面向水利工程勘察的土工試驗技術(shù)研究

帥志強

摘 要：本文基于筆者從事土工試驗的相關(guān)工作經(jīng)驗，以面向水利工程勘察的土工試驗為研究對象，論文首先探討了土工試驗的主要儀器和設(shè)備，進而分析了工程勘查中土工試驗應當注意的問題。

關(guān)鍵詞：水利工程勘察 土工試驗 問題 儀器 設(shè)備

中圖分類號：TV523 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0053-02

土工試驗為工程設(shè)計或施工提供可靠的基礎(chǔ)指標和參數(shù)。如果測試指標失真，不僅使按此設(shè)計的工程失穩(wěn)甚至于破壞，就會造成財力、物力的浪費。土工試驗成果因試驗方法和試驗技巧的熟練程度不同，會有較大差別。這種差別遠大于計算方法所引起的誤差。工程勘察的主要目的就是查明有無影響施工場地穩(wěn)定的不良地質(zhì)作用，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，這一作用卻是存在，那么就對其作用進行分析，找出導致現(xiàn)象的原因，并將其對工程建設(shè)的影響作出客觀地評價。土工試驗是工程勘察中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。

1 土工試驗主要儀器和設(shè)備（圖1）

1.1 物理試驗儀器

土工試驗在水利工程勘察單位量大面廣，要消耗巨大的時間和精力，儀器設(shè)備的改進會給提高試驗效果以及實驗資料的質(zhì)量。（1）電子天平。在土工試驗中，電子天平是利用率最高的設(shè)備。（2）液塑限試驗儀器。液限塑限的確定目前很多單位還是采用圓錐儀法、搓條法來進行，但是水利部門已經(jīng)開始使用液塑限聯(lián)合測定儀，液限塑限采用這種儀器進行測定使試驗結(jié)果受人為因素的影響這種問題解決了。（3）顆粒分析儀器。系列標準篩分析主要針對粒徑大于0.075 mm的顆粒，在篩分的過程中基本上都是使用振篩機；懸液沉降分析法主要是針對粒徑小于0.075 mm的顆粒，大多數(shù)的單位都采用密度計法，還有一些單位采用移液管法。

1.2 力學性能試驗儀器

（1）固結(jié)試驗儀器。近些年來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，固結(jié)試驗儀器種類和規(guī)格越來越多，系列和多功能化的格局初步形成。固結(jié)試驗儀器種類主要有砝碼杠桿式固結(jié)儀和氣壓固結(jié)儀。①砝碼杠桿式固結(jié)儀。這種儀器是比較舊的，但是它隨著時間的推移已經(jīng)形成了系列化。從施加的壓力大小來看，分為低壓固結(jié)儀、中壓固結(jié)儀和高壓固結(jié)儀。砝碼杠桿式固結(jié)儀適用于做高壓回彈試驗，它穩(wěn)定性好，加荷直觀，精度較高，但是其勞動強度大，自動化程度較低，加砝碼時所產(chǎn)生的振動在一定程度上影響了試驗結(jié)果。②氣壓固結(jié)儀。氣壓固結(jié)儀的壓力源主要是采用高壓氣體，其加荷方便、操作簡單，勞動強度得到大大減輕，試驗的自動化程度得以提高，但是漏氣、壓力不穩(wěn)定等現(xiàn)象比較容易發(fā)生。

（2）直剪試驗儀器。在土的抗剪強度試驗中，有以下幾種比較常用：①雙速電動等應變直剪儀，其應變速度為0.8 mm/min 和 2 mm/min，可進行固結(jié)快剪和快剪試驗。②三速電動等應變直剪儀，在雙速基礎(chǔ)上剪切速度增加 0.02 mm/min，與此同時，還可以進行慢剪試驗。③電動四聯(lián)等應變直剪儀，它將四臺直剪儀聯(lián)為一體，經(jīng)變速箱變成三種切速率，可以將慢剪、固結(jié)快剪和快剪試驗同時進行，它具有手搖加荷裝置，根本不需要將砝碼每次都進行挪動。

