1 概述

工程地质勘察是上部合理科学设计和后续经济安全施工的基础，通过工程地质勘察也是我们了解工程场地、认识工程场地和改造工程场地的唯一途径。工程地质勘察工作一般由：①根据工程规模和设计要求布置勘察工作量；②现场钻探；③场地测试，钻探过程中钻孔内原位测试的及取样；④取样后室内试验；⑤综合分析原位测试和室内试验参数，给出设计推荐参数；⑥提交工程地质勘察报告，这6个部分组成。

试验工作在工程地质勘察中占有很重要的位置，其不仅为学科理论的研究与发展所必需，而且也为工程设计提供最基本的资料，就试验而言，可分为“原位试验”和“室内试验”。土的室内试验，历史悠久，经验也比较丰富，其主要优点是，试验时的边界条件和排水条件都很易控制，试验中的应力路径也可事先选定；对小应变来说，土样中的应变场均一，所测土的物理力学指标已得到公认。其主要缺点是，试验需要取样，样品小，易受扰动，代表性差，所测得力学指标往往严重“失真”，为了克服室内试验的致命弱点，土的原位测试技术也就应运而生了。

土的原位测试，一般是指在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试，以获得所测土层的物理力学性指标的一种土工勘察技术，这里的土层包括粘性土、粉土、砂性土、碎石土及软弱岩层等。

2 目前常用的原位测试技术

目前，公路交通系统地质勘察中主要应用的原位测试手段有：

（1）静力触探测试

静力触探测试，简称静探或CPT(cone penetration test)。

该方法在路基勘察中常用，其主要缺点是对碎石土和密实砂土难以贯入，也不能直接观测土层。对于水域海域桥梁工程的桩基础勘察而言，采用该方法的意义不大；但对于人工岛等填筑工程，该方法快速、简单有效。

需要指出的是在国内跨海公路通道勘察中应用CPT测试的较少，造成这种现象的原因有：①勘察经费有限；②勘察理念的问题，目前勘察更侧重于钻孔取样。

南京四桥的锚碇（陆域）勘察中委托了东南大学进行了CPT测试，东南大学的测试仪器从美国进口，利用工程车自身重量作为反力，最大贯入深度不超过50m，目前是国内同类设备中最先进的。

2010年，为了港珠澳大桥人工岛勘察，中交四航院专门购置了海上CPTU测试仪器，并和辉固公司的仪器一起完成该项目的勘察工作。

（2）动力触探

动力触探技术在国内外应用极为广泛，是一种主要的原位测试技术，这是和它所具有的独特优点分不开的。动力触探试验方法可以归为两大类，即圆锥动力触探试验和标准贯入试验。一般将圆锥动力触探试验简称为动力触探或动探，将标准贯入试验简称为标贯。

标准贯入试验（Standard Penetration Test, SPT）在国内外均有广泛的应用，一般适用于砂性土层中，也可在粘性土层中使用，主要用于土体的密实度判别和获取基础设计参数。SPT须在钻孔中进行，但由于SPT探头为对开管式贯入器，在砾石、强风化岩石层中刃口易破坏，所以在上述类似地层，一般采用探头为实心的重型动力触探。

在跨海、跨河长大桥梁通道的工程地质勘察中合理科学的布置动力触探，主要基于以下考虑：

① 跨海大桥的覆盖层一般较厚，甚至可达100m，且较深部位以砂性或卵石地层较多，实际勘察中上述地层不易取样，就是费尽周折取到的样品，也因扰动大，严重失真，这样以来室内土工实验获得物理力学参数和实际情况存在较大的差异。

② 国内越来越多的跨海、跨河特大桥的引桥基础采用打入桩（施工快、成本低），由于动力触探贯入和打入桩的打入具有一定的可比性，所以SPT能直接反映出打入桩施工时候的难易程度。

