【摘要】本文對巖土工程中常見的幾種原位測試方法的機(jī)理及其應(yīng)用做一細(xì)化并提出合理化建議，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)用性。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；原位測試；試驗(yàn)方法

正文

1、原位測試方法分類

所謂的原位測試法就是在巖土層原來所處的位置，基本保持的天然結(jié)構(gòu)，天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測定巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。原位測試包括靜力觸探、動力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切、旁壓試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)、扁板側(cè)脹試驗(yàn)、應(yīng)力鏟試驗(yàn)、現(xiàn)場直剪試驗(yàn)、巖體原位應(yīng)力測試、巖土波速測試等。

1.1 靜力觸探

靜力觸探測試簡稱靜探（CPT：static cone penetration test）， 是把一定規(guī)格的圓錐形探頭借助機(jī)械勻速壓人土中，并測定探頭阻力等的一種測試方法，實(shí)際上是一種準(zhǔn)靜力觸探試驗(yàn)。試驗(yàn)是用機(jī)械裝置把帶有雙層管的圓錐形探頭壓人土中，在地面上用壓力表分別量測套筒側(cè)壁與周圍土層間的摩阻力（fs）和探頭錐尖貫入土層時(shí)所受的阻力（qc）。

1.2動力觸探

圓錐動力觸探試驗(yàn)習(xí)慣上稱為動力觸探試驗(yàn)（DPT：dynamic penetration test）或簡稱動探，它是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的圓錐形探頭打入土中，根據(jù)每打入土中一定深度的錘擊數(shù)（或貫入能量）來判定土的物理力學(xué)特性和相關(guān)參數(shù)的一種原位測試方法。

1.3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT：standard penetration test）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)習(xí)慣上簡稱為標(biāo)貫。它使用SPT錘將鉆桿底部的對開管式貫入器打入鉆孔孔底的土中，取得土樣。貫入300mm（1英尺）所需要的錘擊數(shù)稱為N值，其與土體強(qiáng)度有關(guān)。

1.4十字板剪切試驗(yàn)

野外十字板剪切試驗(yàn)（FVST：Field Vane Shear Test）習(xí)慣上稱為十字板剪切試驗(yàn)，是用插入軟黏土中的十字板頭，以一定得速率旋轉(zhuǎn)，測出土的抵抗力矩，換算地基土不排水抗剪強(qiáng)度的現(xiàn)場試驗(yàn)。

1.5旁壓試驗(yàn)

旁壓試驗(yàn)（LLT：Lateral Loading Test）是將圓柱形旁壓器豎直放入土中，通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓力傳給周圍的土體（巖體），使土體（巖體）產(chǎn)生變形直至破壞，通過量測施加的壓力和土變形之間的關(guān)系，即可得到地基土在水平方向的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。旁壓試驗(yàn)是利用旁壓儀在原位測試不同深度土的變形性質(zhì)和強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)方法。

1.6靜載試驗(yàn)

靜載試驗(yàn)（SLT：Static Load Testing）是指在樁頂部逐級施加豎向壓力、豎向上拔力或水平推力，觀測樁頂部隨時(shí)間產(chǎn)生的沉降、上拔位移或水平位移，以確定相應(yīng)的單樁豎向抗壓承載力、單樁豎向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗(yàn)方法。

1.7扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)

扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)（DMT：The Flate Dilatometer Test）是利用靜力或錘擊動力將一扁平鏟行測頭貫入土中，達(dá)到預(yù)定深度后，利用氣壓使扁鏟測頭上的鋼膜片向外膨脹，分別測得膜片中心向外膨脹不同距離時(shí)的氣壓值，進(jìn)而獲得地基土參數(shù)的一種原位測試。

1.8應(yīng)力鏟試驗(yàn)

應(yīng)力鏟試驗(yàn)（SST：Stress Shovel Test）主要是利用應(yīng)力鏟測試飽和土的靜止側(cè)壓力系數(shù)，現(xiàn)場快速測定土的垂直貫入阻力和水平總應(yīng)力及孔隙水壓力，從而得到土的水平有效應(yīng)力和靜止側(cè)壓力系數(shù)K0值以及固結(jié)系數(shù)Ch值。

1.9現(xiàn)場直剪試驗(yàn)

一般直剪試驗(yàn)是用環(huán)刀切出厚20mm的圓形土餅，將土餅推入剪切盒內(nèi)，分別在不同的垂直壓力P下，施加水平剪力進(jìn)行剪切，使試樣在上下剪切盒之間的水平面上發(fā)生剪切至破壞，求解破壞時(shí)的剪切應(yīng)力τ，根據(jù)庫倫定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)摩擦角φ和粘聚力C。對于現(xiàn)場直剪試驗(yàn)，現(xiàn)場直剪試樣的受剪面積比室內(nèi)試驗(yàn)大得多（一般巖體，試體為70cm×70cm×70cm；對完整堅(jiān)硬巖石，試體為50cm×50cm×50cm；試體受壓剪切面積大約2500cm2），且又是在現(xiàn)場直接進(jìn)行試驗(yàn)的，因此較室內(nèi)試驗(yàn)更符合天然狀態(tài)，得出的結(jié)果更加符合實(shí)際工程的基數(shù)要求。

