边坡风化岩分层有了刻度 日本丸東製作所 SH-70 软岩针式贯入仪

1. 风化分带，不能只写在编录表上

山区公路和抽水蓄能电站的边坡，开挖后第一件事是判断眼前这段岩体属于全风化、强风化还是中风化。这三个词决定坡率、锚固形式、排水布置，也决定开挖面要不要一次成型。但编录表上的 “强风化"，往往是技术员敲击听声、指甲刻划、手掰断块之后写下的定性结论；换一个人、换一个天气，同一条剖面能写出两种结果。

更麻烦的是取样。全风化岩手一捏就散，强风化岩遇水崩解，原状样从坡面取下来、装箱、运回试验室，往往已经不是原来那块岩。室内单轴试验的代表性，在风化岩上要打一个不小的折扣。

2. 把仪器带到坡面上

SH-70 机身只有 285 mm 长、40 mm 粗，重 700 g，不需要电源，适合在脚手架、马道、探槽壁上使用。测力元件是螺旋弹簧，贯入力刻度 10～100 N、最小分度 10 N；贯入深度量程 10 mm、最小分度 1 mm；最大指示环把峰值锁住，测完再读数，避免 “边压边看" 的读数误差。

它测的不是岩体整体破坏强度，而是直径 0.84 mm 的针压入 10 mm 的阻力。对风化岩来说，这个尺度刚好卡在 “能压进去" 和 “压不动" 之间：全风化、强风化带通常能压到 10 mm，中风化带往往在 100 N 之前只进几毫米，读深度折算即可。

3. 测点怎么定，什么时候测

风化岩坡面，测点要顺着风化分带走，而不是随机撒点。每条分带界线两侧各布一组，每组 3×3 共 9 个点，点距 0.5 至 1 m；剖面方向垂直坡面走向，覆盖从坡顶到坡脚的不同高程。遇到岩性突变、裂隙密集带、古风化壳，单独加测。

时间上，开挖后 24 小时内测完。风化岩暴露后含水率下降、可溶盐析出、微裂隙张开，强度会往下掉；雨后坡面饱和，读数又会偏低。记录里必须写清 “开挖后第几天、天气、表面干湿状态"，否则数据没法横向比较。

清面是成败关键。坡面上的风化壳、泥膜、苔藓、粉尘都要清掉，露出新鲜岩面；针尖垂直坡面，不能斜插，斜插会把侧向摩擦算进贯入力，读数偏高。

4. 从 NP 到风化分带

按土木学会《软岩的调查・试验指针》的分类，针贯入梯度约 1.5、2.9、4.9 N/mm 是极软弱、软弱、中硬质、硬质的分界，对应单轴压缩强度约 0.5、1.5、3.5 MPa。把这套分界搬到风化剖面上，全风化带多落在 1.5 N/mm 以下，强风化带大致 1.5 至 2.9 N/mm，中风化带 2.9 至 4.9 N/mm，微风化带往往超过 4.9 N/mm、针压不到 10 mm。

这个对应关系是统计性的，不是逐点成立。同一段强风化岩，含水率高的部位可能测出 1.2 N/mm，干燥部位测出 2.5 N/mm。所以要用一组点的中位数定带，用变异系数看分带是否清楚：变异系数超过 30%，说明这一段跨了两个带，界线要重新划。

5. 相关式要自己做

文献里能看到不少 NP—qu 关系。比如针对热液蚀变软岩，有研究给出 UCS ≈ 0.848 (NP)^0.619 的幂函数关系；日本《指针》里立山隧道的泥岩资料则是 log qu = 1.602 log NP + 2.07。两条式子指数不同、系数不同，原因在于岩性、蚀变程度、针径和试验方式都不一样。直接拿别人的式子套自己的边坡，误差可能超过一倍。

正确做法是在项目前期做配对试验：同一位置、同一深度，先做针贯入，再取块做室内单轴，凑够 30 至 50 组，回归出本项目的 log qu—log NP 关系，报告里写明相关系数和适用范围。后续大面积检测只用针贯入，室内试验只做抽样复核。

6. 和坡率、抗剪参数怎么接

针贯入给的是岩块强度，不是岩体强度，也不是抗剪参数。从 qu 到 c、φ，中间隔着结构面、岩体完整性、卸荷松弛。通常做法是：用 NP 定风化带和岩块强度，用 RQD、结构面间距、声波波速修正成岩体质量，再按地区经验或 Hoek-Brown 准则折算抗剪参数，最后用少量直剪或三轴试验校核。

在坡率优化上，NP 剖面的用处很直接：原来按 “强风化" 统一放坡 1:1.0 的地段，如果实测中位数在 2.5 N/mm 以上、分带界线清楚，可以分段收陡；反过来，原判 “中风化" 但实测只有 1.3 N/mm 的地段，要加锚杆或放缓。它不能替代设计计算，但能让设计输入从 “一段话" 变成 “一组数"。

7. 三个容易踩的坑

一，坡面松弛层。开挖爆破和卸荷会让坡面 10 至 30 cm 范围内的岩体张开微裂隙，NP 明显偏低。测点必须清到新鲜面，否则测的是松弛层。

二，硬夹层。砂岩边坡里夹一层钙质结核或石英脉，针尖压上去就弯。手感突变时换点，不要硬顶；弯针必须换，弯针的投影面积变了，NP 不可比。

三，单点定论。风化岩的不均匀性远大于软岩，一个点不能代表一个带。至少 9 个点，取中位数，附上原始记录，才有说服力。