1 概述
工程地質(zhì)勘察是上部合理科學(xué)設(shè)計(jì)和后續(xù)經(jīng)濟(jì)安全施工的基礎(chǔ)，通過(guò)工程地質(zhì)勘察也是我們了解工程場(chǎng)地、認(rèn)識(shí)工程場(chǎng)地和改造工程場(chǎng)地的唯一途徑。工程地質(zhì)勘察工作一般由：①根據(jù)工程規(guī)模和設(shè)計(jì)要求布置勘察工作量；②現(xiàn)場(chǎng)鉆探；③場(chǎng)地測(cè)試，鉆探過(guò)程中鉆孔內(nèi)原位測(cè)試的及取樣；④取樣后室內(nèi)試驗(yàn)；⑤綜合分析原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)參數(shù)，給出設(shè)計(jì)推薦參數(shù)；⑥提交工程地質(zhì)勘察報(bào)告，這6個(gè)部分組成。
試驗(yàn)工作在工程地質(zhì)勘察中占有很重要的位置，其不僅為學(xué)科理論的研究與發(fā)展所必需，而且也為工程設(shè)計(jì)提供最基本的資料，就試驗(yàn)而言，可分為“原位試驗(yàn)”和“室內(nèi)試驗(yàn)”。土的室內(nèi)試驗(yàn)，歷史悠久，經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，其主要優(yōu)點(diǎn)是，試驗(yàn)時(shí)的邊界條件和排水條件都很易控制，試驗(yàn)中的應(yīng)力路徑也可事先選定；對(duì)小應(yīng)變來(lái)說(shuō)，土樣中的應(yīng)變場(chǎng)均一，所測(cè)土的物理力學(xué)指標(biāo)已得到公認(rèn)。其主要缺點(diǎn)是，試驗(yàn)需要取樣，樣品小，易受擾動(dòng)，代表性差，所測(cè)得力學(xué)指標(biāo)往往嚴(yán)重“失真”，為了克服室內(nèi)試驗(yàn)的致命弱點(diǎn)，土的原位測(cè)試技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生了。
土的原位測(cè)試，一般是指在工程地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)，在不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)土層的情況下對(duì)土層進(jìn)行測(cè)試，以獲得所測(cè)土層的物理力學(xué)性指標(biāo)的一種土工勘察技術(shù)，這里的土層包括粘性土、粉土、砂性土、碎石土及軟弱巖層等。
2 目前常用的原位測(cè)試技術(shù)
目前，公路交通系統(tǒng)地質(zhì)勘察中主要應(yīng)用的原位測(cè)試手段有：
（1）靜力觸探測(cè)試
靜力觸探測(cè)試，簡(jiǎn)稱(chēng)靜探或CPT(cone penetration test)。
該方法在路基勘察中常用，其主要缺點(diǎn)是對(duì)碎石土和密實(shí)砂土難以貫入，也不能直接觀測(cè)土層。對(duì)于水域海域橋梁工程的樁基礎(chǔ)勘察而言，采用該方法的意義不大；但對(duì)于人工島等填筑工程，該方法快速、簡(jiǎn)單有效。
需要指出的是在國(guó)內(nèi)跨海公路通道勘察中應(yīng)用CPT測(cè)試的較少，造成這種現(xiàn)象的原因有：①勘察經(jīng)費(fèi)有限；②勘察理念的問(wèn)題，目前勘察更側(cè)重于鉆孔取樣。
南京四橋的錨碇（陸域）勘察中委托了東南大學(xué)進(jìn)行了CPT測(cè)試，東南大學(xué)的測(cè)試儀器從美國(guó)進(jìn)口，利用工程車(chē)自身重量作為反力，最大貫入深度不超過(guò)50m，目前是國(guó)內(nèi)同類(lèi)設(shè)備中最先進(jìn)的。
2010年，為了港珠澳大橋人工島勘察，中交四航院專(zhuān)門(mén)購(gòu)置了海上CPTU測(cè)試儀器，并和輝固公司的儀器一起完成該項(xiàng)目的勘察工作。
（2）動(dòng)力觸探
動(dòng)力觸探技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用極為廣泛，是一種主要的原位測(cè)試技術(shù)，這是和它所具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。動(dòng)力觸探試驗(yàn)方法可以歸為兩大類(lèi)，即圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。一般將圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)簡(jiǎn)稱(chēng)為動(dòng)力觸探或動(dòng)探，將標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)簡(jiǎn)稱(chēng)為標(biāo)貫。
標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（Standard Penetration Test, SPT）在國(guó)內(nèi)外均有廣泛的應(yīng)用，一般適用于砂性土層中，也可在粘性土層中使用，主要用于土體的密實(shí)度判別和獲取基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)。SPT須在鉆孔中進(jìn)行，但由于SPT探頭為對(duì)開(kāi)管式貫入器，在礫石、強(qiáng)風(fēng)化巖石層中刃口易破壞，所以在上述類(lèi)似地層，一般采用探頭為實(shí)心的重型動(dòng)力觸探。
在跨海、跨河長(zhǎng)大橋梁通道的工程地質(zhì)勘察中合理科學(xué)的布置動(dòng)力觸探，主要基于以下考慮：
① 跨海大橋的覆蓋層一般較厚，甚至可達(dá)100m，且較深部位以砂性或卵石地層較多，實(shí)際勘察中上述地層不易取樣，就是費(fèi)盡周折取到的樣品，也因擾動(dòng)大，嚴(yán)重失真，這樣以來(lái)室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)獲得物理力學(xué)參數(shù)和實(shí)際情況存在較大的差異。
② 國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的跨海、跨河特大橋的引橋基礎(chǔ)采用打入樁（施工快、成本低），由于動(dòng)力觸探貫入和打入樁的打入具有一定的可比性，所以SPT能直接反映出打入樁施工時(shí)候的難易程度。