1.10巖體原位應(yīng)力測試

巖體原位應(yīng)力測試就是在不改變巖體原始應(yīng)力條件的情況下，在巖體的原始位置進(jìn)行應(yīng)力量測的方法，巖石應(yīng)力測試適用于無水、完整或較完整的均質(zhì)巖體，可采用孔壁、孔底和表面應(yīng)力測試。

1.11巖土波速測試

波速測試適用于測定各類巖土體的壓縮波、剪切波或瑞利波的波速，可根據(jù)任務(wù)要求，采用單孔法、跨孔法或面波法。利用鐵球水平撞擊木板，使板與地面之間發(fā)生運(yùn)動，產(chǎn)生豐富的剪切波，從而在鉆孔內(nèi)不同高度處分別接收通過土層向下傳播的剪切波。因?yàn)檫@種豎向傳播的路徑接近于天然地層由基巖豎直向上傳播的情況，因此對地層反應(yīng)分析較為有用。

2、各種原位測試成果的應(yīng)用

2.1靜力觸探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用在于：對地基土進(jìn)行力學(xué)分層并判別土的類型；確定地基土的參數(shù)（強(qiáng)度、模量、狀態(tài)、應(yīng)力歷史）；砂土液化可能性；淺基承載力；單樁豎向承載力等。

2.2工程中常利用動力觸探進(jìn)行力學(xué)分層，評定土的均勻性和物理性質(zhì)（狀態(tài)、密實(shí)度）、土的強(qiáng)度、變形參數(shù)、地基承載力、單樁承載力，查明土洞、滑動面、軟硬土層界面，檢測地基處理效果等。

2.3一般來說，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)應(yīng)用對象偏重于松散介質(zhì)，主要應(yīng)用于劃分風(fēng)化巖與殘積土的界限：這方面的資料目前僅限于花崗巖地區(qū)，用N值（實(shí)測擊數(shù)）劃分殘積土、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖的界限。

2.4十字板剪切試驗(yàn)用于測定飽和軟粘土的抗剪強(qiáng)度和靈敏度、判斷地基加固效果和強(qiáng)度變化規(guī)律、測定地基或邊坡滑動位置、計(jì)算地基容許承載力。

2.5旁壓試驗(yàn)主要應(yīng)用于天然地基承載力的判斷，地基變形模量計(jì)算，樁的豎向承載力估算等。

2.6靜載試驗(yàn)廣泛應(yīng)用于地基基礎(chǔ)及橋梁、房屋結(jié)構(gòu)的承載力檢測。

2.7扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)用于土層劃分與定名、不排水剪切強(qiáng)度、應(yīng)力歷史、靜止土壓力系數(shù)、壓縮模量、固結(jié)系數(shù)等的原位測定。

2.8應(yīng)力鏟試驗(yàn)?zāi)芫_劃分土層界面、土類定名，提供土的其他物理力學(xué)指標(biāo)（包括某些動力學(xué)指標(biāo)）。

2.9現(xiàn)場直剪試驗(yàn)可測定試體抵抗剪切破壞的能力，為地下建筑物、巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析提供抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

2.10巖體原位應(yīng)力測試一般是先測出巖體的應(yīng)變值，再根據(jù)應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系計(jì)算出應(yīng)力值鉆孔巖心法測求三向、雙向應(yīng)力；用掏槽法測求巖體表面單向應(yīng)力。準(zhǔn)確的測定巖體的應(yīng)力有助于預(yù)防遇到堅(jiān)硬巖層中的巖爆現(xiàn)象和軟弱巖層中的流變現(xiàn)象，給工程施工帶來危害。

2.11巖土波速測試主要用于劃分場地類型、計(jì)算場地基本周期、提供地震反應(yīng)分析所需的地基土動力參數(shù)、判別地基土液化可能性、評價(jià)地基處理效果

3、結(jié)論與建議

巖土工程原位測試技術(shù)是巖土工程的重要組成部分，巖土的工程性質(zhì)、試驗(yàn)成果和精度，會因其種類、狀態(tài)、試驗(yàn)方法和技巧的不同而有較大的出入。工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)地層、巖性、工程性質(zhì)和所需成果來選擇合適的測試方法，這樣可以快速收集所需數(shù)據(jù)，有利于成果的有效應(yīng)用，避免工程中帶來不必要的損失。所以，細(xì)微的了解各種原位測試方法，能給工程實(shí)踐帶來很大的便利，達(dá)到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

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