土工試驗(yàn)與原位測(cè)試在工程勘察中的應(yīng)用

摘要：土工試驗(yàn)和原位測(cè)試是工程勘察中必不可少的項(xiàng)目，其結(jié)果直接關(guān)系著工程勘察的結(jié)果，所以在工程勘察中要十分注重土工試驗(yàn)和原位測(cè)試。本文首先闡述土工試驗(yàn)與原位測(cè)試在工程勘探中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹原位測(cè)試中靜力載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)幾種測(cè)試方法，進(jìn)而對(duì)土工試驗(yàn)與原位測(cè)試比較分析，指出土工試驗(yàn)在工程勘察中的應(yīng)用存在的問題，并提出相應(yīng)措施，以加強(qiáng)土工試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵字：土工測(cè)試；原位測(cè)試；工程勘察

前言

在工程施工前為了了解擬建場(chǎng)地的地址狀況，需要對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行工程勘察。場(chǎng)地地質(zhì)情況對(duì)工程的穩(wěn)定性存在較大影響，因此工程地質(zhì)勘探人員必須進(jìn)行認(rèn)真、科學(xué)的分析，明確地質(zhì)對(duì)工程穩(wěn)定性的作用機(jī)理?？衫猛凉ぴ囼?yàn)與原位測(cè)試，獲取相應(yīng)結(jié)果，從而明確工程場(chǎng)地地質(zhì)的穩(wěn)定性與適應(yīng)性，為工程施工提供強(qiáng)有力的依據(jù)，因此，土工試驗(yàn)和原位測(cè)試是工程勘察中必不可少的環(huán)節(jié)。

一、土工試驗(yàn)與原位測(cè)試在工程勘察中的應(yīng)用

巖土體是大自然成千上萬年發(fā)展變化而形成的產(chǎn)物，它的形成時(shí)間長、成分構(gòu)成多，形成后因受力不同、排水條件不同等因素造成巖土體本身的千差萬別。因此，在進(jìn)行工程施工前為了對(duì)工程場(chǎng)地的地質(zhì)情況的適宜性和穩(wěn)定性有全面的了解，必須對(duì)場(chǎng)地中的巖土體進(jìn)行土工試驗(yàn)和原位測(cè)試，以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)為工程條件的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

土工試驗(yàn)是指測(cè)試巖土試樣，獲取巖土的物理性、力學(xué)性、滲透性、動(dòng)力性等指標(biāo)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和結(jié)果將直接影響對(duì)工程場(chǎng)地地質(zhì)條件的評(píng)價(jià)，同時(shí)也成為工程設(shè)計(jì)和施工的重要參考指標(biāo)。包括高層建筑、飛機(jī)場(chǎng)、鐵路、橋梁在內(nèi)的大型工程項(xiàng)目，其建設(shè)都與當(dāng)?shù)氐膸r土體的地質(zhì)條件有著緊密聯(lián)系，巖土體的承載能力和地基沉降變異范圍直接影響著工程的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這些數(shù)據(jù)都是通過土工試驗(yàn)的參數(shù)和數(shù)據(jù)來計(jì)算的，所以土工試驗(yàn)是工程勘察中不能缺少的環(huán)節(jié)。

原位測(cè)試是指在保持巖土體的天然的結(jié)構(gòu)、含水量、應(yīng)力狀態(tài)下，對(duì)原有位置上的巖土體進(jìn)行工程性質(zhì)測(cè)試的方法。原位測(cè)試是工程勘察不可缺少的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)的主要方法。原位測(cè)試與其他測(cè)試方法的不同顯現(xiàn)在原位測(cè)試可以不用鉆孔取樣，直接在原定的巖土體上進(jìn)行測(cè)試，這就消除了因取樣帶來的測(cè)試結(jié)果的偏差，其測(cè)試結(jié)果直接反映了原位土層的實(shí)際狀況。其次，原位測(cè)試可以擴(kuò)大測(cè)試范圍，其測(cè)試結(jié)果也更有代表性。因此原位測(cè)試越來越受到更多人的關(guān)注和使用，也正在向多功能性以及綜合測(cè)試的方向發(fā)展。

