土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響因素及提升對(duì)策

李志鵬

廣東省地質(zhì)物探工程勘察院，廣東 廣州 510800

土工試驗(yàn)是巖土勘察工程的重要組成部分，通過(guò)土工試驗(yàn)?zāi)軌颢@得清晰準(zhǔn)確的巖土物理力學(xué)指標(biāo)，了解巖土層的特性，從而為后續(xù)的工程設(shè)計(jì)及地基處理提供相應(yīng)的科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。但是在土工試驗(yàn)的實(shí)際過(guò)程中，由于試驗(yàn)工作是在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，對(duì)巖土的采樣、運(yùn)輸以及實(shí)驗(yàn)室環(huán)境控制都有著較高的要求[1]。同時(shí)，由于土工試驗(yàn)是一項(xiàng)精密性和精確性較高的實(shí)驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高。為了切實(shí)提升土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，確保巖土檢測(cè)報(bào)告的可靠性，提高工程設(shè)計(jì)及施工水平，就必須做好試驗(yàn)過(guò)程中的一系列質(zhì)量控制工作，切實(shí)提升土工試驗(yàn)的效率和水平。

1 土工試驗(yàn)概述及其重要性

1.1 土工試驗(yàn)

土工試驗(yàn)主要用于巖土勘察工作，其試驗(yàn)的主要內(nèi)容就是對(duì)工程建設(shè)施工區(qū)域內(nèi)的土層特性和地質(zhì)條件進(jìn)行數(shù)據(jù)化的分析，主要通過(guò)土層的滲透性實(shí)驗(yàn)、土的固結(jié)試驗(yàn)、土的剪切試驗(yàn)、巖土的承載力試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)等進(jìn)行土的含水率分析、密度分析、土粒相對(duì)密度分析、界限含水率分析、顆粒成分分析等[2]。由此可見(jiàn)，土工試驗(yàn)所涉及的試驗(yàn)種類繁多，不同的試驗(yàn)種類對(duì)應(yīng)不同的試驗(yàn)方法，因此更加需要提升試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和科學(xué)性。

1.2 土工試驗(yàn)的重要性

對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的巖土進(jìn)行勘察并獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)是制訂工程施工設(shè)計(jì)方案、確定地基處理方法、科學(xué)計(jì)算建筑物沉降以及提升邊坡穩(wěn)定性的基礎(chǔ)保障。根據(jù)土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，施工設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員能夠全面科學(xué)地分析施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，提前制訂施工預(yù)案，為提升工程建設(shè)質(zhì)量、保障施工安全創(chuàng)造先決條件。

2 土工試驗(yàn)的影響因素

2.1 采樣因素

巖土體取樣是土工試驗(yàn)的第一步，通過(guò)取樣獲取原始的巖土樣本，取樣質(zhì)量直接影響最終的土工試驗(yàn)結(jié)果。戶外采樣工作不是簡(jiǎn)單的對(duì)土壤進(jìn)行收集，而是要根據(jù)相應(yīng)地區(qū)的地質(zhì)特征和巖土層的分布情況，確定合適的鉆孔深度、傾斜度以及取樣的速度，并且要注意鉆孔孔底的清潔程度。如果鉆孔深度和傾斜度沒(méi)有經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)的計(jì)算，很有可能會(huì)導(dǎo)致巖土體承受過(guò)多的側(cè)向壓力，而發(fā)生土層松散的問(wèn)題，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[3]。如果取樣器切入和拔出土層的速度過(guò)慢，就有可能因?yàn)橥ｎD和震動(dòng)導(dǎo)致原土層被攪動(dòng)，也有可能導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在誤差。如果在進(jìn)行取樣過(guò)程中，鉆孔的孔底沒(méi)有進(jìn)行清潔，則會(huì)導(dǎo)致殘留的土體在取樣的過(guò)程中受到擠壓，那么所獲取的原始樣本的壓縮系數(shù)會(huì)增大，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和可靠性。

2.2 運(yùn)輸因素

在完成巖土采樣工作之后，需要運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行一系列的測(cè)量試驗(yàn)，這就涉及巖土樣本的運(yùn)輸問(wèn)題。將所獲取的樣本從戶外送到實(shí)驗(yàn)室中，在這個(gè)過(guò)程中受到運(yùn)輸時(shí)間、天氣、季節(jié)以及其他突發(fā)事件或者不可抗力的影響，都可能導(dǎo)致巖土樣本變質(zhì)[4]。在炎熱的季節(jié)中，運(yùn)輸土樣中的水分有可能被蒸發(fā)；而在寒冷的季節(jié)中，土樣有可能發(fā)生固結(jié)。并且受運(yùn)輸過(guò)程中路途顛簸的影響，還有可能導(dǎo)致樣本發(fā)生開(kāi)裂或者松散等問(wèn)題，這嚴(yán)重影響了樣本的質(zhì)量，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.3 室內(nèi)試驗(yàn)環(huán)境因素

