２０１３年９月 嚏莉日蒜商 地质・勘察・测绘 地质工程勘察仪器设备的计量控制探讨 李胜 郭东 （济南钢城矿业有限公司 山东济南２５０１０１） 摘 要：我国在深部钻探领域的探索方兴未艾，与之相适应的深部钻探设备的技术水平日益提高，从趋势上看，我国地 质勘查钻探将有更多项目孔深设计进入到特深孔的范围。为从技术及装备上保障深部找矿工作的顺利进行，进一步推进 我国深部找矿工作的深入开展。本文以地质工程勘察触探仪器设备为例，重点对其计量控制进行了探讨。 关键词：地质工程；触探仪器；计量控制 中图分类号：ＴＵ４１５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—００３８（２０１３）２７—０１９１—０３ １地质工程勘察触探仪器设备试验 １．１静力触探仪器设备试验 静力触探试验适用于粉土和砂土，粘性土，主要用于估算地 基土的物理力学指标参数，划分土层，评定地基土的承载力，判 落下，将一定规格的触探头打入土中１５ｃｍ，然后开始记录锤击数 目，接着将标准贯入器再打入土中３０ｃｍ，用此３０ｃｍ的锤击数 （Ｎ）作为标准贯入试验指标。锤击数（Ｎ）的结果不仅可用于判断 砂土的密实度，粘性土的稠度，地基土的容许承载力，砂土的振 定砂土地基的液化等级，估算地基承载力等。静力触探仪器设备 试验其指将某种规格的金属触探头通过一定的机械装置用静力 传感器测试土层的贯入阻力，以此来判断、分析确定地基土的物 动液化，同时也是矿区地基处理效果的一种重要方法。 ２地质工程勘察 将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中，量测其贯入阻力 １触探仪器设备原理 压、静力触探试验入土层中，同时对触探头用直接量测仪表或者 ２．理力学性质（多为设计单位采用）。 （锥头阻力、侧壁摩阻力）的过程，是工程地质勘察中的一项原位 测试方法。 １．２动力触探仪器设备试验 行力学分层，根据打入土中的阻抗大小判别土层的变化，对地基 ２触探仪器设备 指将一定规格的圆锥探头利用锤击功能打入土中，对土层进 ２．触探主机：应能匀速的将探头垂直压入土中，其额定贯入力 土作出工程地质评价，同时确定土层的物理力学性质。动力触探 和贯入速度应满足ＧＢ／Ｔ１５４０６—９４标准７．４的规定，其装置如图 试验适用于各种软质岩及各类土，以及全风化、强风化的硬质岩 １所示。反力装置：可用地锚、压重、车辆自重提供所需的反力。探 石。 头：探头的结构按功能分为单桥梁头、双桥探头和孔压探头。探 器：可采用下列仪器： 动力触探仪分为：轻型触探仪、重型触探仪及超重型触探仪 杆：探杆应符合ＧＢ／Ｔ１５４０６—９４标准的８．２和８．３的规定。量测仪 三类。目前承建单位一般选用轻型和重型。 轻型触探仪适用于：砂土、粉土及粘性土地基检测，（一般要 力，记录每打入３０ｃｍ的锤击次数，代用公式为： Ｒ＝（０．８ｘＮ一２）ｘ９．８ （１） 静态电阻应变仪：准确度为±２％，分度值为５ ｓ。静力触探数 ０．５级。深度记录装置：准确度为±１％。 准确度自动挡０．３％，手动档为０．５％。电子电位差计： 求土中不含碎、卵石），轻型触探仪设备轻便，操作简单，省人省 字测力仪：式中：Ｒ——地基容许承载力ｋＰａ； Ｎ——轻型触探锤击数。 