自50年代以來(lái)，上海的勘察人員艱苦奮斗，自力更生，不斷革新技術(shù)裝備，在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)裝備的基礎(chǔ)上，不斷開發(fā)國(guó)內(nèi)裝備，注意積累使用經(jīng)驗(yàn)，使上海松軟土地基的鉆機(jī)、鉆具、室內(nèi)和原位測(cè)試的儀器，不斷提高了勘察精度，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，并滿足了上海各類工程的要求，逐步在技術(shù)上與國(guó)際接軌。
一、鉆探與取土技術(shù)
50年代初，上?？辈靻挝凰玫你@探和取土設(shè)備，一般都是按南京水利實(shí)驗(yàn)處（簡(jiǎn)稱南京實(shí)驗(yàn)處）所設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行加工制造。鉆探主要設(shè)備，系采用笨重的三角鐵管架和磨盤式手搖落地絞車，鉆進(jìn)土層是依靠與水泵連接的洗孔器，利用水壓沖洗孔底土層鉆進(jìn)，從溢出孔口的回水中取土顆粒，鑒別地層變化?？椎讻_洗干凈后，再放取土器用壓入法取原狀土，這套鉆探工藝稱為水沖式鉆探。南京實(shí)驗(yàn)處設(shè)計(jì)的原狀取土器，為自由球閥式，外徑為89.0毫米，長(zhǎng)71厘米。取土樣管長(zhǎng)405毫米，直徑為76.2毫米。水沖式鉆探的特點(diǎn)：鉆進(jìn)靠壓力水沖，體力較??；孔壁不易坍，尤其適合鉆砂土層，一般只下孔口套管，因而分層描述不易掌握；取原狀土要靠用地錨和龍門架組合，用靜壓壓入甚為繁重，不僅鉆架笨重，而且絞車等不配套，當(dāng)時(shí)1臺(tái)鉆機(jī)要7～8人操作，每天只能完成15～20米取土孔1只，但取土質(zhì)量較好。
1954年，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為水沖式鉆探會(huì)影響取原狀土的質(zhì)量，要求改為不沖水干鉆進(jìn)。于是引進(jìn)蘇聯(lián)全套鉆具，包括大麻花鉆、勺鉆抽筒、大口徑（直徑100毫米）取土器，嚴(yán)格執(zhí)行不加水干鉆進(jìn)。但在上海飽和軟土地基上實(shí)際鉆進(jìn)時(shí)，易產(chǎn)生坍孔、掉土現(xiàn)象，需用套管跟隨鉆進(jìn)，這樣鉆進(jìn)速度慢，操作勞動(dòng)量大，尤其是鉆進(jìn)砂層，困難更大，不如沖洗式鉆進(jìn)。
1956年，中南勘察院上海工作組（現(xiàn)上?？辈煸海┿@探工譚學(xué)林，創(chuàng)制了空心螺紋鉆頭，在直徑42毫米空心鉆桿上，鑲焊螺旋鋼葉片，端底置有活動(dòng)塞頭通氣，防孔底產(chǎn)生真空縮孔，該鉆頭后稱螺旋提土器，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。大優(yōu)點(diǎn)適合于粘性土層，螺旋鉆進(jìn)迅速切割土體成螺旋土條，提升帶出孔外，并保持孔壁不坍，提高鉆進(jìn)效率，分層描述也清楚。1957年在上海推廣使用后，形成了快速鉆進(jìn)不下套管鉆探方法，比原來(lái)的仿蘇鉆探、沖洗式鉆探提高工效約4倍，后經(jīng)完善、改進(jìn)，已作為國(guó)內(nèi)定型鉆頭產(chǎn)品，一直沿用。1958年，上海地質(zhì)勘察局組織進(jìn)行了四種不同鉆探方法和不同規(guī)格取土器的比較試驗(yàn)，共進(jìn)行了23個(gè)鉆孔，得出以下主要結(jié)論：鉆探一般應(yīng)采取干鉆，可采取提土器不下套管的快速鉆，當(dāng)鉆進(jìn)中遇厚砂時(shí)，允許采用沖水鉆進(jìn)法。取原狀土應(yīng)盡量采用壓入法，不能采用投擲法。采用螺旋提土器鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)經(jīng)?？椎淄?，鉆進(jìn)深度不得大于2.0米。原狀取土器內(nèi)徑不得小于79毫米，長(zhǎng)度不得大于40厘米，盡量采用薄壁對(duì)開式樣管，不得使用無(wú)縫式。這些結(jié)論為上海同行所共識(shí)，并形成統(tǒng)一的規(guī)定。
1958年，華東勘察院（現(xiàn)上?？辈煸海┖腿A東勘測(cè)公司（現(xiàn)中船勘察院）分別承擔(dān)了閔行重型機(jī)器廠和上海電機(jī)廠重型車間孔深約60米的鉆探任務(wù)，在深30多米以下遇到粉細(xì)層，采用沖水式鉆進(jìn)，但深層砂層不易沖上，曾下3層套管，日夜3班連續(xù)沖水，完成1個(gè)孔需3～5日，還多次發(fā)生砂沉淀后埋鉆事故，艱難地完成此項(xiàng)任務(wù)。是年開展的大搞技術(shù)革新、技術(shù)革命群眾運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)不少成果。上海召開的華東地區(qū)各省市勘察單位技術(shù)革新、技術(shù)革命成果交流大會(huì)，對(duì)上海工程鉆探技術(shù)的改進(jìn)與提高，起了良好推動(dòng)作用。同年，上海引進(jìn)了由北京勘測(cè)總公司統(tǒng)一研制的108型輕便、可拆裝的鉆架和可調(diào)排檔的輕便絞車，取代了近半噸重的三角鐵管鉆架和地絞車。上海市政院鉆探隊(duì)也作了類似的更換，向鉆機(jī)輕便化邁進(jìn)了一步。
1961年，中船勘察院研制成電動(dòng)打錘設(shè)備，用于九江工地，代替人力拉300磅重錘擊菱角鉆頭，鉆探卵石層的艱苦勞動(dòng)，效果良好，標(biāo)志著向鉆探機(jī)動(dòng)化方向發(fā)展。同年，上?？辈煸焊到鹕降?，將三角鉆架改為獨(dú)角架，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，解決提升上下鉆具的問題。后又研制利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)磨盤，水平運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)鉆具鉆進(jìn)，解決了人力推磨的操作，是重大突破。1963年，現(xiàn)無(wú)錫探礦廠負(fù)責(zé)人帶領(lǐng)2名機(jī)械設(shè)計(jì)人員來(lái)上海，跟傅金山3個(gè)月的班，詳細(xì)了解工藝和操作，以及有關(guān)設(shè)備性能后，進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，于1964年制成3臺(tái)樣機(jī)，1臺(tái)交上?？辈煸豪^續(xù)試用改進(jìn)，2臺(tái)出國(guó)。這是首次國(guó)內(nèi)自行研制的工程勘察鉆機(jī)——即SH-30型鉆機(jī)的樣機(jī)。60年代中期，上海地質(zhì)處為研究上海地面沉降，要求取高質(zhì)量的原狀土做高壓固結(jié)試驗(yàn)，曾采用國(guó)內(nèi)常用多種不同的取土器，用不同取土方法采取原狀土，進(jìn)行室內(nèi)分析比較，檢驗(yàn)原狀土的質(zhì)量，提出總結(jié)性評(píng)價(jià)，編寫成《在鉆孔中采取原狀土樣的技術(shù)方法指南》一書，對(duì)取原狀土技術(shù)有指導(dǎo)意義。
70年代初期，不少勘察單位利用電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)作為動(dòng)力，提升鉆桿，錘擊等操作，減輕體力，進(jìn)行了半機(jī)動(dòng)化鉆探操作。上海勘察院傅金山、陳春林班組，對(duì)30型樣機(jī)進(jìn)一步改進(jìn)，設(shè)計(jì)了工程鉆機(jī)加工圖紙，1973年，與中船勘察院合作，制造了12臺(tái)完整、配套的機(jī)動(dòng)回轉(zhuǎn)工程鉆機(jī)，定名為CH-30型，又名躍進(jìn)30型。該鉆機(jī)提升能力額定為10千牛，鉆進(jìn)能力為30米，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能利用動(dòng)力傳動(dòng)，進(jìn)行擰、卸鉆桿、鉆進(jìn)、錘擊取土等操作，使用方便，減輕體力勞動(dòng)，匯集歷年來(lái)鉆具革新的優(yōu)點(diǎn)。這標(biāo)志著工程地質(zhì)鉆探技術(shù)與面貌有根本的改變。1974年，無(wú)錫探礦廠研制的SH-30型工程鉆機(jī)正式定型，成批生產(chǎn)。該鉆機(jī)具有CH-30型鉆機(jī)性能的優(yōu)點(diǎn)，提升能力為15千牛，堅(jiān)固耐用，便于搬運(yùn)轉(zhuǎn)移，鉆探深度定為30米，實(shí)際能力超過(guò)此深度。為此，上?？辈靻挝粡V泛采用該鉆機(jī)，傳統(tǒng)的使用人力手搖鉆機(jī)成為歷史。1976年5月，為適應(yīng)深孔鉆探工程需要，上?？辈煸航M織陳春林等研制HRV-60型全液壓程序控制工程地質(zhì)鉆機(jī)。該鉆機(jī)安裝于專用汽車上，利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)動(dòng)力油泵傳動(dòng)，并采用集成電路組成的電氣控制計(jì)算程序，使與機(jī)械、液壓系統(tǒng)結(jié)合，能自動(dòng)連續(xù)完成各項(xiàng)鉆探操作程序，該鉆機(jī)提升能力為30千牛，額定鉆進(jìn)深度為60米。該創(chuàng)新設(shè)備獲1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。
1970年初，從事港口工程勘察的三航院勘察處，備有第一艘專用的水上機(jī)動(dòng)鉆探船，稱“滬工鉆1號(hào)”，總結(jié)了一套在水域清水沖擊鉆進(jìn)工藝和直接成孔采樣的取土設(shè)備，提高了水上鉆探效率和取土質(zhì)量。1975年，又專門定制了第二艘水上鉆探專用的雙體機(jī)動(dòng)船，提高了在沿江海一帶鉆探和轉(zhuǎn)移能力，改善水上操作條件。
1977年，上?？辈煸旱葐挝怀袚?dān)寶鋼工程選址、初勘勘察任務(wù)，鉆探采用30型鉆機(jī)、螺旋提土器、不下套管等工藝完成100米深孔，鉆探質(zhì)量和工效高，而采用300型回轉(zhuǎn)動(dòng)力鉆機(jī)或采用TD100型汽車鉆機(jī)，鉆同樣的深孔，相對(duì)比較落后。為此，1978年2月得到市建委批準(zhǔn)，以上?？辈煸簽橹鳎c上海市政院、上海民用院、三航院勘察處、市政研究所，協(xié)作研制CH-100型工程地質(zhì)鉆機(jī)，鉆探深度定為100米，提升能力為23千牛，1981年完成設(shè)備制造。該鉆機(jī)機(jī)械化程度高，鉆探能力大，具有一般工程地質(zhì)鉆機(jī)之長(zhǎng)，操作方便，且適合水上鉆探，滿足超高層、重型廠房、深水碼頭等地基勘察的需要。
1979年，中船勘察院研制了固定活塞加密封圈型、外徑為100毫米×700毫米的取土器，土樣尺寸為直徑85毫米×250毫米，能取非常軟的土樣，也可取硬塑粘性土，通用性強(qiáng)，使用方便。該取土器可兼沖洗鉆頭用，斷水后便可取土，省去了上下鉆桿一道工序，尤適用于深孔鉆探。1980年底在湛江召開的全國(guó)取土器技術(shù)交流會(huì)上獲得好評(píng)。
