岩土测试（共10篇）
岩土测试 篇1
伴随着科学技术的快速进步和在岩土测试方面取得的突破性进展, 一些传统的测试技术在重难点的克服中很难再取得突破性的进展。而现在较为流行和占据优势地位的虚拟岩土测试技术则已经开始在岩土工程测试技术中被广泛的应用。因此, 怎样最大限度的利用现有的科学技术来推动岩土工程测试技术的快速发展, 成为目前社会关注的重点。同时, 怎样利用其它的科学技术, 例如电子计算机技术、电子测量技术、声波测试技术、遥感测试技术等来促进岩土工程测试的发展也是目前研究的重点。只有岩土测试技术的不断进步才能保证岩土工程测试结果的稳定性以及可重复性。除此之外, 在整体科技水平提高的基础上, 以及岩土测试技术形式和设备的不断改进, 在不久的将来, 必将会导致岩土工程方面测试结果的可靠性, 以及在岩土工程勘察中发挥出关键的作用, 推动岩土工程勘察的快速、健康发展。
1 岩土工程测试
一般岩土工程测试的主要内容包括:岩石测试、室内土工测试、原位测试和现场监测。而在整个岩土工程和岩土工程勘察中, 岩土测试占有极其特殊地位, 并起到极其关键的作用。下面主要探讨两个方面的问题:
(1) 标准化的取样技术
目前, 我国岩土工程测试在取样的过程中存在严重的漏洞。一是所取得的岩土样品的质量不过关, 甚至有很多的工程技术人员也会出现怀疑的态度;二是目前我国使用的采样技术不同于国际上的标准, 不被国际所认可;三是在实际中执行相关的规程或是制度时, 很少有人能够认真执行。目前我国所制定的《岩土工程勘察规范》和《原状土取样技术标准》等已经在标准上基本和国际一致, 同时也考虑到了我国的实际国情, 但是由于体制和经济等因素限制, 导致执行力度不够。
(2) 建立测试资质认定制度
为了能够尽快的和国际接轨, 我国应该在ISO9000的规定范围内, 积极的完善和改进相应的法规和标准 (包括仪器标准和方法标准) , 并在严格执法的基础上, 建立国家对测试单位、测试报告签字人员及仪器生产厂家的资质进行认定的制度。除此之外, 在使用国家指定的专业测试设备和产品时, 也要定期严格的对设备仪器进行检查。
2 岩土测试对样品的要求
严谨的岩土样品测试结果是保证岩土工程勘察结果可靠的重要基础, 同时也是科学准确反映出岩土工程性质的前提条件。因此, 在岩土工程取样中必须要严把质量关, 只有符合质量要求的的样品才能在高精密仪器和测试人员的努力下, 获得精准可靠的结果, 为岩土工程勘察和后续的岩土工程顺利进行提供坚实的基础。在现实的测试中, 对岩土样品的要求具体如下:
首先, 所取的岩土样本必须能够准确的反应出岩土所在区域的工程特性, 也就是说, 样品必须具备充足的代表性;
其次, 保证在采样的过程中, 岩土的天然性状不会发生严重的改变, 主要是在采样时样品的结构不会受到严重的扰动, 含水量变化微小;
再次, 所取的岩土样品和数量必须满足各个试验所需要的最小限度。通常情况下, 常规的岩土试验要求的岩土直径大于7厘米, 长一般在20厘米左右, 准备6块 (φ5cm×10cm) 左右的岩土标准样品用于岩石单轴抗压强度试验, 而其他的一些特殊试验, 则需要根据该实验的具体情况来选择适当的样品规格。除了合格的样品规格外, 还应该具备精密的仪器设备来保证试验的顺利进行。
3 岩土测试项目的确定及试验条件的选择
一般常规的测试项目是测试人员都比较熟悉的, 但是针对一些特殊性较强的试验项目, 则需要测试人员对测试项目进行具体的研究分析:
首先, 常规的低压试验—固结试验, 可以为建筑物地基进行沉降计算提供重要参数。因此, 在实际中, 应该根据具体情况选择适当的变形计算方法, 针对不同的建筑物使用目的, 选用不同的试验方法。例如, 在计算中如果需要按照分层总和法进行沉降计算时, 其试验最大荷级只要大于预计的土自重压力与附加压力之和就可以。但是, 当土层的各向异性出现明显的显著性时, 则必须要在明确垂直荷载作用的前提下, 熟悉的掌握土层水平方向的排水固结情况。
其次, 岩土测试所选用的试验方法直接影响到抗剪强度试验土的抗剪强度的计算。因此, 岩土测试试验方法的选择应该根据排水条件和施工速度等综合因素来确定。
4 地基土中涉及到一些特殊成分土的问题
在岩土工程勘察中进行岩土测试时, 经常会遇到区别于常见土的一些特殊土。因此, 要针对这些土进行特殊的分析:
首先, 粉土;粉土区别于目前的粘性土, 但是由于某些振动作用会使粉土发生液化而具备和粉砂一些相似的性质, 而同时又因为粉土的颗粒中可能会含有微量的粘土而使其又具有一些粘土的性质。但是, 粉土中的颗粒80% (或更多) 是粉粒或极细砂粒, 存在于这些颗粒之间的微量水分足以使这些土颗粒聚集在一起, 进而出现“假塑性”现象, 这一现象则可以导致搓条法塑性试验不能真正反映这类土的可塑状态下限。
其次, 玄武岩风化土;在我国部分地区富含一些玄武岩风化土, 但是这些岩土又会因为所处的地理区域不同, 而具有不同的性状特点, 例如在吉林省南部地区公主岭市等区域, 玄武岩风化土其风化层多呈灰绿色, 色较杂, 而我国南部地区多呈红色, 褐红色。但是, 岩土层处于地下水位之下时, 则会导致岩土的缝隙之间充满水, 使得具有较高的含水量。而在此条件下测定的承载力明显偏低。因此, 如果取样不当以及扰动时结果离散性较大, 都会导致和实际情况不符, 造成岩土测试结果的不准确。
5 结束语
随着经济的快速发展和人们生活水平的快速提升, 人们对于建筑物类型要求越来越多。由此导致的建筑物的多样化、功能越来越复杂化, 以及在地质条件复杂的地区进行施工的越来越多。因此, 对岩土测试的要求也越来越高, 提出的标准也越来越严格。这就要求在岩土工程的勘察过程中, 尽可能的保证岩土测试结果的稳定性和可靠性, 同时还要根据工程的要求和岩土的具体性状等条件, 提出相应的对策和施工方案。
参考文献
[1]贯惠林.岩土工程勘察问题分析[J].中华民居, 2011 (08) .
[2]万晖.岩土工程勘察中岩土测试问题分析[J].城市建设, 2010 (29) .
[3]罗慧芬.岩土测试工作的历史发展与前景展望[J].江苏地质, 1998 (03) .
[4]唐晓波.刍议岩土地质勘查工程中的技术分析[J].中华民居, 2012 (22) .