土工試驗(yàn)和原位測(cè)試直接為工程的施工提供參數(shù)和指標(biāo)，因此試驗(yàn)和測(cè)試要仔細(xì)認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一定要真實(shí)可靠，否則可能會(huì)因?yàn)槲⑿〉恼`差對(duì)工程施工產(chǎn)生影響甚至破壞，導(dǎo)致人力、物力、財(cái)力的損失。此外，應(yīng)該注意的是土工試驗(yàn)的結(jié)果會(huì)因?yàn)樵囼?yàn)方法或者對(duì)技巧的熟練程度掌握的不同引起較大的差距，這種差距是大于計(jì)算方法不同引起的誤差的，對(duì)能否準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)地基適應(yīng)性和穩(wěn)定性十分關(guān)鍵。原位測(cè)試有其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)，即可以測(cè)試不易取得的不擾動(dòng)樣的工程力學(xué)性質(zhì)，以免因取樣測(cè)試和室內(nèi)測(cè)試改變對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響。

二、目前常用的幾種原位測(cè)試方法

（一）靜力載荷試驗(yàn)

靜力載荷試驗(yàn)作為一種原位測(cè)試技術(shù)，不僅有較高的精度，而且速度快，具有很強(qiáng)的檢層能力，因此非常適合應(yīng)用在工程勘察中。靜力載荷試驗(yàn)是指在并不擾動(dòng)地基土的各項(xiàng)天然狀態(tài)的情況下，對(duì)土層進(jìn)行測(cè)試，模擬建筑物地基的實(shí)際荷載條件，并對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地地基土的強(qiáng)度與變形特性進(jìn)行相應(yīng)的分析，以獲得所測(cè)地基土的容許承載力與變形模量等物理力學(xué)指標(biāo)。

在試驗(yàn)的過程中，首先坑要挖到基礎(chǔ)的持力層位置，并保證試坑底的寬度大于承壓板寬度的3倍，在承壓板下鋪設(shè)2cm的中粗砂層；利用承壓板對(duì)地基施加豎向的荷載，地基產(chǎn)生變形沉降時(shí)，注意將各級(jí)荷載作用下地基土的沉降量做好記錄，施加荷載試驗(yàn)時(shí)，總加荷量應(yīng)該在設(shè)計(jì)要求的2倍以上；加荷等級(jí)不小于8級(jí)，之后分級(jí)施加，每級(jí)荷載穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)2小時(shí)內(nèi)，沉降增速應(yīng)該不超過0.1mm/h。靜力載荷試驗(yàn)應(yīng)做到地基土有明顯變形，承壓板周圍的土被擠出隆起，或者在相同級(jí)別的荷載作用力下，地基沉降急劇增大為止。靜力載荷試驗(yàn)成果的應(yīng)用有以下幾點(diǎn)：一是校正沉降量觀測(cè)值；二是確定地基土的承載力，載荷試驗(yàn)P-S曲線可以得到確切的基土承載力的重要參數(shù)；三是通過判定地基土的壓縮性，計(jì)算出其變形模量；四是測(cè)得地基土的固結(jié)系數(shù)等。

（二）靜力觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)是借助機(jī)械裝置把具有一定規(guī)格的圓錐形探頭勻速壓人土層中，同時(shí)利用電子測(cè)試儀表測(cè)量貫入阻力，對(duì)地基土的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析和判斷。在工程勘察中靜力觸探試驗(yàn)應(yīng)用比較廣泛，并且具有明顯優(yōu)勢(shì)，這種試驗(yàn)方法不僅建有勘探和測(cè)試的雙重作用，而且利用了傳感器等電子技術(shù)，使測(cè)試過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。通過分析表1可以得出，靜力觸探試驗(yàn)很明顯和除砂土?b壓縮模量Es并不一致，除此之外，和其他室內(nèi)試驗(yàn)的指標(biāo)有著比較高的相關(guān)性。而取樣和運(yùn)輸過程中，砂樣容易受到一定程度的干擾，這往往是導(dǎo)致砂土壓縮模量的指標(biāo)相差較大的原因。

表1室內(nèi)試驗(yàn)與靜力觸探試驗(yàn)獲得的相關(guān)物性指標(biāo)對(duì)比表

（三）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是動(dòng)力觸探的一種，多與鉆探相配合使用，主要是通過使用規(guī)定重量的穿心錘，將一定規(guī)格的探頭貫入地基土中，然后根據(jù)貫入的難易程度，鑒別土的工程物理性質(zhì)。需要注意的是，在貫入之前應(yīng)該對(duì)探桿的接頭進(jìn)行仔細(xì)檢查，不能松脫。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的主要優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用廣泛，設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，操作起來非常方便，并且可以連續(xù)進(jìn)行土層測(cè)試。例如可以取砂土進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，這種試驗(yàn)有利于評(píng)定鉆探中難以取樣的砂土和粉土的工程性質(zhì)。操作時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

