国内外原位测试技术发展现状

国内外原位测试技术发展现状原位测试（In-SituTesting）：在岩土体原有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质的试验称为原位测试。土体原位测试：一般指的是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质指标及划分土层的一种土工勘察技术。土体原位测试的概念优点（与室内试验比较）不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更能真实反映岩土的天然结构及天然应力状态下的特性。原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构（如裂隙等）对土的性质的影响，比土样具代表性。可重复进行验证，缩短试验周期。土体原位测试的优点各种原位测试都有其适用条件，若使用不当则会影响其效果；有些原位测试所得参数与土的工程力学性质间的关系往往是建立在统计经验关系上；影响原位测试成果的因素较为复杂，使得对测定值的准确判定造成一定的困难；原位测试中的主应力方向往往与实际岩土工程中的主应力方向并不一致等等。因此，土的室内试验与原位测试，两者各有其独到之处，在全面研究土的各项性状中，两者不能偏废，而应相辅相成。土体原位测试的缺点土体原位测试方法很多，可以归纳为下列两类：土层剖面测试法(loggingorstratigraphicprofilingmethods)：主要包括静力触探、动力触探、扁铲侧胀仪试验及波速法等。土层剖面测试法具有可连续进行、快速经济的优点。专门测试法(specifictestmethods)：主要包括载荷试验、旁压试验、标准贯入实验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等。土的专门测试法可得到土层中关键部位土的各种工程性质指标，精度高，测试成果可直接供设计部门使用。其精度超过室内试验的成果。土体原位测试的种类根据不同的测试方法（包括CPT、DPT、PLT、PMT、FVST、SDPT），其应用可归纳为：土层土类划分求天然地基承载力测定土的物理力学性质指标在桩基勘察中的应用评价砂土和粉土的地震液化求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等检验压实填土的质量及强夯效果进行浅基础的沉降计算其它土体原位测试的应用国内原位测试现状原位测试收费低廉原位测试方法应用少原位测试以陆地为主勘察单位设备落后、功能少、自动化程度低勘察理念跟不上，重钻探，轻原位技术力量跟不上规范滞后、混乱国外原位测试现状更加推崇原位测试拥有完善的规范拥有多种测试方法自动化程度高陆地、海洋均有成熟的发展国内勘察单位面临的机遇“一带一路”带来的海外项目机遇增多“亚投行”的成立勘察行业管理、资金提升勘察理念的更新国家海洋战略的出台国外原位测试技术最新发展静力触探动力触探旁压试验扁铲侧胀十字板剪切现场剪切吕荣试验钻孔弹模试验静力触探静力触探（CPT）试验的历史可以追索到1932年，当时，一位在荷兰公共工程部门工作的工程师PieterBarentsen委托GMFGouda制造全球首台静力触探(CPT)设备。该设备通过了Gouda附近铁路路堤的首次测试后，其工作原理和测试设备被证明非常有效。全球第一套CPT系统静力触探基于本次共同的努力，1934年，Barentsen和GMFGouda共同申请了静力触探（CPT）专利，因此，GMFGouda成为全球首家制造静力触探(CPT)设备的制造商。公司静力触探荷兰GeomilEquipment公司源于成立于1932年的GMFGouda公司。1996年，荷兰GoudscheMachinefabriek（GMFGouda）岩土部门和Conewel合并成立了GeoMil设备有限公司，这两家公司都是制造静力触探（CPT）设备的领导者。目前Geomil拥有36名员工，大部分为技术人员。公司位于荷兰海牙附近的Moordrecht.Geomil公司大楼以孔压静力触探（CPTU）为主孔隙水压力静力触探探头，又称为CPTU探头。U表示孔隙水压力，一般孔隙水压力探头透水石可以安装在上图所示的U1,U2和U3的位置，但一般情况下是安装在U2的位置，偶尔安装在U1的位置，安装在U3的位置很少，一般仅用于科研。荷兰Geomil公司静力触探所有探头都需要配备测斜模块所有静力触探探头都包含测斜模块。测斜模块主要有两个作用：保护探头。确保在钻进过程中，探头不会因为倾斜而导致折断。修正钻进深度。探头如果倾斜，得到的深度不是真实的深度，需要通过倾斜角来修正，而这个修正是通过软件自动完成的。荷兰Geomil公司静力触探必须匀速贯入，贯入速度维持在20mm/s夹具深度记录仪下地锚装置调水平装置自反馈系统，确保贯入速度控制在20mm/s。