岩土测试 篇2
摘要：在工程建设开始之前，需要对施工现场的地质状况进行详细的勘察和检测，为工程的设计和施工提供参考的依据。随着工程建设的规模不断扩大，对于岩土工程检测的标准不断提高，需要保证检测结果的准确性和真实性，以提高工程结构的稳定性和安全性。随着时代的不断发展，传统的检测技术已经无法满足现有工程建设的需求，所以需要在技术水平以及仪器设备方面不断的提高和完善，确保工程建设的安全性。岩土工程测试领域非常广泛，通常包括岩土的原位测试技术、地基加固的检验与检测、桩基础的测试与检测、基坑工程检测、地下工程的检测和监控、边坡工程检测等。在岩土工程检测工作中，主要存在两方面的问题：一是存在样抽样随机性较差，不能做到随机、均匀抽检，检测抽样的样本代表性差；二是数据处理不合理、盲目、随意性较大，无法保证检测成果的精度，给工程建设带来安全隐患或造成浪费。
关键词：岩土工程检测技术发展 前言
最近几十年，我国开始致力于岩土工程地基检测技术的研究，通过实际动手实践，积累了大量的操作经验。但是，我国关于此方面技术的研究还远远不够，无法达到生产生活的需要，这不仅反映在岩土工程地基处理与岩土工程地基检测的不协调上，还反映在其发展的落后性上。究其根源，很大程度是应为地方对此项技术的重视程度还不够。更具数据采样，可以得出结论，大多数土建事故时有岩土工程地基问题所引起的。鉴于此上情况，相关工作人员应该对现有的岩土工程地基检测技术进行翻新，不断地与先进科技进行融合，使检测方法具有科学性，先进性，标准型等特性。只有这样，岩土工程地基检测方法才能真正的微土建工程服务，达到它本该达到的效果。如今科学技术的发展使得岩土工程中环境物理检测技术有了巨大的发展和飞跃，许多先进技术比如岩土原位检测技术、室内土工试验以及岩体力学试验、锚杆检测技术等均被广泛的应用到岩土工程中，对人们充分了解岩土物理特性提供了有力的技术支撑。
1.岩土工程中环境物理检测技术
1.1室内土工试验
主要是分析和试验土的物理、化学以及力学等性能。目前，土工试验可以划分为多种类型，比如判别试验、化学性质试验、物理性质试验等等。在具体工程实践中，土的化学分析一般是可以省略掉的。化学分析，主要是对土中石膏、易溶盐以及难溶盐碳酸钙的含量、离子交换量以及酸碱度等进行测定。在岩土工程中，将矿物分析法应用过来，可以对粘土矿物类型进行测定，通过化学分析，可以将矿物类型给确定下来，另外，还可以将其他的一系列物理滑雪分析法给应用过来，如差热分析、X射线衍射分析等。在室内土工试验中，粒径分析试验也是非常重要的一个方面。这种试验具体指的是对一定量的土进行烘干碾撒之后，进行过筛和称重，对各粒径范围内土粒重的百分数进行确定等等。如果土团粒在2mm以内，在水中充分浸润和分散，就可以将2mm到0.1mm之间的细筛给得出来。如果细粒土在0.1mm一下，那么要想对其粒径含量进行确定，就可以将移液管法或者比重计法给应用过来。有机结合筛分发、比重计法以及粒径分析试验等，通过实验，来对土样的粒径分布曲线供土分类给绘制出来。1.2岩体力学试验
通过岩体力学试验，可以对常规力学指标进行测试，并且对岩体变形与破坏机理进行分析和研究。以单轴抗压强度试验为例，岩体的单轴抗压强度指的是在单向受压直到破坏的过程中，岩体试样单位面积上承受的最大压应力，我们也可以将其简称为抗压强度。一般可以分为干抗压强度和抗压强度两种类型，这种划分依据是岩石含水状态的差异。通常情况下，在压力机上直接压坏标准试样就可以将岩石的单轴抗压强度诶测出来，岩石单轴压缩变形试验也可以同时进行。通过岩石单轴抗压强度，可以对岩体强度进行分级，并且描述岩性。1.3岩土的原位测试技术
一般情况下，岩土的原位测试指的是将现场地籍图的天然结构以及含水量和应用状态保持下去，测定地籍图的物理性质和力学性质。借助于理论分析或者一些计算公式，来测定物理力学指标，对岩土的工程性能和状态进行评定。部分岩土工程因为有着较为复杂的地质条件、结构条件和荷载条件，如果采用单纯的理论家计算方法，无法对土体的应力—应变变化进行准确预计，在室内也无法对现场地层条件和荷载条件等进行模拟。因此，就可以通过原位试验，来提供更加可靠的资料。在对岩土工程进行检测和监测中，非常重要的一种方法是原位测试，可以将岩土体的实际参数给获取到，通常利用其来检测施工过程中或者加固处理地基之后，地基土的物理力学性质及状态变化情况。一般可以将岩土的原位测试划分为两种类型，分别是原位实验和原位监测，前者是对实际参数进行获取，后者则是将施工控制和反演分析参数给提供出来。
通过实践研究表明，原位测试具有一系列的优点，不会有过去取土样遇到的困难出现，可以对无法采取不扰动土样的土层进行顶；试验是在原位应力条件下进行的，在采样的过程中，应力释放的影响可以得到有效的减小。在试验中，需要选用较大体积的岩土体，有着较强的代表性。工作效率可以得到有效提高，进而在较大程度上缩短课勘探试验的周期。
虽然原位测试有着一系列的优点，但是也有缺点存在，不同的原位测试有着不同的适用条件，有着较强的针对性，如果采用了不恰当的方法，就会在很大程度上影响到结果的准确性。在统计关系的基础上，通过原位测试，才可以将参数以及图的工程性质给得出来。有诸多因素都会影响到原位的是结果，那么就无法对对策定制的准确性进行科学判断。通过试验表明，会有不一致的问题存在于原位测试中主应力方向和实际岩土工程问题中多变的主应力方向之间。像静力荷载试验、标准灌入试验、十字板剪切试验以及圆锥动力触探试验等都是常见的原位测试。2.岩土工程检测技术的发展
2.1锚杆检测手段
锚杆检测技术主要有常规检测技术与超声波检测技术等两种。常规检测技术的基本原理是荷载对锚杆的压力或者拉力，由于现代岩土工程的发展，要求检测具有精度高、实时性以及大面积动态检测的技术。超声波检测，即在对锚杆完整性检测时，不破坏原岩土的基本受力结构，只通过利用一些辅助仪器设备、相关检测技术手段和数据分析原理，检测锚杆在岩土中是否完整，是否存在一定的缺陷，并判断出锚杆存在缺陷的类别、出现缺陷的准确部位以及缺陷的大小尺寸等，特别适用于岩土工程大面积检测工程。（1）常规锚杆检测技术
常规锚杆检测技术是一种依据静力锚固质量检测的技术方法。又叫做拉拨试验法。主要根据试验压力计和唯一计所测得的数据信息，利用相应转换方式，整理出相应的锚固杆在岩土中位移与荷载间的变化曲线，从而分析出岩土锚杆锚固性能。常规检测技术存在着一些缺陷，就是不能对大面积的进行动态检测。而且通过拉拨试验手段获得的数据仅仅是锚固力的一个大概值，假设锚杆有异常，也不能指出异常所在锚杆的具体位置，所以，拉拨试验法仅仅能判断出锚杆是否存在异常，却不能检测缺陷所在的具体位置。
（2）超声波检测技术
超声波检测技术是不破坏原岩土的受力结构，应用相关的检测设备对锚杆进行检测。在检测时，对杆端进行外力震击，从而引起杆端的剧烈振动，并产生沿锚杆向杆底传播的应力波。如果应力波的波形、波速、波峰值保持不变，在锚杆中均匀传播，则表明锚杆的完整性比较好。如果应力波的波形、波速、波峰值发生变化，则表明沿锚杆长度方向上存在缺陷。由于超声波检测对锚杆不产生破坏，所以特别适用于重要的岩土工程大面积检测工程。
2.2锚固锚杆应力波超声波检测工作流程 在进行锚杆超声波检测数据分析之前：（1）要对围岩土地的基本地质情况进行考察；（2）在确定锚杆杆头应力的波速，利用检测装里采集反射波反射回来的数据，通过检测装备反射波反射数据的采集，从而得到岩土中锚杆的长度、完整度等信息。因此，超声波检测技术基于应力波检测的工作流程大致为：考察围岩土地的基本地质情况，确定应力波速，分析处理检测仪器返回的数据。通过拉拔萝抽检试验、时域波形分析、频谱分析以及时频频谙分析等，从而最终得到锚杆的准确长度和完整度。3.在岩土工程中实施有效的监测措施
岩土工程的现场监测就是以工程实际作为监测的对象，在工程施工过程中对岩土土体以及工程地质结构等进行应力变化等实施的监测。实施现场监控需要事先在工程岩土土体、周围环事中设定观测监控的点位还应该设定一定的时间间隔。其主要的检测内容包括以下几个方面：
（1）在施工的过程中对岩土收到施工作用进行检测并测定各项荷载里的大小并检测在各类荷载的作用下岩体的反应性状；（2）对工程施工、运营工程中结构物进行监测；（3）在工程施工过程中一定会对周围的环境等造成影响规场检测还包括对环境影响程度的检测包括对周围地基加固性质进行检验等。
4.结语
