1 概述

工程地質勘察是上部合理科學設計和后續經濟安全施工的基礎，通過工程地質勘察也是我們了解工程場地、認識工程場地和改造工程場地的唯一途徑。工程地質勘察工作一般由：①根據工程規模和設計要求布置勘察工作量；②現場鉆探；③場地測試，鉆探過程中鉆孔內原位測試的及取樣；④取樣后室內試驗；⑤綜合分析原位測試和室內試驗參數，給出設計推薦參數；⑥提交工程地質勘察報告，這6個部分組成。

試驗工作在工程地質勘察中占有很重要的位置，其不僅為學科理論的研究與發展所必需，而且也為工程設計提供最基本的資料，就試驗而言，可分為“原位試驗”和“室內試驗”。土的室內試驗，歷史悠久，經驗也比較豐富，其主要優點是，試驗時的邊界條件和排水條件都很易控制，試驗中的應力路徑也可事先選定；對小應變來說，土樣中的應變場均一，所測土的物理力學指標已得到公認。其主要缺點是，試驗需要取樣，樣品小，易受擾動，代表性差，所測得力學指標往往嚴重“失真”，為了克服室內試驗的致命弱點，土的原位測試技術也就應運而生了。

土的原位測試，一般是指在工程地質勘察現場，在不擾動或基本不擾動土層的情況下對土層進行測試，以獲得所測土層的物理力學性指標的一種土工勘察技術，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 目前常用的原位測試技術

目前，公路交通系統地質勘察中主要應用的原位測試手段有：

（1）靜力觸探測試

靜力觸探測試，簡稱靜探或CPT(cone penetration test)。

該方法在路基勘察中常用，其主要缺點是對碎石土和密實砂土難以貫入，也不能直接觀測土層。對于水域海域橋梁工程的樁基礎勘察而言，采用該方法的意義不大；但對于人工島等填筑工程，該方法快速、簡單有效。

需要指出的是在國內跨海公路通道勘察中應用CPT測試的較少，造成這種現象的原因有：①勘察經費有限；②勘察理念的問題，目前勘察更側重于鉆孔取樣。

南京四橋的錨碇（陸域）勘察中委托了東南大學進行了CPT測試，東南大學的測試儀器從美國進口，利用工程車自身重量作為反力，最大貫入深度不超過50m，目前是國內同類設備中最先進的。

2010年，為了港珠澳大橋人工島勘察，中交四航院專門購置了海上CPTU測試儀器，并和輝固公司的儀器一起完成該項目的勘察工作。

（2）動力觸探

動力觸探技術在國內外應用極為廣泛，是一種主要的原位測試技術，這是和它所具有的獨特優點分不開的。動力觸探試驗方法可以歸為兩大類，即圓錐動力觸探試驗和標準貫入試驗。一般將圓錐動力觸探試驗簡稱為動力觸探或動探，將標準貫入試驗簡稱為標貫。

標準貫入試驗（Standard Penetration Test, SPT）在國內外均有廣泛的應用，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度判別和獲取基礎設計參數。SPT須在鉆孔中進行，但由于SPT探頭為對開管式貫入器，在礫石、強風化巖石層中刃口易破壞，所以在上述類似地層，一般采用探頭為實心的重型動力觸探。

在跨海、跨河長大橋梁通道的工程地質勘察中合理科學的布置動力觸探，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100m，且較深部位以砂性或卵石地層較多，實際勘察中上述地層不易取樣，就是費盡周折取到的樣品，也因擾動大，嚴重失真，這樣以來室內土工實驗獲得物理力學參數和實際情況存在較大的差異。

② 國內越來越多的跨海、跨河特大橋的引橋基礎采用打入樁（施工快、成本低），由于動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候的難易程度。

可見，在深部砂性地層中合理的布置動力觸探測試，可以大量較少采樣數量，減少室內土工試驗工作量，并可用于指導后期打入樁施工，降低施工風險。同時可減少勘察的外業作業時間，降低在大風大浪中勘察鉆探的施工風險，減少原狀樣的數量，縮短了工期，節省租船等費用，具有明顯的經濟效益。