荷兰Geomil公司静力触探温度探头温度模块测试的是CPT(U)试验的深度的温度，主要是用来做温度补偿用的。因为温度的变化，读读数是有影响的，特别是在温差变化大的地方，更需要采用温度补偿探头。温度是连续测量的，而CPT试验的采样速率是一样的，一般为2个样／秒或1个样／cm。采用的是集成电路温度传感器，安装在荷重传感器的表面，量程是－10～＋40℃,精度为0.5℃.荷兰Geomil公司静力触探探头地震波静力触探系统（SCPT）已被证明是确定低应变原位压缩（P）和剪切（S）速度的非常有价值的技术工具。P波和S波速和土壤的泊松比弹性常数、剪切模量、体积模量和杨氏模量直接相关。从记录时间序列到P波和S波到达时间的准确记录对于准确评估地震波速度是至关重要的。地震波CPT探测由一个地震适配器控制，连接到一个10cm2或15cm2的减法或压缩CPT(U)探头。适配器的设计使地震传感器记录土壤剖面的低应变地震扰动响应。地震波CPT主要用来评估场地的砂土液化荷兰Geomil公司静力触探土壤湿度探头SMP土壤湿度探头是在常规静力触探探头（只能是15cm2探头）上增加的一个模块，主要用来现场测量土壤的含水量、电导率和温度。误差在5％左右。左图为新款的SMP土壤湿度探头，目前只有2个测量电极（原来是4个），可以测量介电性（s）和电导率（Ec）。工作原理：一般来说，气体的介电常数为1,水的介电常数为80。土的含水量一般为0％～100％，如果介电常数测量为40,则表示土的含水量大约为50％。荷兰Geomil公司静力触探贯入设备多样化，陆地以静力触探车为主FOX独立贯入系列LYNX履带式系列集装箱式CPT系统GRIZZLY车载式系列荷兰Geomil公司静力触探美洲豹系列贯入系统(PANTHER)PANTHER-150-FLEX-200CPT工作舱履带牵引装置和卡车的独一无二组合荷兰Geomil公司静力触探美洲豹系列贯入系统(PANTHER)荷兰Geomil公司静力触探无电缆静力触探系统－声波（CPT-NOVAACOUSTIC)NOVA声波传输无电缆静力触探系统由深度编码器、接线盒、声波接收器（麦克风）、采集软件、声波发射器和CPT(u)探头组成，探头包括四个标准传感器：锥尖阻力（qc），侧摩阻力（fs），孔隙水压力（u）和倾斜传感器，根据需要还可以装备一个备份传感器。使用声波信号将测量数据从探头传输至地面接收系统使您免除电缆故障和操作不便，提供工作效率并节约时间和成本。应用方便友好17bits实时采样分辨率超过25年的成熟技术瑞典GeotechAB公司静力触探海洋静力触探系统MANTA-200海床静力触探(CPT)系统SHARK-200近岸静力触探（CPT）系统ORCA-200无线井下静力触探（CPT）及采样系统荷兰Geomil公司静力触探－200海床静力触探(CPT)系统MANTA链式驱动ROSON轮式驱动荷兰Geomil公司静力触探动力触探，又称圆锥动力触探（DPT-DynamicPenetrationTest)。利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入土层中，根据探头贯入的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质。简称动力触探或动探。动力触探的概念型号：PANDA®2用途：PANDA®2可以针对4~8m深度的地基基础进行土体勘察和压实度检测与控制。特点：可变能量轻型动力触探仪密实度控制和土体勘察由SOLSOLUTION公司设计开发符合NFP94-105标准法国Sol-solution可变能量动力触探仪土体勘察土体研究（建筑物、独立房屋、塔、台等）初步勘察（道路、管线等）诊断和评估（空隙、扰动等）相距遥远的或者大型设备难以进入的场地（斜坡、地下室、高山、密闭空间）水平方向或倾斜方向的勘探与其它勘查技术具有良好的相关性勘探结果具有良好的重复性难以进入的场地倾斜勘探法国Sol-solution可变能量动力触探仪®WIN软件——用于土体勘察可定制地质剖面海拔高程提供GPS连接可以手动输入地下水位各种显示比例和计量单位（深度、压力、线性、对数等）法国Sol-solution可变能量动力触探仪压实度控制PANDA®2符合法国压实度质量控制标准（圆锥动力触探试验程序）——NFP94-105PANDA®2设备符合法国官方校验标准规程（第70册，COFRAC，水务机构等）分层厚度检测压实度均一性控制管沟密实度控制（给水、排水等）各类基础密实度控制（道路、一般的土方工程、大坝、堤防等）在一次独立的操作过程中实现完全的高程控制法国Sol-solution可变能量动力触探仪®WIN软件——用于压实度控制PANDA软件可以检索PANDA®2轻型可变能量动力触探仪的测试数据（相应深度上的动贯入阻力），并将之与标准参照值（土壤分类和密实度）进行对比分析。法国：GTR分类与Q1，Q2，Q3，Q4&Q5