岩土试验

岩土试验（精选11篇）

岩土试验 篇1

冻结法是岩土工程中的一种特殊施工方法, 随着冻结法向岩土工程应用的扩大, 冻结岩土的物理力学特性显得尤为重要, 而且在煤矿的冻结法凿井施工中, 冻岩土的物理力学特性对冻结壁设计、冻结方案的编制有着重要性影响。西部地区由于地层性质的特殊性, 东部地区冻结法凿井设计和施工经验不能完全适用, 给该地区冻结法凿井设计和施工带来了很大困难和风险, 所以, 获取此矿区地质土的物理力学性能指标显得尤为重要, 然而, 西部地区冻结岩土物理力学方面的试验数据很少, 本实验以内蒙古某矿井冻结工程实际为背景, 在该矿井两个控制层位取岩土芯样, 对该矿区地质土物理及力学性质进行分析研究。本实验的内容主要包括冻结岩土的单轴抗压强度、冻结岩土应力—应变关系曲线、冻结岩土的冻结温度和冻结岩土的三轴剪切强度。

1 试样的采集与制备

本实验选取地层较为薄弱的的钙质粘土层和砾岩层作为两个控制层位, 在确定的取样层位取岩土芯样, 用塑料保鲜袋包装密封并捆扎好, 然后贴好试样标签运至实验室, 制作试样时严格按照《人工冻结岩土物理力学性能试验规程 (MT/T593-1996) 》的要求执行。具体制样的结果如下: (1) 试样为直径50mm高100mm的圆柱体; (2) 用削土刀、切土盘和切土器将土块修整成形, 尽量减小尺寸误差且小于1.0%, 试样两端面平行度不大于0.5mm, 使其符合本标准上述规定; (3) 制备过程时观察并记录土样的层位、颜色、有无杂质、土质是否均匀和有无裂缝等; (4) 详细记录岩土样的土性、层位、标高。对所取的2种土质均进行3个温度水平 (-5℃、-10℃、-15℃) 下的冻土物理力学性质试验, 每种土质制作3-5个平行样, 在试验结果处理过程中, 根据情况剔除个别离散性较大的数据, 然后取其平均值为最终试验结果。

2 冻岩土物理力学性能的试验

2.1 冻岩土单轴抗压强度试验

冻土单轴抗压强度是一种短时间荷载下的强度, 为冻土试验中最直观、最基本的试验内容, 也是目前设计部门进行冻结壁设计的主要依据。本项试验利用WDT-100微机进行控制, 按试验操作规程的要求分别在-5℃、-10℃和-15℃三个温度水平下进行单轴无侧限抗压强度试验, 每个温度水平有3—5个试件, 试件加载方式采用应变速率控制, 应变速率为1.0mm/min, 当应力值达到峰值或趋于稳定时, 在此基础上再提高3%~5%的应变值即停止试验, 若应力值持续增加, 冻结粘性土) 轴向应变大于20%或冻结砂大于15%也要停止。

每组包括3-5个试件进行试验, 得到冻结岩土单轴抗压强度, 见下表1。

值得注意的是, 在加载应力作用初期, 冻土的强度衰减很快, 在实际设计中必须考虑冻土的长期强度, 而不能用瞬时强度代替长期强度。

2.2 冻岩土应力应变关系

压缩试验得到了A、B两组试件三个温度水平下的轴向应力σ与其相对应的轴向变形ε, 对每组每个温度水平的3个类似试件应力应变曲线图上的诸多点进行分析、剔除、求平均, 得到了A、B两组三个温度水平的冻岩土大致的应力应变关系曲线。

由图1可知, 在相同的试验条件下, 冻土单轴抗压强度试验的应力-应变曲线有两种类型:应变软化型和应该硬化型, 图1A-15℃、-10℃曲线和图1B-5℃曲线为应变软化曲线, 图1A-5℃曲线和图1B-15℃曲线为应变硬化曲线, 对于应变软化型出现应力峰值, 抗压强度取其应力峰值;对于应变硬化型不出现应力峰值, 抗压强度取其应变达到15%时的应力值。

2.3 冻岩土的弹性模量和泊松比

冻岩土的弹性模量为冻结岩土单轴抗压强度σS与其所对应的应变值ε的2倍值之比, 即E=σS/2ε;泊松比为横向应变与纵向应变的比值, 即ν=εX/εY。两者计算结果如表2所示。

2.4 三轴抗压强度实验

试验严格按照《人工冻结岩土三轴剪切强度试验方法 (MT/T593.5-1996) 》执行。首先制作Φ50.0×100.0mm的圆柱体试样, 其次确定加载方式, 土层的三轴剪切强度试验在施加轴向剪切荷载时选用应变速率进行控制, 速率为0.06%/min, 最后, 固结土样后进行冻结, 试件在要求冻结温度下至少达到24小时。

三轴剪切强度试验在三种不同的围压对同一组试样进行三轴剪切试验, 其中一侧压力值为按照重液理论公式计算的侧压值, 其它围压的大小和级差按照下式确定:

式中:σ———土样所处深度的侧压值, (MPa) ;γ———按重液理论所取土层侧压力系数, MPa/m。

当围压较小时, 土层的三轴剪切强度特征可以用莫尔强度准则来描述:

式中:σ1, σ3———最大和最小主应力, MPa;C———内聚力, MPa;φ———内摩擦角, ° (度) 。

按照上述加载方式和计算公式, 两个冻结岩土层三轴剪切指标参数如下表3。

3 小结

3.1 在单轴压缩条件下, 冻结土样主要呈张剪破坏特征, 单轴抗压强度总体上随着试样温度的降低而增大, 砾石单轴抗压强度受温度影响较小, 单轴抗压强度随着温度的降低增加有限, 钙质粘土层单轴抗压强度随温度降低增加比较明显。所以在冻结方案设计时可以通过降低温度来增大钙质粘土层冻结岩土的强度;A组钙质粘土层冻土单轴抗压强度约为B组砾石层的1/4, 可以考虑把此组钙质粘土层作为控制层位进行设计。在冻结法施工过程中, 由于巷道开挖后并不能立即支护, 其间会有一定的时间间隔, 在这段时间内, 冻土的强度会随时间而大幅度降低。因此, 设计中必须考虑冻土的长期强度, 而不能用瞬时强度代替长期强度。

3.2 处于相同层位每个温度水平土样的土样冻结土样单轴应力-应变关系相似, 所以本实验在获得它们的原始应力-应变关系曲线后对诸多点进行整合, 得到他们共同走势的关系曲线, 更简单且有代表性。冻结岩样单轴应力-应变关系呈弹脆性特征, 冻结土样破坏变形在3.5%~7%之间, 冻结岩石样破坏变形在2%~4.5%之间。对冻结方案设计及后期监测提供了数据支持。

3.3 试验数据的计算结果表明弹性模量总体上随着试样温度的降低而增大, 而泊松比反之, 但变化幅度很小。

3.4 三轴剪切指标参数表显示, 冻土的三轴抗压强度随围压增大而增大较快, 冻土的三轴剪切强度随着温度的下降而增大;三轴抗剪强度指标由内聚力和内摩擦角确定, 冻土的内摩擦角随着温度降低而降低, 而冻土的内聚力刚好相反。通过土的三轴剪切结果可以看出为满足冻土强度和设计的需要, 可以把土的温度降低至合适的温度。

摘要：对西部某矿区地质的主要控制层位做了五项物理力学性能的试验, 得到了此矿区冻结岩土的部分力学参数和性能指标, 对此矿区冻结法凿井的设计与施工具有重要的指导意义。

关键词：冻岩土,控制层位,力学性能试验

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岩土试验 篇2

0 引 言

旁压仪试验是在现场钻孔中进行的一种水平向荷载试验，旁压试验原理是通过向圆柱形旁压器内分级充气加压，在竖直的孔内使旁压膜侧向膨胀，并由该膜将压力传递给周围的土体，使土体产生变形直至破坏，从而得到压力与扩张体积(或径向位移)之间的关系，根据这种关系对地基土的承载力、变形性质进行评价。旁压试验于1930年起源于德国，最初是在钻孔内进行侧向载荷试验的仪器，这也就是最早的单腔式旁压仪。1957年，法国工程师路易斯-梅纳研制成功三腔式旁压仪，因其应用效果良好而推广普及到全世界。旁压仪在我国已有40多年的应用历史，而在各类岩土工程中得到推广和应用还只是近20多年的事。随着我国“十三五”规划及“一带一路”的实施，一些超大工程和高层建筑物日益增多，这些工程要求勘察能提供准确、可靠的地基岩土的物理力学参数。旁压试验作为一种原位勘察测试技术，可以在不同深度的土层或软岩中进行测试，提供土层或软岩的有效力学参数；与室内试验相比，有快捷、省力而又经济的特点；同时旁压试验的机理也在几十年的发展中日趋完善。这些是旁压试验在我国岩土工程中得以推广的原因。目前，旁压试验已经应用到黄土地基、软土地基、冻土地基和软岩地基的勘察测试中，为设计部门提供可靠的参数。旁压试验基本原理

1.1基本假定

a 钻孔周围的岩土介质是均质无限体,孔穴呈圆柱形，孔穴扩张处于平面应变状态； b 孔周介质具有各向同性和弹塑性； c 介质是连续的并且处于平衡状态； d 孔穴扩张时，介质的应力应变关系能用増量弹性理论描述，屈服面服从摩尔一库仑方程； 1.2弹性理论

孔穴受到内压力p后开始扩张，扩张初期，孔周介质径向应力増加，环向应力减小，介质富有弹性可张性质，处于弹性应力状态。

处于弹性应力状态土的应力应变关系可用下式表示：

（1）

式中Δσθ、Δσr、Δσz 分别表示环向、径向、竖向应力增量，以压为正，εθ、εr、εz 分别表示环向、径向、竖向应变，以压为正；[D]表示增量弹性矩阵。孔周土的平衡微分方程为：

（2）

取压应变为正，则几何方程为：

（3）

式中r表示孔穴内壁半径;u表示距离孔穴中心为r处的水平位移。孔穴扩张的边界条件为:①r→∞时,u=0;②r=ri时,Δσr =Δp。其中ri表示孔穴半径,Δp表示孔内压力增量。

