岩土工程勘察中原位测试技术的运用策略

在过去的工程实践过程当中，地基勘察大多是把土样采集以及室内试验当作主要的手段，然而在实际情况里，取土扰动、试验时间延后以及参数代表性不足等问题大多时候难以避免。在地层分布复杂、地下水变幅剧烈或者结构荷载敏感的大型项目当中，工程师急切地需要那种更加贴近现场实际状况、有更强连续性以及即时反应能力的探测方式。原位测试技术正是在这样的需求推动之下，于国内外岩土工程领域快速发展而且被广泛应用。

一、岩土工程勘察中原位测试技术运用的优势

（一）保持土体原始应力状态获取真实力学参数

岩土工程勘察工作中需要运用合理化的技术措施，以此保证数据信息的准确度，提高工作质量和基本效率。原位测试技术是近些年备受瞩目的焦点，为岩土工程勘察工作做出了积极的贡献。土体是天然形成的多相介质，其结构、含水率、应力历史以及孔隙分布等属性很容易受到扰动的影响。要是这些状态在取样或者运输过程中出现改变，哪怕只是有轻微的扰动，都可能致使测试结果偏离实际工程状况。原位测试设备像标准贯入试验、静力触探、压力计测试等，都可在钻孔或者无需开挖的情况下开展操作，试验加载方向和自然土层的应力分布更贴近现场工况，让获取的剪切强度、变形模量等参数更具可信度[1]。这对于软土、高饱和土地基、深厚填土等对应力状态敏感的地层而言十分关键，在这些复杂场地条件下，原位测试所揭示的原始结构性和强度指标为后续施工控制提供了必要依据。需要注意的是，原位测试技术拥有严格的应用标准，需要结合岩土工程勘察细节展开分析，确定合理化的应用举措，以保证工作进展顺畅，提高工作效率。

（二）避免取样扰动造成的土体结构破坏

新的时期，岩土工程勘察工作拥有了更多的选择，需要结合项目情况展开分析，结合区域位置加以判断，以保证岩土工程勘察的整体效率稳步提升。原位测试所保留的土体结构，最大程度维持了其原始状态，这对于一些对扰动敏感的软土和粉土而言非常关键。传统钻探取样时，土体结构不可避免会被破坏，在运输途中还易发生物理性质改变，影响试验结果代表性。原位测试有效避免了该问题，直接在原生场地土层进行操作，在不打乱土体状态情况下获取数据，如同对土体状态进行“实况捕捉”。此方法特别适用于研究地层结构完整性及变化趋势，能为后续工程设计提供更清晰地质信息背景[2]。

（三）快速获得连续地层信息提高勘察效率

岩土工程勘察工作中应遵循特定原则，需结合先进的技术规范勘察全过程，使勘察工作的效率稳步提升，强化工作实效性。传统钻探方法需要逐段进行取样、换取样品、送检，之后还要等待试验周期。与之不同的是，原位测试多数设备可一次性完成地层贯通式测试，形成参数连续输出曲线。像静力触探、旁压试验、波速测试等典型手段，可运用连续测量方式来反映不同深度土层的阻力、变形特征或者传播性能，并且实时显示数据结果。这样的话，技术人员可快速知晓地层变化规律、界面分布情况以及潜在软弱层，及时对勘察深度和点位布局作出调整，大幅节省探查工期并提升经济性。在一些特殊地质条件下，比如厚层淤泥地基或者填方复杂场地，该技术还可提供分辨率较高的地层结构信息，为后续地基加固与基础选型提供有较高参考价值的数据支撑。