（3）靜三軸試驗儀器。近年來，各勘察單位對三軸試驗重視程度日益增加。目前，應變控制式三軸壓縮儀是勘察單位所普遍使用的儀器，根據(jù)土的類別與工程要求，進行不固結(jié)不排水試驗、固結(jié)不排水試驗或固結(jié)排水試驗。

1.3 土工試驗數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，土工試驗中數(shù)據(jù)采集和處理能力得到較大提高。土工試驗中運用計算機，使得數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、繪制曲線和打印成果融為一體，同時還完成了系統(tǒng)與微機的通訊，使得分散采集、集中處理的多重功能得以實現(xiàn)。

2 面向水利工程勘察的土工試驗問題分析

2.1 土工試驗人員素質(zhì)問題

土工試驗人員基本上都是由技術(shù)負責人和土工試驗操作人員組成。我國的水利工程勘察設(shè)計單位有一部分是非正規(guī)的，而針對正規(guī)的水利工程勘察設(shè)計單位的人員而言，他們都在一定程度上受過正規(guī)的巖土工程專業(yè)教育，具有工程師或高級工程師的資質(zhì)。但是也有一些小企業(yè)的人員根本沒有經(jīng)過專業(yè)的教育。目前，各試驗人員都比較重視業(yè)務(wù)培訓，經(jīng)常開展技術(shù)性競賽等活動，因此，他們具有較豐富的實踐經(jīng)驗。但是隨著信息技術(shù)的不斷普及，很多土工試驗人員不能熟練應用計算機。另外，長期以來，土工試驗的工作都沒有得到足夠的重視，在人員安排方面也存在一些問題，在土工試驗中，我們可以看到一些根本不懂這方面的工作人員，他們都是勘察單位無法安置的人員，這些人員根本沒有專業(yè)的土工試驗知識，沒有經(jīng)過專業(yè)的培訓，也沒有足夠的多的操作經(jīng)驗。很多土工試驗室處于成本的考慮，用民工和在校學校替代專業(yè)技術(shù)人員。

這些人員往往都不經(jīng)過專業(yè)培訓就直接上崗，并且大部分人的文化素質(zhì)不能滿足生產(chǎn)的需求，大部分試驗人員不能多元化發(fā)展。測試任務(wù)相對來說是非常繁重的，每天的任務(wù)量也是非常大的，進而導致很多人員在試驗過程中不按照相關(guān)規(guī)定來進行操作，從而使得試驗結(jié)果的可靠性和準確性受到很大影響。由此可知，必須加大土工試驗的專業(yè)培訓和繼續(xù)教育力度，使土工試驗人員能夠更系統(tǒng)地掌握專業(yè)知識，從而培訓出全方面發(fā)展的高級人才（具有很強的專業(yè)技術(shù)能力，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題）。

2.2 儀器設(shè)備管理問題

近些年，勘察市場發(fā)展速度非?？?，進而也促進了儀器設(shè)備生產(chǎn)單位的發(fā)展，并且越來越多的這樣的單位油然而生，尤其是個體儀器設(shè)備生產(chǎn)廠家增長速度較快，但是沒有有效地監(jiān)管土工試驗儀器設(shè)備，導致在出廠時一些儀器設(shè)備就沒有按照相關(guān)的規(guī)范和標準進行，因此出現(xiàn)了這一狀況：同一儀器對不同性質(zhì)的軟件進行試驗，其結(jié)果竟然是一樣的。有威信的廠家生產(chǎn)出來的儀器價格較高，并且售后也不夠好，而一些小的單位的儀器價格適當，具有很好的售后服務(wù)，基于上述因素，很多單位在購買儀器時就選擇后者，而舍棄有威信的廠家的產(chǎn)品，從而導致試驗結(jié)果的可信度受到懷疑。

