巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)及其應(yīng)用

陳清圳

摘 ?要：巖土勘察的目的旨在探明巖土層的均勻性、地層結(jié)構(gòu)、成因以及特殊性巖土性質(zhì)，特別要查明巖土力學(xué)性質(zhì)、堅(jiān)硬底層分布以及基礎(chǔ)下臥軟弱層分布，評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性以及地基巖土層的工程特性。文章重點(diǎn)分析了巖土室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)，并且對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：巖體勘察;室內(nèi)試驗(yàn);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU411 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2016）03-0042-01

從一定程度上來(lái)說(shuō)，巖土工程勘察是施工和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并且依據(jù)不同的勘察階段要求，進(jìn)而反應(yīng)出巖土體性態(tài)和工程地質(zhì)條件的影響，結(jié)合地基處理、施工條件以及工程設(shè)計(jì)等要求對(duì)技術(shù)予以評(píng)價(jià)和論證，提交問題的解決辦法，保證工程建設(shè)質(zhì)量。

1 ?選取測(cè)試樣品的標(biāo)準(zhǔn)

?進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，合理選取巖土測(cè)試樣品能夠?qū)r土層工程性狀的反應(yīng)程度予以提高，從而加強(qiáng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，所以，選取巖土測(cè)試樣品時(shí)必須保持樣品原狀，從而保證檢驗(yàn)結(jié)果的有效性及可靠性。具體的樣品要求如下：

?①測(cè)試樣品需要具備一定的代表性，并且可以反映出巖土層工程性狀、位置以及土質(zhì)等特性，具備較高的代表性。

?②測(cè)試樣品進(jìn)行取樣的時(shí)候，必須保證其原有性質(zhì)不發(fā)生變化，且含水率、自身結(jié)構(gòu)和樣品選取前不發(fā)生擾動(dòng)。假如存在擾動(dòng)現(xiàn)象，則必須要重新進(jìn)行測(cè)試樣品選取，確保測(cè)試結(jié)果與天然巖土體的工程性狀完全符合，強(qiáng)化檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

?③測(cè)定巖土樣品的各項(xiàng)參數(shù)時(shí)，必須要在天然的狀態(tài)下進(jìn)行，并且嚴(yán)格控制外界因素，避免對(duì)巖土測(cè)試樣品造成擾動(dòng)，確保測(cè)試樣品的天然狀態(tài)性質(zhì)不發(fā)生變化。

?④合理選取產(chǎn)品的數(shù)據(jù)和規(guī)格，根據(jù)巖土工程勘測(cè)的各項(xiàng)要求，合理設(shè)置試驗(yàn)所需要的各種參數(shù)，確保樣本能夠滿足檢驗(yàn)過(guò)程中的需求。在檢驗(yàn)時(shí)，要求土常規(guī)試驗(yàn)的土體長(zhǎng)度在 200 mm左右，直徑在70 mm以上，進(jìn)行巖石單軸抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)時(shí)，要求樣本檢驗(yàn)數(shù)量在3～6塊之間，且標(biāo)準(zhǔn)為φ100 mm×50 mm試件，檢驗(yàn)特殊檢驗(yàn)項(xiàng)目過(guò)程中，特殊項(xiàng)目的巖土測(cè)試樣品標(biāo)準(zhǔn)需要根據(jù)樣品本身顆粒最大直徑、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)儀器等決定。

?比如，進(jìn)行巖土三軸或抗剪試驗(yàn)時(shí)，控制樣品數(shù)量在10～15件左右，且樣品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為φ100 mm×50 mm。進(jìn)行抗剪試驗(yàn)時(shí)，控制樣品數(shù)量在8～12件左右，且樣品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為 ? ? ? φ50 mm×50 mm×50 mm?？刂茦悠犯叨葹槠渲睆降?～2.5左右，在檢驗(yàn)時(shí)，同時(shí)在不同壓力條件下檢測(cè)3～4個(gè)時(shí)間，并且明確φ和C的值。

2 ?巖土試驗(yàn)

?巖土試驗(yàn)主要包括巖體原位觀測(cè)、巖體應(yīng)力測(cè)試、巖體強(qiáng)度測(cè)驗(yàn)、巖體變形試驗(yàn)以及巖塊試驗(yàn)。在室內(nèi)試驗(yàn)中，需要測(cè)定巖塊的點(diǎn)荷載強(qiáng)度、直剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、三軸壓縮強(qiáng)度、單軸壓縮變形、單軸抗壓強(qiáng)度、耐崩解性、膨脹性、吸水性、塊體密度、顆粒密度以及含水率。其中，最關(guān)鍵的試驗(yàn)便是單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，單軸抗壓強(qiáng)度即試樣受到單向壓力直到破壞，其單位面積的最大壓應(yīng)力。根據(jù)含水狀態(tài)的差異性，通常分為飽和抗壓強(qiáng)度以及天然抗壓強(qiáng)度，巖石單軸抗壓強(qiáng)度主要用于描述巖性并且分級(jí)巖體強(qiáng)度。飽和抗壓強(qiáng)度將強(qiáng)度等級(jí)細(xì)致的分為極軟巖、軟巖、較軟巖、較硬巖以及堅(jiān)硬巖五種。

3 ?木工試驗(yàn)

?土的種類主要包括一般土和特殊土兩種，其中，一般土根據(jù)粒組的不同含量分為三類：細(xì)粒土、粗粒土以及巨粒土，本文的室內(nèi)土工試驗(yàn)主要針對(duì)的細(xì)粒土，按照大類分配可以將其分為土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、土的物理狀態(tài)指標(biāo)以及土的物理性質(zhì)指標(biāo)。