二、岩土工程勘察中原位测试技术的运用

（一）载荷试验

岩土工程勘察中原位测试技术扮演着重要角色，将其与勘察工作密切结合，可以提升工作效率，也能保证数据信息的真实性和可靠性，促使岩土工程施工更加顺畅，拥有可靠的支撑条件。载荷试验是一种能直观呈现地基实际承载性能的方法，在地基勘察中具有不可替代的地位，应用效果十分明显[3]。该试验一般是在天然地基上设置加载装置，来模拟未来结构荷载状况，逐步施加竖向载荷，同时监测土体在不同荷载水平时的沉降响应和变形趋势，这体现了地基的极限承载能力，还可以揭示基础在实际荷载作用下的变形模式。与间接法估算抗力指标的方式相比，载荷试验的优点是结果更真实，更接近地基服役状态，在一些基础类型特殊、地质条件复杂的工程中，像软土地基、高填方区或者地下水丰富地带。载荷试验给出的荷载-沉降曲线与破坏模式，可判断地基是否符合设计变形控制要求，也为制定合理桩基或地基处理方案提供实践参考。其数据直接用于承载力特征值的确定，降低了传统方法中因估算模型偏差产生的施工风险，有很强的工程现实意义。

（二）静力触探试验

静力触探试验在当下岩土工程勘察任务里被大量运用，在地基土层稳定、软弱分布繁杂或者需要持续采集高密度参数的项目当中，呈现出很强的适应性与技术优势[4]。此试验是把圆锥探头以恒定速率推进土体，持续记录锥尖阻力、摩阻力以及孔压等参数，最后形成反映地层纵向分布和强度变化的完整剖面。这种试验方法操作效率高，不需要取样和实验过程，防止了人为扰动造成的数据失真，其结果能直接用于地基承载力换算、液化潜势判定、地层划分与土体敏感性分析等多个方面。在细粒土层与夹层发育复杂的地基中，静力触探能弥补传统钻探分辨率不足的问题，让工程师更科学地掌握土层结构变化、软弱夹层厚度及其对地基稳定性的影响。采用电触探装置时，结合孔压消散曲线分析，还可推断渗透系数与固结特性，为地基沉降分析提供更全面的数据信息，这类数据的获取方式，直接简化了勘察过程，同时提高了参数的时效性与可靠性。

（三）圆锥动力触探试验

圆锥动力触探试验可快速获取土层抗力特征，在急需开展初步验槽或者快速评估地基承载力的中小型工程项目中较为适用。该试验借助标准化锤击输入能量，促使圆锥探头贯入地层，按照贯入深度与锤击次数来计算锥贯力，以此评价土体的密实度、强度指标以及承载性能。与静力触探相比，动力触探试验有设备轻便、操作灵活、结果反应敏感的特性，在砂土、砾石以及非饱和土层中，它对地基承载力的初步估算有着较好的适应性和实用性[5]。现场施工便捷使得它在山区、临时施工平台或者空间受限的工作环境里被广泛应用，尽管动力触探试验参数的解释与转化模型对操作者经验要求较高，但在地基均匀性判别、高填方处理效果评估以及地基加固深度控制方面，它仍有很高的数据指导价值。借助合理布设触探点网和深度布局，可快速勾勒场区土层特性图谱，为后续详细勘察设计提供科学依据，也为工程进度压缩给予技术保障。

（四）标准贯入试验

标准贯入试验是岩土勘察里应用极为广泛的原位测试方法之一，它操作简便、数据稳定且适用范围广泛，在检测砂土、粉土以及风化岩等地层时依旧起着关键作用。试验开展过程中，会运用标准的贯入装置，借助自由落锤驱动锥头向地下渗透，记录达到一定深度所需的锤击数，以此来评估土体的密实程度和抗剪强度。其关键参数标准贯入击数，也就是N 值，在国内外众多规范里都有被广泛引入，用来指导地基承载力换算、地震液化判别以及桩基持力层识别等工程环节。整个测试过程是在土体天然结构状态下进行的，所得数据可更真实地反映现场地层的均匀性以及力学变化情况。在含沙量变化较小或者夹层频繁的土层中，标准贯入试验可稳定给出区段强度波动，为复杂地质条件下的工程判断提供清晰界面。并且该项试验设备轻便，能有效适应边远山地、狭小工地或临时施工平台，契合了快速开展勘察的需求，又兼顾了经济性与技术实用性，是一种有基础性参数获取功能的核心测试手段。（五）十字板剪切试验