建筑工程中要选择在地质条件良好的场地上建设，但有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建。因此，为了保证工程质量往往需要通过现场测试对加固效果进行严格的监测与检测。现场测试可以为工程设计提供依据；对施工过程进行控制、检验和知道；为理论研究提供试验手段。但是现场测试在地基加固过程中需要注意下列问题：加固后的现场测试应在地基加固施工结束后，经一定时间的休止恢复后再进行；为了有较好的可比性，前后两次测试应尽量由同一组织人员，用同一仪器，按同一标准进行；由于各种测试方法都有一定的适用范围，必须根据测试目的和现场条件，选用最好的方法；无论何种测试方法都有一定的局限性，应尽可能采用多种方法进行综合评价。参考文献：
【1】王严升.岩土工程测试与检测技术及其在工程中的应用{J}.城市建设理论研究，2013（2）
岩土测试 篇3
【摘要】文章从高校岩土工程测试与监测技术课程实践教学改革的角度出发，针对本门课程的特色及存在的一些问题进行分析，结合近年来的教学实践经验，以及不断更新完善的硬件条件，通过合理设置实践教学环节，优化实践教学方法和内容，完善实践教学成绩的考核，从而把学生能力的培养贯穿于整个实践教学环节中，同时激发学生的学习积极性和创造性。
【关键词】岩土工程 实践教学 测试与监测
【基金项目】防灾科技学院教育研究与教学改革重点项目（JY2015B07）。
【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0197-02
岩土工程测试与监测技术是高等院校岩土工程、勘察技术与工程等专业的本科生必需掌握的一门课程，其实用性强，涉及面广。如何培养出专业理论水平高、动手实践能力强的高素质人才变得尤为重要。随着本校勘查专业的发展，结合我院近年在刚建成的大型地下结构与工程地质试验场地及各类性能先进的实验设备，笔者从实践教学改革管理探索的角度，分析在本课程在实践教学中存在的问题，并提出解决问题的措施和对策，从而将岩土工程测试与监测技术的各项实践内容有机的整合起来，加强各实践模块之间的合作，最终形成一套完整的实践教学体系。
一、以往实践教学环节中存在的问题
（一）传统思想观念的制约
由于传统的考核方式以期末笔试成绩为主，所以相当部分的教师和学生在一定程度上都存在着重书本轻操作，重课堂轻课外，重理论轻实践的观念倾向。这种观念导致的后果是显而易见的，一方面对于学生来讲，理论学习得不到实践验证，在考完试之后对知识遗忘快，达不到加深印象的效果，知行不统一，而且也不足以激发学生学习的积极性和兴趣性；另一方面对于老师来讲，在制订实施教学计划的过程中，如果实践教学与理论教学在课时、师资方面发生冲突时，总是削减实践教学来服从理论教学，还会使得新技术没法及时充实到实践教学中来。最终将导致学生的理论教学成绩突出，而实践考核成绩低下甚至被忽略不计。这种观念会严重制约着学生特别是理工科学生能力的培养以及今后的发展。
1.师资力量不足及教师实践能力的制约
目前能担任实践教学的实验教师还有所欠缺，此外，从整个教师队伍来看，有大部分青年教师虽然拥有高学历，理论知识深厚，但毕业后直接进入学校任教，严重缺乏工程使用知识，因此专业实践操作技能不足，由于没有工程实践背景，缺乏指导实践的能力甚至缺乏实践教学的兴趣和动力。这一普遍存在的问题将会严重制约实践教学质量的提高，因此，如何提高青年教师的实践经验成为一个亟待解决的问题。
2.硬件条件的制约
实践环境与条件的提供主要来源于两个方面，一方面采取“走出去”的策略，寻求和相关企业的合作，但这种方式收到经费、安全等问题的限制，且成本高，难度大，企业接纳学生的积极性不高，即使勉强接受，大部分的环节都是简要参观讲解，学生没法亲自动手，最终校外实习变成采访问询或自由活动，因此效果不好。另一方面采取“引进来”的策略，直接在学校建设专门的场地，购买设备仪器用于实践教学，这种策略自然规避了与企业合作的种种缺点，且可持续性强，效果也很好，但在硬件场地的建设、仪器的维护、人员的配备及资源合理配置方面都要下很多功夫，所以目前相当部分学校还尚未完全具备这一条件。
3.管理制度实践体系不完善的制约
相关政策制度不到位，资源配置及使用不合理，且实践教学工作量计算还不尽合理，影响教师在实践教学方面的积极性。近年来虽然已建成的具有国内先进水平的实习场地，但由于在管理模式、人力配置、时间安排等方面还存在着种种问题，所以还未能将其价值完全发挥出来。
二、解决问题的方法和措施
作为以理工科为主的学校，防灾科技学院十分注重加强学生实践动手能力的培养，通过近几年来各种试验场地的建设、仪器的购置及师资的引进，实践教学的软硬件环境已经得到很大的完善，同时积极寻求校外合作，将课内与课外，教学与科研，学校与社会有机结合起来。把实践环节融入到学生整个学期的学习中来，使得学生在进入岗位之前就可基本具备了本学科专业相关的较强动手能力和分析解决问题的能力。
（一）不断转变观念，提高教师自身素养
在传统教育模式及考核方式的影响下，教师和学生的思想都受到不同程度的制约，严重影响实践教学的效果。因此，除了转变考核方式外，还要提高认识，转变观念，加大对实践教学的重视程度。在制订教学计划中，若和理论教学发生冲突，可以将实践教学单独独立出来作为一个实习模块进行分组或一对一的教学演练及传授，并将其计入最终实习成绩中。
（二）完善考核方式，加强学风建设
考核方式的改革和完善就像指挥棒一样起着引导作用，合理有针对性的考核方法对提高实践教学有着重要的作用。
1.由于岩土测试与监测需要坚实的理论基础，所以理论知识的考核是基础，考核仍旧以传统的笔试为主，通过题库选题组成试题，同时加大平时理论授课时的课堂讨论及作业提问的比重，旨在考核学生对知识点的掌握能力和分析问题能力。
2.本课程还有着较浓厚的实践特色，所以实践教学的考核一直是重中之重，由于近年来本校已建成的具有国内一流水平的大型地下结构与工程地质试验场地，使得学生可以亲自动手操作，因此将岩土测试与监测技术的实践教学独立出来安排到期末考试之后执行，这样可以让学生迅速将理论应用到实践之中，加强学生对知识的理解和掌握能力。学生在实践过程中要做好记录，最终提交指导老师认可的报告，对于每一个学生每一份实践报告都设置了指导、检查和答辩环节。最后实践考核成绩在对学生进行答辩之后统一给出。通过这种现场答辩提问的考核模式可以在很大程度上杜绝弄虚作假的行为。此外，对于感兴趣的学生还可就此进行拓展进而形成自己的毕业论文方向。
（三）不断加强实践教学改革
1.优化实践教学体系，合理设置实践教学环节
课程的设置要跟上时代的步伐，进一步突出实践能力的培养，力求实践项目与社会发展、经济建设紧密结合，加强课程设计的广度和深度，在保证达标的基础上，增加各类反应时代特点并具有设计性和开放性的实验题目，由老师统一出课题学生在网上根据自己兴趣申请报名。对于集中实践的项目，要因地制宜，优化资源配置，重复发挥试验场地的作用，让每一位学生都能亲自动手及相互配合，最终达到培养学生实践能力的效果。
2.改善实践教学条件，注重实践时效性
近几年来，学院不断加大硬件场地的投入，各类实验室相继投入使用，并且构建了相应的实践教学平台，基于实验室综合管理，实验教学管理，实验室开放管理及实习实训管理几个子系统来保障实践教学的开展。这样，不仅能合理安排实践课时，通过不同老师学生的分组来缓解一定程度上的仪器设备和实验用房的紧张程度，还能在满足实习大纲的基础上，节约经费，最大程度的满足实践教学要求。
三、结束语
笔者结合《岩土工程测试与监测技术》课程实践教学的特点及相关教学经验，基于学院近年来建立的各类试验场地和管理平台，对我校实践教学改革做了更进一步的探索。重视实践教学活动，注重能力培养，着力提高学生的学习能力、学习兴趣、实践能力和分析解决问题的能力，对于提高人才培养质量有着积极的意义。
参考文献：
[1]金珉.岩土工程测试与监测技术[M]中国建筑工业出版社.2008
[2]汪东林，何贤才，吕秋玲.《岩土工程》课程实践教学方法讨论[J].赤峰学院学报.2010，4（2）
作者简介：
碳酸盐地区岩土热物性测试分析 篇4
地源热泵技术[1]是一种开发利用中低温地热资源的有效方法,具有低耗高效、绿色环保及可再生利用地热资源的特点,是21世纪最有发展前景的50项高新技术之一,在欧、美和日本等发达国家早已广泛推广,在国内也成为空调行业研究的热点。我国地源热泵系统在京津冀辽等华北和东北部地区运行效果良好,已获得较广泛推广。目前,地源热泵技术在地层以碳酸盐岩为主的地区的研究与应用,还没有参考案例,国内有关此方面的资料甚少,从而影响该技术在该地区应用推广。
