静力触探技术的工作原理及其在岩土工程中的应用

岩土工程原理论文第三篇：静力触探技术的工作原理及其在岩土工程中的应用

 

　　摘要：为了更好的将静力触探技术运用在岩土工程勘察中, 分析了对静力触探技术的工作原理, 探讨了静力触探技术在岩土工程中的应用实例, 并和创新型静力触探测试技术的应用进行了对比, 有利于静力触探在岩土工程勘察中的广泛运用。

 

　　关键词：静力触探; 岩土工程勘察; 土层;

 

　　The application of static sounding in geotechnical engineering investigation

 

　　Wang Rui

 

　　214 Geological Team, Shanxi Geological Survey Bureau

 

　　Abstract：In order to better apply static sounding technology to geotechnical survey, this paper analyzed the working principle of static sounding technology, discussed the application example of static sounding technology in geotechnical engineering, and compared with the application of innovative static sounding test technology, so as to achieve the purpose of improving the application of static sounding in geotechnical engineering investigation.

 

　　对于岩土工程勘察而言，静力触探技术发挥着重要的作用。静力触探技术可以接受电信号，利用电信号推测出相应的真实数据。但静力触探技术也有着一定的局限性，真实的土层有着较强的复杂性，应用静力触探技术时，比较容易受到外界因素的影响。要想确保静力触探技术的精确度，就需要重视静力触探的影响因素，避免对勘查结果的精确度产生影响。本文介绍了静力触探技术，并分析了如何将静力触探技术运用到岩土工程勘察中，具体内容如下。

 

　　1 静力触探技术的工作原理

 

　　1.1 原位测试技术原理

 

　　原位测试技术指的是测试土层过程中，将装备好传感器的探头在原位上，通过静力作用，将探头压入到土层内。利用这种技术，不会影响到土层应力状态和结构。在运用技术的过程中，探头进入土层后，会根据探头侧壁上的贯入阻力、摩擦力，将其转换为电信号的模式，再通过分析电信号，可以为岩土工程勘察提供一定的数据支持。

 

　　1.2 静力触探技术的特征

 

　　静力触探最为显著的优点就是不会破坏土层就可以分析土层内部的特性。这是与传统取样方法相比最为显著的优点，因为以往的取样方式会存在一定的负面影响，传统取样会破坏土层的含水层，使土层应力发生变化。这样产生的数据就可能会出现数据失真，而静力触探则不会破坏土层，传统取样方式不适用于松散沉积地层，而静力触探则能够很好地运用到松散沉积地层。尤其体现在软粘性土、饱和沙土、粉土层中。静力触探技术还具备着操作便捷性强、精确度高、能够连续操作等优点，这主要得益于计算机的数据处理功能，通过计算机进行数据处理，能够有效地保障数据的精确度、减少人的工作量，确保工作能够连续进行。但是静力触探技术也存在着一定的局限性，因为静力触探技术的基础是原位测试技术，这种技术限制了静力触探技术无法直观的观察土层。如果想要对土体全面的进行分析，仅仅依靠静力触探技术是难以达成的，还需要运用钻探取样等技术进行配合。除此之外，如果静力触探技术的测试土层深度不小于80 m，便无法保证结果的精确度。而且虽然静力触探技术对于松散沉积地层而言有着极强的适应性，但是对于密实砂层、碎石土层、砾石土层而言，适应性则表现较差。

 

　　1.3 静力触探技术工作原理

 

　　对于静力触探技术而言，这项技术的原理就是采用静力压探头进入土层的过程。其中的原理就是根据岩层、土层物理学性质不同，探头进入土层所产生的阻力也会不同。这主要是和土层的力学性质有着较大的关系，就比如探头穿越硬质土层会受到较大的阻力，相应的，穿越软质土层，受到的阻力则较小。阻力能够有效的反映土体的强度。探头中的阻力传感器能够准确的记录阻力，并将其转换为电信号，计算机能够实现记录电信号，并进行数据分析，所以说静力触探技术能够提供数据支持给岩土工程勘察。

 

　　2 静力触探技术在岩土工程中的应用

 

　　2.1 判断土层类型、土层剖面

 

　　土层受到自然因素的影响，不同土层的形态、密度都有着较大的差异，这意味着通过静力触探技术能够实现土层的分层处理。静力触探技术能够准确的分析土层中的粉土、粘性土、软土。但静力触探技术并不只限于以上要素，还能够分析其他的要素。静力触探技术能够利用贯入阻力，分析土层的变形性质，还能够分析基土的强度。利用这项技术，能够根据阻力的不同对土体进行分层，可根据曲线形状、阻力大小，分析所对应的代表土层。以砂土层为例，砂土层的阻力大、曲线变化速度快;再者以粘土层为例，粘土层的曲线变化小，阻力较大。这就意味着，探头从上层贯入到下层，土层的情况也会产生相应的变化，数据也会发生与之相应的变化。所以在应用静力触探技术的同时，可以依照相应的数据，将力学剖面图制作出来，确保整个工作的精准度。

 

　　2.2 明确判定地基的承载力

 

