靜力觸探在巖土工程中的應用

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靜力觸探在巖土工程中的應用

摘要:隨著靜力觸探的問世,為我國工程地質勘探工作提供的新的發展技能,加快我國工程地質勘探工作的發展。目前,靜力觸探技術已被廣泛運用到巖土工程勘探工作中,是原位測試試驗的基本手段。為此,本文將以合肥市地域勘探工作為例,分析靜力觸探在現代化社會的發展與應用,以及新型靜力觸探技術的發展與應用。

關鍵詞:靜力觸探;發展與應用;巖土工程;新興技術

將靜力觸探技術運用到巖土工程開發與勘探工作中,能夠優化鉆探作業、取樣作業、運輸作業等,防止作業活動對巖土原生結構造成影響,快速獲取巖土地質的宏觀結構特征。因此,靜力觸探技術在巖土工程發展中具有無可替代的作用,應用范圍較為廣泛,技術手段較為成熟。靜力觸探技術主要是運用勻速靜壓力,將規格標準的圓錐形探頭沒入土城,并對探頭所承受的阻力進行測量。

1靜力觸探測試新技術的發展

1.1孔隙水壓力靜力觸探技術

將標準靜力觸探技術與測孔隙水壓力內部的傳感元件進行從新組合,從而形成一種新型技術,即“孔隙水壓力靜力觸探技術”(CPTU)。該技術對空氣側壁所受的莫測了和定錐尖所受的阻力進行測量時,能夠同時對孔隙水壓力進行測量;貫入停止時,可對超孔隙水壓的消散程度進行測量。土的強度以及變形程度、排水性能函數均是靜探探頭進入土層后所形成的超孔隙水壓力。從我國孔隙水壓力靜力觸探技術的發展與應用來看,該技術所運用到的儀器設備在我國多家設備生產廠商進行生產,并將改技術納入原位測試規范的行列。

1.2波速靜力觸探技術

以電測靜力觸探儀為研究基礎,將波速測量裝置安置到電測靜力觸探儀中,使靜力觸探儀的探頭上部擁有一個三分量的檢波器,并利用檢層法,開展波速靜力觸探檢測活動,故該技術被成為“波速靜力觸探技術”(SCP-TU)。運用該技術所獲取的監測結果擁有兩種資料,即“靜探”資料與“波速”資料,該技術與傳統波速檢測技術相比,具有顯著優勢,例如成本地、勞動量小、速度快、精確度高等。相關研究與應用證實:“波速靜力觸探技術”的最佳測試深度為3~30m、最淺測試深度為0.5m、最大測試深度為40m。除此之外,波速靜力觸探技術能夠使土城與波速探頭緊密相貼,提高測試結果的準確性與有效性。

1.3旁壓靜力觸探技術

原位測試技術“旁壓測試”(PMT)運用較為廣泛,其理論實質是讓鉆孔進行原位橫向載荷試驗,技術原理:利用旁壓器對豎直孔內實施加壓工作,使保護套或者是旁壓膜發生膨脹,然后由保護套或者是旁壓膜將壓力傳到周圍的軟巖或者是土體上,使軟巖或者是土體發生變形,直到軟巖或者是土體被壓力破壞;對裝置所施加的壓力、軟巖或者是土體的變形進行測量,從而分析壓力與軟巖或者是土體變形之間所存在的關系,利用曲線圖表現二者之間的關系;開展試驗評價,其評價內容主要為孔周軟巖或者是土體的承載力、孔周軟巖或者是土體變形性質等。將旁壓測試技術與靜力載荷測試技術進行分析對比可發現,旁壓測試技術能夠對不同深度的地基進行測量,且所測得的地基承載力數值和平板載荷測試數值較為接近,準確度相對較高。隨著科學技術的不斷發展,為使旁壓測試效果,特將旁壓測試技術與靜力觸探技術結合在一起,形成“旁壓靜力觸探技術”(CPT-PMT)。