1测试的环境
研究区域现场岩层为单斜产出,产状为倾向241°,倾角68°,下伏基岩为三叠系下统白云岩。场地出露地层为第四系填土、红粘土。场地地下水主要为大气降水向下渗漏在上部土层中形成的上层滞水以及基岩裂隙水,地下水水量不丰富。
2测试试验原理
浅层岩土热物性原位测试仪[2]的工作原理:在将要埋设地热换热器的现场进行钻孔,测试井深与实际工程设计井深一致,在钻孔中埋设地下热交换器并按设计要求回填。测试时,地下埋管换热器和测试仪的循环管道相连形成封闭的管路,然后启动加热设备连续运行数十小时,利用温度、流量等各种传感器测量管路中不同位置循环流体的温度、流量以及加热器、水泵和设备总功率,得到传热模型所需数据,利用传热模型对数据进行处理,得到岩土热物性参数,继而对地埋管进行换热计算,达到测试目的。测试仪结构原理图如图1所示。
测试仪外观如图2所示。
3岩土热物性测试结果
3.1 大地初始温度
在测试初始阶段,首先对大地原始温度进行测试,开启水泵循环直到测试流体的进出水温度趋于恒定,该温度值即为地下换热器埋深范围内的岩土层的原始平均温度[3]。测试得出桩基埋管地下换热器埋深范围内的岩土层的原始平均温度为22.1 ℃,如图3所示。双U埋管地下换热器埋深范围内的岩土层的原始平均温度为20.6 ℃,如图4所示。
3.2 岩土导热系数
开启电加热后,初期供回水温差变大,当运行24 h以后,进出井口的水温温差逐渐趋于稳定,地下热交换器和土壤的热交换基本达到平衡[4]。整个测试情况如图5,图6所示。
开始加热流体时,地下温度开始变化较快;随着加热时间的增加,地下温度变化趋于平稳,流体与岩土层的换热近似达到平衡。整个温度曲线无明显波动、变化,这时对进出水温度曲线进行拟合,得到换热器周围岩土的热物性参数。整个试验过程测试到的数据可以用软件进行数据分析。计算结果录入表格,导热系数如表1所示。
3.3 单孔换热量
换热孔的换热量是与换热管内的流体特性、换热管的材料特性、周围岩土的岩性及岩土的赋水情况、回填料的特性、土壤的原始温度及换热管内流体的温度等诸多因素有关,这些因素都直接影响着整个岩土换热器的换热能力,由于地下的岩土结构及分布比较复杂,只有通过测试试验孔井综合传热系数来衡量整个换热孔的换热性能[5]。通过软件分析数据,计算结果如表2,表3所示。
4测试结果分析
1)岩土导热系数。综合桩基螺旋盘管换热器和双U垂直埋管换热器测试数据得到该区域的浅层岩土热物性参数,该区域平均导热系数约为3.05 W/(m·K),且钻孔深度越大,岩土导热系数越大。因此考虑地热换热器换热效率,宜采用较深的钻孔。
2)换热器的埋设成本。进行该项测试前,利用打孔设备钻孔,在碳酸盐岩地区打深孔过程比较艰难,成本比较高,而在现有的建筑孔桩内进行埋设换热器,不用打孔,成本较低,且节约换热器埋设的占地面积。
3)误差的主要原因分析。测试前地下温度场已受到干扰。钻孔过程中对地下温度场将产生较为明显的影响;回灌封孔后稳定的时间不够长:测试(加热)前地埋管内循环水温度有别于地埋管周围岩土层温度等。这些都将导致测试初始条件与计算模型初始条件的不一致,从而导致模型误差。
5结语
1)碳酸盐岩地区岩土的平均导热系数较大,有较强的地下换热能力,利用地源热泵系统有较好的地质条件。2)在碳酸盐岩地区利用地源热泵系统根据工程的具体条件合理选择双U形竖直埋管和桩基盘管换热器,双U形竖直埋管换热器换热效率高,钻孔成本高,进而增加初投资的费用;而桩基盘管换热器更为经济,但是换热效率低,可以考虑在钻孔条件有限的情况下作为换热器埋设的补充。两者的相互结合合理利用更有利于地源热泵技术在碳酸盐岩地区的推广与应用。
参考文献
[1]徐伟.地源热泵工程技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2001:89-94.
[2]孙友宏,王庆华,陈昌富.地层热物性原位测试方法及仪器[J].供热制冷,2008(11):31-33.
[3]于明志,方肇洪.用于现场测量深层岩土导热系数的简化方法[J].热能动力工程,2003,18(5):512-515.
[4]赵军,段征强,宋著坤.基于圆柱热源模型的现场测量地下岩土热物性方法[J].太阳能学报,2006,9(9):934-936.
岩土工程勘察与测试实习报告 篇5
岩土工程勘察与测试实习报告
专业：
班级：
学生姓名：
学号：
起止日期
年月日
实习报告实习目的使岩土工程学生理论联系实际，能将学校所学理论联系到现实工作中去，通过对建筑工地接触，使学生学习一般工业与民用建筑勘察、地下工程结构工程等施工单位在发现和处理地质问题的基本方法，锻炼学生分析问题和解决问题的能力，并进一步巩固和深化所学的理论知识。概述
内容包括实习单位和实习工地的基本情况介绍实习内容及过程
2.1 实习内容
参观现场工地并记录现场实习过程，回到学校后查阅相关理论知识，完善实习内容。
2.2 实习成果
2.3 素质提高
主要从思考问题的思维模式，解决问题的能力和方法，对新技术的接受和理解能力、质量意识和安全意识等。
2.4 知识的学习与扩展
所学习的科学文化基础知识、专业基础知识、专业知识及其专业所需的扩展知识的学习。实习总结及体会
岩土工程勘察与测试课程实习的总体结论，主要说明在实习中学到了什么，对学校开设课程的建议，自身的不足及今后的努力方向。本部分是整个实习的归纳和总结，同时，也包括对整个实习的感想。
实习纪律及实习报告要求
一、实习纪律要求
1、服从实习队伍的统一安排，不得无故缺席；
2、注意自身人身及财产安全；
3、认真做好现场及讲座笔记，现场参观多问；
4、遵守现场相关规章制度，关心他人及自身安全；
5、注意自己的言行，行为要得体；
6、禁止在实习地点相互打闹，禁止喝酒；
7、有异常情况时，要及时通知带队老师；
8、实习结束后，及时返回学校，保证全程安全。
二、实习报告要求封面要求
实习报告封面反映学生实习的基本信息，要求按统一格式填写。
2、内容要求
实习报告内容
第一部分：实习单位基本情况
第二部分：实习内容
第三部分：实习后的分析、评价或总结
整篇报告字数要求6000字左右。
实习报告的正文字体为宋体小4号，于每页底端右侧标注页码。实习报告均用A4纸，正文页边距为上下2cm，左右为2.5 cm。
1.5倍行距。
岩土测试 篇6
地源热泵利用浅层地热能进行供暖、制冷,具有广阔的市场前景。设计地源热泵时,应精确测量地下土壤热物性参数,设计地下埋管换热器。当地下土壤的热导率或热扩散率发生10%的偏差时,地下埋管设计长度偏差为4.5%～5.8%,将导致钻孔总深度的变化。由于钻孔的成本较高,因此必须准确地测量土壤的热物性参数。土壤热物性的测试主要有现场热物性的测试和现场冷热量的测试两种方法。现场热物性的测试是在地下温度场稳定的前提下,通过向地下输入恒定的热量,得到地下温度的热响应,通过温度的变化规律,确定岩土的热物性;现场冷热量的测量是通过一个小型的空调机组,模拟地源热泵的实际运行工况,分别向地下输入一定量的冷热量,确定每米钻孔量承担的负荷。现在分别讨论该两种测试方案。
1 测试仪器的传热模型
1.1 现场热物性测试
1.1.1 测试方法分析
埋管中流体与周围土壤的换热是一个二维非稳态传热过程,其计算非常复杂,为了工程上的方便,应当对其进一步进行简化,采用线热源和柱热源模型等。为了更好地符合实际情况,钻孔内可以按二维传热问题处理。地热换热器 (一个回路) 的结构如图1所示。
为简化分析,引进如下假设:
(1)钻孔周围岩土均匀(设计所需是平均参数);
(2)埋管与周围岩土的换热可认为是钻孔中心的一根线热源与周围岩土进行换热,沿长度方向传热量忽略不计(孔径较小,一般约 0.1～0.15m,钻孔长度则大于50m);
(3)埋管与周围岩土的换热强度维持不变(可以通过控制加热功率完成)。
简化后的物理模型如图2所示。
根据上述假设,由地热换热器与其周围岩土换热的换热方程可确定管内流体平均温度与深层土壤的初始温度(也是假设无穷远处的土壤温度)之间的关系为:
undefined
其中,Ei(x)=∫undefined,为指数积分函数。
式中:Tf—埋管内流体平均温度;
Tff—无穷远处土壤温度;
ql—单位长度线热源热流强度;
R0—单位长度钻孔内的总热阻;
ks—周围岩土的导热系数;
db—钻孔直径;
ρs—岩土的密度;
cs—岩土的比热;
τ—时间。
式(1)的未知参数有:ks、R0、cs、ρs。视ρscs为一个未知数,以其为自变量对Tf求偏导数得:
