土工試驗技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

摘要：本文對于當(dāng)前土工試驗的情況和各種試驗的儀器和設(shè)備進(jìn)行了較為詳細(xì)的概述，提出了土工試驗當(dāng)中的一系列問題，并且進(jìn)一步地探究了試驗方法的優(yōu)缺點，提出土工試驗的建議和發(fā)展趨勢。為以后的土工試驗技術(shù)發(fā)展提供一定的思路和問題的解決方法。

關(guān)鍵詞：土工試驗;方法標(biāo)準(zhǔn);指標(biāo);行業(yè)管理

土工試驗可以說是一個檢測項目工程土層性質(zhì)的測試工作，在工程展開過程中的作用不能忽視。更加科學(xué)地檢測土樣性質(zhì)的參數(shù)，以此來從根本上保障沿途工程的設(shè)計合理性和精確性。所以，可以看出來，土工試驗的技術(shù)和設(shè)備方面的發(fā)展是工程實踐當(dāng)中非常重要的一部分。從試驗的內(nèi)容方面可以將土工試驗大致分為三個部分：包括物理性質(zhì)試驗、化學(xué)性質(zhì)試驗和力學(xué)性質(zhì)試驗，本文主要對于土工試驗和常用的設(shè)備當(dāng)中出現(xiàn)的問題做了分析。

一、土工試驗的儀器設(shè)備

（一）物理性質(zhì)的儀器設(shè)備

土工試驗的物理性質(zhì)通常情況下指的是對土層的含水量、比重和密度這三項基本的數(shù)據(jù)和土壤的顆粒進(jìn)行分析，這類具有物理的性質(zhì)的試驗在項目工程當(dāng)中應(yīng)用非常的廣泛，需要的是大量的人力和物力，更加科學(xué)地篩選設(shè)備、改進(jìn)儀器設(shè)備都會幫助工作效率的提高，帶來更加顯著的效益。

1.1 電子天平

當(dāng)前很大一部分土工實驗室當(dāng)中都是用電子天平，可以說是土工試驗當(dāng)中使用頻率最高的一個儀器設(shè)備，根據(jù)不同的實際情況來選擇合適的重量。有：0.001g、0.01g、0.1g、1g，分別對應(yīng)著各自的實驗項目：液塑限、重度、含水量、擊實試驗、顆粒分析等。很多的實驗室將電子天平進(jìn)行聯(lián)機(jī)通訊，使得測量的結(jié)果直接導(dǎo)入系統(tǒng)當(dāng)中，這樣就減少了中間的程序，減少誤差的出現(xiàn)，這相對于人工的數(shù)據(jù)錄入來說，能夠大大地提高效率。同時，也要根據(jù)具體的試驗對象和目標(biāo)來選擇相對應(yīng)量程的儀器，以此來減少測量過程中出現(xiàn)的誤差，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

1.2液塑限聯(lián)合測定儀

當(dāng)前，很大一部分的土工試驗室依舊在用搓條法和圓錐儀法來確定液塑限，進(jìn)一步地推進(jìn)普及液塑限聯(lián)合測定儀可以更加有效率地提高工作效率，液塑限聯(lián)合測定儀相較于之前經(jīng)常使用的檢測儀器和設(shè)備，從根本上解決了人為因素對于各項測量結(jié)果的干擾，但是當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的液塑限聯(lián)合測定儀的質(zhì)量還有很大的進(jìn)步空間。

1.3顆粒分析儀

在土工試驗當(dāng)中，針對土顆粒的測定和分析，在粒徑大于0.075mm時使用的是系列標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行篩選，很大一部分的試驗室采用的是人工來進(jìn)行。但是對于粒徑在0.075mm以下的顆粒就要使用懸液沉降分析法，很多的土工試驗室使用的都是密度計量法，而對于樣品的級配在進(jìn)行分析判斷時，應(yīng)是連續(xù)不間斷的，要更加科學(xué)地結(jié)合干篩法和密度計法的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，更加客觀真實地展現(xiàn)出粒經(jīng)分配情況，根據(jù)篩分的結(jié)果并結(jié)合液塑限數(shù)據(jù)對樣品進(jìn)行有效的工程定名，使得更加有效地控制施工質(zhì)量。

（二）力學(xué)性質(zhì)的試驗儀器

2.1 直剪試驗設(shè)備

對于土進(jìn)行抗剪強(qiáng)度的試驗過程中，直剪試驗是實驗室中最常見的，主要分為以下幾種：①應(yīng)變的速度為兩毫米每分鐘和零點八毫米每分鐘的雙速電動應(yīng)變直剪儀，可以進(jìn)行快剪試驗或者固結(jié)快剪試驗;②在雙速電動應(yīng)變直剪儀的基礎(chǔ)上增加了零點零二毫米的直剪儀，可以與慢剪試驗同時進(jìn)行，大大提高實驗效率;③將四臺直剪儀合一連為一體的電動四聯(lián)應(yīng)變直剪儀，再經(jīng)過處理將剪切速率變成適合試驗的模式。