80年代，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從事勘察設(shè)備的廠家都主動(dòng)開發(fā)制造新的多功能工程地質(zhì)鉆機(jī)，供應(yīng)市場(chǎng)。從此，上海勘察單位不再專門從事鉆機(jī)的研制，但在使用中仍有革新成果。80年代初，上海高層建筑控制性鉆孔深度，一般為100米左右或以上，上海民用院、上?？辈煸旱壤肅H-100型鉆機(jī)和泥漿鉆探技術(shù)，改進(jìn)鉆砂層的鉆頭，順利鉆穿深層厚粉細(xì)層，完成深孔鉆探任務(wù)，泥漿支護(hù)孔壁，過(guò)夜不坍。為此，可進(jìn)行一班制操作，改善了勞動(dòng)條件。到80年代中期，深層泥漿鉆探技術(shù)在上海市已全面推廣，并完善了一套深層鉆探、取土、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的操作程序與經(jīng)驗(yàn)，提高了鉆探效率，一般100米深孔，兩日兩個(gè)班次可完成。80年代后期，上?？辈煸涸谛洛\江大酒店工地，利用SH-30型鉆機(jī)作提升，采用兩臺(tái)泥漿泵并列，增大壓力與流量，解決砂層鉆進(jìn)問題，順利完成深120米鉆孔任務(wù)。深層泥漿鉆探技術(shù)也應(yīng)用于水域深孔鉆探。三航院勘察處在80年代完成大量上海港水域深孔鉆探任務(wù)，總結(jié)了一套水上水沖清孔，泥漿循環(huán)成孔和一整套水域勘探的經(jīng)驗(yàn)等工藝，提高了工效和取土、測(cè)試的質(zhì)量。1987年，三航院勘察處開始研制“系列薄壁取土器”，有水壓固定活塞式、敞口提閥式、自鉆水壓固定活塞式、提鎖自由活塞式4種，該類薄壁取土器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。1990年11月正式通過(guò)鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
上海隧道院勘察隊(duì)根據(jù)地下工程特點(diǎn)，80年代引進(jìn)了荷蘭生產(chǎn)的連續(xù)取土器，可連續(xù)取原狀土2米，土樣用尼龍襪套作樣管，地下鐵道和越江隧道勘察中有1/4的鉆孔，采用連續(xù)取土。與此同時(shí)，還自行研制薄壁連續(xù)取土器，已取得階段性成果。上?？辈煸翰捎昧丝椎族N擊取土及沖洗成孔，并兼取土樣等技術(shù)已得到推廣使用，提高深層采取原狀土的質(zhì)量與效率。
二、土工室內(nèi)試驗(yàn)
1951年，上海市工務(wù)局材料試驗(yàn)所建立土工試驗(yàn)室，借用南京實(shí)驗(yàn)處圖紙和參考國(guó)外文獻(xiàn)資料，委托廠家制造土工試驗(yàn)儀器，1952年添制應(yīng)力式剪力儀和四聯(lián)式固結(jié)儀，基本能完成土的一般性物理力學(xué)性試驗(yàn)。1953年，部屬、市屬工程勘察單位紛紛建立土工試驗(yàn)室。試驗(yàn)室一般包括土工試驗(yàn)和水質(zhì)分析。能進(jìn)行土的一般物理性和力學(xué)性試驗(yàn)，及地下水對(duì)混凝土侵蝕性等分析試驗(yàn)。同年，上海市工務(wù)局材料試驗(yàn)所土工試驗(yàn)室羅逸參照國(guó)外文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)應(yīng)變氣壓式三軸剪力儀，制造6～7臺(tái)，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。但三軸壓力室玻璃筒，系用硬質(zhì)玻璃制造，受高壓后易引起爆炸，使用受到限制。1954年強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)蘇聯(lián)先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)了捷克圓錐液限儀、馬斯洛夫剪力儀、小型應(yīng)力式剪力儀等。1955年，華東工業(yè)院土工室采用南京實(shí)驗(yàn)處圖紙，與上海大公鐵工廠合作，試制成應(yīng)變式剪力儀，后在各試驗(yàn)室推廣使用，逐漸取代應(yīng)力式直剪儀，提高了剪力試驗(yàn)的質(zhì)量。當(dāng)時(shí)工程地質(zhì)勘察以土工試驗(yàn)為中心，1956年時(shí)，土工試驗(yàn)室共14家。
“一五”（1953～1957年）期間，為上海工程地質(zhì)勘察所做的土工試驗(yàn)，雖屬一般性常規(guī)項(xiàng)目，但物理性試驗(yàn)項(xiàng)目繁重，比重試驗(yàn)全部要做，顆粒分析試驗(yàn)大部要做。剪力、固結(jié)試驗(yàn)加荷按24小時(shí)穩(wěn)定讀數(shù)進(jìn)行，常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)需1周才能完成。地下水對(duì)混凝土侵蝕性分析是必須項(xiàng)目。上海各土工試驗(yàn)室開始總結(jié)上海軟土地基的土工試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和研究改進(jìn)方法。1958～1965年，上海各勘察單位的土工試驗(yàn)室作了重大改進(jìn)：建立各土層的塑性指數(shù)與比重的相互關(guān)系，免去操作繁瑣的比重試驗(yàn)。免去或減少對(duì)粘性土的顆粒分析試驗(yàn)。采用快速加荷校正的固結(jié)試驗(yàn)方法，使原需歷時(shí)1周的試驗(yàn)縮短到2天完成；采用快速預(yù)壓的固結(jié)快剪試驗(yàn)，縮短試驗(yàn)周期，加快儀器利用率；采用按抗剪強(qiáng)度峰值的70%，確定固結(jié)快剪值，用以計(jì)算地基承載力，以符合上海實(shí)際情況。上海地質(zhì)局根據(jù)上海地區(qū)4000多個(gè)原狀土的試驗(yàn)指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，建立上海地區(qū)各土層物理性指數(shù)與力學(xué)性指標(biāo)之間的關(guān)系表，提高力學(xué)性指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)值的精度。上海地區(qū)潛水類型的淺層地下水，如不受污染，一般對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性，為此，可免做或少做此類水質(zhì)分析。由于上述試驗(yàn)的改進(jìn)與簡(jiǎn)化，提高了試驗(yàn)效率，適應(yīng)當(dāng)時(shí)繁重勘察任務(wù)的需要。已正式編入第一版《上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)條文內(nèi)。
在土工試驗(yàn)儀器革新方面，也有很大發(fā)展。1958年，由上海民用院韓國(guó)梁、上?？辈煸哄X炳生發(fā)起，組織各勘察單位土工試驗(yàn)室骨干力量，成立市土工試驗(yàn)技術(shù)革新組，主要成果有：上海民用院試制了直剪電動(dòng)剪切裝置，上海勘察院土工室在仿制中作了改進(jìn)，并付諸生產(chǎn)。1963年，華東電力院土工室研制成小型十字板剪力儀，用于測(cè)軟粘土的自然強(qiáng)度。1964年，革新小組研制油壓式輕便固結(jié)、剪力兩用儀，并與南京土工儀器廠合作研制應(yīng)變式直剪儀。上述儀器均通過(guò)鑒定，并在全國(guó)性土試專業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)上作了交流介紹，為國(guó)內(nèi)土試技術(shù)的發(fā)展起了推動(dòng)作用。
在這一期間，為縮短勘察周期，土工試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)化有很大發(fā)展與完善，為以后“三線”工程勘察現(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)的開展，取得了經(jīng)驗(yàn)。
1972年，上?？辈煸撼袚?dān)衛(wèi)星地面接收站的地基勘察，根據(jù)美方提出的土工試驗(yàn)要求，按北美土壤試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地基土分類，做土的動(dòng)彈模量、彈性剪切模量、高壓固結(jié)試驗(yàn)、三軸剪力試驗(yàn)等，上海當(dāng)時(shí)土工力學(xué)儀器性能不全，委托哈爾濱工程力學(xué)研究所承擔(dān)土的動(dòng)彈模量試驗(yàn)，其余力學(xué)項(xiàng)目由上?？辈煸和凉な彝瓿伞?972年，華東電力院土工室利用60年代南京儀表自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的三軸剪力儀，開展對(duì)上海地區(qū)深26米以內(nèi)的4種標(biāo)準(zhǔn)土層，進(jìn)行不同剪切方法的剪力參數(shù)的研究，取得成果。1973～1975年，上海勘察院等單位參與了石化總廠的工程地質(zhì)勘察，按日本方面所提要求，進(jìn)行地基土的動(dòng)彈模量，三軸剪力等試驗(yàn)項(xiàng)目。1975年上海勘察院向日本購(gòu)進(jìn)2臺(tái)液壓伺服式振動(dòng)三軸儀，以解決測(cè)定土的動(dòng)力參數(shù)。同年，上?？辈煸号c上海衡器廠合作，研制成加荷至10千牛（1千公斤）級(jí)的磅秤臺(tái)式固結(jié)儀，系國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了高壓固結(jié)試驗(yàn)設(shè)備的空白。1976年唐山地震后，引起國(guó)內(nèi)土工界對(duì)振動(dòng)測(cè)試技術(shù)的重視，同濟(jì)大學(xué)與北京地質(zhì)勘察處等單位，合作研制成DSZ振動(dòng)三軸剪力儀，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。1978年4月，冶金部武漢勘察公司承擔(dān)寶鋼廠區(qū)工程地質(zhì)勘察任務(wù)，土工試驗(yàn)項(xiàng)目按日方要求，對(duì)粘性土試樣均需做三軸剪力、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、高壓固結(jié)試驗(yàn)，全部土樣1501件，繁重的力學(xué)試驗(yàn)，需要一定數(shù)量的儀器，上海市有關(guān)勘察單位土工試驗(yàn)室給予支援，借給儀器，使該重點(diǎn)工程勘察任務(wù)按期完成。寶鋼工程的廠房多采用長(zhǎng)樁，為此做了淺層潛水和深層承壓水共48件水樣分析，判定對(duì)鋼和混凝土均無(wú)侵蝕性，豐富了上海不同類型地下水的分析資料。