重型触探仪适用于：各类土，是目前承建单位应用最广泛的 一种地基承载力测试方法，该法是采用质量为６３．５ｋｇ的穿心锤， 以７６ｃｍ的落距，将触探头打入土中，记录打入１０ｃｍ的锤击数， 代用公式为： ｙ＝３５．９６ｘ＋２３．８ （２） 式中：厂ｒ地基容许承载力ｋＰａ； 重型触探锤击数。 １一触探主机；２一号线：３一探杆；４一深度转换装置；５一测量记录仪；６一反力装置；７一探头 图１触探主机 １．３标准贯入试验 标准贯入仪试验是地质工程勘察仪器中常用的动力触探类 ２．３触探仪器计量控制 平整试验场地，设置反力装置。将触探主机对准孔位，调平机 型之一，标准贯入试验是国内广泛应用的一种现场原位测试手 座（用分度值为ｌｍｍ的水准尺校准），并紧固在反力装置上。 段，它不仅可用于粘性土的测试，也可用于砂土的测试。其利用 将已穿入探杆内的传感器引线按要求接到量测仪器上，打开 质量为６３．５ｋｇ的标准贯入试验：以７６ｃｍ的恒定高度穿心锤自由 ・１９１・ 地质・勘察・测绘 馥耐嗣蓑商 ｑｏ＝ｋｑｅｑ ｋ衙 ｕ＝ｋ ８ Ｆ： ２０１３年９月 电源开关，预热并调试到正常工作状态。 贯入前应试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒等部件工作是否 正常。当测孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和。正常后将 连接探头的探杆插入导向器内，调整垂直并紧固导向装置，必须 保证探头垂直贯入土中。启动动力设备并调整到正常工作状态。 采用数字测力仪或电阻应变仪时，应设置深度标尺；采用自 动记录仪时，首先需要检查卷纸机构运转是否正常，然后安装深 式中：ｋｐ，ｋｑ，ｋ 、ｋ 一分别为ｐｓ、ｑ 、￡、ｕ对应的率定系数，ｋＰａ／ ＬＬ８，ｋＰｇｍＶ； 度转换装置。 稍许提升（冬季应超过冻结线），确保探头传感器处于不受力状 态。待仪器零位基本稳定，也就是说探头温度与地温平衡后，将 仪器调零或记录初读数，即可进行正常贯入。一般每贯入１－２ｍ， ８ 、８ 、８ｒ、￡． 一分别为单桥探头、双桥探头、摩擦筒及 （１）按下式估算静探水平向固结系数ｃ ： ８，ｍＶ。 按１．２￣０．３ｍ／ｍｉｎ均速，将探头贯入土中０．５～１．０ｍ左右，然后 孔压探头传感器的应变量或输出电压，ｃ ｝ 式中：Ｔ 与圆锥几何形状、透水板位置有关的相应于孑Ｌ 在深度６ｍ内，应提升探头检查温漂，同时调零；每贯入５－１０ｍ， 时的原因并处理。 在深度６ｍ以下，应提升探头检查回零情况，同时检查出现异常 隙压力消散度５０％的时间因素（对锥角６Ｏ。、堆面积为１０ｃｍ：、透 水板位于锥底处的孔压探头，相应的Ｔ ５．６）； Ｒ——探头圆锥底半径，ｃｍ； ｔ 一实测孔隙消散度达５０％的经历时间，Ｓ。 （２）以深度（Ｈ）为纵坐标，以锥头阻力ｑ （或比贯入阻力ｐ ）、 贯入过程中，当采用自动记录时，应根据贯入阻力大小合理 选用供桥电压，并随时核对，校正深度记录误差，作好记录；使用 电阻应变仪或数字测力计时，一般每隔０．１￣０．２ｍ记录读数１次。 