当遇到软土地基、特细粒土分布或者深厚淤泥质沉积区域时，标准贯入试验的适用性会受到一定程度的限制，这个时候引入十字板剪切试验可有效填补浅层粘性土抗剪强度参数获取方面的空白[6]。该试验是把预设的十字形剪切片直接插入地基软土层里，以稳定的速率施加扭转荷载，测得土体在无侧限状态下的抗剪强度。整个测试过程无需对试样进行扰动，与土体黏结面维持原生接触，得到的不排水抗剪强度指标对于沉降评估、边坡稳定分析以及地基加固方案的选择都有着关键的价值。凭借在现场进行多点布设以及在不同深度进行设置，测试曲线可呈现出土层强度变化的垂向线索以及异常区域，对判断弱层沉陷趋势十分敏感。在地表取样险阻、地下水位较高的区域，传统室内剪切试验大多时候因为试样保存险阻而导致结果失真，而十字板的现场测试明显更具优势，它的设备构造简单，测试过程可以控制，还可结合静力触探等其他手段一起使用，在提高数据维度的同时提高了整体现场勘察的技术广度和深度[7]。

（六）声波测试

声波测试着重于对土体弹性特征以及介质连续性展开评估，在勘察工作里所起到的作用更倾向于辅助判识以及质量检测。借助在钻孔当中布置信号发射与接收装置，声波测试技术可于不同地层测量纵波或者横波的传播速度，再依据土体密度和波速之间的关系，推算出剪切模量、弹性模量等动态参数，可用于震动响应分析、软硬分界监测以及地震影响评价。声波在土体里传播所呈现出的反应，受到密实度的影响，而且与孔隙分布、结构稳定性有着紧密联系，这使其在判断填方体水平、岩土界面识别以及施工扰动影响评价方面，拥有较高的敏感度。在大跨度桥梁、深基坑以及高速铁路等对地基完整性要求较高的项目中，声波透射与 CT 成像技术的引入，丰富了勘察手段，又提高了对特殊地质体的识别能力。凭借把声速数据和先前结构参数测试结果进行比对分析，还可强化整个地质模型的系统性构建，这对于岩土工程中涉及多学科协同的复杂项目是非常必要的。

三、岩土工程勘察中原位测试技术的未来发展趋势

（一）智能测试提升数据获取效率

智能测试技术被引入后，正在对原位测试那种“靠人操作、靠经验判断”的传统模式进行深刻改写。它融合了物联网、传感器网络、自动控制以及数据无线采集等技术手段，使得现场测试在从操作精度到数据处理的整个过程中，逐渐实现了自动化与感知化。智能加载装置取代了人工施力系统，它可依据地层反应来调整加载速率，以此保证测试过程更加契合理论力学模型。高精度多功能传感器被集成在测试探头中，其可以精确采集锥头阻力、摩阻力、孔压变化，还可同步记录地层变形、公差范围以及水化演变等细节，让一项测试可获取更多维度的信息。在数据处理环节，借助云端实时上传以及算法建模，测试者不用等待完整测试流程结束就能得到初步成果评判，这大幅提高了现场反馈效率[8]。

（二）集成装备增强现场作业能力

多功能集成装备得以推广，这让原位测试作业能力于复杂环境里呈现出更为强大的适配特性以及效率方面的优势。在传统作业模式之下，各类不同的测试大多时候需要使用不同的设备，这些设备要分别进行调运，采取单点作业的方式，如此一来，浪费了时间，还加大了运输以及场地协调的难度。而未来的发展趋势是，把若干常规测试功能整合在一个作业平台或者同一探测单元当中，让测试操作可一体推进且连续展开。举例来说，一台原位测试车可在不同深度连续完成静力触探、孔压测试、电阻率测定以及剪切强度估算等工作，这大幅减少了试验转换所需的时间，同时也降低了现场作业所受到的干扰。这类装备在试验层面达成了高效协同，还在地形复杂、交通受限或者高风险区域体现出高度的灵活性，在城市地下空间、多功能构筑物基础以及生态脆弱区的勘察过程中，轻量化、小型化且有多用途的测试装备极大地提升了测试作业的可实施程度。