联解式(1)～式(3),并代入上述边界条件, 可得弹性位移场和应力场：

（4）

式中E表示土的弹性模量;ri 表示孔穴半径;μ表示土的泊松比，Δp 表示孔内附加压力。

对孔壁土，式(4)可以写为:

（5）

式中G表示剪切模量, E表示弹性模量，P0表示初始水平应力，p表示孔内径向压力，εi表示孔壁环向应变，此处压为正。ui表示孔壁位移。式(5)第一个公式就是弹性阶段旁压试验应力应变关系。1.3 c ≠0、φ≠0 土的塑性理论

随着孔穴进一步扩张，当孔周介质应力状态满足摩尔-库仑方程时，孔周介质进入塑性应力状态。孔周土的屈服方程为:

（6）

式中 c、φ分别表示土的粘聚力和内摩擦角。

孔壁土由弹性应力状态进入塑性应力状态的界限压力记为 Pcr，称之为临界压力。联解式(5)、(6)得：

（7）

孔周土处于塑性应力状态时，由于试验平面应变的缘故 σ1 =σr , σ2 =σz , σ3 =σθ，联解方程式(2)、(6)并应用孔壁应力边界条件，得塑性区应力分布：

（8）

孔壁土进入塑性应力状态后，随着孔内压力p的增加，孔周出现塑性和弹性两个应力区。根据式(8)，可以得到孔周土进入塑性阶段后的旁压试验应力应变关系式:

（9）

式中rcr表示弹性区和塑性区分界面的半径,ri表示孔穴内壁半径。下面求rcr/ri的表达式。取一个单位长度的孔穴，可以列出下式:

（10）式中ucr表示弹塑性区临界面的水平位移，ΔV表示单位长度圆环的体积变化 ,以体积压缩为正。

孔壁环向应变：（11）

弹塑性区临界面环向应变：

（12）

塑性区平均体积应变(取体压缩为正)：

（13）

将上述三式代入前式(10)整理可得：

（14）

其中εcr根据式(5)，用下式表达(受压为正)

（15）

将式(14)代入式(9)，得到孔周土进入塑性阶段后的旁压试验应力应变关系式：

（16）

式中Pcr、εcr分别表示临界压力和临界应变(压缩为正)，表达式见式(7)、(15)。εv表示塑性区平均体积应变，以体压缩为正。

1.4 φ=0 土的塑性理论

对φ=0情况，将c记为cu(表示不排水粘聚力)。

同理可得出下述公式:

临界压力表达式:

(17)

塑性区应力分布为 :

(18)

(19)

旁压试验应力应变关系式:

(20)

式中εcr表示临界应变，以压缩为正，表达式见式(15)。εv表示塑性区平均体积应变，以体压缩为正。

1.5 c=0土的塑性理论

对c=0情况，同理可得出下述公式: 临界压力表达式:(21)

塑性区应力分布:

(22)

旁压试验应力应变关系式:(23)

式中εcr表示临界应变,以压缩为正，表达式见式(15)。εv表示塑性区平均体积应变，以体压缩为正。旁压试验技术设备

图1 旁压仪

岩土工程勘察技术中的旁压试验采用的是旁压仪，旁压仪基本上由加压稳压装置、变形测量系统和旁压器（旁压探头）三部分构成，加压稳压通由高压储气瓶、精密调压阀、压力表及管路等组成。变形测量系统由不锈钢储水筒、目测管、位移和压力传感器、显示记录仪、精密压力表、同轴导压管及阀门等组成。旁压器是旁压试验的主要部件，整体呈圆柱形状，内部为中空的优质铜管，外层为特殊的弹性膜。旁压器从结构上区分有三腔式和单腔式两种，根据旁压器的结构和置入土体中的方式不同，从应用功能上区分又可分为预钻式、自钻式和压入式三种旁压仪。整个系统流程如下图。

图2旁压仪系统示意图 旁压试验流程

旁压试验步骤一般按以下步骤进行:

(1)选择适当的仪器和成孔方法，确定旁压孔的数目、布置和测试深度。

(2)检查旁压管路长度是否合适(一般应不小于(Z+5)m，Z为孔深)，仪器本身各组件和接头等是否正常。并进行旁压仪充水和去气。

(3)仪器综合变形校正和弹性膜约束力校正是为了率定由于旁压仪的弹性膜和管路系统所引起的压力损失和体积损失。

(4)钻孔结束后，给体积计调零并将探头尽快地插入土中，探头下放时动作要细致均匀，以免钻孔中被排开的水和空气在探头和孔壁之间受到挤压而产生附加的孔壁超压力。

(5)缓慢打开测管阀门，此时探头中产生静水压力为主腔的第一级荷载。旋转调压器旋钮时要平稳，当加压因不慎超过预定压力时，不允许退回来，直接记下该压力下的读数。加压等级一般应使P—V曲线具有 8～14 个点。

(6)终止试验是将探头中的水依靠弹性膜的约束力和管道中的高压将水回送到测管、辅管或水箱。

(7)试验数据记录应包括旁压仪型号、成孔工具、地层及地下水位的情况，校正试验、正式

试验都必须按照规定格式填写记录表。工程实例

本次工程实例选取旁压试验在黄土地基的应用。

黄土主要分布在华北黄土高原，在过去的半个世纪，由于黄土对水的特殊敏感性及其变形、强度等特殊的力学性质而引起人们对它的关注和研究。为提供黄土地区地基承载力，中国科学院武汉岩土力学研究所于2002年6～8月在甘肃谗口—柳沟河高速公路段、山西大同—运城高速公路段、陕西阎良—禹门口高速公路段共6个试验场地进行旁压试验和其他现场试验。这几个试验场地均为黄土地貌，上覆黄褐色、红褐色、褐黄色、褐色的粉质粘土、粘土、粉土、粘质砂土、粉土等黄土类土，其特点为：稍湿、可塑，稍密～中密，可塑，土质纯净，含针状孔隙，大孔较发育。旁压试验采用国产的PY-3型预钻式旁压仪，旁压器直径为50mm，测量腔长为250mm，全长为500mm。这次试验共有82个测点，测试最大深度为9.6m。

(1)图4是山西某一钻孔不同深度测点的压力-变形关系曲线，具有一定的代表性。该曲线具有恢复区、似弹性区和塑性发展区，分区比较明显，曲线完好；不同深度测点的旁压曲线非常接近，特别是恢复区、似弹性区的曲线，基本平行，说明这些土层属于同一类型的土，力学性质也相近；似弹性区曲线接近直线，在横坐标较小范围内压力P值升高很多，超过0.25MPa，说明钻孔孔壁土体基本没被干扰，土体结构没被破坏，成孔质量较好；当压力达到一定值后，土体遭受破坏，并快速屈服，表现在塑性发展曲线在较小压力范围内趋于水平，从这段曲线也可知，黄土是一种结构性土，结构性能较好，一旦结构被破坏，就快速屈服，失去承载力。

图3 不同深度的压力-变形关系曲线

(2)由于旁压曲线完好，各区曲线分区明显，容易确定临塑压力 Pf 和土层的静止侧压力 P0，采用临塑压力法来确定地基容许承载力，即

（24）

式中：fk 为地基容许承载力。由此确定的土层承载力，比由另一种原位试验静载试验确定的要略大，可能是由静载试验中承载板的尺寸效应和旁压试验的误差所致。

(3)变形模量是估算地基沉降量的重要数据，一般由室内试验取得，由载荷试验取得变形模量也有了比较成熟的方法和理论，但由旁压试验确定变形模量还未成熟，本文采用黄熙龄等人提出的旁压系数法，其公式为

（25）

式中：E0为变形模量；µ为泊松比；r为计算压力下的孔壁半径；m为旁压系数，黄土的m值取为31。图5是整理出的兰州场地某一钻孔和阎良场地某一钻孔的变形模量，它表现出一定的离散性，说明这2个钻孔的土层受到不同程度的干扰。

图4 变形模量沿钻孔深度的变化趋势 总结

在岩土工程的原位测试技术中，旁压试验设

岩土试验 篇3

关键词：土力学；模型试验；数字图像；位移；应变

中图分类号：TU411 文献标志码：A 文章编号：16744764（2012）05009205

在岩土模型试验中，变形量测对于理论建模和应用研究都十分重要。传统的变形测量主要采用标点法和网格法[12]，这些方法适应大变形量测，测点数量有限，变形的量测是局部的、粗糙的，不能满足土体渐进性变形全过程和细观力学变形特性定性与定量研究的要求。

近年来，高分辨率数码照相机和图像处理技术的广泛应用以及计算机运行速度的高速发展，为基于数字图像的土体位移场量测系统的开发与应用开辟了新的途径。Yamamoto等[3]利用铝棒来模拟土体，进行了一系列加筋地基的模型试验，应用数字照相变形量测技术研究了加筋地基的变形破坏机理；宰金珉等[4]在群桩模型试验中利用数码成像技术结合AutoCAD软件对土体位移场进行测试，获得了不同桩距群桩承台下土体的位移场；李元海等[5]通过在模型观测面上设置嵌入式彩色标点，然后应用数字图像处理技术，实现了板下土体变形测量；为了提高测量精度，White等[67]将流体力学中常用的颗粒图像测速技术应用到土体变形测量中，根据土颗粒组成的特征实现了土体破坏前的小变形测量。

笔者以互相关的图像匹配技术为基础，建立了一套基于数字图像的位移场非接触测量系统，并利用四边形等参单元的概念和基于位移模式的应变计算方法，进一步获得土体剪应变场分布。在此基础上将该测量系统应用于方形浅基础室内模型试验中，测量了试验过程中土体位移场及剪应变场的渐进性发展变化过程。1 数字图像相关技术的基本原理[8]

所谓数字图像相关变形测量技术，就是将土体变形前后摄取的散斑（灰度）图像分割成许多网格，每一网格称之为子区域（Interrogation）。将变形前任一子区域与变形后散斑图像进行全场匹配或相关运算，根据峰值相关系数确定该子区域在变形后的位置，由此可以得到该子区域的位移[9]，对变形前所有子区域进行类似运算，就可以得到整个位移场，数字图像相关技术基本原理如图1所示。陈亚东，等：岩土模型试验中土体变形的数字图像测量。