当测定孔隙水压力消散时，应在预定的深度或土层停止贯入，并 侧壁摩阻力￡、摩ＮＥｔ Ｆ及孔隙压力Ｕ为横坐标，绘制ｑｏ－Ｈ（ｐ ～ 按适当的时问间隔或自动测读孔隙水压力消散值，直至基本稳 Ｈ）、￡～Ｈ、Ｆ Ｈ及 Ｈ关系曲线，如图２所示。 定。 当贯入到预定深度或出现下列情况之一时，应停止贯入：触 探主机达到额定贯入力，探头阻力达到最大容许压力；反力装置 失效；发现探杆弯曲已达到不能容许的程度。试验结束后应及时 起拨探杆，并记录仪器的回零情况。探头拨出后应立即清洗上 油，妥善保管，防止探头被曝晒或受冻。 ２．４注意事项 试验点与已有钻孔、触探孔、十字板试验孔等的距离，建议不 小于２０倍已有的孔径。试验前应根据试验场地的地质情况，合 理选用探头，使其在贯入过程中，仪器的灵敏度较高而又不致损 坏。试验点必须避开地下设施（管道、电缆等）以免发生意外。 由于人为或设备的故障，而使贯入中断１０ｍｉｎ以上，应及时 排除。故障处理后，重新贯入前应提升探头，测记零读数。对超深 触探孔分两次或多次贯入时；或在钻孔底部进行触探时，在深度 衔接点以下的扰动段，其测试数据应舍弃。应注意安全操作和安 全用电。当使用液压式、电动丝杆式触探主机时，活塞杆、丝杆的 行程不得超过上、下限位，以免损坏设备。采用拧锚机时，应待准 备就绪后才可启动。拧锚过程中如障碍，应立即停机处理。 图２静力触探曲线圈 （３）绘制孔隙水压力消散曲线： ①数据取舍：由于土的变异、孔压传感器含气以及操作等原 因，使实测的初始孔隙水压力滞后很多或波动太大，这些数据应 舍弃。 ３计算与制图 ３．１原始数据的处理 零点读数：当有零点漂移时，一般按回零段内以线性内插法 ②将消散数据归一化为超孔隙压力，消散度 定义为： Ｕｔ－－Ｕ０ ＝—进行校正，校正值等于读数值减零读数内插值。记录深度与实际 深度有误差时，应按线性内插法进行调整。 Ｕ１一Ｕ０ ３．２计算和制图 按下列公式分别计算比贯入阻力 锥头阻力ｑ 、侧壁摩阻 力￡、摩阻比Ｆ及孔隙水压力ｕ： ｐｓ＝ｋｐ￡ｐ 式中： —ｔ时孔隙水压力消散度，％； 静水压力，ｋＰａ； 开始（或贯入）时的孔隙水压力（ｔ：０）ｋＰａ。 ｕ。——ｔ时孔隙水压力实测值，ｋＰａ； ｕ ｕ＿③绘制 对ｌｇｔ的曲线，如图３所示。 ・１９２・ ２０１３年９月 建两嗣爱商 地质・勘察・测绘 浅析岩土工程地质勘察及其技术的应用 刘天明 （竹山县规划建筑设计院湖北十堰竹山４４２２００） 摘要：在岩土工程施工的过程当中，地质勘察是其中重要的环节，也是关键部分，运用钻探、测绘、采样、地质遥感各 项技术手段．对岩土工程中岩石、底层结构以及地貌等各方面情况进行详细的调查，为工程的顺利施工提供准确且全面的 资料，从而提升工程的施工水平与施工效率。本文对岩土工程的地质勘察工作进行基本的阐述和分析，并探讨地质勘察相 关技术的应用，寻找勘察技术提高的实际方法。 关键词：岩土工程；地质；勘察技术 中图分类号：ＴＵ１９５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—００３８（２０１３）２７—０１９３—０２ 岩土工程的勘察属于一项具有综合性特征的地质调查的工 （２）通常在岩土工程中，地质勘察的目的是要全面了解工程 作。