静力触探在岩土工程中的应用

静力触探在岩土工程中的应用

摘要:随着静力触探的问世,为我国工程地质勘探工作提供的新的发展技能,加快我国工程地质勘探工作的发展。目前,静力触探技术已被广泛运用到岩土工程勘探工作中,是原位测试试验的基本手段。为此,本文将以合肥市地域勘探工作为例,分析静力触探在现代化社会的发展与应用,以及新型静力触探技术的发展与应用。

关键词:静力触探;发展与应用;岩土工程;新兴技术

将静力触探技术运用到岩土工程开发与勘探工作中,能够优化钻探作业、取样作业、运输作业等,防止作业活动对岩土原生结构造成影响,快速获取岩土地质的宏观结构特征。因此,静力触探技术在岩土工程发展中具有无可替代的作用,应用范围较为广泛,技术手段较为成熟。静力触探技术主要是运用匀速静压力,将规格标准的圆锥形探头没入土城,并对探头所承受的阻力进行测量。

1静力触探测试新技术的发展

1.1孔隙水压力静力触探技术

将标准静力触探技术与测孔隙水压力内部的传感元件进行从新组合,从而形成一种新型技术,即“孔隙水压力静力触探技术”(CPTU)。该技术对空气侧壁所受的莫测了和定锥尖所受的阻力进行测量时,能够同时对孔隙水压力进行测量;贯入停止时,可对超孔隙水压的消散程度进行测量。土的强度以及变形程度、排水性能函数均是静探探头进入土层后所形成的超孔隙水压力。从我国孔隙水压力静力触探技术的发展与应用来看,该技术所运用到的仪器设备在我国多家设备生产厂商进行生产,并将改技术纳入原位测试规范的行列。

1.2波速静力触探技术

以电测静力触探仪为研究基础,将波速测量装置安置到电测静力触探仪中,使静力触探仪的探头上部拥有一个三分量的检波器,并利用检层法,开展波速静力触探检测活动,故该技术被成为“波速静力触探技术”(SCP-TU)。运用该技术所获取的监测结果拥有两种资料,即“静探”资料与“波速”资料,该技术与传统波速检测技术相比,具有显著优势,例如成本地、劳动量小、速度快、精确度高等。相关研究与应用证实:“波速静力触探技术”的最佳测试深度为3~30m、最浅测试深度为0.5m、最大测试深度为40m。除此之外,波速静力触探技术能够使土城与波速探头紧密相贴,提高测试结果的准确性与有效性。

1.3旁压静力触探技术

原位测试技术“旁压测试”(PMT)运用较为广泛,其理论实质是让钻孔进行原位横向载荷试验,技术原理:利用旁压器对竖直孔内实施加压工作,使保护套或者是旁压膜发生膨胀,然后由保护套或者是旁压膜将压力传到周围的软岩或者是土体上,使软岩或者是土体发生变形,直到软岩或者是土体被压力破坏;对装置所施加的压力、软岩或者是土体的变形进行测量,从而分析压力与软岩或者是土体变形之间所存在的关系,利用曲线图表现二者之间的关系;开展试验评价,其评价内容主要为孔周软岩或者是土体的承载力、孔周软岩或者是土体变形性质等。将旁压测试技术与静力载荷测试技术进行分析对比可发现,旁压测试技术能够对不同深度的地基进行测量,且所测得的地基承载力数值和平板载荷测试数值较为接近,准确度相对较高。随着科学技术的不断发展,为使旁压测试效果,特将旁压测试技术与静力触探技术结合在一起,形成“旁压静力触探技术”(CPT-PMT)。

1.4电阻率静力触探技术

实施静力触探技术时对岩土电阻率进行测量,即“电阻率静力触探技术”(R-CPTU),具有较强的经济性与快速性,能够实现一孔多用。将电阻装置安装到静探探头的后方,形成电阻率静力触探装置,能够对孔隙水总电阻率和多孔介质进行测量。该技术具有两种形式的电极,即15mm、150mm,大电极距适合对厚层土进行测量、小电极距社会对薄层土进行测量,所获取的电阻率数值大约是电极距范围土层平均电阻率的两倍。

