常见土体原位测试方法与对应岩土参数

土体原位测试一般是指在岩土工程勘察现场，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测技术。它是一项自成体系的试验科学，在岩土工程勘察中占有重要位置。根据其测试目的、应用方式和结果的用途分为专门法和剖面法两大类。

1.专门法

专门法是以获取土体特定参数为目的的测试方法。这类测试的重点是精准测量土的某种性质（如抗剪强度、渗透性、压缩性），结果通常为特定指标值或参数。由于这类测试关注的是某种特定性质，并以专门设计的设备或手段进行测量，因此被称为“专门法”。

以下是专门法的主要测试类型：

十字板剪切试验（VST）

原理：将十字形的剪切板插入土体，旋转剪切以测定土的抗剪强度。

主要用途：

- 测定软黏土的抗剪强度。
- 确定土体的不排水抗剪强度。

适用范围：

- 饱和软黏土。
- 不适用于砂土和坚硬的土层。

平板载荷试验（PLT）

原理：将钢板放置于地基表面，逐步加载并测量变形以评估土的承载力和变形模量。

主要用途：

- 确定浅基础的承载力。
- 评估地基的压缩特性。

适用范围：

- 用于均匀土层，适用所有类型土体，但对小范围测试有效。

孔隙水压力测试

原理：利用带有孔隙水压力传感器的探头测定土中孔隙水压力的变化。

主要用途：

- 评价土体的排水条件。
- 测定土的渗透性。

适用范围：

- 各类黏性土和饱和土层。

旁压试验（PMT）

原理：通过平板形状的探头扩张测量土体变形参数。

主要用途：

- 测定土的变形模量、抗剪强度。
- 判断土的密实度和层理分布。

适用范围：

- 适用于砂土、粉土和软黏土。

地震波测试

原理：利用地震波在土中的传播特性，测量剪切波速和压缩波速。

主要用途：

- 测定土的动态剪切模量和泊松比。
- 用于抗震设计和地震液化分析。

适用范围：

- 所有类型土体。

原位剪切试验：

原理：直接在土层中用剪切工具对土体施加剪切力，测定土体的抗剪强度。

主要用途：

- 测定天然状态下的土体抗剪强度。

适用范围：

- 适用于软黏土和粉土。

2.剖面法

剖面法是以描述土层剖面特性、分布规律和物理性质为目的的测试方法。这类方法主要提供土层连续性的定性或定量描述，通常用于了解土体的整体性状和地质条件。

标准贯入试验（SPT）

原理：
利用标准贯入器，在自由落锤冲击下贯入土中，记录贯入30厘米所需的锤击次数（N值）。

主要用途：

评估土的密实度或相对密度。
估算土的承载力和地基强度。
判断地下水位以下土体的液化可能性。

适用范围：

松散到中密砂土、粉土、软黏土。
对于非常密实的砂土或硬质土体适用性较差。

静力触探试验（CPT）

原理：
通过锥形探头以恒定速度（一般为每秒2厘米）贯入土体，测量锥尖阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力。

主要用途：

提供土层分布和连续性。
测定土的抗剪强度和密实度。
判断土的类别及排水特性。

适用范围：

软黏土、粉土和细砂。
对于含砾土或坚硬土体适用性有限。

动力触探试验（DPT）

原理：
通过锤击驱动贯入探头（一般为尖锥形），记录单位深度内的锤击次数，间接评估土层特性。

主要用途：

测定地基土的相对密实度。
估算浅基础的承载力。
提供土层深度分布信息。

适用范围：

砂土、粉土、软黏土。
不适用于非常坚硬或硬塑土体。

电阻率测试

原理：
通过测量土层的电阻率，推测土体的成分、结构及含水量的变化。

主要用途：

判断土体的电性差异以识别土层。
估算含水量和渗透性特征。
用于环境地质和地下水调查。

适用范围：

各类土体和岩石。
对饱和或含水土层效果更佳。

波速剖面测试

原理：
通过测量地震剪切波（S波）和压缩波（P波）的传播速度，绘制土层波速剖面。

主要用途：

描绘土体的动力学特性分布。
用于场地地震响应分析。
计算土的弹性模量。

适用范围：

所有类型的土体和岩石。
在复杂场地条件下同样适用。