其目的在于通过各种类型的勘察方法与测试手段，调查研究 基础地质各方面情况，包括地质勘察结果、设计要求以及岩土各 建筑场地，对地质条件以及工程对地质环境影响进行分析和判 项工程的参数等，另外，工程勘察报告在质量上的优劣对于工程 断，确保地基与上部结构工作情况下，地基在稳定性、强度以及 的安全性及工程造价都存在直接的影响，因此，地质勘察工作至 避免过大的沉降变形各项措施，并分析提出关于地基方面的承 关重要。载能力，且提供工程施工过程中所必要的岩土工程相关资料。 （３）岩土工程勘察的主要内容包括以下几个方面：现场钻探、 １当前岩土工程地质勘察工作概述 室内试验、原状土取样、现场原位测试等。因此，在勘察工作当 （１）当前在地质勘察相关工作中，岩土工程勘察在技术上已 中，必须对每个环节都进行严格的控制，按照相关国家标准的规 经有了非常显著的进步和发展，得到了一定程度的提升，并且， 定严格执行。另外，要结合具体施工情况和相关经验，使得勘察 其所运用的主要设备、仪器以及勘察的方法和相应技术也都有 依据在可靠性与准确性上有所确保。合理的勘察报告应符合国 了新的发展和提高。但是，在实际岩土工程中，对于勘察技术的 家规范的要求，真实客观地反映出工程现场的地貌地形、地质构 地下水、地层等各方面信息，同时对岩土工程做出 要求已经不再停留在传统应用的方法和手段上，在这过程中必 造、岩土性质、须要应对技术上更多更复杂的考验，因此，必须要采取更为科学 合理科学的分析与评价，从而，为岩土工程提供可靠的建设参 也更为有效的方法来解决。 ’＇ ｌ’’＇’ ，’＇’＇，’’’，ｌ’＇’＇ｌ，ｌ ’＇，’，■ｌ＇ｌ’’’’，’’ ’ 数。 ｌ，，’＇ｌ＇，ｌ＇＇， ＇’’’，，ｌ＇＇＇＇＇，ｌ’ ，’，ｌ’ｌｌ’’＇，’＇’＇ ＇＇ｌ’ １． １。 ｊ ｂ 厶 Ａ ～ ‘＼ 选用实测值和代表值中较大的一个计算地基土承载力。现场施 工应注意，当基槽开挖到位并经有关单位验收合格以后，应立即 浇筑混凝土垫层，避免基槽积水，尤其是雨季施工，应充分做好 排水措施，确保地基承载力的发挥。 参考文献 【１】中华人民共和国建设部．岩土工程勘察规范．静力触探试验（ＧＢ５００２１— ２００１）．北京：中国工业建筑出版社，２００２． ＼ 、． 且 ＼ 、 ＼ ’ 图３ Ｕ—ｌｇｔ曲线 『２１￣Ｉ仪器的基本参数及通用技术条件．第二篇：原位测试仪器（ＧＢＨＴ １５４０６—９４）． 按《建筑地基基础设计规范》，确定地基土承载力标准值时实 测锤击数应按下式计算： Ｎ（Ｎ１０）＝Ｎ１０—１．６４５ 【３］中国工程建设标准化委员会标准．静力触探技术标准（ＣＥＣＳ０４：８８）． 式中：ｏ一统计量标准差。 收稿日期：２Ｏ１３—９—３ １９８４一），男，助理工程师，２００８年毕业于中南大 考虑到粉质粘土面层已受雨水浸泡，建议施工单位将该层挖 作者简介：李胜（掉，故统计结果不包括０～３０ｃｍ数据。该矿区地基贯入值平均值 学，地质工程专业，主要从事地质、水文及帷幕注浆工作。 为４８．９；Ｎ（Ｎ１０）锤击数代表值为２３．５。 郭东（１９８３一），男，助理工程师，２００７年毕业于青岛理工大 学，自动化学院电气工程及其自动化专业，主要从事电气自动 ４结束语 轻型动力触探实验采用规范法确定地基土承载力时，Ｎ１０宜 化、电气设备维护及改造工作。・１９３・