（三）深层探测拓展应用深度空间

随着高层建筑、大型水利设施以及深基坑工程的迅速发展，地基呈现出十分突出的加深趋势，然而现有多数原位测试方法因受设备结构、孔深限制或者信号衰减的影响，大多时候只能在中浅层止步，无法对深层地质结构及其力学特性进行全面覆盖。要解决这一问题，需推动探测技术在勘探深度方面实现突破，研发适用于高压、大阻抗环境的加固版测试设备，提升其下钻能力、信号穿透力以及数据传输效率。提高型压入式探头、深层声波测试设备、强场电法探头等正逐步得到开发并进入示范应用阶段，在高应力底层、基岩覆盖层中顺利开展作业的案例已不断涌现。在深层测试资料的复合解译方面，也依赖软件算法的进步以及区域数据库的累积支持，将看似孤立的数据构建成完整的深层地质模型，为超高层建筑抗震设防、地下工程稳定性控制等提供可靠依据。

结语

综合来看，原位测试技术借助对土体原状结构展开直接测试，达成了对地基力学特性的精确掌握，为工程设计以及施工构建了更为可靠的数据根基。针对未来工程建设提出的精细化、智能化以及高效率等要求，原位测试的技术体系有优化的必要，持续朝着智能化集成、多功能装备以及深层探测能力的方向拓展。在强化测试方法协同配套的过程中，还需重视与数字建模、风险控制以及全生命周期管理的深度融合。唯有把技术手段和工程需求紧密联系起来，才可切实达成高质量岩土工程勘察目标，为基础设施的安全与可持续发展给予坚实支持。

参考文献：

[1]李海. 岩土工程勘察技术研究——以盘州市城市冷链仓储物流中心建设项目为例[J]. 石材，2025， （06）： 36-38+176.

[2]左艳. 地质勘查中岩土工程安全技术发展思考——评《岩土工程技术与地质勘查安全研究》[J].中国安全科学学报， 2025， 35 （03）： 262.

[3]钟军波. 岩土工程勘察在项目扩建地基处理中的应用——以运城机场扩建项目为例[J]. 华北自然资源， 2024， （05）： 56-59.

[4]温兰. 浅析岩土工程勘察技术方法在高层房建工程中的应用——以花都区某住宅详细岩土工程勘察为例[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2023， （13）： 131-133.

[5]夏玉云， 柳旻， 邵兵厂， 王冉， 黄乾峰， 刘云昌. 圣多美和普林西比首都国际机场改扩建岩土工程特性与治理方法[J]. 地质学刊， 2023， 47 （04）： 447-456.

[6]夏玉云， 柳旻， 邵兵厂， 王冉， 黄乾峰， 刘云昌， 周小松. 印尼北苏 2×5000 t 新型干法熟料水泥生产线配套专用码头岩土工程勘察实录[J]. 土工基础， 2023， 37 （01）： 40-45.

[7]乔高乾， 安宁. 十字板剪切试验在软土工程勘察中的应用探讨——以广州南沙 2019NJY-15 号地块项目为例[J]. 西部探矿工程， 2022， 34 （02）： 30-34.

[8]谷忠德， 郭兴森， 赵维， 王兴， 刘晓磊， 郑敬宾， 刘敬喜， 贾永刚， 年廷凯. 深海浅表层沉积物不排水剪切强度的多探头原位测试系统及评价方法研究[J]. 工程地质学报， 2021， 29 （06）： 1949-1955.