80年代以來(lái)，上海新的土工儀器研制有很大進(jìn)展。1981年，同濟(jì)大學(xué)土工室研制成土的靜止壓力系數(shù)的試驗(yàn)儀器，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。上海勘察院、華東電力院、同濟(jì)大學(xué)與浙江上虞土工儀器廠研制成QY1-12型氣壓壓縮儀，首次采用全氣壓加荷新技術(shù)，儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，同步加壓，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。1984年4月，上?？辈煸?、上海民用院與南京土工儀器廠研制成QGY-1型輕便液壓固結(jié)儀，主要特點(diǎn)是體積小、重量輕、精度高。以上3種新的土工儀器均經(jīng)技術(shù)鑒定，迅速投入生產(chǎn)，深受歡迎。與此同時(shí)，上?？辈煸阂M(jìn)了美國(guó)通用固結(jié)儀、十字板扭剪儀、碟式液限儀等；華東電力院引進(jìn)美國(guó)的共振柱儀、通用固結(jié)儀等；同濟(jì)大學(xué)引進(jìn)美國(guó)全套動(dòng)三軸剪力儀等，為上海土工試驗(yàn)按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試土的動(dòng)、靜力學(xué)參數(shù)，創(chuàng)造了條件。1985年以后，上海市大部分土工試驗(yàn)室都添置了國(guó)產(chǎn)三軸剪力儀，各種類型的高壓固結(jié)儀、高壓剪力儀等，普遍開展此類精密力學(xué)試驗(yàn)，成為重大工程勘察不可缺少的力學(xué)項(xiàng)目，標(biāo)志著上海土工試驗(yàn)行業(yè)整體技術(shù)水平的提高與發(fā)展。在此期間，上?？辈煸旱葐挝煌凉ぴ囼?yàn)室引進(jìn)了國(guó)外動(dòng)三軸剪力儀、共振柱等儀器設(shè)備，經(jīng)開發(fā)利用，已能承擔(dān)重大工程所需地基動(dòng)力參數(shù)的試驗(yàn)和研究任務(wù)，填補(bǔ)了上海該測(cè)試領(lǐng)域的空白。上海勘察院錢炳生等研究的“用快速固結(jié)測(cè)定土的先期固結(jié)壓力”和“上海地基土錐式儀與蝶工儀液限值的換算關(guān)系式”的成果，均編入第三版《上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，得到推廣應(yīng)用，縮短了高壓固結(jié)試驗(yàn)的周期，與歐美土分類標(biāo)準(zhǔn)建立了關(guān)系。上海鐵道學(xué)院張師德等研制的L-30型土工離心機(jī)是中國(guó)第一臺(tái)專用土工離心試驗(yàn)機(jī)，1987年10月通過(guò)上海市級(jí)鑒定。獲1989年鐵道部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。該機(jī)的主要特點(diǎn)是以離心力模擬重力場(chǎng)，解決了土工模型試驗(yàn)相似率問題。其主要技術(shù)指標(biāo)為：有效半徑1.55米，設(shè)計(jì)大加速度200g，模型大重量100千克，測(cè)量用集流環(huán)24通道。該機(jī)完成了上海30余項(xiàng)重點(diǎn)工程試驗(yàn)任務(wù)，其中有延安東路越江隧道1號(hào)井坑底穩(wěn)定性研究，徐家匯地鐵車站深基開挖穩(wěn)定性研究，人民廣場(chǎng)地下停車場(chǎng)大型基坑開挖穩(wěn)定性研究；寶鋼三期河岸改陡設(shè)計(jì)方案論證等。這些試驗(yàn)研究為國(guó)家節(jié)約了工程投資，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。1989年，上?？辈煸?、華東電力院與南京儀表自動(dòng)化設(shè)備廠，合作研制應(yīng)用微機(jī)集中控制的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)獲得成功，將1臺(tái)IBM-PC微機(jī)與4臺(tái)三軸儀和30臺(tái)固結(jié)儀連結(jié)，使試驗(yàn)讀數(shù)、記錄、計(jì)算、繪圖全部自動(dòng)化完成，提高了力學(xué)試驗(yàn)的精度，徹底改變長(zhǎng)期手工操作方法。上海多數(shù)土工試驗(yàn)室隨即引用，提高工作效率，也帶動(dòng)了微機(jī)技術(shù)在土工試驗(yàn)中的應(yīng)用。到90年代初，上海土工試驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備在整體上有全面提高，逐步與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。
三、原位測(cè)試
巖土原位測(cè)試是在現(xiàn)場(chǎng)采用不同的設(shè)備和方法，測(cè)定巖土體的原位力學(xué)性能，如強(qiáng)度、變形、固結(jié)等參數(shù)，具有比室內(nèi)土工試驗(yàn)更能反映巖土體的實(shí)際力學(xué)特性的優(yōu)點(diǎn)。為此，該技術(shù)的發(fā)展一直為國(guó)際巖土工程界所重視。
50年代初，各勘察單位一般按南京實(shí)驗(yàn)處的設(shè)備圖紙，在上海制造標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、測(cè)探試驗(yàn)等設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和測(cè)探試驗(yàn)（國(guó)內(nèi)后改稱動(dòng)力觸探試驗(yàn)），是從歐美引進(jìn)的原位測(cè)試技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)利用一重63.5公斤鐵錘，控制自由落高76厘米，錘擊孔底的貫入器或圓錐頭，貫入土體內(nèi)一規(guī)定深度（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)取30厘米）所需的錘擊數(shù)，用以判定砂土、粘性土的密實(shí)度和力學(xué)性能。該兩項(xiàng)試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單操作方便，仍在廣泛應(yīng)用。1952年，上海工務(wù)局勘察隊(duì)首先采用動(dòng)力觸探方法，完成了四川北路橫浜橋的工程勘察任務(wù)，隨后其他單位也取得許多應(yīng)用效果。1954年強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)。在蘇聯(lián)勘察規(guī)程中無(wú)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，為此，大多數(shù)工程勘察單位便很少在上海地區(qū)應(yīng)用這兩種原位試驗(yàn)。1954～1956年，上?？辈靻挝蛔裱K聯(lián)載荷試驗(yàn)規(guī)程，對(duì)表層黃褐色粘性土層或填土層進(jìn)行載荷試驗(yàn)，確定天然地基容許承載力。工業(yè)建筑工程地質(zhì)勘察中幾乎都要進(jìn)行載荷試驗(yàn)，數(shù)量至少在2個(gè)以上。載荷試驗(yàn)臺(tái)底板為70.7厘米×70.7厘米，即0.5平方米，要將鐵塊等荷重用人力均勻分級(jí)施加于載荷臺(tái)面上，多達(dá)10余噸，甚為費(fèi)力。
1957年，上海勘察單位按照蘇聯(lián)《HИTY-55天然地基設(shè)計(jì)規(guī)范》，用剪力指標(biāo)按臨塑公式計(jì)算，確定天然地基容許承載力，同時(shí)已有載荷試驗(yàn)資料較多，所以自1957年起，工程地質(zhì)勘察中載荷試驗(yàn)便逐年減少。同年8月，中南勘察院上海工作站（現(xiàn)上?？辈煸海┏袚?dān)江南造船廠修船車間工程地質(zhì)詳勘任務(wù)，按蘇聯(lián)專家的意見，要求在該場(chǎng)地做兩個(gè)深層載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備從建工部綜合勘察院運(yùn)來(lái)，試驗(yàn)壓板直徑27.7厘米，用大口徑套管護(hù)壁，在深11米的土層中，做了4個(gè)不同深度的孔底荷載試驗(yàn)，求得不同深度土層的壓縮模量，工作量甚大，但所求值嚴(yán)重偏小，效果不好。此后，即停止采用。
為確定單樁容許承載力，一般都采用樁的靜載荷試驗(yàn)。根據(jù)上海地區(qū)已有經(jīng)驗(yàn)，多以埋深20余米處暗綠色硬粘土層為樁基持力層，單樁容許承載力多在600～800千牛（60～80噸）范圍內(nèi)。樁的靜荷試驗(yàn)要求將百余噸鋼錠等荷重堆載于試樁臺(tái)面上，作為反壓，工作量大，費(fèi)用昂貴。1958年，華東電力院勘察處采用了南京儀表自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的開口鋼環(huán)式十字板剪力儀，在上海閘北電廠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)軟土的自然強(qiáng)度，取得良好效果，隨后，在其他重點(diǎn)工程工地亦曾應(yīng)用。1973年后，引進(jìn)、發(fā)展了靜力觸探技術(shù)；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、荷載試驗(yàn)等也有很大改進(jìn)和發(fā)展。80年代以來(lái)，原位測(cè)試技術(shù)有了全面發(fā)展與提高。
靜力觸探
靜力觸探是60年代國(guó)際上興起的先進(jìn)原位測(cè)試，它是將電測(cè)探頭，用靜力均速貫入土體中，根據(jù)探頭內(nèi)電測(cè)傳感器的信號(hào)，測(cè)定探頭貫入土中的阻力，以反映土的物理、力學(xué)性質(zhì)，具有精度高、連續(xù)性、自動(dòng)化程度高等明顯優(yōu)點(diǎn)。1973年，中船勘察院設(shè)計(jì)制造了80千牛（8噸）級(jí)傳動(dòng)加壓式的靜力觸探機(jī)和探頭，并研制了自動(dòng)記錄的角機(jī)儀器，貫入深度30余米。該設(shè)備圖紙向勘察單位分發(fā)50余套，為推廣發(fā)揮了作用。同年11月，華東電力院在上海石化總廠電廠工地，首次采用機(jī)械式靜力觸探機(jī)將探頭貫入35米，穿過(guò)暗綠色硬粘土層，進(jìn)入粉砂層內(nèi)4米多，設(shè)計(jì)人員據(jù)此資料，將樁端持力層定在粉砂層內(nèi)，提高了樁的承載力，降低工程造價(jià)，且沉降也小，為樁基勘察開拓了新的途徑。1975年，由同濟(jì)大學(xué)等單位聯(lián)合進(jìn)行“用靜力觸探估算打入式單樁承載力”的課題研究，在已有39根中長(zhǎng)樁靜壓處，補(bǔ)做了靜力觸探試驗(yàn)，測(cè)出各土層的比貫力阻力，建立相互關(guān)系，歷時(shí)2年余。1977年10月正式發(fā)表了該課題的研究成果，獲1978年上海市重大科學(xué)成果三等獎(jiǎng)。1976年，上?？辈煸号c同濟(jì)大學(xué)合作研制YLC-10型全液壓連續(xù)貫入程序控制靜力觸探車，于1979年完成，首次將電子控制和連續(xù)貫入技術(shù)應(yīng)用于靜力觸探設(shè)備上，使操作自動(dòng)化成為現(xiàn)實(shí)，確保了記錄阻力曲線的精度與質(zhì)量，系國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。投入生產(chǎn)后，受到國(guó)內(nèi)外同行的好評(píng)。1978年，中船勘察院成功研制了定名為MJI型機(jī)械式深層靜力觸探機(jī)，利用滾珠絲桿減少摩擦力原理，使有效貫入力由原來(lái)80千牛（8噸）提高到150千牛（15噸）。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，搬運(yùn)方便，堅(jiān)固耐用，操作方便，系國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。1978年華東電力院首次用于寶鋼電廠勘察，利用分段貫入，貫入深度達(dá)到77米的創(chuàng)新記錄。經(jīng)改進(jìn)后，成為80年代高層地基勘察常用設(shè)備。
70年代末，四川省建筑科學(xué)研究所與華東電力院合作研制輕便靜力觸探與電測(cè)十字板兩用儀，采用蓄電池作為儀表能源，在無(wú)電源地區(qū)，能進(jìn)行深20余米的靜力觸探或十字板試驗(yàn)，機(jī)動(dòng)靈活，操作方便，適合中小工程地基勘察需要。尤其是電測(cè)十字板剪力儀更顯優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備1979年通過(guò)鑒定，在全國(guó)推廣使用。1982年，中船勘察院研制的15噸級(jí)MJ-Ⅰ型機(jī)械式深層靜力觸探機(jī)，在華亭賓館勘察工地，貫入深度達(dá)66米，貫入中密——密的粉細(xì)砂層內(nèi)16米，在樁基勘察中顯出了優(yōu)越性。經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)后，于1985年生產(chǎn)MJ-Ⅱ型靜力觸探機(jī)。1984年6月，上?？辈煸貉兄瞥蒘G-15型雙缸靜力觸探機(jī)，額定貫入力為150千牛。該機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊，便于操作搬運(yùn)，垂直導(dǎo)向性好，在上海地區(qū)貫入深度可達(dá)50余米，如分次貫入，可安全貫入到70多米。1984年，在全國(guó)建筑科技成果交流會(huì)上，獲優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)。