undefined
式中:岩土的ρscs量级为106;db的量级为10-1;ks的量级为1;当τ比较大时(约数小时),分子约为1,而分母量级为106。显然ρscs的变化对Tf的影响可以忽略不计。通过同样的分析可知R0和ks的影响则不能忽略。
利用传热反问题求解,结合最优化方法同时确定R0和ks,求解时估算ρscs近似值,如200 000W·s/(m3·℃)。由于求解对其不敏感,无须迭代修改估算值的偏差,这样该问题就变为R0和ks双参数估计问题。
1.1.2 测试装置及操作过程
测试装置内部结构及现场安装的示意图如图3所示。测量仪器主要部件由加热器、循环水泵、温度测量装置、流量测量装置、信号变送装置、微机控制与处理装置等构成。测量仪中的管路与地热换热器的地下回路连接,循环水泵驱动流体在回路中循环流动,流体经过加热器加热后流经地下回路,并与地下岩土进行换热。测得的出(入)口流体温度、流体流量、加热功率等信号变送传至微机。
在现场将已安装好的地热换热器的地下回路与便携式仪器连接好,并将回路中充满水循环流动,自某时刻开始对水加热。如此运行数十小时,并测量记录加热功率、进出地热换热器的水温及对应的时刻。根据测得的数据可以计算该地热换热器的传热系数,也可反推钻孔周围岩土导热系数和孔内热阻。将通过传热模型得到的平均流体温度与实际测量的结果进行比较,通过调整传热模型中的岩土导热系数和钻孔内热阻,当计算得到的结果与实测结果之间的方差和最小时,对应的参数值即为所求。方差和的最小值可以通过最优化技术得到。
循环水在整个连接回路中循环,从加热器中得到热量,并不断向地下岩土放热。整个测试过程大概需要几十个小时。
1.2 现场冷热量测试
现场冷热量主要是模拟空调系统的冬夏季的实际运行工况,在给定地埋管进出口温度的情况下,确定每米孔深的换热量。这种方法的优点是可以直观地确定在给定进出口温度的情况下的每米孔深的换热量,但是不能确定土壤的热物性参数,不具有通用性。这种测试方法,主要分为散热实验和取热实验,分别模拟夏季工况和冬季工况。
测量装置的简图如图4所示。测试的主要组成部分为热泵机组、循环水泵、温度测量装置、流量测量装置,信号变送装置、微机控制与处理装置等构成。测量仪中的管路与地热换热器的地下回路连接,循环水泵驱动流体在回路中循环流动,流体经过加热器加热后流经地下回路,并与地下岩土进行换热。测得的出(入)口流体温度、流体流量等信号变送传至微机。
散热实验模拟夏天运行工况。热量通过PE管排向地下土壤。测量地埋管在夏天的散热功能,就是使一定温度的热水,按一定的流速在PE管中流动,热量就会从热水向较低温度的土壤中传导。地埋管的传热功率就是循环水的实际散热功率。
取热实验模拟冬季运行工况。热泵将热量从土壤中取出,用来满足房间的热负荷。此时,PE管中的流动是一定温度的冷水,由于存在冷热温差,冷水就会从周围土壤中吸取热量,取热实验就是为了确定PE管从土壤中的取热能力。
2 测试结果分析
采用上述两种测试方法,对某地源热泵工程进行现场测试。根据现场工地的分布特点,总共打了4个测试孔,分别编号为1#,2#,3#,4#。其中1#和2#采用现场热物性测试,3#和4#采用现场冷热量测量。4个孔的参数如表1所示。
分别按照上面的要求,对4个测试孔分别进行了测试。
测试孔1#和2#采用山东建筑大学地源热泵研究所研制的热物性测试仪测得结果,测试原理采用的非稳态模型,通过软件的计算,得到岩土的热物性。1#、2#井测得的结果如图5所示。由于测试孔采用1∶10的膨润土和细沙,增强了换热能力,换热系数相应增大。但是,相对于周围空间的岩土来说,钻孔直径130mm对换热的强化作用并不明显,导致两者的数值相差并不大。通过这种测试方法,获得了岩土的热物性,可以确定在不同的进出口温度的情况下,确定单位长度的地埋管的换热能力。
测试孔3#和4#采用南京工业大学空调研究所的测试仪器,主要测量现场埋管的换热量。通过测试仪器,可以模拟不同工况下的单位埋管的换热量。通过热泵机组,分别模拟了系统在冬季和夏季的运行工况。得到了特定工况下的埋管换热量。根据散热、取热两种不同运行模式,选择了不同的工况,进行了实验研究。在消除水平段连接管道的传热影响后,得到了每个土壤孔垂直地埋管的传热性能参数,如表2、表3所示。
在排热模式下,3#井具有的换热能力为45～60W/m孔深左右,具体数值与测试工况有关。4#井的换热能力比3#井的换热能力稍差,但相差不大。循环水在各孔中的进出口温差随着流量的降低而变大。在取热模式下,3#井具有的换热能力为30～50W/m孔深左右,4#井的换热能力比3#井的换热能力稍差。
3 实验测试比较
(1)数据的通用性比较。
现场岩土热物性的测试主要是在已钻好的钻孔中埋设埋管并按要求回填,回路充满水循环流动,自某一时刻起对水加热一定时间(数十小时)。测量回路中的温度及对应的时间,根据已知的数据反推钻孔周围岩土的导热系数ks和钻孔内的热阻R0。将通过传热模型得到的流体平均温度与实际测量的结果进行比较,通过调整传热模型中周围岩土的导热系数和钻孔内热阻,当计算得到的结果与实测的结果误差最小时,对应的导热系数数值即是所求的结果。现场冷热量测量的前期准备与热物性的相同,主要分为夏季工况和冬季工况的两种运行方式。测量夏季工况的时候,运行热泵机组,向地下输入一定的热量,并且记录下循环液的入口温度、出口温度和流量,确定在夏季工况下,每米钻孔承担的负荷。同样的原理,通过运行空调机组,向地下输入一定的冷量,确定在冬季工况下的每米钻孔承担的负荷。
通过岩土热物性的测试方法,可以得到土壤的热物性,如导热系数、岩土容积比热容和土壤热扩散率等,这些是地源热泵工程设计的重要参数。但是不能直观地得到每米埋管的换热量。单位钻孔的换热量不仅与岩土导热系数有关,同时还与地埋管和周围岩土的温差以及地埋管的流量有关。
在得到土壤热物性的基础上,必须借助专业的地源热泵的设计软件,通过设计计算,得到每米孔深的换热量。现场冷热量测试,通过热泵机组的运行,在给定地埋管进出口温度和流量的情况下,得到每米孔深的换热量。
(2)参数计算准确性比较。
岩土的热物性相对稳定。岩土的热物性与地下岩土的结构、成分和含水量等因素有关,在同一个地区,这些参数相对稳定,因此在同一个工地上,热物性参数可以做为一个定值。可以借助专业的地源热泵的计算软件,模拟工程20a的连续运行工况,确定最优的埋管量,了解地下能量的积累,对地下温度场的变化影响。现场冷热量测试,可以直观地得到在特定参数的情况下每米埋管量的单位换热量。但是其结果是在测试孔单独运行的情况下得到的,没有考虑埋管之间的相互影响,同时,在测试的时候,认为土壤的远端温度恒定,为土壤的初始温度。在排热实验的时候,由于热量不断的传入地下,周围土壤的温度不断升高,造成周围土壤的温度随着不断地升高。这些因素都造成了单位钻孔量的散热量的计算不准确。在取热的时候,也存在类似的情况。
4 结论
实验对电源的稳定性要求高。测试需要220V的电源,在工地上由于交叉作业的影响,电源电压的稳定性差,有的工地甚至降低到170V,测试仪器以显著偏离于正常工作状态的条件进行工作。测试前地下温度场已受到干扰。钻孔过程中对地下温度场产生较为明显的影响,回灌封孔后稳定的时间不够长;测试( 加热)前地埋管内循环水温度有别于地埋管周围岩土层温度,测试过程中地埋管保温较差等,这些都将导致测试初始条件与计算模型初始条件的不一致,从而导致模型误差。另外也存在着一定程度的测试仪器误差以及计算方法误差。
深层岩土热物性测试主要有两种方法:通过热物性测试方法,可以得到岩土的土壤导热性数、热扩散率和热容等。这种测试方法的优点是测得的数据具有通用性,可以满足后期地源热泵设计需要。测试仪器轻便,可以很方便地携带,能够满足现场测试的要求。通过冷热量测试方法,直观地获得在给定入口温度和流量的情况下每米孔深的换热量。
采用冷热量现场测试,能够直观地得到单位钻孔的换热量。但是,通过测试得到的数据,只是在设定进口温度和流量的情况下得到的实验数据,不具有通用性。由于试验设备为一个热泵机组,由压缩机、冷凝器、蒸发器等组成,导致仪器大,携带不方便,进行现场测试带来一定的难度。
参考文献
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[3]N.K.Jain.Parameter estimation of ground thermal prop-erties[D].Oklahoma:Oklahoma State University,1997.
