楊振杰

摘要：近年來，靜力觸探在工程地質(zhì)勘察應(yīng)用中受到業(yè)界的廣泛認(rèn)可，對相關(guān)課題的研究具有重要意義。本文介紹了靜力觸探的工作原理，對靜力觸探的適用條件和特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并結(jié)合相關(guān)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對地質(zhì)剖面和地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了劃分，定義了土層的承載力。以靜力觸探應(yīng)用的主要研究背景進(jìn)行了分析討論，通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，列舉了在工程地質(zhì)調(diào)查工作中常見的靜力觸探應(yīng)用方向，供有關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：靜力觸探；工程地質(zhì)；勘察；地層結(jié)構(gòu)

1、引言

作為工程地質(zhì)調(diào)查的一個(gè)重要方面，靜力觸探的應(yīng)用占有極其重要的地位。 本課題的研究將進(jìn)一步完善靜力觸探應(yīng)用的分析與應(yīng)用方向，通過合理化措施和方法，進(jìn)一步優(yōu)化工程地質(zhì)調(diào)查工作的最終效果。

2、靜力觸探工作原理

靜力觸探是一種現(xiàn)場測試手段，它是勘探和測試結(jié)合的工程勘探手段?；驹硎峭ㄟ^靜力將探頭壓入土壤中，探頭感受到的壓力與土壤的強(qiáng)度有關(guān)，土壤強(qiáng)度較高，探針上的壓力就越大。探頭傳感器將接地電阻轉(zhuǎn)換為電信號，并通過儀表進(jìn)行測量。靜力觸探技術(shù)采用胡克定理、阻力定律和電橋原理。探頭傳感器受到應(yīng)力后會變形，在材料能承受的彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與接地電阻的大小成正比，與傳感器橫截面成反比。阻力定律表明應(yīng)變片的阻力與應(yīng)變片的長度有關(guān)。通過阻力定律，鋼材的變形程度可轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康淖兓?，通過橋接電路進(jìn)行放大，可以測量土地和其他指標(biāo)的強(qiáng)度。

靜力觸探是一種有效的間接勘探方法，不能直接獲得地層的巖石性質(zhì)。在某些情況下，測量曲線存在多種測量結(jié)果。需要配合已知的數(shù)據(jù)資料和對工程勘探場地進(jìn)行鉆探取樣來提高勘探結(jié)果的質(zhì)量。

3、靜力觸探的適用條件及特點(diǎn)

3.1靜力觸探的適用條件

靜力觸探測試主要用于測試粘土、粉質(zhì)土等。例如，公路橋梁工程的靜力觸探試驗(yàn)適用于地面約50 m處的土層，特別是地層變化較大、較為復(fù)雜的地區(qū)，使用靜力觸探進(jìn)行工程測量更為準(zhǔn)確。

3.2靜力觸探的特點(diǎn)

靜力觸探是一種現(xiàn)場測試方法，也是一種探索方法。與通常的勘探手段相比，它具有一定的優(yōu)勢，具有快速、精確、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。另外，在樁基礎(chǔ)工程勘察過程中，靜力觸探也可以準(zhǔn)確地確定樁端承載層的特性。

4、靜力觸探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

4.1確定地質(zhì)剖面

工程地質(zhì)的分層及其地質(zhì)剖面的確定，可以在很大程度上影響設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)劣，對于地質(zhì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作的順利開展以及確定地質(zhì)剖面具有不可替代的重要性。 在對基礎(chǔ)土壤進(jìn)行分層時(shí)，工作人員應(yīng)將區(qū)域地質(zhì)條件作為劃分的主要依據(jù)，將具有相似或相同地質(zhì)條件的基礎(chǔ)土壤劃分為同一地質(zhì)層。工程地質(zhì)分層工作的實(shí)質(zhì)是以工程性質(zhì)和地質(zhì)為基礎(chǔ)的展開的綜合分層工作。

在選擇勘察方法的過程中，工作人員應(yīng)避免采用以鉆探取樣為代表的間歇性調(diào)查方法。這是因?yàn)檫@樣的調(diào)查方法往往不能保證獲得的測試剖面的連續(xù)性，也就是無法保證地質(zhì)分層結(jié)果的科學(xué)性。操作人員可以選擇盡可能縮短采樣間隔，這樣可以提高分層結(jié)果的科學(xué)性，但會增加勘察成本。因此，盡管影響靜力觸探測試結(jié)果的因素很多，如地基土的組成和結(jié)構(gòu)、探測器的尺寸和形狀等，但是通過連續(xù)測試可以成功獲得地質(zhì)剖面的科學(xué)性結(jié)果。靜力觸探勘探方法可以在很大程度上彌補(bǔ)鉆探工作的不足，保證勘察工作的順利開展。

4.2對地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分

項(xiàng)目地質(zhì)勘察對于項(xiàng)目的建設(shè)非常重要，靜力觸探是最重要的測量方法之一。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，工程地質(zhì)勘察中最好的測試方法是靜力觸探，通過這種簡單的原位測量手段可以準(zhǔn)確獲得項(xiàng)目所需的參數(shù)。在勘察工作中，主要用于地層的劃分和土層的承載力計(jì)算?？傊o力觸探對項(xiàng)目地質(zhì)勘察工作具有重要的作用，具有高效、節(jié)能、簡便、環(huán)保的特點(diǎn)，在項(xiàng)目實(shí)施過程中應(yīng)用該方法是絕對必要的。同時(shí)，對工程項(xiàng)目進(jìn)行地質(zhì)勘察，質(zhì)量和安全保證也是非常必要的。下面對靜力觸探在地層劃分中的應(yīng)用方法進(jìn)行分析。

