破坏。此试验适用于原位测定饱和软粘土的不排水抗剪强度，所测得的抗剪强度值，相当于试验深度处天然土层在原位压力下固结的不排水抗剪强度。由于不需要采取土样，避免土样扰动及天然应力状态的改变，是一种有效的现场测试方法。它可在现场基本保持原位应力条件下进行扭剪，适用于灵敏度St≤l0，固结系数Cv≤100(m2/年)的均质饱和软粘土，对于不均匀土层，特别夹有薄层粉细砂或粉土的软粘土，该试验会有较大误差，使用时需谨慎注意。
　　2.3圆锥动力触探试验
　　圆锥动力触探试验是利用一定的锤击能量，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据贯入土中的难易程度(贯人度)来判别土的性质的一种现场测试方法。根据它的试验指标可用于进行地基土的力学分层，定性地评价地基土的均匀性和物理性质(状态，密实度)，查明土洞、滑动面、软硬土层界面的位置。通过建立地区经验，也可用于评价地基土的强度和变形参数，评价地基承载力、单桩承载力。圆锥动力触探设备简单，操作方便，适应性广，并有连续贯入的特性，但试验误差较大，再现性较差。
　　2.4标准贯入试验
　　标准贯人试验是利用规定的落锤能量(锤质量为63．5kg，落距76cm)将贯入器打人土中，根据贯入的难易程度，用贯人30cm的击数N判定土的物理力学性质。它操作简单，地层适应性广，对不易钻探取样的砂土和砂质粉土尤为适用，当土中含有较大碎石时，使用受限制。通过试验可取得扰动土样，进行鉴别土类的有关试验。该试验的缺点是离散性比较大，所以只能粗略地评定土的工程性质。与圆锥动力触探试验相似，它不能直接测定地基土的物理力学性质，而是通过与其他原位测试手段或室内实验成果进行对比，建立关系式，积累地区经验，才能用于评价地基土的物理力学性质。
　　2.5波速测试
　　波速测试是利用波速确定地基土的物理力学性质或工程指标的现场测试方法。主要用于测定各种类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速，以此来划分场地类型；提供地震反映分析所需的地基土动力参数(动剪切模量、阻尼比、动剪切刚度等)；提供动力机器基础设计所需的地基土动力参数(抗压、抗剪、抗扭刚度及刚度系数、阻尼等)；判断地基土液化的可能性。另外，波速测试本身可以用来评价地基土的类别和检验地基加固效果。
　　2.5静力触探试验
　　静力触探试验是利用准静力以恒定的贯入速率将圆锥探头通过一系列探杆压入土中，根据测得的探头贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的原位试验。试验仪器经过多年的发展有了不同类型的触探探头，其中电测孔压式是最适用的一种静探方法。它可以利用孔压测量的高灵敏度来修正所测参数，分辨薄土层的存在，可评估土的固结特性等。特别是对饱和粘土更是如此。但是静探试验不能对土进行直接的观察、鉴别，而且对于含碎石、砾石的土层和很密实的砂层不适用。
　　
　　3结语
　　岩土工程勘察涉及的内容很广泛，但平时工作中获取第一手资料时常见的是上述两方面的问题。现在岩土测试手段很多，各种技术在不断的进步，这就需要我们熟悉每种试验手段的适用范围，并及时掌握最新的技术，以提高工作速度和质量。有时岩土勘察工作的不可预知性会让现场工程师改变已定好的计划，因此应该灵活的面对工作中的难题，不可墨守常规。工程勘察要求在开展工作之前尽可能的收集资料，再决定采用合理的试验方法与技术手段。只顾保护自身的利益，单纯为了降低自己的风险而提交过于保守的数据是很不道德的。同时要避免不经过详细的勘察而采取一个保守的基础设计，导致工程造价大幅度增加，造成不应该有的经济损失。
　　岩土工程勘察包括原状土取样、室内试验和现场进行原位测试等方面，必须重视每一个环节严格按照有关规范执行，同时结合地区经验，采用尽可能多的勘察手段进行综合勘察，才能保证勘察结果的准确性及科学性。
　　以上是对岩土工程勘察中几个常见问题的剖析，希望能够引起同行们的重视，在实施注册岩土工程师制的进程中，努力提高工程勘察业务人员的技术能力和道德素质，遵循“先勘察、后设计、再施工”的科学建设程序，更好地发挥岩土工程勘察是设计的先行与依据的作用，为基础和上部结构设计提供准确、详实的岩土工程资料，尽量避免产生设计冒险或保守浪费两种后果的发生，为社会生产做出积极贡献。

《岩土工程勘察进步与技术性探讨》

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