岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析

1 岩土工程地质勘察中原位测试技术的优势

1.1 能真实反映岩土体的天然状态

原位测试是在岩土体的天然所处位置进行的，避免了因取样、运输和室内试验等过程对岩土体原有结构和状态的扰动。例如在进行土体的原位测试时，能够在土体保持天然的应力状态、湿度和结构等条件下获取其力学性质参数。相比之下，室内试验所使用的土样，即使采用了最先进的取样技术，也难以完全避免土样扰动，导致试验结果可能与实际情况存在偏差。而原位测试技术能更真实地反映岩土体在天然状态下的力学特性、变形特性等，为工程设计提供更可靠的依据。

1.2 测试范围大且具有代表性

原位测试可以在较大范围内对岩土体进行测试，能够综合反映一定区域内岩土体的整体性质。以静力触探试验为例，它可以连续地对土层进行探测，获取不同深度处土层的力学指标。这种大范围的测试方式能够涵盖岩土体的不均匀性，所得到的测试结果更具有代表性。与室内试验通常只针对小尺寸的土样进行测试不同，原位测试可以考虑到岩土体在宏观尺度上的特性，对于复杂地质条件下的工程勘察尤为重要，能够更准确地评估岩土体的工程性能。

1.3 可测定难以取样岩土体的性质

在一些情况下，由于岩土体的特殊性质，如坚硬的岩石、高灵敏度的软土等，很难取得完整的、符合室内试验要求的土样。原位测试技术则可以在不取样的情况下直接测定这些难以取样岩土体的性质。例如，对于坚硬的岩石，可以采用现场的点荷载试验来测定岩石的抗压强度；对于高灵敏度的软土，可以通过十字板剪切试验来测定其抗剪强度。这些原位测试方法为准确评估特殊岩土体的工程性质提供了有效的手段，弥补了室内试验的不足。

1.4 测试效率高且成本较低

与传统的室内试验相比，原位测试通常不需要进行大量的土样采集、运输和制备等工作，测试过程相对简单快捷。例如，圆锥动力触探试验可以在较短的时间内完成对土层的测试，获取相关的力学参数。而且原位测试设备相对简单，操作方便，不需要复杂的实验室环境和大量的人力、物力投入。这不仅提高了测试效率，缩短了工程勘察的周期，还降低了测试成本。对于大规模的岩土工程勘察项目，原位测试技术的这些优势更加明显，能够在保证勘察质量的前提下，有效提高工程的经济效益。

2 岩土工程地质勘察中原位测试技术的要点

2.1 静力触探试验

在岩土工程地质勘察领域，静力触探试验作为一种广泛应用的现场原位测试技术，扮演着至关重要的角色。该试验的核心原理是通过施加恒定的静力，将特制的探头以均匀的速度缓缓压入待测土层中，借助探头内置的高精度传感器，实时测量并记录贯入过程中所遇到的阻力等关键参数。具体而言，静力触探试验能够精准测定土体的比贯入阻力、锥尖阻力以及侧壁摩阻力等多项重要指标，这些指标对于评估土体的工程性质具有不可或缺的作用。在进行静力触探试验的操作过程中，确保探头以恒定且均匀的速度贯入土层是至关重要的技术要点。通常情况下，探头的贯入速率需要严格控制在每分钟 1.2 米左右，以保证测试数据的准确性和可靠性。此外，试验过程中还需细致入微地记录各项数据，尤其是不同深度位置所对应的阻力值，这些数据的完整性和精确性直接影响到后续分析结果的准确性。通过对静力触探试验所获取的丰富数据进行系统分析和科学解读，技术人员可以清晰地划分出土层的界限，准确判断各土层的类型和性质。这些分析结果不仅为地基承载力的科学评估提供了坚实的数据支撑，也为后续的工程设计、施工方案制定以及地基处理措施的选择提供了重要的参考依据，从而有效保障了工程建设的质量和安全。

2.2 标准贯入试验

在岩土工程地质勘察领域，标准贯入试验是一种非常重要的原位测试方法。该试验的核心是利用一定质量的重锤，将特定规格的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土层中。通过观察贯入器在土层中的贯入阻力，可以判别土层的变化，进而评定土的物理力学性质。在进行标准贯入试验时，首先需要将钻具钻至试验土层标高以上约 15cm 的位置。然后，将贯入器放入孔内。接下来，使用质量为 63.5kg 的穿心锤，以 76cm 的落距自由下落，将贯入器竖直打入土层中15cm。在此过程中，要确保锤击的自由下落和贯入器的垂直度，以保证试验结果的准确性。当贯入器打入土层 15cm 后，开始记录每打入 30cm 的锤击数，这个数值被称为标准贯入锤击数 N。N 值的大小与土体的强度密切相关，是评估土层性质的重要指标。标准贯入试验的结果具有广泛的应用价值。它可以用于估算地基土的承载力，为地基处理方案的选择提供依据。此外，标准贯入试验还可以判定砂土的密实度和液化可能性，为工程的安全性和稳定性提供保障。

2.3 十字板剪切试验

在岩土工程地质勘察领域，十字板剪切试验是一种非常重要的原位测试方法，它主要被应用于测定饱和软黏性土的不排水抗剪强度和灵敏度。在进行十字板剪切试验时，首先需要将十字板头插入预先钻好的钻孔底部，确保十字板头能够深入到软土层中。随后，以一个精确控制的速率对十字板头进行扭转，使其在土层中产生扭转力，直至土体发生剪切破坏。通过测量十字板头在土体破坏时所承受的扭转力矩，可以计算出土体的抗剪强度。在十字板剪切试验的操作过程中，有几个关键的技术要点需要特别注意。首先，要精确控制十字板头的扭转速率，通常这个速率设定在 1^∘～2^∘ /10 秒之间，以保证试验结果的准确性。其次，十字板头的插入深度必须准确，既不能太浅也不能太深，以避免对周围土层的扰动，确保试验结果的可靠性。此外，试验完成后，还需要对十字板头和轴杆之间的摩阻力进行修正，以消除其对测量结果的影响。十字板剪切试验的结果对于软土地基的稳定性分析和设计具有极其重要的意义。通过该试验，工程师可以获取到土体的不排水抗剪强度和灵敏度等重要参数，这些参数是评估地基承载能力、计算边坡稳定性以及进行软土地基处理设计的关键依据。因此，十字板剪切试验在岩土工程领域得到了广泛的应用，尤其是在沿海软土地区，该试验已成为一种不可或缺的勘察手段。

3 结语

综上所述，原位测试技术在岩土工程地质勘察中展现出诸多不可替代的优势，其不仅能为工程建设提供更精准、全面且可靠的地质依据，还能显著提高勘察效率、降低成本。静力触探试验、标准贯入试验和十字板剪切试验等不同的原位测试方法各有特点和适用范围，在实际工程中应根据具体的地质条件和工程需求合理选择和运用。未来，随着科学技术的不断发展和进步，原位测试技术有望在测试设备的智能化、测试方法的标准化以及测试结果的精确化等方面取得更大的突破。同时，进一步加强不同原位测试方法之间的融合与互补，提高测试结果的可靠性和准确性，将为岩土工程地质勘察提供更有力的支持，从而更好地保障工程建设的质量和安全。

参考文献：

[1] 张萌哲 . 原位测试技术在岩土工程地质勘查中的应用分析 [J]. 工程技术研究，2025，10（02）：223-225.

[2] 刘晓雷 . 岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析 [J]. 大众标准化，2025，（02）：31-33.

[3] 孙显书. 原位测试技术在工程地质勘察中的应用分析[J]. 冶金与材料，2024，44（09）：181-183.