　　依照规范中的相应标准，可以对地基的承载力进行判定。实际工作过程中，可以利用对比的方法，来获得相应的地基承载力数据。具体就是依照静力触探所勘察到的数据，与实际标准加以比对，通过比对，能够得到与之相应的地基承载力数据。

 

　　2.3 获得桩基设计参数

 

　　桩基设计参数也可以通过静力触探技术来获取，在实际工作过程中，可以通过静力触探技术获取的阻力信号，进行岩土工程勘察。而实际上，获取不同阻力信号的过程是和桩基的工作原理较为相似的。这就意味着可以将静力触探技术应用到桩基设计中去。不过实际的桩基设计需要较为精确的数据，相比单桥静力触探技术，双桥静力触探技术的数据的精确性更强。所以对于桩基勘察工作而言，尽可能的选择双桥静力触探技术更好。

 

　　2.4 能够对砂土液化的可能性加以判别

 

　　通常在进行岩土工程勘察工作时，会在场地出现分布饱和状态砂土，抗震设防烈度设置到7度～9度时，能够准确的判别砂土是否发生液化反应。这就意味着能够对砂土的液化情况进行判定，并根据实际的危害程度，采取一定的预防措施。在实际应用静力触探技术时，能够准确地对15 m深度范围内的粉土、饱和砂土的液化程度进行判定。具体操作流程就是计算液化比贯入阻力、锥尖阻力，将其比较，如果锥尖阻力大于液化比贯入阻力，那么这个土层就是液化土，反之则为非液化土。

 

　　3 创新型静力触探测试技术的应用

 

　　相较于传统的静力触探测试技术，近年来，创新型静力触探测试技术也得到了一定的发展。以孔隙水压力传感器为例，在传统的静力触探探头上安装孔隙水压力传感器，这样通过孔隙水压力传感器获得的数据，能够对土体的排水性能、力学性能、土体的类型进行判别。

 

　　再者还有波速静力触探测试装置，将波速测量装置安装到静力触探探头上，能够获得相应的波速数据。相应的波速静力触探技术的适用范围在地下3 m～30 m间，最大则在40 m左右。

 

　　旁压静力触探技术的应用，主要是应用一定的旁压器械，使土体产生变形，这样做的目的是通过分析施加压力，与土层变形程度相比较进行分析，探究两者之间的关系，这样能够更加深入的对土体的变形情况、承载力、性质进行分析。

 

　　电阻率静力触探技术，可以在探头上安装相应的电阻测量装置，这样能够测量出不同土层的电阻率。

 

　　振动静力触探测试，在探头上安装相应的偏心振动器，分析不振动和振动贯入阻力，将其比较，能够深入的认识砂土的液化程度。

 

　　摄像头静力触探技术，将无线电摄像头安装在静力触探探头上，能够直观的观察土层中的相应情况，提升工程的质量和效率。

 

　　静力触探技术还需要建立相应的岩土工程数据库，这需要运用到许多的数据，例如用户输入的数据，即原始数据;系统分析的数据，即中间数据，还有最终产生的最终数据。这些数据中又包括几何和物理属性数据。因此岩土数据库的完善对于静力触探技术而言也有着非常重要的意义。其数据量较为庞大，技术人员要重视岩土工程数据库的数据管理，更好的完善勘查技术，提升静力触探技术的水平。

 

　　创新型静力触探测试技术完善了传统静力触探技术中的不足，确保了岩土工程勘察的质量，提升了岩土工程勘察的效率，使静力触探技术得到了更好的应用。

 

　　4 结语

 

　　静力触探技术的本质是原位测试技术，其广泛的应用在我国的岩土工程领域。静力触探技术能够在工程项目建设时，准确并且真实的反映岩土的相应特征，并且反映工程建设的相应参数。因此利用静力触探技术能够提升工作效率、减少工作时间、提升工程质量。近年来静力触探技术得到了一定程度的发展，我国的静力触探技术也吸收了许多国外先进的理论知识，对静力触探技术进一步的加以完善。对于以往静力触探技术中所存在的局限性，也逐渐的加以改进。在未来静力触探技术的作用能够得到进一步的发展，从而更好地应用到岩土工程勘察中去，提升勘察的精准度。

 

　　参考文献

 

　　[1]黄凯.岩土工程勘察中静力触探技术的应用[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2018 (10) :75-76.

　　[2]王锦艳.静力触探试验在岩土工程勘察中的应用[J].资源信息与工程, 2016, 31 (6) :91, 93.

　　[3]李庆丰.浅谈静力触探技术在岩土工程勘察中的应用及发展前景展望[J].福建建筑, 2014 (7) :83-85.

　　[4]罗金满, 刘伟.静力触探在岩土工程勘察中的应用[J].施工技术, 2012, 41 (S2) :14-18.

　　[5]刘永学, 彭国萍, 孟凡夫.静力触探试验在岩土工程勘察中的应用[J].林业科技情报, 2003 (2) :78-80.

　　[6]柳家海, 杨夫华, 王富华.静力触探在岩土工程勘察中的应用体会[J].江苏煤炭, 2001 (3) :34-36.