1.5放射性同位素静力触探技术

将静力触探与放射性同位素结合在一起,形成“放射性同位素静力触探技术”(RI-CPT),该技术能够抵御电磁场的干扰,对岩体接触界线、定隐伏构造位置等信息进行测量,了解孔隙度、介质的密度等信息。

1.6静探头携带摄像头技术

将摄像头技术运用到静力触探技术中,能够有效运用CPT技术,使静力触探技术结果更加的直观与真实,因此该技术被成为“静探头携带摄像头技术”。该技术是将无线电摄像头安装到静力触探的上方0.5m的位置,使静力触探设备具备摄像功能。

2静力触探工程应用实例分析

随着静力触探研究成果陆续问世,比广泛运用到岩土工程发展建设工作中。为此,本文以安徽地区为例,分析静力触探技术在岩土工程中的实际应用。

2.1了解土体特征,合理规划地貌单元

南淝河从西到东贯穿合肥市,最终汇入巢湖。应合肥市河流地势受基底断裂构造的影响,河流阶地呈现内叠阶地形式,上叠阶地位于合肥市东部。对地貌单元进行划分与判断,需要结合地层结构的地形标高、地貌形态、分布特点等因素,确保地貌单元规划的准确性与合理性。因此,当了地层结构分布特点后,就能够对河流阶地类型进行判断,为工程地质评价场地提供有力的条件。

2.2了解粉土桩基,防止基桩发生偏离

从安徽巢湖、沿江、淮北沿岸的地质组成来看,主要含有沙土、布饱,导致该地区抗震性和稳定性相对较差,强度低,容易发生变形,不符合建筑施工的要求,对其进行施工时通常选用桩基工程。因桩基工程在预制基桩输送过程和持力层选择过程,沉桩较为困难,导致基桩无法到达应有的位置,降低桩基承载力,通常需要对其进行截桩或者是接桩,并对打桩设备造成不同程度的损坏。例如江南某医院开展基桩施工时,应基桩没有达到指定位置,导致土桩混乱,浪费资源,对影响社会正常工作秩序。通过运用静力触探相关技术能够在基桩施工前,准确找准基桩驻扎位置,提升基桩承载力,节约施工材料,降低岩石工程施工成本,降低施工对当地环境的影响。

2.3确定隐物位置,避免影响地下隐物

随着地下人防坑道工程的不断修建,在一定程度上改变了我国地质构造,且受历史人文因素的影响,部分城市地下均埋藏有古墓等隐蔽性物体。对此类隐蔽物体进行勘察具有较大的工作难度,不利于岩土工作的开展与实施。通过运用静力触探技术能够准确了解地下隐蔽物体的空间位置以及形状特征,为岩土工程的开展提供可靠的理论依据。

3总结

综上所述,静力触探技术已被广泛运用到我国岩土工程开发建设活动中,有效为我国岩土工程建设提供可停靠的理论依据,促进岩土工程的发展与建设。在科学技术的推动下,注重静力触探技术与其他科学技术的融合,从而研发出新型静力触探技术,加快岩土工程测试技术的发展,提高岩土工程测试技术的便捷性、准确性、可靠性与先进性。广泛吸收国内外先进技术理论与方法,做好试验与总结工作,使静力触探技术能够符合我国岩土工程研发与应用需求,落实静力触探技术的执行能力与管理能力,使新型静力触探技术能够被广泛的运用到岩土工程发展建设中。

参考文献

[1]郭林坪.随机场理论在港口工程和海洋工程地基可靠度中的应用[D].天津大学,2014.

[2]张青青,刘旭,陈宇,齐琛森.静力触探技术的发展分析概述[A].2014年12月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会,2014:2.

[3]沈小克,蔡正银,蔡国军.工程勘察与原位测试技术进展[A].中国土木工程学会第十二届全国土力学及岩土工程学术大会论文摘要集[C].中国土木工程学会土力学及岩土工程分会,2015:21.

作者:涂志良 单位:江西省核工业地质局二六七大队