巖土工程勘察原位測試常見問題及對策

原位測試作為巖土工程勘察的重要手段，常與鉆探配合使用。觸探的優點在于可以獲得連續的定量數據，鉆探取樣一般均有一定的豎向間隔，導致數據不連續，從而導致代表性不足；加之取樣過程中諸多影響因素導致取樣質量下降，從而對勘察質量造成影響。觸探還是一種原位測試手段，能基本保持巖土原來的結構、濕度和應力狀態，可以有效的避免取土、運輸、試驗過程中的擾動。同時，幾種常規的原位測試手段，如標貫、動探、靜探等，還具有施工速度快捷、施工費用低的特點，一直深受廣大巖土工程師的喜愛。但是，原位測試畢竟是一種間接的勘察手段，其誤差也應引起足夠的重視，如儀器、試驗條件、試驗方法、操作技能、土層的不均勻性等，均能造成測試誤差。本文就原位測試過程中幾種常見問題進行討論和分析，結合外業現場實際情況，非常具有針對性和可操作性。

1、標貫試驗常見問題

1.1、標貫設備的符合性。應保持貫入器靴的刃口完整，當出現缺口或卷刃等損壞時，應及時更換。具體標準為單個缺口長度大于5mm或總長度大于12mm。常見損壞是因為地層存在大塊建筑垃圾、長時間在較硬的強風化巖層中貫入、在鋪裝地上拖拽等，特別是后一點，現場操作應極力避免。導向桿應經常擦拭，防止泥土和油泥附著，避免落錘卡滯提拔導向桿，使得貫入器靴脫離貫入土層。

1.2、鉆孔質量要求。宜采用回轉鉆進，地下水位以下采用泥漿護壁，保證清孔效果，孔底殘土厚度一般不得超過5cm。在軟土層或中密以下的粉土、砂性土中鉆進時，一般不宜采用螺旋鉆具。螺旋鉆具在遇到松散粉土或砂土時泥漿護壁效果較差，渣土容易在鉆具有效葉片以上部位堆積，造成提鉆困難，強行提拉鉆具在孔底形成負壓效應，導致大范圍擾動，從而使標貫很難下到試驗部位；試驗部位土層強烈擾動造成試驗結果失真、標貫擊數過低。

1.3、試驗操作要求。因為標貫試驗的土層適應性和貫入距離的限制，一般應提前設計好標貫起始深度?？梢杂酶浇淹瓿煽碧娇踪Y料，設計好標貫位置，有效避免盲目試驗，特別是土層較薄的情況下，容易漏過試驗土層。應注意保持鉆桿垂直，避免搖晃，一般可以用專門鐵鉤或定位繩進行控制。應控制合理的錘擊速度，避免錘擊速度過快，一般控制在30擊/min。因為當速度過快時，自動脫鉤裝置可能尚未動作，重錘在慣性作用下繼續向上提升，造成落距超限，還可能因為操作手反應不及時使脫鉤器提拉頂端限位螺母，造成貫入器靴脫開試驗土層位置。尚應注意保留標貫器中樣品，及時鑒別和描述，重點描述均勻性，包含物等。特別是用于液化判別時，應使用對應標貫點的樣品測定粉土黏粒含量，不能使用其他位置的黏粒含量試驗代替，否則就不能滿足抗震規范關于液化判別“諸點判別、按孔計算、綜合判定”的基本原則。

1.4、擊數讀數要求。認真測量孔深和桿長，校對放置位置，若土層較軟出現自重貫入（溜桿）時，應記錄溜滑深度，這部分擊數按0記錄。探桿標劃15/10/10/10cm位置，視線與標線平行，一般記錄整數即可。土層較軟單擊貫入度過大時，可能造成深度超擊，此時可根據實際超擊深度換算。

2、動探試驗常見問題

2.1、動探設備的符合性。試驗前應檢查探頭磨損情況，當直徑和錐尖高度分別磨損超過2/5mm時，應及時更換。應注意不得用42mm直徑探桿進行超重型試驗，避免因探桿剛度不足引起的水平向失穩和能量損失。42mm探桿一般用在重型動探中，多數鉆探用探桿直徑也為42mm，使用廣泛，容易調配。最近也有一種趨勢，廣泛使用50mm直徑鉆桿，超重型觸探也可使用，但應注意重型觸探應調換為42mm。目前也有研究兩種直徑對于擊數帶來影響的文章，但未形成廣泛共識，還需要積累經驗。

2.2、試驗操作要求。因為連續錘擊的需要，應設置專門觸探架保持觸探桿垂直及整個觸探裝置的安全。為保證試驗準確性，地面以上觸探桿高度不宜超過1.5m。錘擊速度控制在15~30擊/min，原因同標貫試驗說明。需要說明的是，根據地層強度的變化，重型和超重型動探可互換應用。當重型動探擊數大于50擊/10cm時，可改用超重型動探。特別是在密實碎石土中貫入時，會出現跳錘嚴重的現象，此時則應立即更換為超重型動探。