1.4電阻率靜力觸探技術

實施靜力觸探技術時對巖土電阻率進行測量,即“電阻率靜力觸探技術”(R-CPTU),具有較強的經濟性與快速性,能夠實現一孔多用。將電阻裝置安裝到靜探探頭的后方,形成電阻率靜力觸探裝置,能夠對孔隙水總電阻率和多孔介質進行測量。該技術具有兩種形式的電極,即15mm、150mm,大電極距適合對厚層土進行測量、小電極距社會對薄層土進行測量,所獲取的電阻率數值大約是電極距范圍土層平均電阻率的兩倍。

1.5放射性同位素靜力觸探技術

將靜力觸探與放射性同位素結合在一起,形成“放射性同位素靜力觸探技術”(RI-CPT),該技術能夠抵御電磁場的干擾,對巖體接觸界線、定隱伏構造位置等信息進行測量,了解孔隙度、介質的密度等信息。

1.6靜探頭攜帶攝像頭技術

將攝像頭技術運用到靜力觸探技術中,能夠有效運用CPT技術,使靜力觸探技術結果更加的直觀與真實,因此該技術被成為“靜探頭攜帶攝像頭技術”。該技術是將無線電攝像頭安裝到靜力觸探的上方0.5m的位置,使靜力觸探設備具備攝像功能。

2靜力觸探工程應用實例分析

隨著靜力觸探研究成果陸續問世,比廣泛運用到巖土工程發展建設工作中。為此,本文以安徽地區為例,分析靜力觸探技術在巖土工程中的實際應用。

2.1了解土體特征,合理規劃地貌單元

南淝河從西到東貫穿合肥市,最終匯入巢湖。應合肥市河流地勢受基底斷裂構造的影響,河流階地呈現內疊階地形式,上疊階地位于合肥市東部。對地貌單元進行劃分與判斷,需要結合地層結構的地形標高、地貌形態、分布特點等因素,確保地貌單元規劃的準確性與合理性。因此,當了地層結構分布特點后,就能夠對河流階地類型進行判斷,為工程地質評價場地提供有力的條件。

2.2了解粉土樁基,防止基樁發生偏離

從安徽巢湖、沿江、淮北沿岸的地質組成來看,主要含有沙土、布飽,導致該地區抗震性和穩定性相對較差,強度低,容易發生變形,不符合建筑施工的要求,對其進行施工時通常選用樁基工程。因樁基工程在預制基樁輸送過程和持力層選擇過程,沉樁較為困難,導致基樁無法到達應有的位置,降低樁基承載力,通常需要對其進行截樁或者是接樁,并對打樁設備造成不同程度的損壞。例如江南某醫院開展基樁施工時,應基樁沒有達到指定位置,導致土樁混亂,浪費資源,對影響社會正常工作秩序。通過運用靜力觸探相關技術能夠在基樁施工前,準確找準基樁駐扎位置,提升基樁承載力,節約施工材料,降低巖石工程施工成本,降低施工對當地環境的影響。

2.3確定隱物位置,避免影響地下隱物

隨著地下人防坑道工程的不斷修建,在一定程度上改變了我國地質構造,且受歷史人文因素的影響,部分城市地下均埋藏有古墓等隱蔽性物體。對此類隱蔽物體進行勘察具有較大的工作難度,不利于巖土工作的開展與實施。通過運用靜力觸探技術能夠準確了解地下隱蔽物體的空間位置以及形狀特征,為巖土工程的開展提供可靠的理論依據。

3總結

綜上所述,靜力觸探技術已被廣泛運用到我國巖土工程開發建設活動中,有效為我國巖土工程建設提供可??康睦碚撘罁?,促進巖土工程的發展與建設。在科學技術的推動下,注重靜力觸探技術與其他科學技術的融合,從而研發出新型靜力觸探技術,加快巖土工程測試技術的發展,提高巖土工程測試技術的便捷性、準確性、可靠性與先進性。廣泛吸收國內外先進技術理論與方法,做好試驗與總結工作,使靜力觸探技術能夠符合我國巖土工程研發與應用需求,落實靜力觸探技術的執行能力與管理能力,使新型靜力觸探技術能夠被廣泛的運用到巖土工程發展建設中。

參考文獻

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作者:涂志良 單位:江西省核工業地質局二六七大隊

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