隨著ISO9000標準的推廣執(zhí)行，在絕大多數(shù)的單位中都已經(jīng)重視計量認證工作，并普遍開展起來。在每個單位中，每年都必須進行計量認證，因此這些單位將會有一大部分的費用消耗在此處，這樣就增加了企業(yè)成本，對于一些小企業(yè)而言，尤其是那些具有負債的土工實驗室，每年進行計量工作有些困難。而且大多數(shù)的土工試驗工序較復雜、工期較緊迫，根本沒有時間停下來進行計量，計量合格證也只是通過某些渠道得來的，從而使得土工試驗結(jié)果的可靠性和準確性有所降低。根本有關(guān)規(guī)定，土工儀器都要進行每年一次檢定，檢定不合格的則被淘汰。而現(xiàn)實工作中，土工試驗所用的儀器設(shè)備嚴重老化，沒有專門的部門對這些儀器進行專業(yè)的檢定，加之部分單位為了節(jié)省成本，只要是儀器還能使用就繼續(xù)使用，從而使得土工試驗檢測結(jié)果的準確性和可靠性嚴重受到影響。

在現(xiàn)在的土工試驗相關(guān)規(guī)程中，沒有明確要求試驗室的環(huán)境，尤其是對溫度和濕度沒有明確要求。針對土木試驗室環(huán)境條件而言，很多單位都比較差，尤其是在冬、夏兩個季節(jié)，室外溫度偏低或者偏高，使用空調(diào)隨意控制工作環(huán)境的溫度，導致沒有及時試驗的試樣失去水分，導致上下午試驗的數(shù)據(jù)有很大差別，從而使得試驗數(shù)據(jù)的真實性受到很大影響。

總而言之，在進行土工試驗時，實驗室儀器設(shè)備的監(jiān)督管理是不可忽視的，并且這項工作是非常重要的。淘汰掉經(jīng)檢定后不合格的儀器設(shè)備；當采購儀器設(shè)備時，首先對廠家要有較高的要求，即選擇質(zhì)量好、正規(guī)的廠家，其次，對儀器設(shè)備要有較高的要求，即選擇以自動化為主的儀器設(shè)備，這樣在保證試驗質(zhì)量的同時，從而減弱了或者消滅了土工試驗的重復勞動。

2.3 體制及制度問題

在水利工程勘察單位中，一個必不可少的部門就是管理土工實驗儀器設(shè)備的部門。隨著市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，面對新的市場經(jīng)濟條件下的制度，傳統(tǒng)的計劃經(jīng)濟條件下的管理制度已經(jīng)無法滿足它的需求，在時代的發(fā)展下，必須對其進行更新和完善。有些單位長遠目標意識較弱，只是看到目前的短期經(jīng)濟效益，為此，忽視了試驗室內(nèi)部管理，導致試驗室內(nèi)部管理混亂，甚至有些已經(jīng)將試驗室管理承包出去，導致缺乏有效的技術(shù)控制和管理，從而使得土工試驗質(zhì)量逐漸下降。土工試驗室隸屬于水利工程勘察單位，沒有明確的行業(yè)標準和要求來規(guī)范土工試驗室的資質(zhì)，也沒有有關(guān)的監(jiān)督管理部門。

近些年來，土工試驗常存在重復勞動，嚴重影響了土工試驗進度，加之專業(yè)技術(shù)人員缺乏，他們比較重視土工試驗成果的審核，因此，為了將這一項工作做好，幾乎將所有的僅有的專業(yè)技術(shù)人員都應用于此，而致使對工程的分析總結(jié)沒有重視起來，從而使得土工試驗技術(shù)水平的提高受到阻礙。隨著水利工程建設(shè)的快速發(fā)展，水利工程勘察單位也越來越多，按照國家相關(guān)部門規(guī)范要求。就目前情況而言，必須進一步加強勘察資質(zhì)和土工試驗的規(guī)范化管理，從而促進水利工程建設(shè)的順利進行，這也是它們亟須解決的一個問題?？偠灾?，土工試驗為水利工程勘察提供了可靠地數(shù)據(jù)支持。

總而言之，土工試驗是水利工程勘察過程中的一種重要環(huán)節(jié)。土工試驗的結(jié)果對水利工程勘察效果有著很大的影響。因此，在土工試驗過程中，要將所有因素影響其準確性的現(xiàn)象降至最低，從而提高水利工程勘察的準確度。

參考文獻

[1] 廖世淼.土工試驗質(zhì)量管理措施研究[J].科技資訊，2014（2）.

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