静力触探在工程地质勘察中的应用研究
【摘 要】主要研究静力触探在工程地质勘察中的应用，静力触探是一种勘探和测试结合的勘察手段，根据不同土层静力触探曲线特征，能够进行地层划分、确定容许承载力、估计单桩承载力、探测地下空洞，在工程地质勘察工作中有着广泛的应用，实际应用中通过和钻探的配合能够获得更好的效果。
静力触探是工程地质勘察工作非常重要的技术，能够再现地层结构和物理力学性状在剖面上的变化与差异，静力触探曲线形态分布和相对位置等参数和土质种类、物理力学指标都密切相关，在地质勘察工作中发挥着非常重要的作用。
一、静力触探
静力触探是一种野外原位勘察手段，是一种勘探和测试结合的勘察手段，基本原理是使用静力将探头压入土层中，探头受到的压力和土的强度有关，土强度越大，探头承受的压力也越大。探头传感器转换土层阻力为电讯号，通过仪表进行测量。静力触探技术应用了胡克定理、电阻定律和电桥原理，探头传感器受力之后发生变形，在材料的弹性范围内，应力大小和土阻力大小成正比，和传感器截面成反比。电阻定律说明，应变片阻值变化和应变片长度有关，通过电阻定律将钢材形变转变为电量变化，通过电桥电路进行放大，就能够获得测量土地强度以及其他指标的目的。
静力触探是一种间接勘探方法，无法直接获得地层岩石属性，有些情况下贯入曲线存在多解性，没有已知资料地区以及场地进行工程
勘察需要配合钻探，提高勘探结果质量。
二、不同土层静力触探曲线特征 1.粉细砂、中细沙
曲线有较大起伏，峰谷比较尖锐，为短锯齿形，曲线之间间距比较明显，甚至会出现相互交割。
2.中粗砂
曲线起伏很大，峰谷比较尖锐，为长锯齿形，两条曲线相对分离，间距比较明显。
3.泥质中细砂
曲线起伏比较明显，短锯齿形状，峰谷尖锐，曲线之间无明显间距，多相重叠相互交割。
4.轻砂质粘土
曲线明显起伏，峰谷窄小，比较圆滑，曲线之间间距很小，相互重叠交割。
5.粉砂质粘土
曲线有着较大起伏，峰谷狭窄，为圆滑的波纹状，曲线之间有着较大间距。
6.淤泥、淤泥质土
无线微有起伏，峰谷平缓宽广，多相重复交割。 三、静力触探的应用 （一）划分地层
我国北方地区野外工作最常见的土石主要有填筑土、粘土、粉土、
卵石等，除了卵石、块石不适用静力触探方法之外，其余土石均能够使用静力触探方法进行工程地质勘察。
1.划分标准
工程地质条件受到众多影响因素的作用，岩性、岩相等在横纵方向上均存在一定的不均匀分布。
（1）地层厚度很小，为互层状沉积比贯入阻力最大值和最小值比值小于2可视作一层。
（2）充分考虑探头从密实土层进入松散土层时出现的超前问题，而探头从松软土层进入密实土层则会出现滞后现象，分层需要根据地质条件具体情况进行划分。
（3）工程勘察钻探岩芯是非连续的，地层划分结果比较可靠，而地层界面上存在一定误差。静力触探曲线是连续的，地层界面划分比较准确，但是仍然有着误判的可能，钻探需要和静态曲线分层相互对照，才能保证地层划分精度。
2.摩阻比地层划分法
地质勘察工作受到地域、场地、成因类型以及沉积环境堆积的影响，地层锥尖阻力以及侧壁摩阻力均有着较大差异。
根据以往地质勘察工作经验，发现黄土地区的地层界面比较清晰，和钻孔资料的吻合度较好。从黄土贯入粉土，锥尖的阻力以及摩阻力都会出现超前现象，这两个参数在不同岩性地层中变化幅度很大， 依据野外静力触探，能够比较方便的获得岩性以及其他力学信息。
（二）确定容许承载力
静力触探技术还能够用于测定地基土容许承载力。静力触探是野外原位测试实验，但是测试结果并不是地基土容许承载力，需要将静力触探结果和载荷试验结果进行对比，通过数据分析之后根据经验公式间接计算地基土的容许承载力。但是不同地区、不同单位的经验公式是不同的，有着各自的适应性。为了进行场地内地基土物理力学性质的准确评估，可结合原位测试以及土工试验获得的参数，计算不同层、不同岩性的岩土相关参数，计算参数平均值、变异系数、统计修正字数以及标准值，进行全面客观的工程地质评价。
（三）预估单桩竖向承载力
大规模工程的建设更加普遍，桩基础成为了软基处理中最常见的技术。静力触探应用于工程地质勘察其实可以视作一个小直径现场桩载试验，使用静力触探成果进行单桩竖向承载力计算已经成为了一种经济有效的方法，持力层打入式预制桩以及灌注桩应力状态了通过桩端阻力承受桩顶阻力，桩侧壁摩擦阻力的作用是次要的。
1.单桩竖向承载力估算
以某火电厂工程项目的工程地质勘察为例。施工区域内卵石为主要持力层，平均埋深在10.5m左右。地质结构与力学参数如下：
表2-1 静探比贯入阻力 岩性 平均厚度 静探比贯入阻力 粉土 1.3 2023 粉细砂 1.1 2932
粉质粘土 1.6 1536 淤泥质粘土 5.2 1012 卵石 >20 >24000
根据《地基基础设计规范》选择使用适用于软土路基的单桩竖向承载力计算公式。预制方桩，计算后进行适当调整，确定建筑物总桩数，建设和使用效果均十分理想。
2.沙土液化势判别
地震作用会导致松散沙土紧密起来，饱和沙土中的孔隙水压力升高，短暂地震作用下，饱和沙土空隙水压力消散不及时，砂层失去了抗剪强度和承载能力，地震作用在，液化层作用会导致其他地层力学性能的大幅度下降，可能会造成下部承压水破坏上层地层结构，喷沙冒水，破坏建筑结构。
（四）地基土空洞探测 1.砂井、砂巷探测
一些农村农民为了达到保熵丰收，种植中长期使用采沙压田的方法减少陆面蒸发。开挖后保留的砂井砂巷等对工程建设有着很大影响。在平田整体工程中，砂井往往被就地回填，砂巷在水冲灌溉之后发生了塌陷，对之后建筑物的修建带来了很大隐患。
湮没砂井填筑土厚度很大，岩性变化也比较复杂，是黄土、粉土以及角砾的堆积，静力触探并没有明显的规律可循。通常情况下，粉土原始地层下有湮埋砂巷分布，粉土贯入阻力值逐渐减小，砂巷呈空洞状时警惕触探传感器上无力作用，贯入阻力曲线为直线。湮埋砂井