1985年1月，上?？辈煸貉兄屏薓CP-1型靜力觸探電腦記錄儀，于1987年4月完成，經(jīng)市建委設(shè)計(jì)科研處組織鑒定通過(guò)，屬國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。該儀具有對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)采集、修正、自動(dòng)繪圖等綜合性能，是靜力觸探記錄儀上的一個(gè)突破。1985年，同濟(jì)大學(xué)朱小林等研制成靜力觸探三用探頭，即測(cè)土體的錐端阻力、側(cè)摩阻力、孔隙水壓力，并可測(cè)土體的固結(jié)系數(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
80年代期間，上海隧道院引進(jìn)了荷蘭生產(chǎn)的測(cè)孔壓的靜力觸探儀（CPTU），用于地鐵一號(hào)線和合流污水工程盾構(gòu)段勘察中，測(cè)超孔隙水及其消散曲線，為地下工程安全施工發(fā)揮了作用。1982年，同濟(jì)大學(xué)等5個(gè)單位繼續(xù)協(xié)作，利用已有的深層靜力觸探機(jī)，補(bǔ)做了92個(gè)工地靜力觸探試驗(yàn)，與110個(gè)樁靜壓試樁資料相配套，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析、整理，于1984年再次發(fā)表了“用靜力觸探估算打入單樁極限承載力”研究成果，增加了以比貫阻力估算短樁和大于30米以上的長(zhǎng)樁極限承載力的新內(nèi)容，并挖掘提高了埋深30米以下粉細(xì)砂層（編號(hào)為⑦層）的承載能力，使該層規(guī)定的極限端阻力3000千帕提高至4000～6000千帕，⑦層下部粉細(xì)砂層提高到6000～8000千帕，提高了打入樁單樁承載力，具有明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。該成果已編入《上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（1989年版）內(nèi)。
載荷試驗(yàn) 分平板載荷試驗(yàn)和樁載荷試驗(yàn)兩種。70年代初，同濟(jì)大學(xué)和華東電力院均研制了利用三角反力錨式靜載荷試驗(yàn)設(shè)備，代替長(zhǎng)期使用桌式載荷臺(tái)用鐵塊等加荷的笨重方法。該設(shè)備輕巧，安裝方便。同濟(jì)大學(xué)還開展了快速載荷試驗(yàn)的研究，取得了經(jīng)驗(yàn)，用于生產(chǎn)。70年代中期中船勘察院引進(jìn)了機(jī)械系統(tǒng)勘察單位研制的地錨式、有穩(wěn)壓裝置的液壓載荷試驗(yàn)設(shè)備，利用地錨反壓，能自動(dòng)保持在逐級(jí)增加的常壓下，測(cè)定較高的地基承載力。1972年，為上海224工程進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)。同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)并負(fù)責(zé)試驗(yàn)，制造了上海第一臺(tái)約300噸級(jí)鋼梁試樁設(shè)備，首次利用工程樁作為反壓代替堆載荷重，為改進(jìn)傳統(tǒng)試樁方法，開拓了新的局面。隨后為石化總廠試樁，仍由同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)，又做了兩套500噸鋼梁試樁設(shè)備，進(jìn)行靜載試驗(yàn)。70年代后期，寶鋼工程中進(jìn)行了大量的鋼管樁靜載試驗(yàn)，壓樁鋼梁設(shè)備已至千余噸級(jí)。80年代中期，上海勘察院在金山水泥廠工程加工并進(jìn)行了1500噸級(jí)的大型鋼梁試樁設(shè)備試驗(yàn)，對(duì)1根71米長(zhǎng)的鉆孔灌注樁（樁徑800毫米）壓載結(jié)果，極限荷載達(dá)到1000余噸。
80年代初，航天部上海新衛(wèi)電子設(shè)備廠與中南電力設(shè)計(jì)院合作研制DL-I-I型載荷試驗(yàn)機(jī)。該設(shè)備集中了國(guó)內(nèi)載荷試驗(yàn)設(shè)備革新的優(yōu)點(diǎn)，能自動(dòng)加壓、自動(dòng)穩(wěn)壓、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集處理等多種功能，是先進(jìn)的原位測(cè)試設(shè)備，成為檢驗(yàn)復(fù)合地基加固效果的代表設(shè)備。華東電力院于1980年開始研制螺旋板載荷試驗(yàn)，于1986年通過(guò)技術(shù)鑒定，取名為YDL型螺旋板載荷試驗(yàn)儀。該設(shè)備輕便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可求砂土、粘性土層的壓縮模量、固結(jié)系數(shù)和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度，測(cè)試深度可達(dá)10～15米。1985年后，上海大量樁基工程興起，樁載荷試驗(yàn)成為量大面廣的試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)所求單樁極限承載力一般多在5000千牛以下，部分超高層的樁基才要求到達(dá)10000千?；蛞陨稀遁d荷試驗(yàn)所需的大型鋼梁，上?？辈煸骸⑼瑵?jì)大學(xué)等許多單位都制有專用配套設(shè)備，量測(cè)儀器一般都采用微機(jī)自動(dòng)采集、自動(dòng)記錄、繪圖，提高了測(cè)試精度和效率，改善了觀測(cè)條件。顯示樁載荷試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)水平的普遍提高。
標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 1970年初，同濟(jì)大學(xué)研制成標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)65千牛錘自動(dòng)落錘革新裝置，使錘在提高76厘米時(shí)自動(dòng)脫落，保證了錘擊位能值的標(biāo)準(zhǔn)，改變長(zhǎng)期人工拉錘落高不標(biāo)準(zhǔn)的情況，從而提高了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的質(zhì)量。該革新裝置迅速得到推廣，并有所改進(jìn)。1974年頒發(fā)《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ7-74），正式將按標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)確定地基承載力的有關(guān)內(nèi)容列入。唐山地震后，1978年頒發(fā)的《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ11-78）規(guī)定，按標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)判定粉砂性土地基液化。由此，重新引起對(duì)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的重視。1978年，寶鋼廠區(qū)工程和電廠等地基勘察中，按日方設(shè)計(jì)要求，在深100米鉆孔中進(jìn)行連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，規(guī)定在粘性土層每隔2米，砂層中每隔1米各進(jìn)行1次。日方據(jù)此確定樁基設(shè)計(jì)所需的地基參數(shù)。從此，豐富了在上海地區(qū)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)于樁基勘察中的經(jīng)驗(yàn)。來(lái)源：考試大
旁壓試驗(yàn)
1981年，華東電力院在吸取國(guó)內(nèi)外旁壓儀優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研制成自鉆式旁壓儀樣機(jī)，經(jīng)工程實(shí)踐，性能良好，試驗(yàn)成果可靠，于1984年通過(guò)技術(shù)鑒定。該設(shè)備在軟土層中自鉆深度可達(dá)35米，可測(cè)求各土層地基承載力、變形模量、原位水平應(yīng)力、不排水抗剪強(qiáng)度、靜止側(cè)壓力系數(shù)等多種功能。80年代后期，三航院勘察處引進(jìn)了性能先進(jìn)的英國(guó)自鉆式旁壓儀1套，系上海地區(qū)的該類型設(shè)備。在楊浦大橋、上海東方明珠電視塔等工程樁基勘察中，進(jìn)行了大量的旁壓試驗(yàn)，測(cè)定深層土體水平應(yīng)力，深試驗(yàn)達(dá)130米，積累了深層旁壓試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)。
大應(yīng)變、小應(yīng)變動(dòng)測(cè)樁試驗(yàn) 80年代，上海民用院、三航局科研所、華東電力院、中船勘察院等單位，先后引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的打樁分析儀，進(jìn)行大應(yīng)變動(dòng)力測(cè)單樁極限承載力等項(xiàng)目試驗(yàn)，快速有效。1985年后，上海市區(qū)樁基工程大量采用鉆孔灌注樁施工，要求檢驗(yàn)樁身施工質(zhì)量，一般采用小應(yīng)變動(dòng)測(cè)儀對(duì)部分或全部鉆孔灌注樁進(jìn)行檢查，測(cè)試儀器與方法也不斷改進(jìn)，與靜壓樁試驗(yàn)資料結(jié)合，也可測(cè)定單樁承載力。小應(yīng)變動(dòng)測(cè)樁試驗(yàn)量大面廣、周期短、效益較好，為此各勘察、科研、高校等單位紛紛開展這項(xiàng)業(yè)務(wù)。
波速試驗(yàn)
隨著重大工程和超高層建筑的興建，要求測(cè)定地基的動(dòng)力參數(shù)和卓越周期等項(xiàng)目，供抗震設(shè)計(jì)用。80年代初，華東電力院與上?？辈煸?，先后開展了波速試驗(yàn)研究和開拓工作，80年代后期均引進(jìn)美國(guó)性能先進(jìn)的工程地震儀。1983年，中船勘察院與武漢巖土力學(xué)研究所合作，完成了秦山核電廠核反應(yīng)堆包殼廠房處深100米巖基的跨孔波速試驗(yàn)。80年代后期，華東電力院在外高橋電廠工程軟土地基中完成深80米的跨孔波速試驗(yàn)，上?？辈煸簽樯虾|方明珠電視塔工程、楊浦大橋上橋墩工程等重點(diǎn)工程也進(jìn)行深層跨孔波速試驗(yàn)，取得良好效果。上海市其他勘察和科研、高校單位也開展此項(xiàng)試驗(yàn)。