1、鉆具利用回轉(zhuǎn)的方式鉆進(jìn)試驗(yàn)孔，而孔內(nèi)水位應(yīng)該比地下水位略高出一點(diǎn)。如果孔壁有出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況，則需要以泥漿護(hù)壁，并將貫入器直接打入試驗(yàn)標(biāo)高以上15cm 的地方，清除干凈孔底的殘土后繼續(xù)開展實(shí)驗(yàn)，這樣可以避免對(duì)下層地基土形成干擾；

2、為了防止錘擊時(shí)出現(xiàn)側(cè)向晃動(dòng)的情況，應(yīng)該注意確保貫入器以及導(dǎo)向桿聯(lián)接后的垂直度，錘擊數(shù)每分鐘不能超過30擊；

3、首先把貫入器打入土層15cm，此后每累計(jì)打入30cm，將錘擊數(shù)記錄下來，該錘擊數(shù)為實(shí)測(cè)錘擊數(shù)N。

總體而言，土工試驗(yàn)和原位測(cè)試直接為工程的施工提供參數(shù)和指標(biāo)，所以必須認(rèn)真嚴(yán)格進(jìn)行試驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了誤差，將影響工程項(xiàng)目的施工，甚至可能產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，造成不必要的人力和財(cái)力的損失。此外，值得注意的是土工試驗(yàn)的結(jié)果會(huì)因?yàn)樵囼?yàn)方法或者對(duì)技巧的熟練程度掌握的不同引起較大的差距，能否減少誤差對(duì)地基適應(yīng)性和穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)起著十分關(guān)鍵的作用。與土工試驗(yàn)不同的是，原位測(cè)試有其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)驗(yàn)過程并不會(huì)對(duì)地基土產(chǎn)生擾動(dòng)，可以獲得不擾動(dòng)樣的工程物理力學(xué)性質(zhì)，這樣就可以避免因取樣測(cè)試和室內(nèi)測(cè)試改變對(duì)測(cè)試產(chǎn)生不利影響。

三、土工試驗(yàn)與原位測(cè)試比較

土工試驗(yàn)和原位測(cè)試都有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，且二者之間是互補(bǔ)的。例如，土工試驗(yàn)容易受試樣擾動(dòng)的影響，所以，在進(jìn)行土工試驗(yàn)時(shí)必須特別注意這些因素的影響。而原位測(cè)試因?yàn)椴挥萌涌梢圆皇茉嚇訑_動(dòng)造成的影響。但是原位測(cè)試也有缺點(diǎn)，第一，因?yàn)閼?yīng)力條件較復(fù)雜，巖土體的參數(shù)確認(rèn)很難直觀的顯示，所以在進(jìn)行計(jì)算模型以及邊界條件選擇時(shí)必須簡(jiǎn)化一些假設(shè)條件，而因此產(chǎn)生的誤差就破壞了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。第二，一般情況下原位測(cè)試只能測(cè)試核定條件下的土體參數(shù)，但是不能預(yù)測(cè)土體變化過程中的參數(shù)變化情況?？傊瑢?duì)于巖土體測(cè)試來說土工實(shí)驗(yàn)和原位測(cè)試都不可缺少。

四、土工試驗(yàn)在工程勘察中的應(yīng)用存在的問題

1.人員素質(zhì)

工程勘察一般條件艱苦，任務(wù)繁多，對(duì)工作人員的身體素質(zhì)和專業(yè)素質(zhì)要求都較高。但是一些工作人員因工作任務(wù)多，條件艱苦，會(huì)不按照實(shí)驗(yàn)要求來操作，甚至簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過程，因此嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和現(xiàn)實(shí)性，從而影響工程勘察的結(jié)果。所以，在工程勘察時(shí)要注重對(duì)勘察人員的專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)和工作態(tài)度的教育，保證實(shí)驗(yàn)人員對(duì)專業(yè)知識(shí)的熟練掌握，還可以培養(yǎng)全能型的高級(jí)人才。