第一，通過對靜力觸探結(jié)果進(jìn)行分層。我國是一個(gè)地域遼闊、地質(zhì)和土壤分層復(fù)雜的國家，在不同地區(qū)具有不同的特點(diǎn)，靜力觸探由于其廣泛的探測能力而應(yīng)用廣泛。但對砂礫和砂土等有一定的局限性，例如靜力觸探不能探測巖石的分層結(jié)構(gòu)。因此，盡管靜力觸探在工程地質(zhì)勘察中存在一定局限性，在項(xiàng)目實(shí)施過程中引入該技術(shù)進(jìn)行勘察是絕對必要的，但是對場區(qū)地層進(jìn)行鉆探取樣測試也是不可忽略的。

第二，由于受自然環(huán)境的影響，根據(jù)靜力觸探結(jié)構(gòu)劃分地層，地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同地區(qū)存在不同程度的差異。因此在對地質(zhì)進(jìn)行分層時(shí)，應(yīng)注意軟土與硬土之間的過渡，并注意靜力觸探測量曲線出現(xiàn)的順序。在勘察過程中應(yīng)考慮全面和多層次的地質(zhì)因素，這樣才能合理劃分地層結(jié)構(gòu)，防止出現(xiàn)測量誤差。靜態(tài)勘探應(yīng)該因其高度的準(zhǔn)確性和較強(qiáng)的科學(xué)技術(shù)能力而有效地開展地質(zhì)勘探工作。因此，引進(jìn)這項(xiàng)勘察技術(shù)是絕對必要的。同時(shí)，地質(zhì)勘察對于項(xiàng)目的質(zhì)量和安全也是必要的。

第三，根據(jù)靜力觸探的摩擦阻力比來進(jìn)行地層劃分，不同地區(qū)的不同地質(zhì)因素造成的地層結(jié)構(gòu)是不同。應(yīng)該注意的是，在地質(zhì)勘察過程中，不同的地理區(qū)域受到的外力的影響也是不同的，或者由于其內(nèi)部因素不一樣，所得到的靜力觸探端阻力和側(cè)壁摩擦力也不同。因此，可通過分析錐端阻力與側(cè)壁摩擦力之間的關(guān)系或兩種內(nèi)在因素之間的比例關(guān)系來劃分相應(yīng)的地質(zhì)。根據(jù)靜力觸探的研究結(jié)果，可以快速確定被研究土層的性質(zhì)和相應(yīng)的力學(xué)變化規(guī)律。

4.3通過靜力觸探的結(jié)果確定土層承載力

在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施中，如果要準(zhǔn)確確定某一地層的承載能力或進(jìn)行詳細(xì)的勘察，只依靠靜力觸探的勘察結(jié)果是不夠的，有必要將靜力觸探調(diào)查結(jié)果與土層現(xiàn)有的荷載值進(jìn)行比較。從實(shí)際結(jié)果出發(fā)，將合理的計(jì)算公式與分析統(tǒng)計(jì)的各個(gè)方面結(jié)合起來，彌補(bǔ)單一勘察手段的缺陷和局限性。因此，介紹這項(xiàng)勘察是絕對必要的。同時(shí)，還需要對工程質(zhì)量和安全進(jìn)行地質(zhì)控制。

作為一種現(xiàn)場測量手段，通常不能直接將靜力觸探試驗(yàn)得到的試驗(yàn)結(jié)果直接用于確定基礎(chǔ)土的相應(yīng)允許承載力的計(jì)算過程中。在此階段，國內(nèi)對地基土的容許承載力的估算過程中，常用的方法是將荷載試驗(yàn)的結(jié)果與靜力觸探試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比較，然后通過分析制定相應(yīng)的公式，用于計(jì)算允許的承載力。因此，對于不同的地區(qū)，相應(yīng)的公式會有一些細(xì)微的差異。為了對地基土的物理力學(xué)性能進(jìn)行科學(xué)客觀的評價(jià)，工作人員有必要獲得與施工區(qū)域?qū)?yīng)的地基土的各種參數(shù)，然后根據(jù)其巖性選擇合理的公式計(jì)算參數(shù)的變異系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)值和平均值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工程地質(zhì)評價(jià)工作。

4.4通過靜力觸探探測出活斷層地質(zhì)軟弱帶的分布情況

活斷層是一種特殊的斷層結(jié)構(gòu)，這意味著它們以前一直處于活動(dòng)狀態(tài)，并且在將來也可能活動(dòng)頻繁。由于活動(dòng)斷層帶的運(yùn)動(dòng)相對頻繁，所以一般情況下，活動(dòng)斷裂帶也會產(chǎn)生地震帶。我國的地震多發(fā)生在西部山區(qū)，活動(dòng)斷層大多發(fā)生在西部山區(qū)。地震對地區(qū)和工程項(xiàng)目的影響是毀滅性的。因此，在項(xiàng)目施工期間進(jìn)行相應(yīng)的地質(zhì)勘察，以避免在活動(dòng)斷裂帶建設(shè)大型或重要建筑物，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成不可估量的損失。

5、結(jié)束語

靜力觸探是工程地質(zhì)原位測量手段中最好的測試方法之一。它可以同時(shí)獲得各種工程地質(zhì)參數(shù)，可以為該地區(qū)地基土的工程地質(zhì)提供更客觀、更全面的科學(xué)評價(jià)。該應(yīng)用可以顯著提高測量工作的效率，同時(shí)也是一種節(jié)能環(huán)保的地質(zhì)測量手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳迪.淺談靜力觸探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2013，7（17）：45.

[2]周中成.靜力觸探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，24（4）：774.

[3]姜蕾.靜力觸探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用[J].中國科技投資，2016，9（24）：70.

[4]王海林.靜力觸探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2017，44（17）：40-41.