上海地區(qū)開展的大量、多種原位測(cè)試工作，積累了豐富的測(cè)試技術(shù)和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，這方面成果大部分編入了上海市標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》內(nèi)。國(guó)際上通常使用的原位測(cè)試項(xiàng)目，在上海已無(wú)空白，其中深層靜力觸探、深層標(biāo)準(zhǔn)貫入、深層跨孔波速試驗(yàn)等，更具特色，處于國(guó)內(nèi)水平。
一、鉆探與取土技術(shù)
50年代初，上?？辈靻挝凰玫你@探和取土設(shè)備，一般都是按南京水利實(shí)驗(yàn)處（簡(jiǎn)稱南京實(shí)驗(yàn)處）所設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行加工制造。鉆探主要設(shè)備，系采用笨重的三角鐵管架和磨盤式手搖落地絞車，鉆進(jìn)土層是依靠與水泵連接的洗孔器，利用水壓沖洗孔底土層鉆進(jìn)，從溢出孔口的回水中取土顆粒，鑒別地層變化?？椎讻_洗干凈后，再放取土器用壓入法取原狀土，這套鉆探工藝稱為水沖式鉆探。南京實(shí)驗(yàn)處設(shè)計(jì)的原狀取土器，為自由球閥式，外徑為89.0毫米，長(zhǎng)71厘米。取土樣管長(zhǎng)405毫米，直徑為76.2毫米。水沖式鉆探的特點(diǎn)：鉆進(jìn)靠壓力水沖，體力較??；孔壁不易坍，尤其適合鉆砂土層，一般只下孔口套管，因而分層描述不易掌握；取原狀土要靠用地錨和龍門架組合，用靜壓壓入甚為繁重，不僅鉆架笨重，而且絞車等不配套，當(dāng)時(shí)1臺(tái)鉆機(jī)要7～8人操作，每天只能完成15～20米取土孔1只，但取土質(zhì)量較好。
1954年，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為水沖式鉆探會(huì)影響取原狀土的質(zhì)量，要求改為不沖水干鉆進(jìn)。于是引進(jìn)蘇聯(lián)全套鉆具，包括大麻花鉆、勺鉆抽筒、大口徑（直徑100毫米）取土器，嚴(yán)格執(zhí)行不加水干鉆進(jìn)。但在上海飽和軟土地基上實(shí)際鉆進(jìn)時(shí)，易產(chǎn)生坍孔、掉土現(xiàn)象，需用套管跟隨鉆進(jìn)，這樣鉆進(jìn)速度慢，操作勞動(dòng)量大，尤其是鉆進(jìn)砂層，困難更大，不如沖洗式鉆進(jìn)。
1956年，中南勘察院上海工作組（現(xiàn)上?？辈煸海┿@探工譚學(xué)林，創(chuàng)制了空心螺紋鉆頭，在直徑42毫米空心鉆桿上，鑲焊螺旋鋼葉片，端底置有活動(dòng)塞頭通氣，防孔底產(chǎn)生真空縮孔，該鉆頭后稱螺旋提土器，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。大優(yōu)點(diǎn)適合于粘性土層，螺旋鉆進(jìn)迅速切割土體成螺旋土條，提升帶出孔外，并保持孔壁不坍，提高鉆進(jìn)效率，分層描述也清楚。1957年在上海推廣使用后，形成了快速鉆進(jìn)不下套管鉆探方法，比原來(lái)的仿蘇鉆探、沖洗式鉆探提高工效約4倍，后經(jīng)完善、改進(jìn)，已作為國(guó)內(nèi)定型鉆頭產(chǎn)品，一直沿用。1958年，上海地質(zhì)勘察局組織進(jìn)行了四種不同鉆探方法和不同規(guī)格取土器的比較試驗(yàn)，共進(jìn)行了23個(gè)鉆孔，得出以下主要結(jié)論：鉆探一般應(yīng)采取干鉆，可采取提土器不下套管的快速鉆，當(dāng)鉆進(jìn)中遇厚砂時(shí)，允許采用沖水鉆進(jìn)法。取原狀土應(yīng)盡量采用壓入法，不能采用投擲法。采用螺旋提土器鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)經(jīng)?？椎淄?，鉆進(jìn)深度不得大于2.0米。原狀取土器內(nèi)徑不得小于79毫米，長(zhǎng)度不得大于40厘米，盡量采用薄壁對(duì)開式樣管，不得使用無(wú)縫式。這些結(jié)論為上海同行所共識(shí)，并形成統(tǒng)一的規(guī)定。
1958年，華東勘察院（現(xiàn)上?？辈煸海┖腿A東勘測(cè)公司（現(xiàn)中船勘察院）分別承擔(dān)了閔行重型機(jī)器廠和上海電機(jī)廠重型車間孔深約60米的鉆探任務(wù)，在深30多米以下遇到粉細(xì)層，采用沖水式鉆進(jìn)，但深層砂層不易沖上，曾下3層套管，日夜3班連續(xù)沖水，完成1個(gè)孔需3～5日，還多次發(fā)生砂沉淀后埋鉆事故，艱難地完成此項(xiàng)任務(wù)。是年開展的大搞技術(shù)革新、技術(shù)革命群眾運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)不少成果。上海召開的華東地區(qū)各省市勘察單位技術(shù)革新、技術(shù)革命成果交流大會(huì)，對(duì)上海工程鉆探技術(shù)的改進(jìn)與提高，起了良好推動(dòng)作用。同年，上海引進(jìn)了由北京勘測(cè)總公司統(tǒng)一研制的108型輕便、可拆裝的鉆架和可調(diào)排檔的輕便絞車，取代了近半噸重的三角鐵管鉆架和地絞車。上海市政院鉆探隊(duì)也作了類似的更換，向鉆機(jī)輕便化邁進(jìn)了一步。
1961年，中船勘察院研制成電動(dòng)打錘設(shè)備，用于九江工地，代替人力拉300磅重錘擊菱角鉆頭，鉆探卵石層的艱苦勞動(dòng)，效果良好，標(biāo)志著向鉆探機(jī)動(dòng)化方向發(fā)展。同年，上?？辈煸焊到鹕降?，將三角鉆架改為獨(dú)角架，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，解決提升上下鉆具的問題。后又研制利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)磨盤，水平運(yùn)轉(zhuǎn)，推動(dòng)鉆具鉆進(jìn)，解決了人力推磨的操作，是重大突破。1963年，現(xiàn)無(wú)錫探礦廠負(fù)責(zé)人帶領(lǐng)2名機(jī)械設(shè)計(jì)人員來(lái)上海，跟傅金山3個(gè)月的班，詳細(xì)了解工藝和操作，以及有關(guān)設(shè)備性能后，進(jìn)行設(shè)計(jì)加工，于1964年制成3臺(tái)樣機(jī)，1臺(tái)交上?？辈煸豪^續(xù)試用改進(jìn)，2臺(tái)出國(guó)。這是首次國(guó)內(nèi)自行研制的工程勘察鉆機(jī)——即SH-30型鉆機(jī)的樣機(jī)。60年代中期，上海地質(zhì)處為研究上海地面沉降，要求取高質(zhì)量的原狀土做高壓固結(jié)試驗(yàn)，曾采用國(guó)內(nèi)常用多種不同的取土器，用不同取土方法采取原狀土，進(jìn)行室內(nèi)分析比較，檢驗(yàn)原狀土的質(zhì)量，提出總結(jié)性評(píng)價(jià)，編寫成《在鉆孔中采取原狀土樣的技術(shù)方法指南》一書，對(duì)取原狀土技術(shù)有指導(dǎo)意義。
70年代初期，不少勘察單位利用電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)作為動(dòng)力，提升鉆桿，錘擊等操作，減輕體力，進(jìn)行了半機(jī)動(dòng)化鉆探操作。上海勘察院傅金山、陳春林班組，對(duì)30型樣機(jī)進(jìn)一步改進(jìn)，設(shè)計(jì)了工程鉆機(jī)加工圖紙，1973年，與中船勘察院合作，制造了12臺(tái)完整、配套的機(jī)動(dòng)回轉(zhuǎn)工程鉆機(jī)，定名為CH-30型，又名躍進(jìn)30型。該鉆機(jī)提升能力額定為10千牛，鉆進(jìn)能力為30米，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能利用動(dòng)力傳動(dòng)，進(jìn)行擰、卸鉆桿、鉆進(jìn)、錘擊取土等操作，使用方便，減輕體力勞動(dòng)，匯集歷年來(lái)鉆具革新的優(yōu)點(diǎn)。這標(biāo)志著工程地質(zhì)鉆探技術(shù)與面貌有根本的改變。1974年，無(wú)錫探礦廠研制的SH-30型工程鉆機(jī)正式定型，成批生產(chǎn)。該鉆機(jī)具有CH-30型鉆機(jī)性能的優(yōu)點(diǎn)，提升能力為15千牛，堅(jiān)固耐用，便于搬運(yùn)轉(zhuǎn)移，鉆探深度定為30米，實(shí)際能力超過(guò)此深度。為此，上?？辈靻挝粡V泛采用該鉆機(jī)，傳統(tǒng)的使用人力手搖鉆機(jī)成為歷史。1976年5月，為適應(yīng)深孔鉆探工程需要，上?？辈煸航M織陳春林等研制HRV-60型全液壓程序控制工程地質(zhì)鉆機(jī)。該鉆機(jī)安裝于專用汽車上，利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)動(dòng)力油泵傳動(dòng)，并采用集成電路組成的電氣控制計(jì)算程序，使與機(jī)械、液壓系統(tǒng)結(jié)合，能自動(dòng)連續(xù)完成各項(xiàng)鉆探操作程序，該鉆機(jī)提升能力為30千牛，額定鉆進(jìn)深度為60米。該創(chuàng)新設(shè)備獲1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。
1970年初，從事港口工程勘察的三航院勘察處，備有第一艘專用的水上機(jī)動(dòng)鉆探船，稱“滬工鉆1號(hào)”，總結(jié)了一套在水域清水沖擊鉆進(jìn)工藝和直接成孔采樣的取土設(shè)備，提高了水上鉆探效率和取土質(zhì)量。1975年，又專門定制了第二艘水上鉆探專用的雙體機(jī)動(dòng)船，提高了在沿江海一帶鉆探和轉(zhuǎn)移能力，改善水上操作條件。
1977年，上?？辈煸旱葐挝怀袚?dān)寶鋼工程選址、初勘勘察任務(wù)，鉆探采用30型鉆機(jī)、螺旋提土器、不下套管等工藝完成100米深孔，鉆探質(zhì)量和工效高，而采用300型回轉(zhuǎn)動(dòng)力鉆機(jī)或采用TD100型汽車鉆機(jī)，鉆同樣的深孔，相對(duì)比較落后。為此，1978年2月得到市建委批準(zhǔn)，以上?？辈煸簽橹鳎c上海市政院、上海民用院、三航院勘察處、市政研究所，協(xié)作研制CH-100型工程地質(zhì)鉆機(jī)，鉆探深度定為100米，提升能力為23千牛，1981年完成設(shè)備制造。該鉆機(jī)機(jī)械化程度高，鉆探能力大，具有一般工程地質(zhì)鉆機(jī)之長(zhǎng)，操作方便，且適合水上鉆探，滿足超高層、重型廠房、深水碼頭等地基勘察的需要。
1979年，中船勘察院研制了固定活塞加密封圈型、外徑為100毫米×700毫米的取土器，土樣尺寸為直徑85毫米×250毫米，能取非常軟的土樣，也可取硬塑粘性土，通用性強(qiáng)，使用方便。該取土器可兼沖洗鉆頭用，斷水后便可取土，省去了上下鉆桿一道工序，尤適用于深孔鉆探。1980年底在湛江召開的全國(guó)取土器技術(shù)交流會(huì)上獲得好評(píng)。