可见，在深部砂性地层中合理的布置动力触探测试，可以大量较少采样数量，减少室内土工试验工作量，并可用于指导后期打入桩施工，降低施工风险。同时可减少勘察的外业作业时间，降低在大风大浪中勘察钻探的施工风险，减少原状样的数量，缩短了工期，节省租船等费用，具有明显的经济效益。

此外，对于全风化地层，勘探钻孔的时候，很难取出合适的原状土样，即使勉强取到了样品，也卸荷松弛了很多，脱离了岩土体原有的应力状态，故此时室内试验的成果可靠性非常低。

（3）十字板剪切试验

国际上简称为FVST（field vane shear test），该方法是先在软粘土中插入十字板头，然后通过转动连接十字板的连杆，使十字板以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度其缺点是仅适用于软土，适应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石、杂物的土不宜采用，否则，会损伤十字板头。

十字板剪切测试的成果主要是，主要应用在软土路基、人工岛填筑等工程领域。

一般而言，可适当做几个，以防评审时候专家提出。

（4）现场波速测试

现场波速测试可为工程抗震设计和研究土的动力特征提供具体参数，对于多震地区和重大工程来讲，具有特别重要的意义。

波速测试的传统方法，是先用钻孔开孔，后在孔中做波速测试，可分为单孔法和跨孔法。

波速测试的成果主要是-剪切波，这主要是土体中水的存在，压缩波测试效果不明显。根据可按相关规范进行建筑场地类别划分、砂土液化判别及确定土的动力特征指标。

（5）地球物理勘探

有时，可能为了确定桥轴线基岩的埋深情况，采取地球物理勘探手段，如多道地震勘探和浅地层剖面等。在利用物探资料的时候，由于物探结果具有显著的多解性，一定要注意这些资料是否有地质钻孔资料的验证和修正；否则，物探成果的实际意义不大，甚至有时候还可能造成不必要的损失。

此外，还有如旁压测试等技术，但应用较少，缺少必要的经验积累，除非特殊情况，一般不推荐在勘察中布置。

3 经验与体会

（1）原位测试在工程地质勘察中应得到重视

需要注意是英国标准或者美国规范的勘察规范更推崇原位测试，伴随着涉外项目越来越多，国内公司可能将来会越来越多的涉足海外设计咨询市场，面临与国内不同的机遇和挑战，就工程地质勘察方面而言，可能要关注：

英标（BS）和美标（ASTM）的勘察规范没有专门针对公路交通的，在执行上有较大的灵活性，其勘察精度和要求更多的时候由经验丰富、具有注册资格的土木工程师来确定。英标和美标没有明确规定大桥地质勘察的钻孔布置间距，但原则是地质勘察的精度和可靠度必须满足设计的要求，相对灵活。

（2） 跨海跨江大桥等的工程地质勘察要点

基于勘察市场的现状，有必要加强现场工作，在勘察外业和内业工作中，完善现场质量监控方法，引入切实可行的勘察监理体制。对于非常重要的工程，设计院和业主也应不定期进行质量检查，确保勘察质量。

由于钻孔直径、钻探工艺、操作工人习惯、标贯头刃口尺寸和泥浆浓度的差异等显著影响SPT或者DPT击数,甚至取样质量。所以对于重大工程，如不得不划分几个标段由不同的承包商来承担勘察工作时，在正式勘察前，应确保各家勘察承包商钻探和原位测试等设备一致，如查看钻杆等机具规格是否一致，标贯器刃口是否满足且满足国标或者行业标准的要求。正式勘察前，最好能在工程地质条件相同的地点，各家勘察承包商布置适量的钻孔相互验证和校核，特别是对比贯入值，并规范土体的现定名和地层划分。　

参考文献

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

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

[3]，《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）

[4]，《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）

[5]，《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）

[6]，《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）

[7]，《建筑抗震设计规范》（GB5011-2001

[8]，孟高头编著,《土体原位测试机理、方法及其工程应用》,北京：地质出版社，1997