3.1 ?力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

?目前，土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)比較常用的有：無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、回彈模量、承載比、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、固結(jié)系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮系數(shù)等，土的力學(xué)性質(zhì)通常應(yīng)用于和強(qiáng)度相關(guān)的工程，此類工程當(dāng)前存在的問題有三方面：首先土工構(gòu)筑物以土為主體，會(huì)存在穩(wěn)定性問題，比如挖方邊坡以及路堤、土壩等。其次，工程構(gòu)筑物以土為環(huán)境，會(huì)存在土壓力問題，比如地下結(jié)構(gòu)以及土墻等，其強(qiáng)度破壞會(huì)對(duì)墻體產(chǎn)生較高的側(cè)向壓力，容易促使工程建筑物存在傾覆、滑動(dòng)等事故。最后是工程構(gòu)筑物以土為地基，會(huì)存在承載力問題，比如局部剪壞區(qū)過(guò)大或不均導(dǎo)致的地基變形以及地基土體的整體滑動(dòng)，均會(huì)破壞體工程的上部結(jié)構(gòu)，并且滋生安全事故。因此，土的強(qiáng)度問題將是土工驗(yàn)算和設(shè)計(jì)的重要計(jì)算指標(biāo)和理論依據(jù)。其中，比較重要的項(xiàng)目便是壓縮試驗(yàn)，是測(cè)試土體一維變形特性的辦法，當(dāng)然更是較為特殊的試驗(yàn)項(xiàng)目，為預(yù)算地基沉降提供了關(guān)鍵參數(shù)。

3.2 ?物理狀態(tài)指標(biāo)

?目前，土常見的物理狀態(tài)指標(biāo)主要包括相對(duì)密度、液性指數(shù)、塑性指數(shù)、塑限含水率以及液限含水率，其中，細(xì)粒土因含水率的差異將導(dǎo)致其狀態(tài)也不盡相同，如果塑限含水率高則說(shuō)明土中的膠體黏粒含量較高，也說(shuō)明黏土中可能含有高活性的膠體黏粒以及蒙脫石。對(duì)工程而言，有價(jià)值的莫過(guò)于縮限、塑限以及液限，能夠清晰的表明土的力學(xué)特性。液限代表土可塑狀態(tài)含水率的上限，塑限代表土可塑狀態(tài)含水率的下限，一旦土的含水率低于縮限，那么一旦水分蒸發(fā)，土的體積則不會(huì)縮小。從一定程度上來(lái)說(shuō)，土從粘滯流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)，再轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)，其直觀和性質(zhì)均是漸變變化的，所以，在二者間明確界限具備一定的隨意性。我國(guó)測(cè)土的液限含水率通常應(yīng)用圓錐儀法，測(cè)土的塑限含水率應(yīng)用搓條法，同時(shí)測(cè)土的液限和塑限含水率則應(yīng)用聯(lián)合法。

3.3 ?物理性質(zhì)指標(biāo)

?從某種意義上來(lái)說(shuō)，土的物力性質(zhì)指標(biāo)不僅僅應(yīng)用于工程性質(zhì)特征描述，更有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。在進(jìn)行工程檢驗(yàn)以及工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，土的物理性質(zhì)指標(biāo)主要包括九個(gè)方面，即飽和度、孔隙率、孔隙比、含水率、浮密度、飽和密度、土顆粒比重、濕密度、干密度，試驗(yàn)室能夠直接測(cè)量土的含水率、土的比重以及土的密度數(shù)值，屬于土非常基本的物理指標(biāo)，其余指標(biāo)均可換算。

4 ?腐蝕性試驗(yàn)

?水和土均會(huì)對(duì)建筑材料造成腐蝕，進(jìn)而危害建筑的質(zhì)量，所以，必須有充分的資料以及試驗(yàn)驗(yàn)證，確定工程現(xiàn)場(chǎng)的地表水和地下水不會(huì)對(duì)建筑材料產(chǎn)生腐蝕，則可以不進(jìn)行取樣評(píng)價(jià)其腐蝕性，否則，必須要取水和土的試樣，并且進(jìn)行試驗(yàn)。水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的腐蝕性的測(cè)試項(xiàng)目主要包括以下幾個(gè)方面：總礦化度、OH-、NH4+、游離CO2、侵蝕性CO2、CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、Mg2+、Ca2+、pH值。土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的腐蝕性的測(cè)試項(xiàng)目主要包括以下幾個(gè)方面：CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、Mg2+、Ca2+、pH值。土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的腐蝕性的測(cè)試項(xiàng)目主要包括以下幾個(gè)方面：質(zhì)量損失、電阻率、極化電流密度、氧化還原電信、pH值。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析可知，將建筑材料中水和土的腐蝕性進(jìn)行等級(jí)區(qū)分，包括強(qiáng)、中、弱、微。

5 ?結(jié) ?語(yǔ)

?綜上所述，巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)，其應(yīng)用的質(zhì)量好壞將直接影響到工程建設(shè)項(xiàng)目的安全性和經(jīng)濟(jì)性，并且對(duì)工程勘察報(bào)告的精準(zhǔn)性也會(huì)產(chǎn)生影響，所以在一定程度上會(huì)決定工程建筑的發(fā)展，在巖土室內(nèi)試驗(yàn)過(guò)程中，相關(guān)人員必須要合理選取檢驗(yàn)指標(biāo)，控制室內(nèi)試驗(yàn)質(zhì)量，發(fā)生問題及時(shí)處理，提高整體檢驗(yàn)的質(zhì)量和效果。

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