2.3 土体变形数字图像量测程序

数字图像相关法的变形测量程序基于MATLAB的图像处理工具箱来实现[13]。变形测量程序主要分为3大模块：图像预处理、主程序以及数据的后处理和圖形显示。其中主程序中相关系数算法采用基于傅立叶变换的算法，计算速度大大加快。采用高斯插值计算方法实现亚像素位移计算。

为验证程序的可靠性和精度，将模型试验现场拍摄的砂土照片作为初始图像，借助Photoshop将初始图像分别在x、y方向上偏移3个像素（0.852 0 mm）得到另一幅图像，利用上述变形测量程序来计算初始图像及偏移后图像之间的位移场。225个位移矢量统计分析表明x、y方向上的平均位移分别为0.851 0、0.850 6 mm，计算结果与真值匹配较好。图3为y方向上位移矢量的直方图。从直方图可以看出，y方向上的位移在0.824 0～0.880 0 mm之间变动，其中88%以上的矢量在0838 0～0.866 0mm之间变动，分析结果表明基于数字图像的变形测量程序具有可靠的精度[14]。

基于数字图像的变形测量方法与传统方法（如标点法）相比具有不干扰测量对象、试验工作量小、可以实现多点同时测量、无需预先确定测点位置以及测量结果稳定性好等优点。

3 应用实例

基于图像的土体变形测量系统可以用于各种岩土模型试验，笔者以竖向荷载作用下方形浅基础模型试验作为应用实例简单说明该系统的应用效果。

3.1 试验概述

参考相关文献[1516]，试验模型槽结构尺寸（内径）为长1.0 m，宽1.0 m，深1.0 m；模型槽长度方向的一面用钢化玻璃（厚度2.0 cm）代替，以方便摄取试验现场图像，其它3面及底板用钢板焊接而成，如图4所示。

图5 方形基础平面布置图 方形基础模型利用反力架系统和一小型丝杆升降机加载，按初步计算的极限承载力确定加载分级。基础所受竖向荷载通过CLBSZ型柱拉压传感器测量；基础沉降采用位移计量测，2只位移计对角布置，取其平均值为基础沉降值。

模型土料为细砂，密度为1.65 g/cm3，内摩擦角为32.5°，平均含水率为5.03%，相对密实度为081。试验时分层摊铺，控制每层重量，多遍夯击，直至砂土面达到设计高度[17]。

土体变形测量系统包括：高像素单反数码像机、计算机及照明设备等。采用数码相机拍摄每级荷载下土体变形后图像，并进行数字化处理，利用自行编制的基于数字图像相关法变形场测量程序分析土体位移场及剪应变场。

3.2 测量结果

3.2.1 位移场 图6为方形基础下土体在不同荷载阶段的位移场分布图，图中S为基础沉降，Q不同沉降条件下基础竖向荷载，QU为基础极限荷载。由图6可知，基础边缘处的土体首先出现侧向变形，发生剪切破坏，而直接在基底中心下的部分土体始终保持垂直向下的压缩变形，确实存在一类似倒三角形的“弹性核”；在极限荷载条件下，剪切破坏区（或称塑性变形区）进一步扩大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉，同时基础周围的土体隆起，地基发生整体剪切破坏。

图7为方形基础在极限荷载阶段（Q=QU）的水平位移及竖向位移等值线图，水平位移以向右为正，竖向位移以向下正。综合水平及竖向位移等值线分布情况来看，水平位移影响范围约为2倍基础宽度，位于基础正下方的土体竖向位移等值线相互平行，说明该部分土体处于弹性压缩状态。

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3.2.2 最大剪应变场 图8为方形基础在不同荷载阶段土体最大剪应变场，最大剪应变间隔为05%。由图可知，在加载初期，首先在基础边缘处出现剪应变泡；随着荷载的增加，剪应变泡逐步扩大，并向基础中心及土体深度方向方向发展，极限荷载阶段最大剪应变主要集中于基础正下方土体中，且最大剪应变在地表处趋于收敛。

以上方形基础模型试验结果表明，基于数字图像的变形测量系统可以获得模型土体在不同荷载条件下的位移场及剪应变场变化情况，试验结果规律性好，适用于岩土模型试验中土体变形发展过程的定性与定量测量。4 结 论

应用四边形等参单元的概念，给出了基于位移模式的应变计算方法，建立了基于数字图像相关技术的变形测量系统。该系统具有多点同时测量、非接触不干扰测量对象及工作量小等优点。

应用结果表明，该系统实现了方形浅基础下土体位移场发展直至破坏的全过程定量测量；基础下土体最大剪应变首先出现在基础边缘处，随后向基础中心及土体深度方向发展，最大剪应变在地表处趋于收敛，基础最终呈整体剪切破坏模式。

基于数字图像技术的变形测量系统为土体细观力学特性与全场变形特性定性与定量研究提供了有力的工具，在岩土工程试验研究中具有广泛的应用前景。

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（編辑 王秀玲）doi：10.3969/j.issn.16744764.2012.05.015

岩土试验 篇4

1 新疆地区岩土试验主要存在的问题

1.1 缺乏专业人才。

土工试验是土力学的一个分支, 是一个专门的试验专业, 专业性十分的强。但是我区一些中、小型企业土工试验室的操作人员大多数是以技术工人为主, 严重缺乏岩土工程师或具有专业岩土工程知识的技术人员, 对保障以及提高我区的工程质量是十分不利的。

1.2 土工试验室的工作人员素质不高。

长期以来, 因为经济因素, 一部分既没有土工试验专业知识也无很好操作经验的人员比如职校生充斥在土工实验室里, 这些职校生往往是一些工程类相关专业的学生, 他们没有经过专业培训就上岗操作了, 他们无法适应全面、全方位的试验项目。甚至出现违规操作、篡改数据的现象, 令人痛心。

1.3 受经济模式的影响, 一直以来土工实验室仪器设备管理模式不太健全。

有一些单位为了片面追求眼前的经济利益, 放松了对实验室的管理, 很多单位采用实验室承包制, 而有些工程勘察单位本身没有土工实验室, 采用挂靠的方法, 更有个别个体工程勘察者采用打游击的方法来完成该项工作, 质量更无法保证。

1.4 随着近年勘察市场的迅猛发展, 仪器设备的生产单位也不

断增加, 尤其是个体仪器设备生厂家增长迅速, 但对土工试验仪器设备的生产监管却不够, 一些仪器设备往往出厂时就不符合规范或标准要求。一些个体单位常常以价格相对低廉且销售上具有灵活性, 许多单位在购买仪器时常常首先考虑价格因素而舍弃正规的仪器生产厂家选取一些个体单位的设备, 导致试验结果的可信性受到影响。

2 建议

2.1 加强土工试验的专业培训和继续教育建立系统的培训和继

续教育的标准和制度, 加大对试验人员的教育, 所有实验人员必须经过培训才可以上岗, 使土试人员能更深入地、系统地掌握并巩固专业知识。培养技术全面、业务能力强、能够发现问题、分析问题、解决问题, 能独挡一面的真正的高级人才。试验过程要以规范要求为主, 通过正确的操作方法, 得出试验数据。

2.2 必须加强企业内部管理, 建立健全完善的岗位责任制。

随着工程建设的快速发展, 近年来工程勘察单位也如雨后春笋般迅速增长。据不完全统计, 目前的勘察单位比二十世纪七八十年代增长了几十倍, 按照国家有关规范要求, 加强勘察资质、勘察队伍和土工试验室的规范化管理已是刻不容缓。

2.3 要加强企业、试验室及个人的诚信制度管理, 提高工作人员的职业道德。

通过诚信管理制度对违规者进行依法惩处, 通过诚信管理, 将不合格的企业、试验室及个人清理出市场, 建立一个新的有序的勘察市场, 从而确保土工试验成果的真实性、可靠性, 进而达到确保我区整个工程建设的质量安全可靠。

2.4 严格遵照标准, 加强设备管理。

国家标准和部颁规程规范、技术质量标准、批准的设计文件是试验工作的依据。有了这些规范、规程、标准和文件, 才能使试验工作的实施、数据分析和结论有据可依。严格根据通用技术标准的有关规定, “土工仪器的使用年限应作具体规定, 各类土工仪器应定期按检验规定检验, 对量测系统每年检定一次, 对机械系统每两年检定一次, 检定不合格者应检修或报废常用的土工仪器连续使用十年应报废”。使用符合国家标准的仪器或元部件。只有使用符合标准的仪器设备, 才能得到可靠的试验数据。仪器长期使用要注意维护保养和更新。

参考文献

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[2]GB/T50123-1999, 土工试验方法标准[S].

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[4]曹伟.岩土工程勘察中土工试验质量管理的探索[J].安徽建筑工业学院, 2007, 15 (1) :55-58.

[5]GB/T 15406-94, 土工仪器的基本参数及通用技术条件[S].