可見(jiàn)，在深部砂性地層中合理的布置動(dòng)力觸探測(cè)試，可以大量較少采樣數(shù)量，減少室內(nèi)土工試驗(yàn)工作量，并可用于指導(dǎo)后期打入樁施工，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)可減少勘察的外業(yè)作業(yè)時(shí)間，降低在大風(fēng)大浪中勘察鉆探的施工風(fēng)險(xiǎn)，減少原狀樣的數(shù)量，縮短了工期，節(jié)省租船等費(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
此外，對(duì)于全風(fēng)化地層，勘探鉆孔的時(shí)候，很難取出合適的原狀土樣，即使勉強(qiáng)取到了樣品，也卸荷松弛了很多，脫離了巖土體原有的應(yīng)力狀態(tài)，故此時(shí)室內(nèi)試驗(yàn)的成果可靠性非常低。
（3）十字板剪切試驗(yàn)
國(guó)際上簡(jiǎn)稱(chēng)為FVST（field vane shear test），該方法是先在軟粘土中插入十字板頭，然后通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)連接十字板的連桿，使十字板以一定的速率旋轉(zhuǎn)，測(cè)出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強(qiáng)度其缺點(diǎn)是僅適用于軟土，適應(yīng)范圍有限，對(duì)硬塑粘性土和含有礫石、雜物的土不宜采用，否則，會(huì)損傷十字板頭。
十字板剪切測(cè)試的成果主要是，主要應(yīng)用在軟土路基、人工島填筑等工程領(lǐng)域。
一般而言，可適當(dāng)做幾個(gè)，以防評(píng)審時(shí)候?qū)＜姨岢觥?/p>
（4）現(xiàn)場(chǎng)波速測(cè)試
現(xiàn)場(chǎng)波速測(cè)試可為工程抗震設(shè)計(jì)和研究土的動(dòng)力特征提供具體參數(shù)，對(duì)于多震地區(qū)和重大工程來(lái)講，具有特別重要的意義。
波速測(cè)試的傳統(tǒng)方法，是先用鉆孔開(kāi)孔，后在孔中做波速測(cè)試，可分為單孔法和跨孔法。
波速測(cè)試的成果主要是-剪切波，這主要是土體中水的存在，壓縮波測(cè)試效果不明顯。根據(jù)可按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行建筑場(chǎng)地類(lèi)別劃分、砂土液化判別及確定土的動(dòng)力特征指標(biāo)。
（5）地球物理勘探
有時(shí)，可能為了確定橋軸線(xiàn)基巖的埋深情況，采取地球物理勘探手段，如多道地震勘探和淺地層剖面等。在利用物探資料的時(shí)候，由于物探結(jié)果具有顯著的多解性，一定要注意這些資料是否有地質(zhì)鉆孔資料的驗(yàn)證和修正；否則，物探成果的實(shí)際意義不大，甚至有時(shí)候還可能造成不必要的損失。
此外，還有如旁壓測(cè)試等技術(shù)，但應(yīng)用較少，缺少必要的經(jīng)驗(yàn)積累，除非特殊情況，一般不推薦在勘察中布置。
3 經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)
（1）原位測(cè)試在工程地質(zhì)勘察中應(yīng)得到重視
需要注意是英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)或者美國(guó)規(guī)范的勘察規(guī)范更推崇原位測(cè)試，伴隨著涉外項(xiàng)目越來(lái)越多，國(guó)內(nèi)公司可能將來(lái)會(huì)越來(lái)越多的涉足海外設(shè)計(jì)咨詢(xún)市場(chǎng)，面臨與國(guó)內(nèi)不同的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，就工程地質(zhì)勘察方面而言，可能要關(guān)注：
英標(biāo)（BS）和美標(biāo)（ASTM）的勘察規(guī)范沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)公路交通的，在執(zhí)行上有較大的靈活性，其勘察精度和要求更多的時(shí)候由經(jīng)驗(yàn)豐富、具有注冊(cè)資格的土木工程師來(lái)確定。英標(biāo)和美標(biāo)沒(méi)有明確規(guī)定大橋地質(zhì)勘察的鉆孔布置間距，但原則是地質(zhì)勘察的精度和可靠度必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求，相對(duì)靈活。
（2） 跨�？缃髽虻鹊墓こ痰刭|(zhì)勘察要點(diǎn)
基于勘察市場(chǎng)的現(xiàn)狀，有必要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工作，在勘察外業(yè)和內(nèi)業(yè)工作中，完善現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控方法，引入切實(shí)可行的勘察監(jiān)理體制。對(duì)于非常重要的工程，設(shè)計(jì)院和業(yè)主也應(yīng)不定期進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保勘察質(zhì)量。
由于鉆孔直徑、鉆探工藝、操作工人習(xí)慣、標(biāo)貫頭刃口尺寸和泥漿濃度的差異等顯著影響SPT或者DPT擊數(shù),甚至取樣質(zhì)量。所以對(duì)于重大工程，如不得不劃分幾個(gè)標(biāo)段由不同的承包商來(lái)承擔(dān)勘察工作時(shí)，在正式勘察前，應(yīng)確保各家勘察承包商鉆探和原位測(cè)試等設(shè)備一致，如查看鉆桿等機(jī)具規(guī)格是否一致，標(biāo)貫器刃口是否滿(mǎn)足且滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。正式勘察前，最好能在工程地質(zhì)條件相同的地點(diǎn)，各家勘察承包商布置適量的鉆孔相互驗(yàn)證和校核，特別是對(duì)比貫入值，并規(guī)范土體的現(xiàn)定名和地層劃分。
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