此外，對于全風化地層，勘探鉆孔的時候，很難取出合適的原狀土樣，即使勉強取到了樣品，也卸荷松弛了很多，脫離了巖土體原有的應力狀態，故此時室內試驗的成果可靠性非常低。

（3）十字板剪切試驗

國際上簡稱為FVST（field vane shear test），該方法是先在軟粘土中插入十字板頭，然后通過轉動連接十字板的連桿，使十字板以一定的速率旋轉，測出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強度其缺點是僅適用于軟土，適應范圍有限，對硬塑粘性土和含有礫石、雜物的土不宜采用，否則，會損傷十字板頭。

十字板剪切測試的成果主要是，主要應用在軟土路基、人工島填筑等工程領域。

一般而言，可適當做幾個，以防評審時候專家提出。

（4）現場波速測試

現場波速測試可為工程抗震設計和研究土的動力特征提供具體參數，對于多震地區和重大工程來講，具有特別重要的意義。

波速測試的傳統方法，是先用鉆孔開孔，后在孔中做波速測試，可分為單孔法和跨孔法。

波速測試的成果主要是-剪切波，這主要是土體中水的存在，壓縮波測試效果不明顯。根據可按相關規范進行建筑場地類別劃分、砂土液化判別及確定土的動力特征指標。

（5）地球物理勘探

有時，可能為了確定橋軸線基巖的埋深情況，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候，由于物探結果具有顯著的多解性，一定要注意這些資料是否有地質鉆孔資料的驗證和修正；否則，物探成果的實際意義不大，甚至有時候還可能造成不必要的損失。

此外，還有如旁壓測試等技術，但應用較少，缺少必要的經驗積累，除非特殊情況，一般不推薦在勘察中布置。

3 經驗與體會

（1）原位測試在工程地質勘察中應得到重視

需要注意是英國標準或者美國規范的勘察規范更推崇原位測試，伴隨著涉外項目越來越多，國內公司可能將來會越來越多的涉足海外設計咨詢市場，面臨與國內不同的機遇和挑戰，就工程地質勘察方面而言，可能要關注：

英標（BS）和美標（ASTM）的勘察規范沒有專門針對公路交通的，在執行上有較大的靈活性，其勘察精度和要求更多的時候由經驗豐富、具有注冊資格的土木工程師來確定。英標和美標沒有明確規定大橋地質勘察的鉆孔布置間距，但原則是地質勘察的精度和可靠度必須滿足設計的要求，相對靈活。

（2） 跨海跨江大橋等的工程地質勘察要點

基于勘察市場的現狀，有必要加強現場工作，在勘察外業和內業工作中，完善現場質量監控方法，引入切實可行的勘察監理體制。對于非常重要的工程，設計院和業主也應不定期進行質量檢查，確保勘察質量。

由于鉆孔直徑、鉆探工藝、操作工人習慣、標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,甚至取樣質量。所以對于重大工程，如不得不劃分幾個標段由不同的承包商來承擔勘察工作時，在正式勘察前，應確保各家勘察承包商鉆探和原位測試等設備一致，如查看鉆桿等機具規格是否一致，標貫器刃口是否滿足且滿足國標或者行業標準的要求。正式勘察前，最好能在工程地質條件相同的地點，各家勘察承包商布置適量的鉆孔相互驗證和校核，特別是對比貫入值，并規范土體的現定名和地層劃分。　

參考文獻

[1]，Code of practice for site investigations   BS5930:1999

[2]，British Standard Methods of test for Soils for civil engineering purposes  BS1377：1999

[3]，《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG D63-2007）

[4]，《公路工程地質勘察規范》（JTJ064-98）

[5]，《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）

[6]，《公路工程抗震設計規范》（JTJ004-89）

[7]，《建筑抗震設計規范》（GB5011-2001

[8]，孟高頭編著,《土體原位測試機理、方法及其工程應用》,北京：地質出版社，1997