岩土试验 篇5

目前，正处于社会发展的快速阶段，国家加大了多种社会主义现代化建设的投入，重视程度也越来越高，水电工程方面的建设成为社会关注的焦点，也是国家实现持续发展的一个关键性标志。只有提高了水利工程的建设质量，才能在最大程度上加快社会主义建设的步伐，使社会快速的进入到现代化建设中。岩土是水利工程建设的基础，它的使用离不开基础岩土试验检测技术。文章主要以试验检测样品检测、封存、采取以及运输进行了探讨，并对如何使采取样品的代表性以及质量得到提升进行了分析。

1.试验检测样品的采取

从某种意义上来说，岩土样本的质量，将会直接影响到岩土试验的质量。进行地基岩土试验检测，其目的在于为水利水电工程设计提供不可或缺的参数，是水利水电工程设计的重要依据，因此地基岩土的试验检测是水利水电工程的首要环节，直接决定了水利水电工程的设计与规模[1]。在地基岩土层的试验检测中需进行定量定性的分析，分析的前提是岩土样品，其质量及代表性直接影响着试验检测结果的误差，错误的试验结果会影响水利水电工程的设计与施工，给水利水电工程带来不可估量的破坏与损失，这样的个例层出不穷。因此，选择有代表性、有效性和适应性的岩土样品是准确进行地基基础岩土试验检测的首要条件，特别是岩土样品的代表性至为关键。现场采取是建筑工程地基岩土样品监测的主要方法，监测样品主要包含了岩土样品和原状土样品。对于原状土的样品采取主要利用的仪器就是取土器，可通过钻孔内打入法、直接基坑切取法、钻孔内压入法和钻孔内泥浆护壁转进法等[2]。

2.试验检测样品的封存与运输

2.1试验检测样品的封存

2.1.1土壤样品

不管是采样扰动土样品还是原状土样品，在结束了采样之后都要立即对土筒密封，做好标签；对于样品土筒上的缝隙必须进行胶带密封、熔蜡填涂的处理。假如原状土的样品没有填满取土筒，那么就要用扰动土来填补原状土与筒壁形成的缝隙，对于扰动土，必须选择湿度最接近天然的。除此之外，土壤样品送验单、样品标签及资料符号说明都要进行认真的填写和准备，并保证样品取完后第一时间送至实验室。

2.1.2地基岩石样品

要使岩土样品在取样后还能保持原有湿度，就必须在完成取样后立即进行密封，但硅质硬岩样属于其中的特殊，可以不采取处理。对于泥质岩样品，可采取纱布包裹再熔蜡浇筑的处理。但无论是泥质样品还是硅质硬岩样样品都必须附有标签，所有取样完的样品试件都要第一时间附上送样单送至实验室。

2.2试验检测样品的运输

对于现场取样的岩石样品在送至实验室的过程中，保证其运输的安全可靠性是至关重要。尤其针对岩土样品的运输，一定要保证在运输前安全的装入箱子中，并应纸条、麦草、稻草、锯木粉等软质材料对箱中缝隙进行填补和衬垫，以确保和提升运输的安全性和可靠性。

3.水利水电工程地基基础岩土试验检测

从目前来看，地基岩土试验检测主要抱哈了两个方面：室内试验检测和现场试验检测。室内试验检测，一般是指待检测样品在监测项目依据下进行的形状加工、模拟等来实现物理检测的手法，通常这样检测出的结果是比较全面的，但却缺乏一定的直观性。现场检测即原位测试，就是说在天然岩石上直接检测的方法，主要采取的手段包含荷载试验、静力触探试验、动力触探试验等。这样检测得出的结果对地基岩土的力学性质、参数等具有很大的确定作用。例如，水利工程中的.围岩岩土力学指标如表1所示。这其中，荷载试验是最基本的一种检测方法，其主要通过对地基受力状态的模拟来实现测试，方法直接结果具备品具备代表性，这样才能更好的避免误差的出现，进一步强化水利水电工程的安全性；第三，样品的标记工作是一个关键，务必保证样品封存运输中做好标记、附加送样单；运输中还要注意样品的防震，以保证样品安全可靠的送至实验室；第四，样品检测中，必须遵照国家及地方的规范要求进行，以此提升样品检测结果的准确性、可靠性，从而为实现水利水电工程地质基础岩土试验检测提供科学的技术支持。检测中每个环节都会影响到结果数据的准确性及可靠性，因此检测中的每个环节我们都要认真对待，检测方法的选择谨慎小心，检测流程规范标准，这样得出的数据结果才更具备科学性、有效性及可靠性，工程才会更加顺利的开展。

4.结语

总而言之，水利工程的地基基础岩土试验检测是一项要求严格的工作，在进行这项工作前务必要对水利水电工程的地质条件、岩土物理性状等进行提前了解和掌握，采取现场近年来，地基岩土检测的手段越来越成熟，国家与地方也提高了关注的力度，并相继颁布了标准和规范。尽管如此，影响室内试验检测结果准确性的多种环节，如样品运输、样品采取、样品封存等仍存在众多问题，导致了多起建设事故的发生。这就给专业人员敲醒了警钟，务必要注意以下的几个问题：第一，充分了解水利水电工程地质条件、岩土物理性状等是开展试验检测的关键，并且在检测中要坚持现场测试检测与室内试验检测相结合的原则，才能提升和保证地基岩土样品力学形状检测的全面性；第二，一定要保证采取的样测试和室内测试相结合的方式来提高地基岩土样品力学性状监测的全面性。另外，提高样品采集中工程施工安全、样品标记和运输防震等同样是岩土试验检测中的工作重点。

参考文献

[1]郎宇平.浅谈水利工程地基基础岩土试验检测的技术[J].广东科技,,02:91+81.

岩土试验 篇6

关键词：岩土工程勘察；土工试验；常见问题；改善措施

一、岩土工程勘察土工试验中的常见问题解析

1.试验操作人员忽视土工试验。当前的实际工程建设中，还有些试验人员忽视土工试验的开展，没有认识到土工试验的重要性。在试验过程中没有严格按照现有行业规范为试验提供好的试验环境，土工试验过程中需要测量温度、岩土试样的湿度等，其检测的结果会受到外界环境的影响，但是有些试验人员在试验室中使用空调、暖气等，使得试验的准确性受到了影响。

2.不规范的进行试样的采集与处理。当前工程建设不断增多，岩土工程的勘察也逐渐受到关注和重视，越来越多的企事业单位以及社会力量参与到其中，伴随而来的问题就是技术人员的素质问题。为了使工程任务更快的完成，继续下一个工程建设，提高经济效益，野外工作人员盲目的采集试样，并没有依据规范进行采集操作，使得采集到的样品缺乏代表性，不能将工程建设地区的地质情况如实的反映出来，而且在运输和保存样品过程中，样品会受到风干、潮湿等因素的影响，甚至会出现样品混乱的现象。

3.土工试验仪器老化严重。现阶段，在岩土工程勘察的土工试验过程中，很多仪器设备都出现了老化、损坏等现象，这不可避免会对土工试验的准确性以及可靠性产生影响，如果仪器设备出现故障，一般情况下需要对损坏的仪器进行检查维修，但是还有些试验室为了谋取最多的利益，依旧持续使用这些需要报废的仪器设备，导致获得数据信息并不可靠。此外，由于我国并没有完善的监督管理制度，使得土工试验缺少完善的体系，因此对于土工试验的检查也并不重视。

二、岩土工程勘察土工试验的改善措施

1.认识到土工试验的重要性。采集样品的质量将会土工试验的效果以及准确性产生极为重要的影响，对于试验人员忽视土工试验重要性的问题，需要采取有效地措施加以改进，要努力让试验人员认识到土工试验的重要性，明确其对岩土工程勘察以及整个工程建设的重要作用，可以定时开展土工试验交流会，邀请土工试验人员参加，对土工试验问题进行共同交流和探讨，还可以邀请土工试验的相关专家进行讲座，对土工试验的相关内容进行讲授。此外还可以让土工试验人员参与教育培训，使其认识到忽视土工试验对于工程建设的影响。

2.保证试样采集的规范化。岩土工程土工试验中，采集到的岩土试样的质量将对试验的准确性造成极为重要的影响，其重要性是十分明显的，因此对岩土试样的采集过程中，需要严格按照相关的规范标准对试样进行采集，不能随意的采集试样，根据采集试样的颜色、软硬等程度科学的对岩土物理指标进行评估。在室内进行岩土试验过程中，需要对岩土试样的性质进行科学的描述，对于样土中含水量不够稳定的问题，需要对试样进行有效的保存。为了提高试样的代表性，使其能够将土质的特点准确的反映出来，采集试样的数目一定要满足有关规范、标准的要求，不宜过少，并且要满足各种地基土的物理力学指标统计要求，防止试样太少而出现误差。

3.强化土工试验的质量管理工作。土工试验的质量和准确性是整个建筑工程质量实现的重要基础。因此，土工试验的管理体系也需要保持科学性与合理性。同时，这也就要求企业的其他功能和土工試验质量管理体系形成相互呼应的状况，使之发展成为一个全面性和系统性的有机整体。全面提升项目各方面对土工试验质量管理的重视，将土工试验质量管理放在重要的位置，在不断完善责任制度的同时，也要对岗位和责任进行严格的划分，精细到个人。此外，严格按照市场准入标准执行，只有合格的土工试验专业技术人才才能进行高效的土工试验。

4.合理配置人力资源。岩土工程的土工试验人员需要对专业知识进行良好的掌握，还需要相应的职业道德素养，认真完成自己的本职工作。具体来说，土工试验的工作人员需要在知识和能力方面有所提高，以高水准的土工试验取得投资方的认可，同时还要注重对自己综合素质的培养，以便适应不同建筑中的土工试验要求。要不断提高施工人员的素质，在岩土勘察中除了需要强调勘查数据的准确性、严谨性等要求以外，还要注重勘察新技术提高，就不同工程结构物进行深入研究，进而得到岩土的各项理化性质。除此之外，还需要保障单位内部的人力均衡，对各岗位和劳动力进行实际的统筹分配，充分调动土工试验人员的创造性和积极性，提高人力资源的管理效率。

5.按时对试验仪器进行更换和检查。对于试验室仪器设备老化的问题，应当积极争取资金对于使用年限比较久的，并且不能准确检测的仪器设备进行更换。如果试验室没有足够的资金，就需要定期对设备进行检查，使其能够正常运行，并能够提供出准确的数据信息，还需要由专业的维修人员对不能提供准确数据的设备进行评估，对其合理修理，如果不能修理需要及时更换。试验室的上级管理人员也需要提高对仪器使用的重视程度，避免使用故障设备。

结束语：总而言之，岩土工程勘察的质量以及水平是十分重要的，将直接对人民群众的生产以及财产安全产生重要的影响，然而在实际的岩土工程勘察过程中会因为各种因素对岩土工程勘察土工试验的数据产生影响，进而对工程建设的质量水平产生限制，所以需要相关的工作人员改善土工试验中的不足，保证土工试验结果的准确性，促进岩土工程勘察顺利开展，能够使建设的过程具有较高的质量。

参考文献

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[2]赵立平.岩土工程勘察土工试验中的常见问题及处理[J].建筑·建材·装饰，2014.