2.3、連續貫入的問題。特別應注意，不應將圓錐動力觸探試驗標貫化，即每次試驗僅貫入30cm。動力觸探存在明顯的臨界深度，觸探的臨界深度，是一種特殊的滯后反映。當探頭從空孔段開始向下貫入時，探頭周圍土體向外擠壓，從而形成圓柱空間。貫入深度較小時，土體產生剪切位移使初始貫入點附近土層隆起，減小探頭阻力使擊數降低[2]。試驗表明，各種土的臨界深度均不超過1m。所以當每次僅貫入30cm時，整個試驗段處在臨界深度內，擊數顯著偏小，不能反映正常地基土的力學性質，不宜用來確定地基承載力。如果需要分段觸探，應以層為單位，當層薄時應多層連續貫入。

2.4、注意剔除異常值。在有效厚度內剔除少量擊數特殊大值，剔除因大塊卵石等引起的擊數過大，因為個別大顆粒含量不足時并不能增加土層承載能力。當異常值數量超過統計層位總試驗次數的10%時，應根據鉆探結果綜合論證。

3、靜探試驗常見問題

3.1、靜探設備的符合性。目前使用較多的是雙橋靜力觸探，錐頭與摩擦筒分開，可以同時測量錐尖阻力和側壁摩擦力兩個參數。國內應用較多的是15cm2探頭，錐頭直徑43.7mm，側摩擦筒工作面積300cm2。推薦使用10cm2探頭，錐頭直徑35.9mm，側摩擦筒工作面積200cm2。國際通用標準為10cm2，為了向國際標準靠攏，便于測試結果的比較和研究成果的交流，推薦使用國際標準探頭。建議同時使用高強度優質探桿，可以有效增加觸探深度。

3.2、探頭標定。靜力觸探頭在使用前必須進行標定。靜力觸探頭一般每三個月標定一次，在規定期限內發現異常情況時，應重新標定。當使用頻率高時，應縮短標定時間間隔。當標定出現應力與應變呈曲線關系時，或者截距很大，回零性差以及彈性滯后現象嚴重的探頭均不能使用。標定時，不僅做加壓標定，也應做卸載回程標定。

3.3、調直調平工作。靜力觸探為連續性貫入，前5m探桿在貫入過程中起重要的導向作用，且探桿剛度相對較小，對于探桿彎曲度及設備調平工作應特別注意。實踐中當遇到成層土軟硬不均或夾有鈣礓石等包含物時，容易出現探桿偏斜。

3.4、探頭的歸零檢查。靜力觸探探頭均采用對溫度敏感的元器件，而一般地表以下6m內地溫變化較大。觸探頭貫入土中0.5~1.0m（在冬季應超過凍結線），然后提升5~10cm，待量測儀器上無明顯溫漂時，記錄零讀數或調整零位，方能開始正式貫入。地面以下6m范圍以內一般每間隔2~3m應做一次歸零檢查，終孔時應記錄零漂值[3]。應注意在提升時，角機不得溜滑，盡量避免角機觸點與微動開關接觸時提拔探桿。

3.5、嚴格控制貫入速度。應保持勻速貫入，貫入速率為1.2（±0.3）m/min，同一孔應保持相同速率。根據實踐經驗，對于一般沉積土，貫入速率對貫入阻力有一定影響，貫入阻力隨貫入速度增加而增加，基本呈線性關系[4]。當采用靜力觸探數據求取各類土的物理力學性質指標時，應嚴格控制貫入速率，建議采用標準貫入速率。當貫入速率不在推薦范圍時，一般不宜用做物理力學性質指標的判定，建議積累當地經驗與其他勘探手段相互驗證。對于砂土，因超靜孔隙水壓力隨貫入速率降低而減小，貫入阻力隨之增大，會極大影響測試成果的準確度[5]。目前靜力觸探作業出現了快速貫入的傾向，技術人員應予充分注意。

4、結束語

標貫、動探、靜探均為普遍采用的原位測試手段，充分理解和掌握其原理，正確的操作手段對于提高勘察質量至關重要?，F場作業人員和技術人員應該嚴格按照操作規程規范作業，提供的成果資料才能做到提高作業效率，保證勘察質量。

參考文獻

[1]工程地質手冊編委會.工程地質手冊（第五版）[M]北京：中國建筑工業出版社，2018.4

[2]中華人民共和國行業標準《鐵路工程地質原位測試規程》（TB 10018-2018）

[3]中國工程建設標準化委員會標準《靜力觸探技術標準》（CECS 04:88）

[4]丁洪國.貫入速率對淤泥質土靜探成果影響的試驗分析[J].城市道橋與防洪，2012年6月第6期：287

[5]胡立明,丁洪國.密實砂土層中靜探貫入速率影響程度的試驗分析[J].工程勘察，2016年增刊第2期：85