探究静力触探在岩土工程勘探中的应用

熊欢 李山鹏 吴迪 熊万杰 马晨原

摘要：岩土工程勘探领域在国家整体实力提升的过程中实现了很多突破与创新，除了灵活运用各种先进的勘探技术和手段以外，原有的勘探方式与工作理念也经过某些科研团队的研究得到了进一步完善。岩土工程勘探领域应用最为频繁且重要的一种技术就是静力触探，勘探团队以提升岩土工程勘探质量与效率为目的，必须加强对静力触探技术应用要点和应用原理的研究，以便更好的发挥其在勘探实践中的价值。

关键词：静力触探;岩土工程;探勘;应用

原位测试岩土工程能最大化的避免岩土体原生结构因原位应力的释放而受到扰动影响，尤其是由钻探、运输、取样等作业环节带来的影响因素，高效的获取能够直观反映岩土体宏观结构特征的工程参数，而静力触探就是在该领域应用最广最普遍的一种手段。静力触探试验的过程就是以匀速状态的静力压力将标准规格的圆锥形探头送到土层中，与此同时完成土的力学特性、探头阻力测探的原位测试手段，其同时具有收集不同工程地质参数和明确地层界面的功能。

1 静力触探技术概述

测试工作一直以来就是岩土工程勘探的一个重要环节，应用于该环节的静力触探测试技术能够让土层所处位置保持天然含水量、天然届欧股和天然应力的情况下完成岩土各项工程力学性质的测定，具有高效、稳定的特点。在具体的试验过程中，某种规格的金属探头经过机械装置外力的作用，在静力压的推动下进入土层，在此过程中结合传感器与测量仪的功能来获得触探头产生动力值，进而更加准确的确定岩土种类和相关参數。静力触探设备的组成主要是探头、地层阻力传感器、测量记录装置和触探机这几个部分，现阶段的静力触探技术实际应用几乎都是双桥探头、单桥探头、带孔隙水压力测的单双探头，具体探头类型的选用要考虑工程环境的差异[1]。岩土工程勘探过程中有一个重要内容就是合理区分土层与土类，恰好静力触探技术能够高效且正确的完成这区分工作，还能一并得出修正单桩承载力的极限值，同时科学判定地基土液化几率，获取精准的地基土物理力学参数等，为设计施工人员提供更多的土层参考信息。

2 应用静力触探技术的优势

静力触探技术具有完整持续记录底层数据的功能，直观的呈现地层土质层情况，进而给桩基设计与施工建设提供最客观的指导。静力触探技术在当做测试手段使用时，能最大化的避免对四周岩土体造成不利影响，也能标正地基土的强度和密实度保持不变。另外，静力触探试验在具体功能上还具有综合性特征，基于对现场认真详细的勘探去深入了解地质分层的情况，在勘探过程中一并反映一系列相关参数，比如砂土密实度、砂土液化水平、地基承载值、桩基承载值和黏土指标等。合理运用静力触探手段能在很大程度上级减轻工程取样的工作量，不需要和以前以往准备大量取样，实现了勘察效率提升，正是因为如此才让其成为了应用频繁的岩土工程勘察手段。

3 岩土工程勘探中静力触探的应用要点

3.1 明确土层剖面并划分土质类别

地质土层的形态与土样密度在自然环境下必然是有差异性的，将静力触探应用于土层工程勘察中能快速将土层作出合理的分类，特别是硬度偏小的粘性土、软土、淤泥土、土壤与砾石等。静力触探技术主要是通过穿透阻力来侧面性的反映土壤的变形特征及强度，并将此作为分层土壤的依据，简单来说就是根据不同的阻力参数和曲线形状来完成最终分类。比如土层阻力小、水压大、摩擦阻力大、曲线变化小，多半为黏土;水压过小、土层阻力大、摩擦阻力小、曲线变化快，多半都沙子。在测量探头已从第一层土壤穿出，并成功达到二层土壤时，探头的阻力将同时受到上层与下层土壤的影响，测量数据也会对应的发生变化[2]。静力触探深度数据和穿透阻力曲线在具体的测量工作中，只要提供给设计人员，就能完整的绘制出土层剖面图，通过对比发分析钻孔资料并完成土壤分层，确保勘探精确度。