岩土试验 篇7

一、岩土工程勘察中土工试验存在的问题

改革开放三十多年来, 随着我国经济的不断发展, 我国政府对基础建设的经济投入不断增加。但由相关媒体报道可知岩土工程出现了不同程度的质量问题, 这对于工程的安全性产生了不利影响。任何工程的建设开始前都需要进行良好的勘测工作, 给具体实施铺平道路, 帮助工程设计人员提供数据支撑。岩土工程建设也是, 而勘查工作中最重要的便是土工试验的部分, 需要根据该建设项目的目标, 并且在国家相关条例的指导下, 通过专业勘测技术和测量设备, 针对建筑区域中岩土工程的地形、地貌和水文等特性进行细致全面的测量, 并汇总成最终的调查报告。从1980年开始, 我国的岩土工程勘察体制就在不断进行完善, 不仅对过去工程勘测中行业标准的差异性问题进行解决, 还为今后建筑工程质量的勘察工作奠定了基础。然而, 目前的岩土工程勘测中的土工试验还存在不少的问题。

(一) 试验样本采集、处理不规范。随着现代化建设的不断拓展, 工程区域也在不断扩大, 在面对地形和地貌日益多样性的过程中, 岩土工程的勘测工作也逐渐受到了重视, 越来越多的组织和团体将资源投入其中。然而, 在具体的工作中, 不少的人为了快速完成工作, 提升项目的经济效益, 往往没有对工作引起重视。例如:盲目采集样本, 或是保存样本不合规范等。这使得试验没有足够代表性和指导性。除此之外, 在样品的运输、保存及其它处理过程中也存在不够细致的情况, 导致土样受到干扰, 出现样品混乱的问题。

(二) 实验人员过于轻视土工试验。由于该职业对于建筑工程建筑的重要性, 使得该行业的待遇和社会地位都在不断提升, 同时也使得行业内的部分人员开始出现骄傲、自负以及自我膨胀, 忽视了职业道德修养, 没有意识到自身工作所产生的社会效应。同时, 也有部分人员是因为受到技术水平的限制, 使得实验结果的准确性受到了极大的限制。在具体的实验过程中, 由于为了自身的舒适性, 而忽略了规定中对实验室的风扇和空调等设备的要求, 导致样品的湿度、温度等受到影响, 影响了土工试验的准确性。更有甚者, 为了逃避重复试验的状况出现, 将工作敷衍过去。

(三) 试验设备不符合标准。目前, 国内市场的销售仍旧是一个大的问题, 不少假货伪货掺杂其中, 这一问题蔓延至土工实验器具的市场之后, 便影响了土工试验的准确性。除此之外, 也有国家法律制约和规范不足的缘故, 导致勘测企业所使用的土工实验器材没有得到统一, 甚至有部分不符合国家的实验标准, 这样也给部分企业可乘之机, 利用设备器械节约运营成本, 有意购买劣质产品。因此, 我国在对该行业的约束和规范中上仍旧存在不少的漏洞和缺陷, 急需完善。

二、岩土工程勘测工作中的土工试验改进策略

(一) 健全和完善相关规章制度。由于我国建筑周边产业的发展时间都还不够长, 因此, 国家对其的规范和约束也还不够严格, 这也需要国家尽快加紧立法, 针对其中的问题确立相应细节来确立地方性规定, 在保障法律效力的同时, 又要保障法律法规的适用性, 借此规范岩土工程的勘测工作, 从而为工程勘测的土工试验提供法律基础。

(二) 提高工程土工试验人员的工作意识标准。由于样品的采集直接关系到土工实验的可靠性。因此, 需要对样本采集工作进行良好的规范, 保障样本采集的广泛性、多样性和特殊性, 尽可能保障样品实验结果符合实际土质和地质情况。同时, 对完成采集的样本也要进行规范化的管理和控制, 保障整个试验阶段的样本处于标准的要求之下, 一旦发生可能影响勘测结果的情况都要对该项目进行重新取样, 保障工作的准确性。

(三) 强化土工试验的质量管理工作。土工试验的质量和准确性是整个建筑工程质量实现的重要基础。因此, 土工试验的管理体系也需要保持科学性与合理性。同时, 这也就要求企业的其他功能和土工试验质量管理体系形成相互呼应的状况, 使之发展成为一个全面性和系统性的有机整体。全面提升项目各方面对土工试验质量管理的重视, 将土工试验质量管理放在重要的位置, 在不断完善责任制度的同时, 也要对岗位和责任进行严格的划分, 精细到个人。此外, 严格按照市场准入标准执行, 只有合格的土工试验专业技术人才才能进行高效的土工试验。

(四) 合理配置人力资源。岩土工程的土工试验人员需要对专业知识进行良好的掌握, 还需要相应的职业道德素养, 认真完成自己的本职工作。具体来说, 土工试验的工作人员需要在知识和能力方面有所提高, 以高水准的土工试验取得投资方的认可, 同时还要注重对自己综合素质的培养, 以便适应不同建筑中的土工试验要求。要不断提高施工人员的素质, 在岩土勘察中除了需要强调勘查数据的准确性、严谨性等要求以外, 还要注重勘察新技术提高, 就不同工程结构物进行深入研究, 进而得到岩土的各项理化性质。除此之外, 还需要保障单位内部的人力均衡, 对各岗位和劳动力进行实际的统筹分配, 充分调动土工试验人员的创造性和积极性, 提高人力资源的管理效率。

三、结语

岩土工程的勘察质量重要性毋庸置疑, 不仅关系着人们的幸福指数, 更是人们生命和财产安全的重要保障。但在具体的岩土测量过程中往往会遇到许多的困难和阻碍, 造成了岩土工程勘察的土工试验所提供的数据出现一定的偏差和失真, 这也就对工程质量控制造成了很大的影响。因此, 该行业的工作人员需要针对当前土工试验中的不足之处积极进行改善, 提升土工试验的质量和准确性, 帮助岩土工程的勘察工作顺利完成, 建成具有高质量和高水准的建筑。

摘要：在岩土工程的勘察报告中, 必须有细致完善的土工试验数据, 并以此作为基础完成工程的设计和规划, 这是十分重要的过程, 而且对整个工程的质量有着非常直接的影响。因此, 在岩土工程的勘察过程中, 尤其需要重视土工试验的质量控制和数据管理, 这是保障工程质量的基础, 也是设计规划的支撑。据此, 本文对当下岩土工程勘查工作中的土工试验进行简要的分析, 针对其中存在的问题进行针对性的研讨, 并给出了相应的解决方案。

关键词：岩土工程,勘察工作,土工试验,数据分析

参考文献

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岩土试验 篇8

通常情况下,可行性研究、初步勘察、详细勘察是岩土工程勘察的三方面主要内容,除此之外,工程地质勘察和测绘、原位测试、室内试验以及现场试验也是岩土工程勘察的内容。对某个地区的地质条件进行评估,是综合上述内容的勘察结果,对不同阶段所需的数据报告进行编制。作为岩土工程勘察中的一方面重要内容,与野外勘察相互结合起来,从而才能对某地区的土样进行定量以及定性的分析。只有这样才能够及时发现岩土工程勘察中存在的问题,为工程建设提供更为详实可靠的数据信息。

1土工试验在岩土工程勘察中的重要性

地基土样的物理力学指标是根据相关规范标准,利用相关的仪器设备对地基上的土样进行土工试验而得到的。物理力学指标与建筑工程各个方面都息息相关,不仅关系到建筑工程的施工方案设计,还关系到地基处理方案的选择。建筑物的基础设计,需要通过土工试验对边坡地基的稳定性进行分析,从而对建筑物有可能出现的沉降进行估算。如果土工试验质量出现问题,包括试验的土样无法代表整个地基的土质,在运输土样过程中,出现土样的风干、扰动等现象,这些都会影响试验的结果,从而导致岩土勘察工作不够准确,进而影响整体建筑工程施工。土样的物理力学指标的可靠性是土工试验的质量标准要求。在实际的土工试样过程中,尽管不同试验操作人员的技术水平以及专业技能有所差别,所使用的仪器设备也不尽相同,在试验过程中的环境也存在不同,但是土样测试结果的误差必须要进行控制,使得最终结果在相关规范允许的误差范围内。为了确保土工试验的准确性,尽量的降低误差值,需要对土样的测试结果进行详细综合的研究分析,同时要对土样的物理以及力学特性进行详细的分析研究,将误差的原因及时分析出来,这样有利于提高土工试验数据的准确性。

2岩土工程勘察土工试验中存在的问题

在我国,岩土工程勘察发展时间较短,在管理体制以及制度方面还不够完善,同时相关的监督管理也无法适应岩土工程勘察的发展,导致在土工试验中存在的问题越来越突出,从而对土工试验数据的真实性以及可信性产生了严重的影响。

2.1信息技术的运用不强

信息化技术的发展进步,带动了计算机技术的快速发展。从当前阶段来看,计算机技术已经普遍应用在各行各业,包括岩土工程中。但是,在岩土工程应用中,存在着相关软件功能不够完善的问题,同时软件的研发水平无法满足岩土工程的应用要求。总的来看,软件功能单一,工程勘察与设计之间的信息交流存在障碍,从而导致土工试验信息数据综合处理存在问题。

2.2仪器设备、实验室条件等硬件条件差

在土工试验过程中,仪器设备以及实验室条件是进行试验的关键所在。但是从实际的土工试验来看,在仪器设备以及实验室条件方面存在三点问题:

1)仪器设备陈旧老化。不同的仪器设备具有不同的使用年限,并且土工试验中所使用到的仪器设备应当进行定期的检定,每年对量测系统进行检定。在这个过程中,需要将检定不合格的仪器设备进行维修或者更换,连续使用十年的土工试验仪器设备则需要报废。但是目前很多单位的仪器设备陈旧老化,并且在使用过程中没有做好维护以及保养,从而导致土工试验数据的准确度无法保证。这些单位通常都是为了追求经济利益,继续使用不够精确的仪器设备进行土工试验,从而对土工试验检测结果的准确性产生了严重影响;