80年代，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從事勘察設(shè)備的廠家都主動(dòng)開發(fā)制造新的多功能工程地質(zhì)鉆機(jī)，供應(yīng)市場(chǎng)。從此，上海勘察單位不再專門從事鉆機(jī)的研制，但在使用中仍有革新成果。80年代初，上海高層建筑控制性鉆孔深度，一般為100米左右或以上，上海民用院、上?？辈煸旱壤肅H-100型鉆機(jī)和泥漿鉆探技術(shù)，改進(jìn)鉆砂層的鉆頭，順利鉆穿深層厚粉細(xì)層，完成深孔鉆探任務(wù)，泥漿支護(hù)孔壁，過(guò)夜不坍。為此，可進(jìn)行一班制操作，改善了勞動(dòng)條件。到80年代中期，深層泥漿鉆探技術(shù)在上海市已全面推廣，并完善了一套深層鉆探、取土、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的操作程序與經(jīng)驗(yàn)，提高了鉆探效率，一般100米深孔，兩日兩個(gè)班次可完成。80年代后期，上?？辈煸涸谛洛\江大酒店工地，利用SH-30型鉆機(jī)作提升，采用兩臺(tái)泥漿泵并列，增大壓力與流量，解決砂層鉆進(jìn)問題，順利完成深120米鉆孔任務(wù)。深層泥漿鉆探技術(shù)也應(yīng)用于水域深孔鉆探。三航院勘察處在80年代完成大量上海港水域深孔鉆探任務(wù)，總結(jié)了一套水上水沖清孔，泥漿循環(huán)成孔和一整套水域勘探的經(jīng)驗(yàn)等工藝，提高了工效和取土、測(cè)試的質(zhì)量。1987年，三航院勘察處開始研制“系列薄壁取土器”，有水壓固定活塞式、敞口提閥式、自鉆水壓固定活塞式、提鎖自由活塞式4種，該類薄壁取土器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。1990年11月正式通過(guò)鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
上海隧道院勘察隊(duì)根據(jù)地下工程特點(diǎn)，80年代引進(jìn)了荷蘭生產(chǎn)的連續(xù)取土器，可連續(xù)取原狀土2米，土樣用尼龍襪套作樣管，地下鐵道和越江隧道勘察中有1/4的鉆孔，采用連續(xù)取土。與此同時(shí)，還自行研制薄壁連續(xù)取土器，已取得階段性成果。上?？辈煸翰捎昧丝椎族N擊取土及沖洗成孔，并兼取土樣等技術(shù)已得到推廣使用，提高深層采取原狀土的質(zhì)量與效率。
二、土工室內(nèi)試驗(yàn)
1951年，上海市工務(wù)局材料試驗(yàn)所建立土工試驗(yàn)室，借用南京實(shí)驗(yàn)處圖紙和參考國(guó)外文獻(xiàn)資料，委托廠家制造土工試驗(yàn)儀器，1952年添制應(yīng)力式剪力儀和四聯(lián)式固結(jié)儀，基本能完成土的一般性物理力學(xué)性試驗(yàn)。1953年，部屬、市屬工程勘察單位紛紛建立土工試驗(yàn)室。試驗(yàn)室一般包括土工試驗(yàn)和水質(zhì)分析。能進(jìn)行土的一般物理性和力學(xué)性試驗(yàn)，及地下水對(duì)混凝土侵蝕性等分析試驗(yàn)。同年，上海市工務(wù)局材料試驗(yàn)所土工試驗(yàn)室羅逸參照國(guó)外文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)應(yīng)變氣壓式三軸剪力儀，制造6～7臺(tái)，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。但三軸壓力室玻璃筒，系用硬質(zhì)玻璃制造，受高壓后易引起爆炸，使用受到限制。1954年強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)蘇聯(lián)先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)了捷克圓錐液限儀、馬斯洛夫剪力儀、小型應(yīng)力式剪力儀等。1955年，華東工業(yè)院土工室采用南京實(shí)驗(yàn)處圖紙，與上海大公鐵工廠合作，試制成應(yīng)變式剪力儀，后在各試驗(yàn)室推廣使用，逐漸取代應(yīng)力式直剪儀，提高了剪力試驗(yàn)的質(zhì)量。當(dāng)時(shí)工程地質(zhì)勘察以土工試驗(yàn)為中心，1956年時(shí)，土工試驗(yàn)室共14家。
“一五”（1953～1957年）期間，為上海工程地質(zhì)勘察所做的土工試驗(yàn)，雖屬一般性常規(guī)項(xiàng)目，但物理性試驗(yàn)項(xiàng)目繁重，比重試驗(yàn)全部要做，顆粒分析試驗(yàn)大部要做。剪力、固結(jié)試驗(yàn)加荷按24小時(shí)穩(wěn)定讀數(shù)進(jìn)行，常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)需1周才能完成。地下水對(duì)混凝土侵蝕性分析是必須項(xiàng)目。上海各土工試驗(yàn)室開始總結(jié)上海軟土地基的土工試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和研究改進(jìn)方法。1958～1965年，上海各勘察單位的土工試驗(yàn)室作了重大改進(jìn)：建立各土層的塑性指數(shù)與比重的相互關(guān)系，免去操作繁瑣的比重試驗(yàn)。免去或減少對(duì)粘性土的顆粒分析試驗(yàn)。采用快速加荷校正的固結(jié)試驗(yàn)方法，使原需歷時(shí)1周的試驗(yàn)縮短到2天完成；采用快速預(yù)壓的固結(jié)快剪試驗(yàn)，縮短試驗(yàn)周期，加快儀器利用率；采用按抗剪強(qiáng)度峰值的70%，確定固結(jié)快剪值，用以計(jì)算地基承載力，以符合上海實(shí)際情況。上海地質(zhì)局根據(jù)上海地區(qū)4000多個(gè)原狀土的試驗(yàn)指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，建立上海地區(qū)各土層物理性指數(shù)與力學(xué)性指標(biāo)之間的關(guān)系表，提高力學(xué)性指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)值的精度。上海地區(qū)潛水類型的淺層地下水，如不受污染，一般對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性，為此，可免做或少做此類水質(zhì)分析。由于上述試驗(yàn)的改進(jìn)與簡(jiǎn)化，提高了試驗(yàn)效率，適應(yīng)當(dāng)時(shí)繁重勘察任務(wù)的需要。已正式編入第一版《上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)條文內(nèi)。
在土工試驗(yàn)儀器革新方面，也有很大發(fā)展。1958年，由上海民用院韓國(guó)梁、上?？辈煸哄X炳生發(fā)起，組織各勘察單位土工試驗(yàn)室骨干力量，成立市土工試驗(yàn)技術(shù)革新組，主要成果有：上海民用院試制了直剪電動(dòng)剪切裝置，上海勘察院土工室在仿制中作了改進(jìn)，并付諸生產(chǎn)。1963年，華東電力院土工室研制成小型十字板剪力儀，用于測(cè)軟粘土的自然強(qiáng)度。1964年，革新小組研制油壓式輕便固結(jié)、剪力兩用儀，并與南京土工儀器廠合作研制應(yīng)變式直剪儀。上述儀器均通過(guò)鑒定，并在全國(guó)性土試專業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)上作了交流介紹，為國(guó)內(nèi)土試技術(shù)的發(fā)展起了推動(dòng)作用。
在這一期間，為縮短勘察周期，土工試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)化有很大發(fā)展與完善，為以后“三線”工程勘察現(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)的開展，取得了經(jīng)驗(yàn)。
1972年，上?？辈煸撼袚?dān)衛(wèi)星地面接收站的地基勘察，根據(jù)美方提出的土工試驗(yàn)要求，按北美土壤試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地基土分類，做土的動(dòng)彈模量、彈性剪切模量、高壓固結(jié)試驗(yàn)、三軸剪力試驗(yàn)等，上海當(dāng)時(shí)土工力學(xué)儀器性能不全，委托哈爾濱工程力學(xué)研究所承擔(dān)土的動(dòng)彈模量試驗(yàn)，其余力學(xué)項(xiàng)目由上?？辈煸和凉な彝瓿伞?972年，華東電力院土工室利用60年代南京儀表自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的三軸剪力儀，開展對(duì)上海地區(qū)深26米以內(nèi)的4種標(biāo)準(zhǔn)土層，進(jìn)行不同剪切方法的剪力參數(shù)的研究，取得成果。1973～1975年，上海勘察院等單位參與了石化總廠的工程地質(zhì)勘察，按日本方面所提要求，進(jìn)行地基土的動(dòng)彈模量，三軸剪力等試驗(yàn)項(xiàng)目。1975年上海勘察院向日本購(gòu)進(jìn)2臺(tái)液壓伺服式振動(dòng)三軸儀，以解決測(cè)定土的動(dòng)力參數(shù)。同年，上?？辈煸号c上海衡器廠合作，研制成加荷至10千牛（1千公斤）級(jí)的磅秤臺(tái)式固結(jié)儀，系國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了高壓固結(jié)試驗(yàn)設(shè)備的空白。1976年唐山地震后，引起國(guó)內(nèi)土工界對(duì)振動(dòng)測(cè)試技術(shù)的重視，同濟(jì)大學(xué)與北京地質(zhì)勘察處等單位，合作研制成DSZ振動(dòng)三軸剪力儀，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。1978年4月，冶金部武漢勘察公司承擔(dān)寶鋼廠區(qū)工程地質(zhì)勘察任務(wù)，土工試驗(yàn)項(xiàng)目按日方要求，對(duì)粘性土試樣均需做三軸剪力、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、高壓固結(jié)試驗(yàn)，全部土樣1501件，繁重的力學(xué)試驗(yàn)，需要一定數(shù)量的儀器，上海市有關(guān)勘察單位土工試驗(yàn)室給予支援，借給儀器，使該重點(diǎn)工程勘察任務(wù)按期完成。寶鋼工程的廠房多采用長(zhǎng)樁，為此做了淺層潛水和深層承壓水共48件水樣分析，判定對(duì)鋼和混凝土均無(wú)侵蝕性，豐富了上海不同類型地下水的分析資料。
80年代以來(lái)，上海新的土工儀器研制有很大進(jìn)展。1981年，同濟(jì)大學(xué)土工室研制成土的靜止壓力系數(shù)的試驗(yàn)儀器，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。上海勘察院、華東電力院、同濟(jì)大學(xué)與浙江上虞土工儀器廠研制成QY1-12型氣壓壓縮儀，首次采用全氣壓加荷新技術(shù)，儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，同步加壓，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。1984年4月，上?？辈煸?、上海民用院與南京土工儀器廠研制成QGY-1型輕便液壓固結(jié)儀，主要特點(diǎn)是體積小、重量輕、精度高。以上3種新的土工儀器均經(jīng)技術(shù)鑒定，迅速投入生產(chǎn)，深受歡迎。與此同時(shí)，上?？辈煸阂M(jìn)了美國(guó)通用固結(jié)儀、十字板扭剪儀、碟式液限儀等；華東電力院引進(jìn)美國(guó)的共振柱儀、通用固結(jié)儀等；同濟(jì)大學(xué)引進(jìn)美國(guó)全套動(dòng)三軸剪力儀等，為上海土工試驗(yàn)按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試土的動(dòng)、靜力學(xué)參數(shù)，創(chuàng)造了條件。1985年以后，上海市大部分土工試驗(yàn)室都添置了國(guó)產(chǎn)三軸剪力儀，各種類型的高壓固結(jié)儀、高壓剪力儀等，普遍開展此類精密力學(xué)試驗(yàn)，成為重大工程勘察不可缺少的力學(xué)項(xiàng)目，標(biāo)志著上海土工試驗(yàn)行業(yè)整體技術(shù)水平的提高與發(fā)展。