3.2 地基承载力的确定

勘探团队在岩土工程勘探实际工作中要确定地基承载力，这是确保后期工程项目顺利开展的基础条件。关于地基承载力的确定，其间是使用到繁多复杂的计算公式，确保测量工作准确性除了正确使用计算公式以外，还要全面把控和了解各种测量标准，做到在不同的情况下灵活、合理的应用各种计算公式。静力触探技术的应用同样也会使用到多种计算公式和各种对应的测量方法，单向对比法、综合对比法等等。因此，勘探团队在地基承载力测量环节中，必须做到全面掌握可能使用到的所有计算公式和测量标准，一并完成地基承载力测量数据的记录、整理和分析，保证岩土勘探工作质量。

3.3 桩基设计参数方面

静力触探技术的合理应用能促进桩基设计工作顺利开展，尤其桩基设计参数方面的事项。关于静力触探技术的具体应用，相关工作人员会将测量探头送入相应地层中开展测量试验， 产生于试验过程中的诸多阻力信号并非完全一直，有一定差异性，在这种情况下要想进一步了解情况就需要勘探人员回传底层情况的信号。相比之下，这种测量方式和大部分工程项目的桩基设计原理大体相同，有很多共通点存在于数据测量和分析板块，因此合理使用静力触探技术能在桩基承载力计算、桩载力层选择以及桩基设计参数收集等方面发挥重要作用[3]。除此以外，有一点需要注意的就是静力触探技术应用过程必须合理选择触头，比如在桩基础检测工作中，使用双桥静触头比单桥静触头更具实用性和便利性，合理的桩基设计参数获取对整个桩基建设工作意义重大。

3.4 判断土层变形指标

静力触探技术在具体使用工程中，可通过相关设备穿透土层，在记录、收集和分析穿透土层时所表现出来的阻力数值基础上，结合相关土层信息、国家规范标准手册，就能确定最终的土层压缩模量以及所测土层的变形指数。态度严谨的来说，这种探测技术所判定的土层沉降变形指数并不精确，只是一个大体上的参照值，因此需要结合土层土样实验分析，通过实验室内各种仪器更为精准的分析，从而得到一个准确性更高的变形指数。这一点属于静力触探技术在岩土勘探工程应用中为数不多的一个缺点。

3.5 判定砂土液化程度和几率

科学应用静力触探技术能判定岩土工程砂土发生液化的几率，并预测性分析砂土液化将给工程项目带来的危害，进而提升工程现场砂土饱和程度。通过静力触探技术价值的发挥，提供可靠的参考数据给抗震设计研究，同时合理规划与之相对应的砂土反液化方案，确保工程建设工作持续稳定的开展。一般来说，岩土勘探队伍基于静力触探技术的灵活应用，在获得土层穿透阻力值和液化锥形顶端临界值的条件下，即可对土壤液化程度和可能性作出初级判定，同时结合对应的液化比率进行深入的对比分析，确定砂土液化情况是否存在[4]。比如，以正常液化比率为准，当砂土穿透阻力值略高时，则表明土壤已经存在轻微液化请，如果砂土穿透阻力值小于正常液化比率，表示土壤现状为非液化状态。

4 结语

总而言之，静力触探技术在实际应用中具有现场原地探测、操作便捷易上手的优点，在复杂地层、饱和砂场、黏土底层等地质条件勘测中的优势体现最为明显。具体应用环节中必然会面对不同岩土层结构差异化的问题，这就需要施工人员立足于土壤本身力学性能，构建符合当地岩土层的测量标准，提升调查结果的准确性。

参考文献：

[1]李灿杰.浅析工程勘察技术中静力触探试验的作用[J].名城绘，2020（6）：0216-0216.

[2]王美云.静力触探试验在桩基设计与施工中的应用[J].山西建筑，2020，046（001）：79-80.

[3]陈偲，易爱华，陈君娥，等.基于APP技术的静力触探多功能原位勘测系统及其勘测方法：，CN111287729A[P].2020.

[4]吕楚江.浅析工程勘察技术中静力触探试验的作用[J].西部探矿工程，2019（6）：1-2.