[4]刁乃仁,方肇洪.地埋管地源热泵技术[M].北京:高等教育出版社,2006.
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[7]李晓东,李雨桐,于明志.基于地源热泵的便携式岩土热物性测试仪的研制与应用[J].电子技术应用,2004,(9):28-29.
岩土测试 篇7
1 岩土工程分析
岩土工程主要是指对于岩土和混凝土的研究, 是土木工程的一部分;由于岩体的形成发展, 受到了繁琐的地质作用, 加上其他的因素, 导致岩体结构出现不同类型的情况, 自身的岩土工程特性存在一定的差距, 对此岩土工程施工, 还要充分的考虑其岩石的区域性和复杂性。而通过测试和检测技术的应用, 可以直接测定到岩石和土体的强度、变形性、渗透性等工程特性;从而更好的解决岩土工程问题, 为工程施工奠定良好的基础。
2 测试与检测技术应用探究
2.1 岩体力学试验
对于一些特殊岩土类的工程地质的研究, 加强对于岩土工程中的岩体力学实验是非常有必要的, 其中岩体力学实验主要是指对于岩土的变形性、破坏性、抗压强度等特性的研究, 通过指定的强度实验进行分析;其中单轴抗压强度实验, 是目前常用的一种岩体力学实验, 是通过对于岩体施压, 记录破坏极限阶段的压力;但是岩土的含水量不同, 要结合单轴压缩变形实验一同进行, 使其更好的得到岩土的力学指标, 最后利用得到的抗压强度指标以及计算, 准确的确定岩土的工程特性。
2.2 原位测试技术
原位测试技术, 主要是对于岩土的物理以及化学性质的检测, 也是目前常用到的一种测定技术。要应用此技术, 则对岩土的工程特性要求非常高。但是现代水利工程常常存在一定的复杂性, 用此传统的分析方法, 对于岩土应力等方面规律的分析存在一定的差距, 因此常常会利用具有反演分析作用的原位实验, 结合准确得出实际参数的原位实验一同进行。但是原位实验的应用, 具有一定的局限性。优点是减少地质破坏、保持土体应力、研究的岩体较大和提高工作效率等, 但同时也存在实验受地质或环境影响较大、需利用统计方法进行分析, 以及结果易出现误差等缺陷。
2.3 实施监测举措
现场监测是基于岩土工程, 对于岩土、混凝土、地质结构等应力变化规律的监测;首先进行监测点的布置、监测时间的设定, 然后将工程施工对于岩土的荷载, 以及岩土的反应进行检测;同时也要加强对于结构物、环境影响度以及地基加固性质的监测等。
2.4 原型试验
原型试验是指对于工程中结构物的检测, 主要包括荷载检测、桩基础检测、其中桩基础检测, 主要包括对桩基的完善度以及孔洞、位移等方面的检测;因为桩基础对于工程的质量、经济、安全等性能有直接的关系, 同时也直接影响工程的施工进度, 所以加强对桩基低应变、静载、钻芯等方面的检测, 是非常有必要的, 从而使岩土工程施工更加的符合国家工程建设规范。其中对于桩基础的低应变检测, 主要的流程, 首先要准确的掌握土层结构、桩身参数、布局以及打桩工程性能;将桩身上的杂质清理后, 在其桩头的表面安装指定的计量以及传感设备;然后连接好电源, 预热测试仪后再将其调整到指定状态, 并收集锤敲击后的信号。最后在设备屏幕上, 选择合适的波形曲线;并根据存储的波形, 进行反射性分析, 得出合理的桩身质量评估;从而更好的制定施工规划。
3 岩土工程测试与检测注意事项
3.1 注重样品的选取
岩土层检测的目的, 是为了更好的为水利工程基础建设提供数据参考, 目前常用到的样品选取方法是原状土样采取法, 主要是利用钻孔内加入的取土器, 从而获得样品, 同时也可以通过钻孔内泥浆护壁的回转获得样品, 另外还可以直接从基坑内获取样品;只有这样选取的样品才能更具有代表性、有效性和适用性。
3.2 注重样品存封
对于土壤样品:首先将采取好的样品, 进行密封取土筒, 并附上标签, 并严格避免缝隙的出现;对于土壤样品的送样单, 应当填明取土图纸资料的符号等一系列的标签说明;然后再送往实验室。对于岩石样品:同时做好为包装封闭处理的工作, 从而更好的保持岩石样品原有的天然湿度;对于泥质岩样品, 可用纱布包裹并用融蜡浇注;然后做好相应的岩石样品标注记号:并附上标签:最后将岩石样品试件, 以及送样单同时运往实验室。对于样品的运输放置在具有防震动的箱子内, 对存留的缝隙用软垫填充。
结语
综上所述, 通过对于岩土工程测试与检测技术应用分析, 发现对于水利工程中, 岩土和混凝土的测试和检测是一项复杂且繁琐的过程, 因为多种实验技术的应用, 都有一定的局限性, 对于测定的结果也常常存在一定的误差;对此施工企业要想有效的提高经济利益和市场竞争力, 就要不断的提高相关水利工程岩土和混凝土测试与检测人员的专业素质, 以及技能水平, 使其灵活的运用多种岩土和混凝土的测试与检测技术, 优化组合利用, 从而更好避免岩土工程问题的发生, 有效的保证水利工程的质量、进度、安全以及经济。
摘要：随着我国水利工程建设不断的发展, 施工企业之间的竞争意识也在不断的增加, 直接导致岩土工程市场向着竞争状态发展;而企业之间要想提高竞争力, 首先要保证工程建设的质量, 但是在施工的过程中, 往往会遇到一系列与岩土工程相关的问题, 所以灵活的运用测试与检测技术, 更好的保证岩土工程测试结果是非常有必要的。对此本文就岩土工程测试与检测技术应用, 结合技术的展开进行分析, 并提出相关的见解, 希望对于水利工程建设行业的发展, 有着积极促进的作用。
关键词：岩土工程,测试与检测,技术应用
参考文献
[1]叶平华.论述岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用[J].科技创新与应用, 2013 (13) :38.
[2]潘周展.岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用[J].江西建材, 2014 (06) :221.
