《静力触探在长距离输水线路勘察中的应用》
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摘 要：作为一种原位测试手段,静力触探经常应用于各行业的工程地质勘察工作中.相比标准贯入试验,它具有连续、快速、精确等特点,更能明确地反映地层竖向分布规律,在点状工程、面状工程中已得到较普遍的应用.但是,在跨多地貌单元的长距离线状工程中,其应用效果说法不一.本文以豫东平原上某累计长度约400 km的输水线路为例,简要分析双桥静力触探在长距离输水线路勘察中的应用.
关键词：双桥静力触探;标准贯入试验;长距离输水线路
Abstract： As an in-situ test method, static sounding is often used in engineering geological surveys in various industries. Compared with the standard penetration test, it has the characteristics of continuous, rapid and accurate, and can more clearly reflect the vertical distribution of the stratum, which has been widely used in point engineering and area engineering. However, in the long-distance linear project across multiple geomorphic units, the application effect is different. This paper took a water tranission line with a cumulative length of about 400 km on the East Henan Plain as an example, and briefly analyzed the application of double bridge static sounding in the investigation of long distance water tranission lines.
Keywords： static penetration test of double bridge;standard penetration test;long-distance water tranission line
雙桥静探试验工作的基本原理是采用准静力将触探头持续压入土层中,连续获取锥尖阻力（[qc]）和侧壁阻力（[fs]）,并计算出摩阻比（[Rf]）及地层比贯入阻力（[Ps]）.地质工程师通过采集到的数据绘制[qc]、[fs]、[Rf]曲线,直观地揭示竖向地层分布规律及各土层力学性质,进而进行地层编录、分层.大量的参考文献[1-3]和勘察实践表明,双桥静探试验划分地层的主要依据是参照《工程地质手册》将地层划分为砂土、粉土、粉质黏土、黏土,而水利工程传统上对于细粒土定名普遍采用《堤防工程地质勘察规程》（SL 188—2005）中土的三角坐标分类法,将地层划分为砂土、砂壤土、粉质壤土、壤土、粉质黏土、黏土.为使静力触探试验更好地在水利工程勘察中得到广泛应用,笔者将豫东某输水管线工程勘察过程中静力触探数据与钻探揭示的地层进行对比、分析、总结,简要论述其在长距离输水线路勘察中的应用.
1 概述
工程区位于豫东平原,地貌类型主要为黄淮冲积平原,地势平缓、开阔.根据勘察资料,工程场区揭示地层主要为第四系全新统上段（[Q2al4]）及下段（[Q1al4]）冲积地层.岩性主要为粉砂、砂壤土、轻粉质壤土、重粉质壤土、粉质黏土,岩性复杂多变,且多见透镜体、薄层分布,准确划分地层的难度较大.
2 地层岩性、性状特征
线路跨越距离较长,地层分布差异性较大,勘察深度范围内地层简述如下.
2.1 第四系全新统上段（[Q2al4]）
①轻粉质壤土呈可塑状,土质不均,分布较多亚层、夹层,位于场区地表,分布不连续.①-1粉砂呈松散状,砂纸不纯,局部夹泥质团块;①-2粉质黏土呈黄红色,软～可塑状,多呈薄层状分布;①-3砂壤土呈松散状,土质不均,局部相变粉砂.②重粉质壤土呈可塑状,稍湿,位于场区地表,分布不连续.
2.2 第四系全新统下段（[Q1al4]）
③重粉质壤土在工程区广泛分布,颜色多为灰黑色、灰褐色,多呈薄层状分布,根据区域综合分析,将其定为第四系全新统下段（[Q1al4]）标志层.④重粉质壤土呈软～可塑状,多见团粒状结构,稳定地下水位多位于该层中,分布连续稳定.⑤重粉质壤土呈可塑状,含较多钙质结核,局部富集、粒径较大,分布连续稳定.⑥轻粉质壤土呈可塑状,土质不均,含钙质结核,分布不连续.⑦粉质黏土呈可塑状,土质不均,分布不连续.⑧粉砂呈稍密状,砂质不纯,深度范围内揭露主要为砂土层上部细颗粒层.
3 勘探手段的选取
工程场区的地层主要为第四系全新统上段、下段冲积成因的壤土、粉质黏土、粉砂等,勘察场地开阔,交通条件好,适合静力触探作业.本项目采用“1/3静力触探孔+2/3钻探孔”的勘探方案,静力触探孔、取土钻探孔、标准贯入钻探孔交替布置[4-5],以便进行数据对比.
4 静探划分地层
双桥静探采取的连续数据可直观地反映土层的锥头阻力及侧阻力,准确地区分出地层界限及夹层分布位置,但现阶段仍无法完成土层的水利规范定名.在长距离输水线路勘察过程中,一般应采用钻孔与静探间隔性布置,并选取一定数量的静探孔位做钻孔,进行地层精确对比.本文摘取了2组对比孔地层划分图,如图1、图2所示.
根据对比孔的地层划分,了解不同静探曲线类型所代表的地层.结合钻孔揭露的线路地层变化特征,对其余静探孔点进行地层划分,并绘制线路地质纵剖面图.
5 原位测试分析统计
根据多条输水线路采集的双桥静探数据和标准贯入试验进行筛选、统计,统计过程中剔除因土层钙质结核影响的异常值,得出原位测试试验统计结果,如表1所示.
6 双桥静探的分析与运用
6.1 双桥静探曲线及摩阻比数据特征
结合双桥静探在线路勘察中的应用,对比豫东冲积平原地区的静力触探与钻孔资料,得出场区地层曲线及摩阻比数据特征（本文主要论述勘察深度范围内第四系全新统地层）,现简述如下.