在此期間，上?？辈煸旱葐挝煌凉ぴ囼?yàn)室引進(jìn)了國(guó)外動(dòng)三軸剪力儀、共振柱等儀器設(shè)備，經(jīng)開發(fā)利用，已能承擔(dān)重大工程所需地基動(dòng)力參數(shù)的試驗(yàn)和研究任務(wù)，填補(bǔ)了上海該測(cè)試領(lǐng)域的空白。上海勘察院錢炳生等研究的“用快速固結(jié)測(cè)定土的先期固結(jié)壓力”和“上海地基土錐式儀與蝶工儀液限值的換算關(guān)系式”的成果，均編入第三版《上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，得到推廣應(yīng)用，縮短了高壓固結(jié)試驗(yàn)的周期，與歐美土分類標(biāo)準(zhǔn)建立了關(guān)系。上海鐵道學(xué)院張師德等研制的L-30型土工離心機(jī)是中國(guó)第一臺(tái)專用土工離心試驗(yàn)機(jī)，1987年10月通過(guò)上海市級(jí)鑒定。獲1989年鐵道部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。該機(jī)的主要特點(diǎn)是以離心力模擬重力場(chǎng)，解決了土工模型試驗(yàn)相似率問題。其主要技術(shù)指標(biāo)為：有效半徑1.55米，設(shè)計(jì)大加速度200g，模型大重量100千克，測(cè)量用集流環(huán)24通道。該機(jī)完成了上海30余項(xiàng)重點(diǎn)工程試驗(yàn)任務(wù)，其中有延安東路越江隧道1號(hào)井坑底穩(wěn)定性研究，徐家匯地鐵車站深基開挖穩(wěn)定性研究，人民廣場(chǎng)地下停車場(chǎng)大型基坑開挖穩(wěn)定性研究；寶鋼三期河岸改陡設(shè)計(jì)方案論證等。這些試驗(yàn)研究為國(guó)家節(jié)約了工程投資，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。1989年，上?？辈煸?、華東電力院與南京儀表自動(dòng)化設(shè)備廠，合作研制應(yīng)用微機(jī)集中控制的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)獲得成功，將1臺(tái)IBM-PC微機(jī)與4臺(tái)三軸儀和30臺(tái)固結(jié)儀連結(jié)，使試驗(yàn)讀數(shù)、記錄、計(jì)算、繪圖全部自動(dòng)化完成，提高了力學(xué)試驗(yàn)的精度，徹底改變長(zhǎng)期手工操作方法。上海多數(shù)土工試驗(yàn)室隨即引用，提高工作效率，也帶動(dòng)了微機(jī)技術(shù)在土工試驗(yàn)中的應(yīng)用。到90年代初，上海土工試驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備在整體上有全面提高，逐步與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。
三、原位測(cè)試
巖土原位測(cè)試是在現(xiàn)場(chǎng)采用不同的設(shè)備和方法，測(cè)定巖土體的原位力學(xué)性能，如強(qiáng)度、變形、固結(jié)等參數(shù)，具有比室內(nèi)土工試驗(yàn)更能反映巖土體的實(shí)際力學(xué)特性的優(yōu)點(diǎn)。為此，該技術(shù)的發(fā)展一直為國(guó)際巖土工程界所重視。
50年代初，各勘察單位一般按南京實(shí)驗(yàn)處的設(shè)備圖紙，在上海制造標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、測(cè)探試驗(yàn)等設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和測(cè)探試驗(yàn)（國(guó)內(nèi)后改稱動(dòng)力觸探試驗(yàn)），是從歐美引進(jìn)的原位測(cè)試技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)利用一重63.5公斤鐵錘，控制自由落高76厘米，錘擊孔底的貫入器或圓錐頭，貫入土體內(nèi)一規(guī)定深度（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)取30厘米）所需的錘擊數(shù)，用以判定砂土、粘性土的密實(shí)度和力學(xué)性能。該兩項(xiàng)試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單操作方便，仍在廣泛應(yīng)用。1952年，上海工務(wù)局勘察隊(duì)首先采用動(dòng)力觸探方法，完成了四川北路橫浜橋的工程勘察任務(wù)，隨后其他單位也取得許多應(yīng)用效果。1954年強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)。在蘇聯(lián)勘察規(guī)程中無(wú)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，為此，大多數(shù)工程勘察單位便很少在上海地區(qū)應(yīng)用這兩種原位試驗(yàn)。1954～1956年，上?？辈靻挝蛔裱K聯(lián)載荷試驗(yàn)規(guī)程，對(duì)表層黃褐色粘性土層或填土層進(jìn)行載荷試驗(yàn)，確定天然地基容許承載力。工業(yè)建筑工程地質(zhì)勘察中幾乎都要進(jìn)行載荷試驗(yàn)，數(shù)量至少在2個(gè)以上。載荷試驗(yàn)臺(tái)底板為70.7厘米×70.7厘米，即0.5平方米，要將鐵塊等荷重用人力均勻分級(jí)施加于載荷臺(tái)面上，多達(dá)10余噸，甚為費(fèi)力。
1957年，上海勘察單位按照蘇聯(lián)《HИTY-55天然地基設(shè)計(jì)規(guī)范》，用剪力指標(biāo)按臨塑公式計(jì)算，確定天然地基容許承載力，同時(shí)已有載荷試驗(yàn)資料較多，所以自1957年起，工程地質(zhì)勘察中載荷試驗(yàn)便逐年減少。同年8月，中南勘察院上海工作站（現(xiàn)上?？辈煸海┏袚?dān)江南造船廠修船車間工程地質(zhì)詳勘任務(wù)，按蘇聯(lián)專家的意見，要求在該場(chǎng)地做兩個(gè)深層載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備從建工部綜合勘察院運(yùn)來(lái)，試驗(yàn)壓板直徑27.7厘米，用大口徑套管護(hù)壁，在深11米的土層中，做了4個(gè)不同深度的孔底荷載試驗(yàn)，求得不同深度土層的壓縮模量，工作量甚大，但所求值嚴(yán)重偏小，效果不好。此后，即停止采用。
為確定單樁容許承載力，一般都采用樁的靜載荷試驗(yàn)。根據(jù)上海地區(qū)已有經(jīng)驗(yàn)，多以埋深20余米處暗綠色硬粘土層為樁基持力層，單樁容許承載力多在600～800千牛（60～80噸）范圍內(nèi)。樁的靜荷試驗(yàn)要求將百余噸鋼錠等荷重堆載于試樁臺(tái)面上，作為反壓，工作量大，費(fèi)用昂貴。1958年，華東電力院勘察處采用了南京儀表自動(dòng)化設(shè)備廠生產(chǎn)的開口鋼環(huán)式十字板剪力儀，在上海閘北電廠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)軟土的自然強(qiáng)度，取得良好效果，隨后，在其他重點(diǎn)工程工地亦曾應(yīng)用。1973年后，引進(jìn)、發(fā)展了靜力觸探技術(shù)；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、荷載試驗(yàn)等也有很大改進(jìn)和發(fā)展。80年代以來(lái)，原位測(cè)試技術(shù)有了全面發(fā)展與提高。
靜力觸探
靜力觸探是60年代國(guó)際上興起的先進(jìn)原位測(cè)試，它是將電測(cè)探頭，用靜力均速貫入土體中，根據(jù)探頭內(nèi)電測(cè)傳感器的信號(hào)，測(cè)定探頭貫入土中的阻力，以反映土的物理、力學(xué)性質(zhì)，具有精度高、連續(xù)性、自動(dòng)化程度高等明顯優(yōu)點(diǎn)。1973年，中船勘察院設(shè)計(jì)制造了80千牛（8噸）級(jí)傳動(dòng)加壓式的靜力觸探機(jī)和探頭，并研制了自動(dòng)記錄的角機(jī)儀器，貫入深度30余米。該設(shè)備圖紙向勘察單位分發(fā)50余套，為推廣發(fā)揮了作用。同年11月，華東電力院在上海石化總廠電廠工地，首次采用機(jī)械式靜力觸探機(jī)將探頭貫入35米，穿過(guò)暗綠色硬粘土層，進(jìn)入粉砂層內(nèi)4米多，設(shè)計(jì)人員據(jù)此資料，將樁端持力層定在粉砂層內(nèi)，提高了樁的承載力，降低工程造價(jià)，且沉降也小，為樁基勘察開拓了新的途徑。1975年，由同濟(jì)大學(xué)等單位聯(lián)合進(jìn)行“用靜力觸探估算打入式單樁承載力”的課題研究，在已有39根中長(zhǎng)樁靜壓處，補(bǔ)做了靜力觸探試驗(yàn)，測(cè)出各土層的比貫力阻力，建立相互關(guān)系，歷時(shí)2年余。1977年10月正式發(fā)表了該課題的研究成果，獲1978年上海市重大科學(xué)成果三等獎(jiǎng)。1976年，上?？辈煸号c同濟(jì)大學(xué)合作研制YLC-10型全液壓連續(xù)貫入程序控制靜力觸探車，于1979年完成，首次將電子控制和連續(xù)貫入技術(shù)應(yīng)用于靜力觸探設(shè)備上，使操作自動(dòng)化成為現(xiàn)實(shí)，確保了記錄阻力曲線的精度與質(zhì)量，系國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。投入生產(chǎn)后，受到國(guó)內(nèi)外同行的好評(píng)。1978年，中船勘察院成功研制了定名為MJI型機(jī)械式深層靜力觸探機(jī)，利用滾珠絲桿減少摩擦力原理，使有效貫入力由原來(lái)80千牛（8噸）提高到150千牛（15噸）。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，搬運(yùn)方便，堅(jiān)固耐用，操作方便，系國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。1978年華東電力院首次用于寶鋼電廠勘察，利用分段貫入，貫入深度達(dá)到77米的創(chuàng)新記錄。經(jīng)改進(jìn)后，成為80年代高層地基勘察常用設(shè)備。
70年代末，四川省建筑科學(xué)研究所與華東電力院合作研制輕便靜力觸探與電測(cè)十字板兩用儀，采用蓄電池作為儀表能源，在無(wú)電源地區(qū)，能進(jìn)行深20余米的靜力觸探或十字板試驗(yàn)，機(jī)動(dòng)靈活，操作方便，適合中小工程地基勘察需要。尤其是電測(cè)十字板剪力儀更顯優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備1979年通過(guò)鑒定，在全國(guó)推廣使用。1982年，中船勘察院研制的15噸級(jí)MJ-Ⅰ型機(jī)械式深層靜力觸探機(jī)，在華亭賓館勘察工地，貫入深度達(dá)66米，貫入中密——密的粉細(xì)砂層內(nèi)16米，在樁基勘察中顯出了優(yōu)越性。經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)后，于1985年生產(chǎn)MJ-Ⅱ型靜力觸探機(jī)。1984年6月，上?？辈煸貉兄瞥蒘G-15型雙缸靜力觸探機(jī)，額定貫入力為150千牛。該機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊，便于操作搬運(yùn)，垂直導(dǎo)向性好，在上海地區(qū)貫入深度可達(dá)50余米，如分次貫入，可安全貫入到70多米。1984年，在全國(guó)建筑科技成果交流會(huì)上，獲優(yōu)秀項(xiàng)目獎(jiǎng)。