岩土测试 篇8
关键词：波速测试,岩土工程勘察,场地类型,砂土液化
0 引言
一般情况下, 不同岩土层的弹性特征存在差异, 可通过弹性波速等参数反映出来。钻孔剪切波速测试就是利用这一差异, 通过测定不同岩土层的剪切波 (S波) 、压缩波 (P波) 的传播速度, 计算动力参数、场地卓越周期, 评价场地地震效应, 确定场地类别, 并据此判定岩土层的工程性质, 为工程设计提供依据。
本文结合某场地岩土工程勘察实例, 采用波速测试, 对场地的波速试验进行了压缩波与剪切波波速测试, 根据波速测试结果, 计算土层的等效剪切波速计算地基土的动弹性模量、动剪切模量、动泊松比, 计算场地卓越周期等, 为波速试验在岩土工程勘察的推广应用积累经验。
1 工程概况
该场地地貌上属于冲洪积扇, 地势平坦, 场地地层岩性如下:
(1) 杂填土 (耕土) :主要由粘性土组成, 松散~稍密, 该层场区内局部分布, 层厚0.80米,
(2) 粉质黏土:黄褐色, 可塑, 稍湿, 层厚9.30米~11.20米。
(3) 粉质黏土:黄褐色, 可塑~硬塑, 稍湿, 层厚9.40米~13.50米。
(4) 泥砾:杂色, 碎、砂砾石占10~50%, 一般粒径10~20mm, 可见最大粒径80mm, 湿, 中密~密实, 最大揭露深度45.00米。
本次勘察中做了3个孔的波速测试, 采用单孔法测试。
2 波速测试原理
本次波速测试使用廊坊大地工程检测技术开发有限公司生产的XG-I型波速测试仪, 采用单孔法, 在地面震源采用叩板正反向激发, 并产生剪切波 (S波) , 孔内由检波器 (三分量探头) 接收剪切波, 利用剪切波震相差180°的特性来识别S波的初至时间 (图1) 。当采集纵波波速时改用垂直敲击方式 (主要产生纵波) 来接收所产生的纵波。根据《地基动力特性测试规范》GB/T 50269-97第7.4条, 压缩波或剪切波从振源到达测点的时间, 应按下列公式进行斜距校正:
式中:T———压缩波或剪切波从振源到达测点经斜距校正后的时间 (s) (相应于波从孔口到达测点的时间) ;
TL———压缩波或剪切波从振源到达测点的实测时间 (s) ;
K———斜距校正系数;
H———测点的深度 (m) ;
H0———振源与孔口的高差 (m) , 当振源低于孔口时H0为负值;
L———从板中心到测试孔的水平距离 (m) 。
每一波速层的压缩波波速或剪切波波速, 应按下式计算:
式中:V———波速层的压缩波波速或剪切波波速 (m/s) ;
ΔH———波速层的厚度 (m) ;
ΔT———压缩波或剪切波传到波速层顶面和底面的时间差 (s) 。
3 测试结果分析
3.1 动力参数计算
根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001 (2009年版) , 土层的各动参数的计算公式如下:
式中:Ed———地基土的动弹性模量;Gd———地基土的动剪切模量;υd———动泊松比;ρ———介质的质量密度;Vp———土层的纵波波速;Vs———土层的剪切波波速。
根据测试结果, 各岩土层动力参数见表1。
3.2 根据《建筑抗震设计规范》划分
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010, 土层的等效剪切波速按下列公式计算:
式中:Vse———土层等效剪切波速 (m/s) ;d0———计算深度 (m) , 取20m计算;t———剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;di———计算深度范围内第i土层的厚度 (m) ;Vsi———计算深度范围内第i土层的剪切波速 (m/s) ;n———计算深度范围内土层的分层数。
根据《建筑抗震设计规范》计算等效剪切波速, 划分场地土类型和场地类别结果见表2。
4 结论
(1) 本文结合工程实例, 通过波速测试, 对场地类型土及砂土液化性进行了判别, 说明波速测试是工程地质勘察中一种快速、经济、有效的原位测试方法。
(2) 本文采用波速测试, 计算出土层的等效剪切波速计算地基土的动弹性模量、动剪切模量、动泊松比, 场地卓越周期等, 为波速试验在岩土工程勘察的推广应用积累经验。
参考文献
[1]GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].
[2]GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].
岩土测试 篇9
岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面, 地基中的位移场、应力场测试、地下结构表面的土压力测试、地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点, 随着总体测试技术的进步, 这些传统的难点将会取得突破性进展。虚拟测试技术将会在岩土工程测试技术中得到较广泛的应用。及时有效地利用其他学科科学技术的成果, 将对推动岩土工程领域的测试技术发展起到越来越重要的作用, 如电子计算机技术、电子测量技术、光学测试技术、航测技术、电、磁场测试技术、声波测试技术、遥感测试技术等方面的新的进展都有可能在岩土工程测试方面找到应用的结合点。测试结果的可靠性、可重复性方面将会得到很大的提高。由于整体科技水平的提高, 测试模式的改进及测试仪器精度的改善, 最终将导致岩土工程方面测试结果在可信度方面大大提高。
测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤, 它不仅是学科理论研究与发展的基础, 而且也为岩土工程实际所必需。监测与检测可以保证工程的施工质量和安全, 提高工程效益。在岩土工程服务于工程建设的全过程中, 现场监测与检测是一个重要的环节, 可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。依据监测结果, 利用反演分析的方法, 求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等, 在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。
2 室内土工试验
目前, 土工试验大致可分为观察判别试验、物理性质实验、化学性质试验和力学性质实验等。
3 岩体力学实验
岩体力学实验主要任务是进行常规力学指标测试和岩体变形与破坏机理的分析与研究。
4 岩土的原位测试技术
原位测试通常是在现场对地籍图的天然含水量、天然结构、天然应力状态得到保持的前提下, 对地基土的物理及力学性质指标实施测定的试验方法。该测定地基土的物理力学指标的方法, 是结合理论分析或经验公式对岩土的工程性能及状态实施评定。一些岩土工程由于存在复杂的地质条件、荷载条件以及结构条件, 因此对土体的应力及应变的变化通过理论计算的方法很难实施准确的预计, 在室内模拟现场地层条件及现场荷载条件试验的难度也相对较大。因此, 应将原位试验作为设计依据进行应用。对岩土工程勘察与评价中, 岩土体实际参数的获取是通过原位测试而实现的, 并且作为岩土工程监测及检验的主要方法, 在施工过程中或地基加固处理后的地基土力学性质及状态的检测或变化中得到应用。一般岩土的原位测试分为两种类型:一种是对实际参数进行获取的原位实验, 而另一种则是发挥施工控制及反演分析参数的原位监测的作用。
5 现场监控
现场监控就是以实际工程作为对象, 在施工期及工后期对整个岩土体和地下结构以及周围环境, 在事先设定的点位上, 按设定的时间间隔进行应力和变形现场观测。现场监测工作主要包括三个方面内容: (1) 对岩土所受到的施工作用、各类荷载的大小以及在这些荷载作用下岩土反应性状的监测。 (2) 对建设中或运营中结构物的监测。 (3) 监测岩土工程在施工及运营过程中对周围环境的影响, 比如对地基加固的检验与检测。
建筑工程中, 要选择在地质条件良好的场地上从事建设, 但有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建。因此, 为了保证工程质量, 往往需要通过现场测试对加固效果进行严格的监测与检测。现场测试可以为工程设计提供依据;对施工过程进行控制、检验和指导;为理论研究提供试验手段。但是现场测试在地基加固过程中需要注意下列问题:加固后的现场测试应在地基加固施工结束后, 经一定时间的休止恢复后再进行;为了有较好的可比性, 前后两次测试应尽量由同一组织人员、用同一仪器、按统一标准进行;由于各种测试方法都有一定的适用范围, 故必须根据测试目的和现场条件, 选用最好的方法;无论何种测试方法都有一定的局限性, 顾应尽可能采用多种方法, 进行综合评价。
6 结语
随着我国建筑工程及科学技术的逐渐发展, 岩土工程领域也有了新的目标, 对岩土工程的要求也逐渐提高。应采用标准化取样方法、工程地球物理探测技术、新仪器及新方法的研发、室内试验、现场试验、数据分析以及理论预测等, 使岩土工程测试及检测技术得到进一步发展。
摘要：新的岩土力学理论要变为工程现实, 如果没有相应的测试手段, 是不可能的。因为, 不论设计理论与方法如何先进、合理, 如果测试技术落后, 则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求, 不仅岩土工程设计的先进性无法体现, 而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以, 测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。
关键词：岩土工程,测试与检测,内容,应用
参考文献
[1]许明, 张永兴.锚固系统的质量管理与检测技术研究[J].重庆建筑大学学报, 2002 (1) .