一是粉砂,[qc]值较大,曲线较长,呈锯齿状,[fs]曲线与[qc]曲线左右交叉,间距较近,[Rf]值一般介于0.9～1.2;二是砂壤土,[qc]值较大,曲线短,呈锯齿状,[fs]曲线与[qc]曲线左右交叉,曲线间距较粉砂大,[Rf]值一般介于1.3～2.0;三是轻粉质壤土,[qc]值较大,曲线短,呈锯齿状,[fs]曲线位于[qc]曲线右侧,局部略有突峰,[Rf]值一般介于2～3;四是重粉质壤土,[qc]曲线较平缓,有波形起伏,软塑状数值一般小于1,[fs]曲线位于[qc]曲线右侧,[Rf]值一般介于3～4;五是重粉质壤土（含结核）,[qc]曲线呈缓慢波形,多有突变,[fs]曲线位于[qc]曲线右侧,间距较大,变化无规律;六是粉质黏土,[qc]曲线较平缓,[fs]曲线位于[qc]曲线右侧.
6.2 双桥静探数据判别土体状态
根据原位测试结果统计表及岩芯野外鉴别可知,砂性土（粉砂、砂壤土）锥尖阻力[qc]小于6 MPa,呈松散状,锥尖阻力[qc]介于8～18 MPa,呈稍密～中密状;粉质壤土、粉质黏土层锥尖阻力[qc]介于0.5～1.0 MPa,土体一般为软塑状态,锥尖阻力[qc]介于1～4 MPa,土体一般为可塑状态.第⑥层轻粉质壤土,土质不均,黏粒含量偏低,黏粒含量平均值为11.2,局部为砂壤土,锥尖阻力[qc]介于4～10 MPa,呈可塑状.
6.3 双桥静探辅助确定地层参数
水利行业一般采用17 mm液限,但在《河南省建筑地基基礎勘察设计规范》（DBJ 41/138—2014）附录E中,可根据比贯入阻力[Ps]查表,确定粉土、黏性土承载力特征值[fak]及压缩模量[Es].可在试验阶段增加10 mm液限值项,确定地层岩土定名,增加地层参数选取手段.
6.4 双桥静探试验在长距离输水线路勘察中的应用
长距离输水线路勘察一般分为规划阶段、项目建议书阶段、可行性研究阶段、初步设计阶段、招标设计及施工详图设计阶段.线路距离一般较长,会有1～2条比选线路,工期要求一般较紧,工程勘察的野外任务较重.双桥静探具有较快的效率,可以准确划分地层,反映土体状态,在水利勘察过程中的应用尤为重要.其在勘察过程中应用简述如下.
根据水利勘察各阶段的任务不同,双桥静探主要应用于项目建议书、可行性研究及初步设计阶段.
勘察施工进场前,应布置具体的布孔方案：项目建议书阶段,纵剖面勘探点间距一般为1～2 km,横剖面间距为2～4 km,纵剖面线路应尽量采用钻探孔,双桥静探可应用于横剖面两侧或一侧;可研阶段,在前期勘察基础上,相邻钻孔间需要增加静探孔进行地层细化,并增加对比孔;初设阶段,勘探点的整体布置,纵剖面有效双桥静探孔数不超过线路勘探点的1/2,一般为1/3,不同地貌单元均应布置对比孔,在满足规范要求的基础上,在地貌单元变化处,增加适量静探孔,查明地层分布、变化规律.
在工程勘察中,对于迫切需要了解地层岩性的更变段或比较线段,可先布置双桥静探孔、少量勘探对比孔,绘制纵剖面图,为建设单位提供决策依据,并在后续补充钻孔工作.
勘察中双桥静探数据应当天采集当天分析,根据对比孔曲线特征划分地层、岩性,对于存在异常的孔位,要查明原因,补充钻孔验证.
双桥静探曲线可准确地反映地层变化,但在确定地层界限时,应考虑“提前”或“滞后”效应,其主要原因是探头从较硬土层进入软弱土层（或相反情况）时,试验曲线上会有提前或滞后的反应,距离一般为0.1 m或0.2 m,分层时应充分考虑,将界线上移或下推相应距离.
豫东冲积平原上部地层差异性较大,地层多呈薄层状、透镜体状分布,双桥静探试验可连续地反映土层状态,为不良地质体（软弱土、砂层）、软弱夹层的分布深度、范围的界定提供更明确的指标.
双桥静探施工期间,为了采取隐蔽性数据,应按规范严格控制贯入速率,同一孔内要保持一致.
7 结语
水利工程勘察属工程建设的前期阶段,工程占地一般尚未征用,大量的钻探工作要占用农田、道路,勘察期间,勘察人员易与当地群众发生纠纷,产生矛盾.双桥静探具有施工占地少、对农田基本无毁坏的特点,又可准确地划分地层,辅助确定地层参数,掌握地层工程力学性质,值得广泛推广.随着科学技术的进步,静力触探设备应进一步实现轻型化、智能化,更好地服务工程勘察事业.
参考文献：
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[4]何维.静力触探实验在矿山工程勘察中的应用研究[J].世界有色金属,2017（24）：72-73.
[5]郭凌峰,李正东,赖建坤.双桥静力触探土层划分方法探讨[J].建筑监督检测与造价,2016（5）：8-12.
小结：这是一篇关于静力触探方面的大学硕士和本科毕业论文以及距离相关静力触探论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
静力触探引用文献:
[1] 静力触探专科开题报告范文 静力触探开题报告范文2万字
[2] 胡仁乌力格尔民俗探析 论文大纲模板
[3] 探析毕业论文格式模板范文 关于抗逆力和贫困生方面论文参考文献范文2500字