1985年1月，上?？辈煸貉兄屏薓CP-1型靜力觸探電腦記錄儀，于1987年4月完成，經(jīng)市建委設(shè)計(jì)科研處組織鑒定通過(guò)，屬國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。該儀具有對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)采集、修正、自動(dòng)繪圖等綜合性能，是靜力觸探記錄儀上的一個(gè)突破。1985年，同濟(jì)大學(xué)朱小林等研制成靜力觸探三用探頭，即測(cè)土體的錐端阻力、側(cè)摩阻力、孔隙水壓力，并可測(cè)土體的固結(jié)系數(shù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
80年代期間，上海隧道院引進(jìn)了荷蘭生產(chǎn)的測(cè)孔壓的靜力觸探儀（CPTU），用于地鐵一號(hào)線和合流污水工程盾構(gòu)段勘察中，測(cè)超孔隙水及其消散曲線，為地下工程安全施工發(fā)揮了作用。1982年，同濟(jì)大學(xué)等5個(gè)單位繼續(xù)協(xié)作，利用已有的深層靜力觸探機(jī)，補(bǔ)做了92個(gè)工地靜力觸探試驗(yàn)，與110個(gè)樁靜壓試樁資料相配套，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析、整理，于1984年再次發(fā)表了“用靜力觸探估算打入單樁極限承載力”研究成果，增加了以比貫阻力估算短樁和大于30米以上的長(zhǎng)樁極限承載力的新內(nèi)容，并挖掘提高了埋深30米以下粉細(xì)砂層（編號(hào)為⑦層）的承載能力，使該層規(guī)定的極限端阻力3000千帕提高至4000～6000千帕，⑦層下部粉細(xì)砂層提高到6000～8000千帕，提高了打入樁單樁承載力，具有明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。該成果已編入《上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（1989年版）內(nèi)。
載荷試驗(yàn) 分平板載荷試驗(yàn)和樁載荷試驗(yàn)兩種。70年代初，同濟(jì)大學(xué)和華東電力院均研制了利用三角反力錨式靜載荷試驗(yàn)設(shè)備，代替長(zhǎng)期使用桌式載荷臺(tái)用鐵塊等加荷的笨重方法。該設(shè)備輕巧，安裝方便。同濟(jì)大學(xué)還開展了快速載荷試驗(yàn)的研究，取得了經(jīng)驗(yàn)，用于生產(chǎn)。70年代中期中船勘察院引進(jìn)了機(jī)械系統(tǒng)勘察單位研制的地錨式、有穩(wěn)壓裝置的液壓載荷試驗(yàn)設(shè)備，利用地錨反壓，能自動(dòng)保持在逐級(jí)增加的常壓下，測(cè)定較高的地基承載力。1972年，為上海224工程進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)。同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)并負(fù)責(zé)試驗(yàn)，制造了上海第一臺(tái)約300噸級(jí)鋼梁試樁設(shè)備，首次利用工程樁作為反壓代替堆載荷重，為改進(jìn)傳統(tǒng)試樁方法，開拓了新的局面。隨后為石化總廠試樁，仍由同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)，又做了兩套500噸鋼梁試樁設(shè)備，進(jìn)行靜載試驗(yàn)。70年代后期，寶鋼工程中進(jìn)行了大量的鋼管樁靜載試驗(yàn)，壓樁鋼梁設(shè)備已至千余噸級(jí)。80年代中期，上海勘察院在金山水泥廠工程加工并進(jìn)行了1500噸級(jí)的大型鋼梁試樁設(shè)備試驗(yàn)，對(duì)1根71米長(zhǎng)的鉆孔灌注樁（樁徑800毫米）壓載結(jié)果，極限荷載達(dá)到1000余噸。
80年代初，航天部上海新衛(wèi)電子設(shè)備廠與中南電力設(shè)計(jì)院合作研制DL-I-I型載荷試驗(yàn)機(jī)。該設(shè)備集中了國(guó)內(nèi)載荷試驗(yàn)設(shè)備革新的優(yōu)點(diǎn)，能自動(dòng)加壓、自動(dòng)穩(wěn)壓、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集處理等多種功能，是先進(jìn)的原位測(cè)試設(shè)備，成為檢驗(yàn)復(fù)合地基加固效果的代表設(shè)備。華東電力院于1980年開始研制螺旋板載荷試驗(yàn)，于1986年通過(guò)技術(shù)鑒定，取名為YDL型螺旋板載荷試驗(yàn)儀。該設(shè)備輕便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可求砂土、粘性土層的壓縮模量、固結(jié)系數(shù)和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度，測(cè)試深度可達(dá)10～15米。1985年后，上海大量樁基工程興起，樁載荷試驗(yàn)成為量大面廣的試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)所求單樁極限承載力一般多在5000千牛以下，部分超高層的樁基才要求到達(dá)10000千?；蛞陨稀遁d荷試驗(yàn)所需的大型鋼梁，上?？辈煸骸⑼瑵?jì)大學(xué)等許多單位都制有專用配套設(shè)備，量測(cè)儀器一般都采用微機(jī)自動(dòng)采集、自動(dòng)記錄、繪圖，提高了測(cè)試精度和效率，改善了觀測(cè)條件。顯示樁載荷試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)水平的普遍提高。
標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 1970年初，同濟(jì)大學(xué)研制成標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)65千牛錘自動(dòng)落錘革新裝置，使錘在提高76厘米時(shí)自動(dòng)脫落，保證了錘擊位能值的標(biāo)準(zhǔn)，改變長(zhǎng)期人工拉錘落高不標(biāo)準(zhǔn)的情況，從而提高了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的質(zhì)量。該革新裝置迅速得到推廣，并有所改進(jìn)。1974年頒發(fā)《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ7-74），正式將按標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)確定地基承載力的有關(guān)內(nèi)容列入。唐山地震后，1978年頒發(fā)的《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ11-78）規(guī)定，按標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)判定粉砂性土地基液化。由此，重新引起對(duì)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的重視。1978年，寶鋼廠區(qū)工程和電廠等地基勘察中，按日方設(shè)計(jì)要求，在深100米鉆孔中進(jìn)行連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，規(guī)定在粘性土層每隔2米，砂層中每隔1米各進(jìn)行1次。日方據(jù)此確定樁基設(shè)計(jì)所需的地基參數(shù)。從此，豐富了在上海地區(qū)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)于樁基勘察中的經(jīng)驗(yàn)。來(lái)源：考試大
旁壓試驗(yàn)
1981年，華東電力院在吸取國(guó)內(nèi)外旁壓儀優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研制成自鉆式旁壓儀樣機(jī)，經(jīng)工程實(shí)踐，性能良好，試驗(yàn)成果可靠，于1984年通過(guò)技術(shù)鑒定。該設(shè)備在軟土層中自鉆深度可達(dá)35米，可測(cè)求各土層地基承載力、變形模量、原位水平應(yīng)力、不排水抗剪強(qiáng)度、靜止側(cè)壓力系數(shù)等多種功能。80年代后期，三航院勘察處引進(jìn)了性能先進(jìn)的英國(guó)自鉆式旁壓儀1套，系上海地區(qū)的該類型設(shè)備。在楊浦大橋、上海東方明珠電視塔等工程樁基勘察中，進(jìn)行了大量的旁壓試驗(yàn)，測(cè)定深層土體水平應(yīng)力，深試驗(yàn)達(dá)130米，積累了深層旁壓試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)。
大應(yīng)變、小應(yīng)變動(dòng)測(cè)樁試驗(yàn) 80年代，上海民用院、三航局科研所、華東電力院、中船勘察院等單位，先后引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的打樁分析儀，進(jìn)行大應(yīng)變動(dòng)力測(cè)單樁極限承載力等項(xiàng)目試驗(yàn)，快速有效。1985年后，上海市區(qū)樁基工程大量采用鉆孔灌注樁施工，要求檢驗(yàn)樁身施工質(zhì)量，一般采用小應(yīng)變動(dòng)測(cè)儀對(duì)部分或全部鉆孔灌注樁進(jìn)行檢查，測(cè)試儀器與方法也不斷改進(jìn)，與靜壓樁試驗(yàn)資料結(jié)合，也可測(cè)定單樁承載力。小應(yīng)變動(dòng)測(cè)樁試驗(yàn)量大面廣、周期短、效益較好，為此各勘察、科研、高校等單位紛紛開展這項(xiàng)業(yè)務(wù)。
波速試驗(yàn)
隨著重大工程和超高層建筑的興建，要求測(cè)定地基的動(dòng)力參數(shù)和卓越周期等項(xiàng)目，供抗震設(shè)計(jì)用。80年代初，華東電力院與上?？辈煸?，先后開展了波速試驗(yàn)研究和開拓工作，80年代后期均引進(jìn)美國(guó)性能先進(jìn)的工程地震儀。1983年，中船勘察院與武漢巖土力學(xué)研究所合作，完成了秦山核電廠核反應(yīng)堆包殼廠房處深100米巖基的跨孔波速試驗(yàn)。80年代后期，華東電力院在外高橋電廠工程軟土地基中完成深80米的跨孔波速試驗(yàn)，上?？辈煸簽樯虾|方明珠電視塔工程、楊浦大橋上橋墩工程等重點(diǎn)工程也進(jìn)行深層跨孔波速試驗(yàn)，取得良好效果。上海市其他勘察和科研、高校單位也開展此項(xiàng)試驗(yàn)。
上海地區(qū)開展的大量、多種原位測(cè)試工作，積累了豐富的測(cè)試技術(shù)和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，這方面成果大部分編入了上海市標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》內(nèi)。國(guó)際上通常使用的原位測(cè)試項(xiàng)目，在上海已無(wú)空白，其中深層靜力觸探、深層標(biāo)準(zhǔn)貫入、深層跨孔波速試驗(yàn)等，更具特色，處于國(guó)內(nèi)水平。