岩土测试 篇10
岩土工程勘察就是通过调查、测绘、勘探与试验等方法获得与工程建设有关的岩体、土体和水体的空间分布、变化规律及其物理力学参数等信息,以此评价、论证、检验场地的稳定性、建筑的适宜性及环境的演化性,并提出设计施工的基本资料与原则建议。
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。这是因为它与钻探、取样、室内试验的传统方法比较起来,具有下列明显优点:
1)可在拟建工程场地进行测试,无需取样,避免了因钻探取样所带来的一系列困难和问题,如原状样扰动问题等。2)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。
2 一般常见的岩土原位测试手段及适用范围
1)载荷试验:可用于测定承压板下应力主要影响范围内岩土的承载力和变形模量。2)静力触探试验:适用于软土、一般黏性土、粉土、砂土和含少量碎石的土,可根据工程需要采用单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力量测的单双桥探头,可测定贯入阻力、锥尖阻力、侧壁阻力和贯入时的孔隙水压力。3)圆锥动力触探试验:轻型圆锥动力触探主要适用于浅部的填土、砂土、粉土、黏性土;重型圆锥动力触探试验主要适用于砂土、中密以下的碎石土、极软岩;超重型圆锥动力触探试验主要适用于密实和很密的碎石土、软岩、极软岩。4)标准贯入试验:适用于砂土、粉土和一般黏性土。5)十字板剪切试验:可用于测定饱和软黏性土的不排水抗剪强度和灵敏度。6)旁压试验:适用于黏性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、极软岩和软岩。7)扁铲侧胀试验:适用于软土、一般黏性土、粉土、黄土和松散～中密的砂土。8)现场直接剪切试验:可用于岩土体本身、岩土体沿软弱结构面和岩体与其他材料接触面的剪切试验。9)波速测试:适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速。10)激振法测试:用于测定天然地基和人工地基的动力特性,为动力机器基础设计提供地基刚度、阻尼比和参振质量。
3 现阶段岩土工程勘察中常用原位测试手段及优缺点
3.1 动力触探试验
动力触探技术在国内外应用极为广泛,是一种主要的土的原位测试技术,这是和它所具有的独特优点分不开的。其优点是:设备简单且坚固耐用;操作及测试方法容易;适应性广,砂土、粉土、砾石土、软岩、强风化岩石及黏性土均可;快速、经济,能连续测试土层;有些动力触探测试(如标准贯入),可同时取样观察描述。动力触探试验方法可以归为两大类,即圆锥动力触探试验和标准贯入试验。
3.1.1 标准贯入试验
岩土工程勘察中采用标准贯入试验手段主要用以判定砂土、粉土、黏性土的物理状态,土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力,砂土和粉土的液化,成桩的可能性等作出评价。现阶段是野外钻探常用的一种原位测试手段,但在钻探过程中,通过标贯实测,发现真正传输给杆件系统的锤击能量有很大差异,它受机具设备、钻杆接头的松紧、落锤方式、导向杆的摩擦、操作水平及其他偶然因素等支配,以及操作时的人为因素等造成勘察成果报告中提供地基土承载力时指标存在偏差。
3.1.2 圆锥动力触探试验
圆锥试验和标准贯入试验都属动力触探,圆锥动力触探是利用一定的锤击动能,将一定规格的圆锥探头打入土中,根据打入土中的阻力大小判别土层的变化,对土层进行力学分层,并确定土层的物理学性质,对地基土作出工程地质评价。通常以打入土中一定距离所需的锤击数来表示土的阻力。动力触探按锤击能量的大小不同可分为轻型、重型、超重型三种。轻型动力触探的优点是轻便,对于施工验槽、填土勘察、查明局部软弱土层、洞穴等分布,均有实用价值,重型动力触探是应用最广泛的一种,主要其规格与国际通用标准一致,超重型动力触探的能量指数适用于碎石土。圆锥动力触探试验目前也是应用较多的一种原位测试手段,圆锥动力触探的优点是设备简单、操作方便、工效较高、适应性广,并具有连续贯入的特性。对难以取样的砂土、粉土、碎石类土等,对静力触探难以贯入的土层,动力触探是十分有效的勘探测试手段。圆锥动力触探的缺点是不能采样对土进行直接鉴别描述,试验误差较大,直观性差。而且由于它和标准贯入试验一样均受锤击能量、落距等的影响,使其指标在应用过程中受到影响,还存在触探杆与土间的侧摩阻力的影响,以及在黏性土中击入的间歇使侧摩阻力增大,对试验成果都有影响。再有在操作过程中锤击速度也影响试验成果等,造成在勘察成果报告中提供地基土承载力时存在偏差。
3.2 静力触探试验
静力触探(CPT)是将圆锥形的金属探头以静力方式按一定的速率均匀压入土中,量测其贯入阻力,借以间接判定土的物理力学性质的试验。其优点是可在现场快速、连续、较精确地直接测得土的贯入阻力指标,了解土层原始状态的物理力学性质,兼有勘探与测试双重作用;特别是对于不易取样的饱和砂土、高灵敏的软土层,以及土层竖向变化复杂而不能密集取样或测试以查明土层性质变化的情况下,静力触探具有它独特的优点。缺点是不能取土直接观察鉴别,测试深度不大(常小于50 m),对基岩和碎石类土层不适用。
4 原位测试手段的发展方向
根据现阶段勘探中常采用的几种原位测试手段来看,标准贯入试验和圆锥动力触探试验由于受机具设备、人为因素的影响造成对指标产生偏差,技术人员在成果报告整理过程中考虑其影响因素采用指标时较为保守,很大程度上降低了地基土承载力,使地基基础工程在造价上受到影响。
目前从所采用的勘察成果资料看,静力触探其指标精准度相对较高,与动力触探试验指标相比,动力触探在测试时人为因素影响较静力触探大,在成果报告中采用静力触探指标提供的地基土承载力较动力触探指标更切合实际,会更适用于设计,为建设单位减少投资,但目前受市场经济影响,静力触探试验现阶段基本在中高层建筑以及有特殊要求的场地上采用,还未被广泛应用于勘探中,我们建议在今后勘探中多采用静力触探手段,多层建筑中静力触探孔可以适当将其作为勘探孔(指在适用于静力触探测试时)。
波速测试是根据弹性波在岩土体内的传播速度,间接测定岩土体的小应变条件下动弹性模量。在弹性波速测试中,为确定与波速有关的岩土参数,进行场地类别划分,为场地地震反应分析和动力机器基础进行动力分析提供地基土动力参数,目前试验方法有跨孔法、单孔法和面波法。波速测试现阶段也主要应用在中高层建筑场地中,多层建筑场地类别划分也是估算,不能准确的反映场地类别,因为场地类别直接影响设计及建设成本,据调查资料显示,Ⅱ类场地比Ⅲ类场地在工程造价上至少节约30%的成本。
载荷试验在各种原位测试手段中是较为可靠的一种测试方法,载荷试验的主要优点是对地基土不产生扰动,利用其成果确定的地基承载力最可靠、最有代表性,可直接用于工程设计。其成果用于预估建筑物的沉降量效果也很好。因此,在对大型工程、重要建筑物的地基勘测中,载荷试验一般是不可少的。由于勘察阶段对于成本控制等因素考虑,采用载荷试验手段的工程很少。
综合以上分析,建议静力触探、波速测试、载荷试验能在勘察工程中被广泛应用,其手段能较准确提供地基土的性能,为建设工程节约成本。
5 结语
通过对岩土工程勘察中原位测试手段适用范围的分析以及现阶段主要采用的几种手段存在的一些问题分析比较,目前部分原位测试手段在勘察工程中还未被广泛应用,综合考虑将来某些原位测试手段在勘察工程中能更好的应用,更准确的反映地基土的性能,使技术人员在资料编制过程中能准确的采用其指标,为建设工程节约成本。
摘要：通过对岩土工程勘察及原位测试的概述,介绍了常见的岩土原位测试手段及适用范围,阐述了现阶段岩土工程勘察中常用原位测试手段的优缺点,并指明了原位测试手段的发展方向。
关键词：岩土工程,勘察,原位测试,发展
参考文献
[1]邱广义,邱广明.环境岩土工程研究的特色和发展展望[J].山西建筑,2009,35(5):93-94.
[2]GB 50021-2001,岩土工程勘察规范[S].