2)没有规范的进行仪器设备的选择。由于岩土工程项目的增多,对于土工试验方面的仪器设备需求也在不断增多,从而出现很多土工试验仪器设备的生产厂家,特别是个体经营的。但是在这个过程中,相关的仪器设备管理制度没有与时俱进,导致很多仪器设备质量达不到标准规定要求,甚至很多仪器设备的精确度不够准确,存在很大的偏差。这样在进行土工试验过程中,容易导致数据出现极大的落差,从而影响土工试验数据的准确性。除此之外,我国正规大型国有企业生产的仪器设备质量过关,但是售后服务不到位,并且售价较高,从而导致很多单位在考虑到价格因素的时候,偏向于购买个体单位价格相对低廉的仪器设备,这也在一定程度上影响了试验的结果;

3)室内环境条件较差。在土工试验中,温度以及湿度会在一定程度上对数据的准确性产生影响,尤其是室内外温度相差较大的季节,在夏季或者是冬季,如果在试验过程中,使用电扇或者空调对室温进行调节,会造成试样中水分的丧失,这样试验得出的数据会存在一定的偏差,从而对土工试验数据的准确性以及真实性产生影响。

2.3土工试验各专业配合缺失

在土工试验中,其一般流程通常如下:土工任务在被设计人员接受之后,由设计人员将勘探取样以及试验的任务下达给相关的单位,同时勘探以及取样的工作由钻探取样人员根据相关的标准规范来进行,最后由试验室接收钻探取样人员送来的情况报告书以及土样进行试验。但是在制订试验计划之前,设计和试验人员很少与勘探人员一起参加部分野外鉴别工作,试验计划不是三方共同制订,而是往往由设计单位提出比较原则的要求,试验人员则按照《试验规程》来完成试验任务的。在试验过程中,设计人员不是经常到实验室去了解试验方法是否与所采用的设计计算方法相协调或试验细节是否需要改造,他们主要从勘探报告中了解地层情况,从试验报告中选择土性质指标作为设计依据,建立在这样基础上的设计,很容易出现差错。

3加强土工试验质量的对策

当前土工试验中存在的问题,不但会影响土工试验管理,还会对岩土工程勘察工作产生不良影响,进而给工程项目建设埋下隐患。为此,本文特提出以下三方面应对措施,以提高土工试验质量管理,从而保证岩土工程勘察质量。

3.1提高土工试验人员的业务素质

作为一项对专业技术水平要求较高的工作,土工试验与其他工程勘察工作存在很大的不同,为了不影响试验技术水平,必须要及时分析以及总结土工试验工程,尤其是特殊的土工试验项目。这就对土工试验的操作人员专业技术水平以及素质提出了更高的要求。一方面需要加强对土工试验人员的培训工作,另一方面要引进专业技术水平较高的实验人员,同时还要健全完善相关的培训以及深造体系,只有这样才能在很大程度上提升土工试验专业人员的发展进步,为土工试验质量打下良好基础。

3.2加强行业管理及诚信管理

在社会经济发展的推动下,我国工程建设项目不断增多,从而带动了与工程建设相关行业的发展,其中工程勘察单位数量也在快速增加。根据调查统计显示,当前我国工程勘察单位的数量要远远高于二十世纪七八十年代。随着对建筑工程质量要求的提高,加强土工试验室规范管理已经成为当前亟待解决的问题。另外,还要加强对工程勘察单位的诚信制度管理,加强企业、试验室及个人的诚信制度管理。诚信是经济建设的基础,是建立市场秩序的保证,通过诚信管理制度,对违规者进行依法惩处,将不合格的企业、实验室及个人清理出市场,建立一个新的有序的勘察市场,从而确保土工试验成果的真实性、可靠性,进而达到确保我国整个工程建设的质量安全可靠。

3.3改善实验室硬件条件

要想做好土工试验,加强对仪器设备的维修保养,改善实验室环境是重要的手段以及措施。一方面要严格对仪器设备进行选择。在进行仪器设备选购的时候,要认真选择仪器设备生产厂家,选择价格相对较低,质量较好的仪器设备。并且要加强对仪器设备操作人员的培训,提高专业知识水平。另一方面要做好仪器设备的维修以及保养。土工试验数据的准确性,除了要确保仪器设备的质量过关之外,对于仪器设备的维修保养也是十分重要的。不但要正确的进行仪器设备的操作,在试验完毕之后,要做好仪器设备的保养管理,同时针对仪器设备的监督以及管理工作建立相应的体制以及模式,从而做好仪器设备的维护,减少数据误差的出现,最后还要管理好土工实验使用的材料。在土工试验过程中,试剂以及纯水等是常用的标准材料,很多土工实验室为了节约成本,就会用自来水来代替纯水,这样容易影响数据的质量。为了确保数据的准确性,必须要严格把关土工试验中的使用材料,同时选择信誉良好的厂家进行材料的购买,避免出现由于材料不合格而引起的质量问题。

4结语

从上述分析中可以看出,土工试验质量的好坏与工程建设项目质量息息相关。随着工程项目的不断增多,必须要加强土工试验质量管理,这样才能做好岩土工程勘察工作,从而为工程建设项目打下良好基础。在实际的土工试验过程中,经常存在信息技术的运用不强,软件开发不完善、仪器设备、实验室条件等硬件条件差、土工试验各专业配合缺失等问题。因此必须从提高土工试验人员的业务素质、加强行业管理以及诚信管理、改善实验室硬件条件等三方面入手来解决当前土工试验中存在的问题,从而更好的促进岩土工程勘察的质量,从根本上保证工程建设项目的质量。

摘要：论述了土工试验在岩土工程勘察中的重要性,分析了岩土工程勘察土工试验中存在的问题,从提高试验人员素质、加强行业管理、改善实验条件等方面,提出了提高土工试验质量的策略。

关键词：土工试验,岩土工程勘察,质量管理,仪器设备

参考文献

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[4]毕翔,李坚锋.岩土工程勘察中土工试验的相应问题及解决措施[J].科技致富向导,2013(12):50-51.

岩土试验 篇9

随着土工合成材料的应用, 配合生产上的发展和技术上的改进, 极大的推动了土工合成材料的全面日益扩大应用。1977年在巴黎召开了第一届国际会议, 而2002年在法国尼斯 (Nice) 召开的国际土工材料会议已是第七届。1980年美国Koerner R.M.关于土工合成材料的第一本专著问世, 到1998年已是第4版。1983年国际土工合成材料协会 (International Geosynthetics Society, 简称IGS) 成立。其后, 出现了一些关于土工合成材料的期刊、杂志、和时事通信, 这些都标志这土工合成材料已作为一种新材料在岩土工程等领域确立了自己的地位。与此同时, 各国制定和不断补充关于土工合成材料试验和应用的标准, 例如国际标准化组织 (ISO) 、美国 (ASTM) 、英国 (BSI) 、法国 (NS) 、德国 (DIN) 、日本 (JIS) 和澳大利亚 (AS) 等。本文是在上海召开的第四届土工合成材料亚洲地区会议关于试验研究在岩土工程中进展的编译。

(一) 膨润土防水垫渗透特性的研究

膨润土防水垫 (GCL) 的渗透系数很小, 是一种很好的防水材料, 可以用于文物古迹的保护, 为了研究GCL和周围土的渗透性, 用一个简单的仪器进行GCL的渗透试验。渗流测试仪如图1所示。圆筒的直径是28cm, 高度是65cm。滤纸放在圆筒的底部。在滤纸上放置砂层, 砂层厚度是5～14cm。修剪过的圆形GCL放置在砂层上面。膨润土粉末填充在GCL和圆筒的空隙之间, 另一层25～30cm厚的砂层放置GCL上作为承重层。

试样准备好之后, 水慢慢地注入到圆筒中直到水位达到顶端。此时, 用盖子密封圆筒。水头的改变和渗流的流出可以通过量管进行量测, 同时结合混合物的渗透系数亦可得到。在测量饱和GCL的厚度和砂的渗透系数之后, 可以计算GCL的渗透系数。

通过下降的水头测试, 几何渗流系数k

式中:a和A是滴管和圆筒的横截面积;L是结合层的厚度;h1, h2分别是t1和t2时的水头;渗流通过土层, 结合渗流系数k得

式中:L1是砂层的厚度;L2是GCL的厚度, L=L1+L2, k1和k2分别是砂和GCL的渗透系数。此时, 可以得到GCL的渗透系数如下:

测试中砂层的渗透系数是2.41*10-3cm/s。GCL的测试结果列于表1中。

注意:1. (1) 栏的渗透系数是联合公式 (2) 的渗透系数从公式 (4) 计算得到的。 (2) 栏的渗透系数是在假定砂的渗透系数k1=∞从公式 (3) 直接计算得到的。2.测试A3P中使用的GCL样品是在A3完成后经过24天风干后的样品。B1P中使用的GCL样品是在B1完成后经过24天风干后的样品。每一次测试持续了24～43天, 测试后GCL变成了泥团。

GCL上的土层必须有一定厚度, 压实好用来限制膨润土的膨胀。如果砂层被土代替, 那么测量GCL和周围土的联合渗透系数。文中提出的渗流测试对于评价GCL的渗透系数是合适的, 方法简单易行, 测试结果准确, 可以在工程中推广应用。

(二) 膨润土防水垫自愈特性的研究

膨润土防水垫 (GCL) 是将天然膨润土颗粒填充在织布和非织布之间, 采用针刺工艺使膨润土颗粒不能聚集和移动, 在全垫范围内形成均匀的防水层, 可用于人工湖防水、地下室防水、隧道防水、地下铁道工程防水、垃圾填埋场防水及路基防水等。

在设计和建造现代化固体垃圾掩埋式处理场时, 许多设计工程师和环保部门用膨润土防水垫 (GCL) 代替压实粘土衬垫 (CCL) 作为防渗材料。如果考虑大范围的掩埋式垃圾场的话, 使用的GCL可能会毁坏并且威胁到衬垫系统的安全性。为了定量的认识有裂缝GCL的自愈特性和为评价防渗能力提供依据, 进行了不同尺寸裂缝的一系列渗透测试, 得到了自愈特性和损坏程度的关系。

试验过程是根据美国材料试验协会标准ASTM D5887进行的。试验仪器是带有柔性墙的渗透仪, 如图2所示。GCL样品的直径是0.1m, 在样品的中心挖一个圆孔用来模拟裂隙穿孔。裂隙穿孔的尺寸分别是0.002m, 0.004m, 0.007m和0.01m, 测试过程是把样品放在渗透仪中, 维持室内压力550kpa, 吸入压力515kpa12小时, 用来允许固结, 膨胀, 饱和及水合过程, 紧接着样品底部的吸入压力上升到530kpa, 从而形成一个上升流。最后, 渗流稳定时测试渗透系数和时间的关系。