2.儀器設(shè)備管理

一般來說，儀器設(shè)備每年都要進(jìn)行年檢，即對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查、校準(zhǔn)，不合格設(shè)備要停止使用。但是在實(shí)際工作時(shí)，土工試驗(yàn)和原位測(cè)試的設(shè)備老化嚴(yán)重，常年不檢修、不校準(zhǔn)、而大部分地方的計(jì)量檢定部門并沒有對(duì)儀器設(shè)備的鑒定和校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行明確的規(guī)定。部分單位為了減少成本，對(duì)于那些本該淘汰的設(shè)備并沒有淘汰，只要是可以使用的就堅(jiān)持使用，這在一定程度上會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)成果的質(zhì)量。

3.制度和體制

土工儀器設(shè)備管理部門是工程勘察單位不可缺少的部門，這些部門對(duì)工程勘察工作的開展有著非常重要的指導(dǎo)作用，但是一些管理部門的制度體制存在問題，對(duì)勘察工作的開展沒有進(jìn)行整體的合理的布局。例如，在工程勘察中土工實(shí)驗(yàn)有重復(fù)作業(yè)的現(xiàn)象發(fā)生，這在一定程度上影響了工程的進(jìn)度。還有一些單位本身缺乏技術(shù)人員，但是他們又比較重視審核過程，所以把過多的技術(shù)人員放在成果審核工作中。忽視了實(shí)驗(yàn)過程的重要性，從而影響了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)水平和實(shí)驗(yàn)成果的質(zhì)量。

五、相應(yīng)的解決措施

1.加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高人員各方面素質(zhì)

工作人員各方面的素質(zhì)是工程勘察工作開展的基礎(chǔ)，針對(duì)人員專業(yè)知識(shí)和工作態(tài)度方面的欠缺，相關(guān)部門應(yīng)該想辦法加強(qiáng)對(duì)人員專業(yè)技能的培訓(xùn)和開展思想教育工作，提高工作人員綜合素質(zhì)。具體可以從建立健全完整的人員培訓(xùn)系統(tǒng)入手，將人員培訓(xùn)作為人員管理的重要工作，提高技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)，并結(jié)合實(shí)際培養(yǎng)一批專業(yè)能力高、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的全方位高素質(zhì)人才。其次，應(yīng)該重視人員的思想培訓(xùn)，樹立他們的工作責(zé)任心。做到儀器設(shè)備選購、使用、管理都能夠認(rèn)真負(fù)責(zé)。最后，加強(qiáng)人員對(duì)新技術(shù)和新理論的不斷的研究和學(xué)習(xí)，提高他們的問題分析能力、問題解決能力等。

2.建立健全相關(guān)制度規(guī)定

俗話說，沒有規(guī)矩不成方圓。土工試驗(yàn)和原位測(cè)試也是這樣，必須設(shè)立完善的管理制度以規(guī)范整個(gè)工作過程。首先，國家應(yīng)該出臺(tái)建筑工程勘察相關(guān)政策規(guī)定以及法律法文，讓工程勘察工作有法可依。其次，各地政府和單位可以依據(jù)當(dāng)?shù)夭煌膶?shí)際情況和技術(shù)發(fā)展需要制定不同的制度和規(guī)定，以此規(guī)范工程勘察中土工試驗(yàn)和原位測(cè)試工作的開展進(jìn)行。并且吸收引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)和管理方法，提高我國土工試驗(yàn)和原位測(cè)試的技術(shù)水平和管理水平，為我國土工試驗(yàn)和原位測(cè)試的發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境。

3.加強(qiáng)設(shè)備管理

設(shè)備狀況的好壞直接影響著土工試驗(yàn)和原位測(cè)試結(jié)果的質(zhì)量，相關(guān)部門要重視設(shè)備管理的重要性，從設(shè)備選購到設(shè)備檢修和保養(yǎng)都要嚴(yán)抓。選擇設(shè)備時(shí)要注重設(shè)備的功能性和質(zhì)量；保證每年對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修和校準(zhǔn)；做好設(shè)備保養(yǎng)工作，延長設(shè)備使用壽命；堅(jiān)決淘汰不合格設(shè)備，減少因設(shè)備原因?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果造成的不良影響。

六、結(jié)束語

綜上所述，土工試驗(yàn)與原位測(cè)試在工程勘察中有著十分重要的作用，但是目前我國工程勘察中的土工試驗(yàn)和原位測(cè)試還存在一些不足，希望行業(yè)內(nèi)的人員可以不斷完善方法，促進(jìn)土工試驗(yàn)和原位測(cè)試在工程勘察中的應(yīng)用，提高工程勘察的效率和質(zhì)量。

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