近海平原滨海相软土工程勘察手段的探讨

一个工程勘探的主要对象是岩土, 而岩土地质材料与其它材料不同之处是在于它的天然性, 它的结构性和不均匀性正是来源于天然性, 而它的材料是地质过程中形成的天然材料, 其关键因素是土体颗粒之间的胶结, 胶结的不均匀性导致土体结构, 在不同环境下其胶结的形式不一, 因为岩土的颗粒的形成机理, 是一个十分复杂的过程。软土颗粒是由细小分子, 按其自然先凝结成团粒, 然后经过原生的堆积在一起, 团粒内部的胶结力可能大于团粒之间的胶结力。由于地基土本身存在的软硬, 在勘察中用钻孔是难以区分出来的。而土质的这种不均匀性用钻孔取样、室内试验分析来判断是难以做到的。而静力触探就能克服这点。因为静力触探它可以获得连续的定量原始数据, 是一种不可多得的原位测试方法。用双桥静力触探测得的qc和fa曲线划分土的类型是完全可能的。由此形成的工程地质分层剖面既有对土性精确的力学分层, 又有对土类的地质分层, 可信度高, 分层正确与否易于检查。

而室内仅能对土样局部的土质作分析, 不能获得直接分层的准确的依据, 只能依靠几个土样的变异系数, 不能直观看出土层的软硬、松密程度在空间的分布和变化情况, 就一个工程场地来说, 地基土的识别, 识知不一, 因而随意性很大。

静力触探在软土实际的贯入过程中, 均能获得整个勘探孔内的力学剖面, 正好弥补了因取样和间断进行原位测试的不足。因为静力触探的贯入阻力数据是一个反映土内多种因素影响的综合性力学指标, 由于这些因素也同时影响着地基土的强度和变形性质, 因此从工程应用的观点来看, 它比室内某些单一物性指标如液性指数、孔隙比、含水量等更能综合反映土的工程性质, 特别是结构性的影响。因此, 静力触探原位测试数据能够较好地反映场地地基土的工程性质, 适宜于用来作为工程性质分层的基础资料, 而钻孔是难以做到分层的确切性。就钻探来说, 不论采用何种先进的取样土样技术和保护措施, 都不能保证土样从取样到送检能保证土样的原始状态, 因为土样从土层取出后地应力就被卸除, 即使再精细的取土技术也不能保证室内测定的参数与原位一致。因此, 发展原位测试技术, 是获得可靠计算参数的唯一途径。特别是在需要计算地基变形时, 地基土的分层剖面 (工程地质剖面) 是否正确, 以及每层土的计算指标是否合理, 是关系到地基变形计算成败的两个关健问题, 如果其中有一项不全实际, 那么变形计算就形同数学游戏。不仅达不到按变形控制设计的目的, 甚至还会出现严重的地基事故。而每层土计算参数的确定, 无论是试验还是统计, 又都依赖于分层的准确性, 没有准确的分层, 以层为母体的统计计算就失去了意义。

对于一个工程场地, 只有分层正确, 才能准确对地质单元层进行统计计算, 从而得到的岩土力学强度, 才是比较准确的。

笔者认为, 在广泛近海区域内软土土质地基, 小型工程勘察应合理采用静力触探原位测试的方法。当然, 不是要否定钻孔在工程场地勘察中的作用, 而是如何合理达到工程场地勘察的目的。一个工程场地, 勘探孔是按一定距离布置, 对于钻孔来说, 虽然在取样区段上可以获得比较准确的土质分类和物理力学指标数据, 但对于一个较小工程来说, 取样孔的数量仅占总孔数的1/4 (1/3~1/5) , 再则室内对土样的试验获取的岩土物理力学参数, 多数是依靠扰动样来获得。而且数量又少, 只能在整理资料时作为校验用。一个勘探点的布置是否合理, 在很大程度上取决于工程规模大小。

工程地质分层, 对于一个拟建物来说是十分重要的, 分层的确切性与否, 这直接影响到设计人员采用的基础形式。所以分层应该要有准确的测试数据为依据, 既应建立在能反映地基土的主要工程性质的测试基础上, 而不能再停留在仅靠少数土试样试验资料的定性判别的方式上。一个勘察场地适当布置钻孔, 就场地工程地质剖面来分析, 静力触探是查明场地地基土, 在垂直、水平方向上地质单元层的分布状况, 而钻孔取样, 则是验证静力触探孔显示的工程地质层位的力学类型的标尺。对于静力触探孔, 无论是勘察人员还是设计人员, 对不同土层在空间的分布、软硬变化情况、均匀程度等均一目了然。在静力触探孔内, 哪怕只有10cm厚的软弱土层也不会遗漏。由于静力触探具有设备简单、操作方便、快速、价廉等优点, 可以适当多布置一些静力触探, 间距小一些, 这样可以使工程地质剖面作得更精准, 对场地的不均匀性查得更清楚, 地基内对工程不利的埋藏物的漏勘几率就更低, 从而提高了地基勘察的质量, 也就提高了地基基础设计的可靠性。

实际上工程场地内, 钻孔的布置是按一定间距进行, 而一个钻孔内的取样是按一定间距取样, 因此时常带有一定的盲目性, 如取样的位置恰好处在较硬的夹层内, 则土样的力学分析结果就会偏高, 反之则偏小, 缺乏代表性。由于土层的沉积韵律在其形成过程中, 受成土条件变化的影响, 以及土层在形成后又受后期自然环境及人为因素的影响, 同一土层总不是很均匀的, 土性有一定的变化是难免的, , 对于厚度仅为0.5m的土层, 应单独分层, 可在这点上钻孔是难以做到的。

在近海软土经验成熟的软土区域内, 由静力触探组成的勘察方式, 不仅可以加快勘察周期, 减少成本, 更重要的是提高了勘察质量, 所以近海软土区域内, 加强和合理以静力触探测试为基础和有针对性地进行钻探、室内试验和其他原位测试, 它同样规范执行国标, 对于场地的土试样不满足6件 (组) , 也就没有必要过分强调执行了。

根据笔者多年在近海软土地基勘察工作的实际经验和积累大量资料, 认为在近海软土地基勘察, 对于较小工程, 应采用以触探测试为基础的勘察方式。这种勘察方式中, 对每个工程勘察场地, 视工程规模的大小, 布置合理的静力触探孔, 在适当配制技术孔、取样、室内试验和其他原位测试。

实际上在“现场勘察规划”小组报告中, 谈到查明场地土质地质剖面时, 静力触探点与钻探点的数量比一般为10∶1, 这说明了在西欧地区, 土质地基的勘察方式也是以静力探测试为基础的。

结语: (1) 软土地区勘探手段应以钻探取样与静力触探相结合为原则, 用静力触探孔可取代相当数量的勘探孔, 不仅减少钻探取样和土工试验的工作量, 缩短勘察周期, 而且可以提高勘察工作质量, 为此静力触探是软土地区十分有效的原位测试方法。 (2) 静力触探最大的优点在于精确有分层, 在有经验的地区, 可以原位测试为主。 (3) 在能够进行静力触探的土层和场地, 应选择静力触探再配合一定的技术孔加以验证, 是能满足工程设计的要求, 也能确保勘探质量的提高。

摘要：在近海滨海相沉积软土经验成熟的软土区域内, 由静力触探组成的勘察手段, 不仅可以加快勘察周期, 减少成本, 更重要的是能提高勘察质量, 所以笔者认为在软土地区, 将勘探点细分为触探点和勘探点, 从现实的勘察工作来看是有十分重要的意义的。

关键词：软土工程,勘探点,触探点