2.2 靜三軸試驗設(shè)備

伴隨著我國當(dāng)前土工技術(shù)和地質(zhì)勘察技術(shù)的不斷推進(jìn)，很多土工試驗室對三軸試驗的重視也提高到一個程度上。當(dāng)前我國使用最多的就是三軸式壓縮儀根據(jù)不同的土質(zhì)特點和具體的要求來進(jìn)行固結(jié)不排水、不固結(jié)不排水或者固結(jié)排水的試驗。在上個世紀(jì)八十年代，一些科研單位針對三軸儀進(jìn)行了改進(jìn)，將原來的測量系統(tǒng)用傳感器進(jìn)行替代，用反壓和圍壓做液壓穩(wěn)壓的裝置，為了后來使用的微機(jī)通訊打下了更加牢固的基礎(chǔ)。

2.3固結(jié)試驗設(shè)備

（1）砝碼杠桿式-固結(jié)儀

這種儀器是使用年代相對久遠(yuǎn)的固結(jié)儀，并且還形成了系列化，根據(jù)施加壓力的大小的角度來說分為低壓、中壓及高壓固結(jié)儀，根據(jù)不同的情況來對固結(jié)儀進(jìn)行選擇。這些固結(jié)儀的特點就是精準(zhǔn)度較高，加荷直觀性比較穩(wěn)定，國內(nèi)很多的試驗室和相關(guān)的勘察部門都在使用這種固結(jié)儀。但是它的缺點也很明顯，自動化程度較低，勞動強(qiáng)度較大，在人工操作時，對于試驗結(jié)果數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度也有一定的影響。

（2）氣壓式-固結(jié)儀

這類固結(jié)儀屬于新型的固結(jié)儀，研制的主要目的是解決和改良砝碼杠桿式固結(jié)儀在試驗中存在的缺陷。氣壓式固結(jié)儀使用高壓氣體作為壓力源，操作起來比較方便簡單，在很大程度上減輕了勞動的強(qiáng)度，對于試驗自動化的提高有非常大的幫助。但是當(dāng)前我國對于這類儀器的生產(chǎn)技術(shù)未得到完善，導(dǎo)致質(zhì)量不高。

2.3對于土工試驗數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀

當(dāng)前針對土工試驗的數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)處理逐漸自動化，伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多土工試驗的科研部門都已經(jīng)形成了較為完善的數(shù)據(jù)采集的自動化模式，并得到了進(jìn)一步地推廣。自從上個世紀(jì)八十年代以來，土工試驗的自動化得到了非常巨大的進(jìn)步。對于數(shù)據(jù)的采集和處理自動化技術(shù)得到提高，將數(shù)據(jù)的采集、處理和整合匯聚到一起，并且還增加了三軸試驗和直剪試驗的數(shù)據(jù)采集和處理功能，使得各個系統(tǒng)與微機(jī)通訊系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的自動化，大大降低了數(shù)據(jù)的誤差。

二、土工試驗發(fā)展現(xiàn)存問題

當(dāng)前，我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加進(jìn)，土木試驗的技術(shù)也有非常大的進(jìn)步。但是當(dāng)前土工試驗技術(shù)也有非常多的缺陷，存在著發(fā)展不平衡、專業(yè)技術(shù)人員素質(zhì)不高、設(shè)備較為陳舊和要求標(biāo)準(zhǔn)較低等等問題。

（一）土工試驗規(guī)范及方法標(biāo)準(zhǔn)

統(tǒng)一規(guī)范土工試驗的方法標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前急需解決的問題，當(dāng)前我國施行的土工試驗的標(biāo)準(zhǔn)有著一定的爭議，還未形成更加統(tǒng)一的要求，有很多單位仍在使用沒有經(jīng)過科學(xué)驗證的標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致測量的數(shù)據(jù)有著較大的誤差。比如快速固結(jié)的試驗當(dāng)中用塑限來計算液限、利用塑限指數(shù)來推算土粒的比重等方法，對于這些方法的使用范圍和科學(xué)性都要有進(jìn)一步的研究。甚至有些試驗方法有一定的錯誤，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)的精確度不夠等問題。

（二）土工試驗方法的進(jìn)一步研究

圍繞當(dāng)前的土工試驗的標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實際的情況找到試驗工作中的問題，展開進(jìn)一步地探究。很多的試驗證明，經(jīng)過長期的實踐總結(jié)，對試驗進(jìn)行問題總結(jié)和歸納，然后改正。這樣一來，在以后的試驗土工當(dāng)中就能夠不斷得到發(fā)展。雖然目前我國施行的技術(shù)仍有著各種問題，所以就需要進(jìn)行試驗的人員不斷的發(fā)現(xiàn)存在的問題，提出解決的方法，對于試驗工作不斷地改進(jìn)，以此來推進(jìn)試驗的精準(zhǔn)性。

三、結(jié)論

在我國科技水平不斷進(jìn)步的前提下，對于土工試驗的技術(shù)水平也有較大的提高，不僅僅土工試驗的方法和技術(shù)有所進(jìn)步，對于土工試驗的所用儀器設(shè)備也有了很大程度上地改良。但是還有很多的試驗方法和技術(shù)較為落后，不能適應(yīng)當(dāng)前背景下的技術(shù)需要，生產(chǎn)效率和質(zhì)量也有一定問題存在，所以作為工程技術(shù)人員要不斷進(jìn)行努力進(jìn)行工作的創(chuàng)新，總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)問題，推進(jìn)土工試驗的精準(zhǔn)性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]董淑萍.土工試驗中的問題及數(shù)據(jù)處理探討[J].工程技術(shù)研究，2017（02）：41-42.

作者簡介：

謝婷（1990—），女，漢族，籍貫：江蘇徐州市，本科，實驗測試助理工程師，主要從事土木工程實驗測試與管理工作。