不同裂隙直径渗透系数 (k) 和时间 (t) 的关系曲线如图3所示。

在水合作用开始的起始阶段, 渗透系数的减小取决于裂隙愈合时水合膨润土的面积和厚度, 因此, GCL的渗透系数减小很快。随着试样裂隙尺寸的增加, 愈合时间变长, 膨润土达到一定厚度的时间变长, 所以起始阶段水合过程变长。在试样的裂隙完全愈合, 膨润土的厚度已经达到GCL最大渗流稳定的数值, 但是膨润土的空隙减小, 这是由于水压膨胀作用和膨润土厚度方向的约束力。这个过程很慢, 所以渗透系数的斜率很小。

当渗流稳定时, 比较GCL样品的渗透系数 (k) 和裂隙尺寸 (d) 的关系, 如图4所示。

渗流稳定时, 裂隙尺寸小时, 渗透系数k的影响也较小。总之, GCL样品渗透系数随裂隙尺寸的增加而缓慢增大;当渗流达到稳定状态, GCL的渗透系数和裂隙尺寸的关系如下:

式中:y-GCL的渗透系数, cm/s;x-裂隙的尺寸mm;t-时间, 天;

当裂隙尺寸小于0.002m, 渗透系数相似于没有破坏的;当裂隙的尺寸大于0.006m时, 渗透系数增加很快;当裂隙的尺寸大于等于0.01m时, GCL的渗透系数迅速增大, 并且超过了2个数量级。

GCL的自愈特性主要取决于膨润土的性质和厚度。膨润土的膨胀性越好, 厚度越薄, GCL的自愈性越好。另外, 工艺过程也影响GCL的自愈特性。当GCL的水合膨润土的流动性越好, 膨润土流经裂缝的速度越快, 自愈的时间也越短。GCL的生产技术也影响膨润土的流动性, 从而也影响GCL的自愈特性。

(三) 使用循环水压力计滞后特性的研究

土坝, 堆石坝, 蓄水坝, 常用测压管进行长期的水位观测, 这是方便和经济的。在土坝和堆石坝的合理位置, 用测压管准确和快速的测量坝体的渗流, 对于坝体的安全性是十分必要的。但是在长期的观测中发现, 有时测压管的读数不能准确反应坝体的水位。测压管的水位读数滞后于实际的水位变化。在分析测压管的数据之前需要知道滞后时间, 这样可以防止得到错误结果。

试验是用循环水模型进行的。空气压力传感器用来测量土中水位的变化。测试的模型如图5所示。模型右边是一个循环系统, 它可以为土块提供循环水。模型的中部是一个过滤装置。土样和土工织物放在容器中。空气压力传感器和测压管连在容器的不同部位。在测试中使用了8个测压管和3个空气压力传感器。测压管内径是2.7mm, 每2只测压管之间距离是25mm, 3个空气压力传感器的读数和对应位置的测压管数值进行比较。测试中的周期分别为0.5、2.5、9.8、12.5、20.8、46.5min。土样放在容器中, 其高度为100mm。土样分四层进行压实。在试验中使用了两种不同的干密度土, 分别为1.5g/m3和1.8 g/m3。土工织物分别放在土的顶部和底端。一个能透过水的碟子和砂砾放在顶部土工织物的表面, 用来保证水能够进入土的内部。水流从下到上, 土样保持饱和12小时。内部和外部的水管, 测压管和空气压力传感器是相连的。在试验之前进行空气交换。循环持续提供至少20个周期。

当T=0.5min时, 不同干密度的比较结果如图6所示。从图中可以看到, 在土体底部处, 两种不同干密度的接触点没有滞后现象, 水头损失主要取决于水位差。在土体高度为25m处, 测压管和空气压力传感器数值明显不同, 距离底部越远滞后特性越明显。同时, 干密度为1.5g/cm3的滞后性小于1.8g/cm3。从而可以看出土的干密度影响测压管水位的变化。

随着观测周期的延长, 当T=2.5, 9.8, 12.5, 20.8时都可以得到与T=0.5min时相类似的结论, 但滞后现象变小。当T=46.5min, 测压管和空气压力传感器的滞后性很小, 可以忽略掉, 从而测压管的数据可以直接用于分析。

使用压力计滞后现象随观测周期的延长而减小, 当达到某一观测周期时, 滞后现象可以忽略。明确坝体水压观测的滞后时间, 对测压管数据进行校正, 进而利用数据分析坝体的安全性, 这样可以得到比较准确的结果。

(四) 土工膜接缝评价热图解监测法的发展

修建掩埋式垃圾处理场时, 防水垫是焊接在一起的。应该仔细检查防水垫之间的接缝以防止不良焊接。目前有许多中检测方法, 如气压测试法, 真空箱测试法等。气压测试法简单而有效, 但它只能应用于双层融合焊法的接缝, 不能确定不良接缝的精确位置。真空箱测试法可以检查所有的接缝, 但是费时很多。热图解监测法可以弥补现有方法的缺陷。

图7是焊接接缝的横截面, 同时也给出了焊接的温度。将要焊接的薄片的上表面用自动焊接仪加热到350～400°C。热量传递到接缝的上表面, 使其温度增加到70～80°C。在不良的接缝上, 由于热传导率不同于正常的接缝, 表面温度确定了它的唯一分布。焊接接缝的热图像为确定接缝上不良位置的位置提供了依据。

使用自动热焊接仪把高密度聚乙烯片 (HDPE) 和柔性聚合物合金 (FPA) 焊接成单面或双面融合。为了构造接缝上的不良区域, 样品按下面制成: (1) 有刮痕的接缝; (2) 把一个外物比如薄片或橡胶片放在两个要焊接的薄片的接缝中; (3) 接缝之间放入油。

试验是在室内进行的, 周围和薄片的温度大概是30℃, 有不良区域的两薄板用自动焊接仪焊接在一起, 焊接速度是1.0～1.5m/min。薄片被焊接后, 使用热像仪在60秒内每间隔2秒来探测表面温度。

图8和图9是有刮痕和周围是凹槽的薄片被焊接时得到的热图像。在这些图像上, 焊接仪从底部到顶部得到图像。在图8中, 不良区域的温度明显比正常区域要高, 特别是在a点, 上层薄片有一个宽2mm和深1mm的凹槽, 明显的温度高。另一方面, 在下层薄片有1mm宽和1mm深的“d”处, 由于不良区域在“d”处的温度和正常温度差不多, 热图像仪几乎探测不到。不良接缝和正常接缝表面温度的最大改变出现在焊接后的2～4s内, 然后慢慢下降。

由插入外物造成的不良接缝不同于上面有刮痕的不良接缝, 不良接缝的温度比正常的区域要低, 因为插入外物部分的传热率增加, 下表面的热传导率下降。不良接缝和正常接缝表面温度的最大改变出现在焊接后的2～4s内, 然后慢慢下降。这一点与上面的结论相同。

气压测试法和真空箱测试法能够监测到的所有不良区域, 热图像仪都能监测到, 热图像仪法能够监测到传统测试法不能探测到的小的不良区域。该法简单易行, 可以在焊接过程中发现不良接缝, 测试结果准确, 弥补了其他方法的不足。

(五) 结语

在过去三十多年, 随着土工合成材料标准测试和规范的建立, 土工合成材料的试验研究取得了巨大进展, 在岩土工程领域的应用也会越来越多。本文主要得到以下结论:

1. 膨润土防水垫的自愈性能与膨润土的膨胀性、厚度、流动性密切相关, 它的渗透系数很小, 是一种良好的防水材料。

2. 使用循环水压力计的滞后特性随观测周期的延长而减小, 当达到一定周期为46.5min时, 滞后现象可以忽略了。

3. 使用热图像仪可以监测到土工膜焊接时小的不良接缝, 结果准确, 弥补了传统的气压测试法和真空箱测试法的缺陷。

摘要：介绍了近些年来土工合成材料的试验研究中在岩土工程中所取得的部分进展, 包括膨润土防水垫的自愈特性和渗透特性;使用循环水压力计滞后特性的研究;土工膜接缝评价热图解监测法的发展;土工合成材料的迅速发展与相应标准测试规范的发展。

关键词：土工合成材料,岩土工程,试验,进展

参考文献

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岩土试验 篇10

1 样品采取

1.1 重视样品的代表性以及质量

地基作为建设工程的重要前提, 实施地基岩石检测的重要目的是为工程建设设计提供不可缺少的参数, 也是建设工程施工设计的关键依据, 所以地基岩石检测试验是建筑工程建设过程中重要的环节, 直接影响着建设工程的规模以及设计。在进行岩土试验检测的过程中, 一定要定量定性的进行分析, 其分析的基础为岩土样品, 其代表性以及质量将会对试验检测结果的准确性产生很大的影响, 不正确的试验结果将会直接影响着建设工程的施工和设计, 从而致使建设工程出现不可估量的损失和破坏。例如, 某大桥的桥基持力层是土层, 由于试验检测样品在进行选择的过程中没有代表性, 在桥台建设刚刚竣工就出现了倾斜的现象, 而最终确认报废, 从而使建设方产生了很大的损失。所以, 选择具备代表性、适应性以及有效性的岩土样品可以切实可靠的实施地基岩石检测, 尤其是岩土样品具有的代表性是至关重要的。

1.2 样品取样手段与操作流程

建筑工程建设地基岩石检测样品主要是通过现场采取, 主要包括了岩石样品以及原状土样品, 而采取原状土的手段主要有孔内、钻孔利用取土器, 再通过打入法对样品进行切取;直接在基坑内对原状土样品进行切取;孔内、钻孔利用取土器, 再通过压入法对样品进行切取;泥浆护壁, 再通过回转钻进法对样品进行切取。而采取岩石样品的手段主要有直接在基坑内对基岩岩石样品进行采取;在钻孔内的钻芯中对岩石样品进行采取。

1.3 样品质量的信息化

第一, 土壤样品。土壤样品的信息化标准中最关键的就是取样土壤的种类, 其依据主要是建筑工程的性质, 而原则主要是建筑物的天然边坡、天然地基以及天然地层需要选择原状土;如果建筑工程既要通过土方调配当做填料, 还需要具备平稳的天然边坡, 则需要选择符合试验检测数量的原状土与扰动土;桥头填料、地基基础回填以及路堤填料等都需要选择扰动土;如果只需要对土的种类进行确定, 则不管是什么工程, 都仅应该选择扰动土。

在对土壤样品进行取样时, 需要确保所选取土样具备的代表性, 而取土位点能够选在钻孔、试坑、平洞、竖井、导坑以及天然地面中。在对原状土样进行选取的过程中, 需要尽可能的降低土壤扰动, 并尽量保持土的天然湿度与原状结构。选择钻机进行取样的过程中, 其钻孔的直径应该超过120毫米, 为了有效地使土受扰动的影响降低, 则需要选择相应的薄壁取土器。

第二, 岩石样品。在对岩石样品进行取样时, 需要确保所选取岩样具备的代表性, 而取样点能够选在钻孔、岩洞、槽探、基岩露头、基坑、竖井以及坑探中, 并选取可以通过现场进行采取的样品以及钻孔内所选择的样品当做样品试件, 在进行制备时, 需要对裂隙进行注意。

而对于样品尺寸远远低于标准尺寸以及粗粒非均质的结构岩样, 则可以选择规格不标准的试样, 但其高径比一定要保持二比一的比值;而被当做砌体石料的高径比一定要保持一比一的比值。通过外业钻孔对岩样进行选取, 需要及时对岩石钻芯取试样样品进行选取。

2 岩石样品封存

2.1 土壤样品

样品采取完毕后, 无论是扰动土还是原状土, 都需要马上密封取土筒, 并贴上标签;还需要把取土筒的全部缝隙用胶布进行密封, 并用融蜡填涂;如果原状土取样的过程中, 没有填满取土筒, 则需要用扰动土把筒壁和土之间的缝隙填充好, 而扰动土需要选择接近天然湿度的;还需要认真地填写土壤样品送样单, 并仔细填写取土样品的标签说明以及资料的符号说明等;取样完毕的土壤样品需要立刻送到实验室。

2.2 地基岩石样品

为了使岩石样品能够保持原有的湿度, 取样完毕的岩石试件需要马上进行包装封闭处理, 而硅质硬岩样则就可以不进行处理, 泥质岩样品则可以使用纱布进行包裹以后, 再用融蜡进行浇筑;需要在岩石样品的上下进行记号标注;不管是泥质岩样品, 还是硅质硬岩样样品都需要附上标签;而取样完毕的样品试件需要立刻和送样单一同送到实验室。

3 岩石样品的运输

现场已经取样的岩石样品, 在运送至实验室时, 必须要保证样品运输的安全性与可靠性。尤其是运输岩土样品的过程中, 在运输之前必须要装到箱子中, 箱子不仅方便搬运, 还可以避免震动;还需要使用一些软的材料对箱内样品间产生的空隙进行衬垫, 软垫层材料可以选择软纸条、麦草、稻草、锯木粉以及谷壳等。除此之外, 在搬运和装卸时需要小心轻放, 并要确保车速平稳, 为了保证岩土样品在进行运输时不会受到震动的影响, 应该把震动损度降到最小。

4 样品试验检测

随着建筑工程建设地基岩土检测技术的不断发展与进步, 国家与地方也相继颁布了一系列的标准规范, 所以, 在对样品进行试验检测的过程中必须要严格的根据相关的规章制度进行, 从而使试验检测的可信度以及可靠度得到提升。

5 结束语

为了使样品试验检测的准确性以及及时性有效地得到提升, 并为建设工程施工提供更加可靠、科学与公正的物理性状数据以及地基岩土力学, 文章在对地基岩土检测在建设工程施工以及设计过程中占有的重要作用进行阐述的前提下, 从样品检测、样品封存、样品采取以及样品运输等方面进行了讨论, 构建切实可靠的地基岩土检测技术的途径, 并重点的对样品取样具备的有效性以及代表性进行了阐述, 从而使地基岩土检测手段更加地成熟。

参考文献

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岩土试验 篇11

标准贯入试验是用63.5kg的重锤以76cm的自由落距, 将贯入器 (外径51、内径35mm) 打入土中15cm, 不计击数, 然后再打入土中30cm, 计其击数, 称为标准贯入击数。对于坚硬或极密实状态的土, 可免除15cm的预打, 直接击入土中测其击数。当击数达到50击时还未击入土中30cm应停止强行击入, 取得锤击数N=50和贯入度S<30cm的实测值即可。

标准贯入试验原来在美国普遍采用, 是为深基础设计提供土的指标数据, 1948年太沙基和派克又将标贯试验推广用于浅基础设计, 并将标贯试验锤击数N与砂土的密实度和粘性土的无侧限抗压强度qu建立了相关性。

标准贯入试验应用极为广泛, 这是其它原位测试方法无可比拟的。根据标贯试验击数可以确定:粘性土的状态和无侧限抗压强度;砂土的密实度和内摩擦角;各类土的容许承载力;全风化岩与强风化岩的判别;判别砂土的液化等。该项试验几乎适用于各种土层, 包括地下水位以下及地下水位以上的土层, 因而得到了勘察单位的广泛使用和重视。然而, 该项试验成果的影响因素也较多, 为了使该项测试手段能得到很好的应用和推广, 就多年的工作体会, 谈一谈该项试验在实际工作中应用的一些问题。

2 标准贯入试验在应用中的问题

对标准贯入试验成果的影响因素主要有两方面:一是在试验过程中受设备和人为因素的影响;二是对试验成果统计和分析的方法是否合理的影响。为了尽量消除这些影响因素, 应注意如下几点:

2.1 为保证贯入试验用的钻孔的质量,

宜采用回转钻进, 当钻进至试验标高以上15cm外, 应停止钻进。为保持孔壁稳定, 必要时可用泥浆或套管护壁。如使用水冲钻进, 应使用侧向水冲钻头, 不能用向下水冲钻头, 以使孔底土尽可能少扰动。

2.2 标准贯入试验所用的钻杆应定期检查, 钻杆相对弯曲<1/1000, 接头应牢固,

否则锤击后钻杆会晃动。

2.3 标准贯入试验应采用自动脱钩的自由落锤法, 并减少导向杆与锤间的摩阻力,

以保持锤击能量恒定, 它对N值影响极大。

2.4 在试验前, 应先钻少量孔,

概略了解勘察场区各种地层的分布情况及其物理力学性质, 以便为标贯试验的设计提供依据。根据钻探情况, 在不同和相同的层位的不同钻孔中应相应的做系统的试验, 同时配合土工试验, 以便对照分析, 在同一层位中试验次数不少于6次, 也可在深度上每隔1.0~1.5m试验一次, 以便了解薄层状或透镜状土层的情况。

2.5 地下水的影响。在地下水位以下钻进时或遇承压含水砂层,

孔内水位或泥浆面始终应高于地下水位足够的高度, 以减少土的扰动。否则会产生孔底涌土, 降低N值。

2.6 钻杆长度的影响。关于标准贯入试验锤击数是否要做杆长修正问题,

由于目前对钻杆能量损失的研究结果还不一致, 故意见分歧较大。现将国内外有关标准 (规范、规定) 和学者对杆长修正问题的意见和观点介绍如下。

2.6.1 日本《道桥下部结构设计指南—桩基础设计篇》规定:

标准贯入试验贯入击数要考虑杆长修正, 其修正系数为α= (1-l/200) , l为钻杆长度。日本在我国某地设计钢桩基础时, 在100m深的钻孔作标贯试验时, 用此修正系数进行杆长修正, 有其合理性, 因为超长钻杆不可避免的弯曲, 锤击贯入时产生明显的弹性变形, 增加了锤击数。对于一般深度的钻孔 (20~30m) 用此修正系数进行修正就无实际意义了, 因为产生的修正值很小, 并不影响贯入击数数量级的确定。

2.6.2 美国太沙基和派克用标贯击数计算

地基土容许承载力和用标贯击数确定砂土密实度, 确定粘性土的天然状态时, 对钻杆长度的修正无明确的规定。

2.6.3 美国西特 (H.B.Seed)

通过用不同杆长 (0m、10m、20m) 作实验, 发现钻杆愈长对中密与松散的砂, 得出较小的贯入击数N, 但对密实的砂则得出较大的贯入击数N, 西特的解释为:a.在松砂中, 贯入阻力低, 增加杆长就相当增加了重量, 必然增大了贯入度, 结果测得击数偏低。b.在密实砂中, 因贯入阻力大, 长钻杆受锤击发生挠曲变形及抖动现象而增加了贯入击数。

3 标准贯入试验成果的统计分析

标准贯入试验所得到的成果往往是客观的, 但对成果的统计和分析带有主观的因素, 并且目前尚无统一的规定, 因而对成果的统计和分析方法正确与否, 将直接影响其成果的准确性。

在统计前应结合钻探成果, 根据地貌单元、地层层位、成果类型和堆积年代等对地层进行统计单元划分, 对同一单元取得试验数据 (应不少于6个) 进行检查分析。当在野外鉴别上划分为不同层位的土, 但其试验的成果比较接近时, 可作为一个力学层合并为一个统计单元。当在同一单元体中出现个别离散性较大的试验数据时, 应对其高值或低值认真研究分析, 以确定在统计过程中是否取舍。目前对成果的统计方法很多, 有最大和最小平均值法、除掉10%后的最大和最小平均值法、算术平均值法、加权平均值法和中值法等等。统计方法的选择就要根据土的物理力学性质确定。当土质均匀, 试验数据的离散性较小时, 可采用算术平均值法或中值法;当土质不均匀, 试验数据的离散性较大时, 可采用最大和最小平均值法或除掉10%后的最大和最小平均值法。公式如下:

最大 (最小) 平均值=[最大 (最小) 指标值+算术平均值法]/2

由于各个地区的地质情况的区别, 对标准贯入试验的成果应用, 宜考虑到试验的各个影响因素, 通过大量的工程实际, 建立起地区经验公式, 合理的运用该项原位测试。

结束语