雖然土工試驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境沒(méi)有明確的要求和嚴(yán)格的規(guī)范，但是仍然不可忽略室內(nèi)試驗(yàn)環(huán)境對(duì)土樣帶來(lái)的影響。實(shí)驗(yàn)室中的溫度和濕度有可能會(huì)導(dǎo)致土樣發(fā)生一定的變質(zhì)，尤其是在夏季和冬季這兩個(gè)季節(jié)進(jìn)行土工試驗(yàn)的過(guò)程中，試驗(yàn)人員會(huì)習(xí)慣性地使用空調(diào)或其他采暖通風(fēng)設(shè)備來(lái)進(jìn)行制冷或制熱，這在一定程度上就使實(shí)驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境與取樣的原環(huán)境之間存在較大的差異性，一定程度上會(huì)導(dǎo)致土樣中的含水量發(fā)生變化，進(jìn)而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

2.4 人員因素

隨著工程地質(zhì)勘察行業(yè)的不斷發(fā)展，勘察、試驗(yàn)單位以及各工作小組的資質(zhì)參差不齊，尤其是在人員配置方面，一些小型的勘察機(jī)構(gòu)并沒(méi)有專業(yè)的技術(shù)人員負(fù)責(zé)全程的試驗(yàn)監(jiān)督，而試驗(yàn)操作人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試的過(guò)程中，往往存在不規(guī)范操作的行為[5]。再加上試驗(yàn)人員缺乏理論和實(shí)踐相結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)，更加注重理論數(shù)據(jù)的獲取，不能根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際情況選擇合適的試驗(yàn)方法，缺乏同工程設(shè)計(jì)人員以及技術(shù)人員之間的交流，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)的可行性和實(shí)用性。

2.5 設(shè)備因素

精密高效的試驗(yàn)儀器設(shè)備是確保土工試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要基礎(chǔ)和前提。但是在實(shí)際土工試驗(yàn)過(guò)程中，不少勘察機(jī)構(gòu)由于資金和技術(shù)等方面的限制，所使用的試驗(yàn)設(shè)備比較落后，難以滿足試驗(yàn)數(shù)據(jù)高精度的要求。再加上一些老舊的試驗(yàn)設(shè)備常年失修，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中很容易發(fā)生故障，進(jìn)而影響土工試驗(yàn)工作的順利開(kāi)展，同時(shí)導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。

3 提升土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法策略

3.1 做好土樣的取樣工作

做好土樣的采集工作，保證試驗(yàn)樣本的質(zhì)量是提升試驗(yàn)數(shù)據(jù)科學(xué)性與準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)和前提。首先，要求采樣人員在采樣前要根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)調(diào)查資料對(duì)區(qū)域內(nèi)的巖土情況有大致的了解，明確巖土的結(jié)構(gòu)層次，從而制訂相應(yīng)的采樣方案，確定采樣點(diǎn)，保證均勻取樣。其次，在取樣的過(guò)程中，要嚴(yán)格精確鉆孔的垂直度、傾斜度，避免土層受壓過(guò)大，確保原樣土的結(jié)構(gòu)層次不會(huì)發(fā)生變化。再次，在進(jìn)行取樣時(shí)要徹底對(duì)鉆孔的孔底進(jìn)行清潔，把殘余的顆粒清理出來(lái)，確保所獲取的樣本保持原有的壓縮系數(shù)。最后，選擇取樣儀器設(shè)備時(shí)，要根據(jù)不同的巖土特性選擇合適型號(hào)的取樣設(shè)備，控制好取樣的速度，避免摩擦力的增加，保證原樣土的均勻和緊實(shí)。

3.2 確保運(yùn)輸過(guò)程中土樣的質(zhì)量

在對(duì)所獲取的樣本進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn)：（1）采樣工作人員要對(duì)所獲得的土樣進(jìn)行分類包裝，干樣本在密封保存的同時(shí)，還要增加防潮層，濕樣本在密封保存的同時(shí)還要增加隔熱層，以免受到運(yùn)輸時(shí)天氣的影響。（2）要對(duì)土樣進(jìn)行必要的防震處理，保證其在顛簸的路途中不會(huì)發(fā)生開(kāi)裂等的問(wèn)題。（3）為了盡可能地保證樣本的質(zhì)量，要盡量避免長(zhǎng)途運(yùn)輸，采取就近原則，選擇合適的試驗(yàn)單位來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)試。

3.3 控制室內(nèi)試驗(yàn)環(huán)境

在進(jìn)行土工試驗(yàn)的過(guò)程中，要確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，就必須對(duì)整個(gè)的試驗(yàn)環(huán)境加以必要的控制。首先，在進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中，工作人員要盡可能地還原或者是模擬巖土工程的實(shí)際環(huán)境，給予溫度和濕度上的控制，確保整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中土樣不會(huì)出現(xiàn)失水、干裂等的情況，盡可能地縮小試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差。其次，為了保證試驗(yàn)人員能夠在舒適的環(huán)境中工作，建議建立專門的試驗(yàn)艙進(jìn)行艙內(nèi)的溫度和濕度調(diào)控，這樣既能夠保證試驗(yàn)工作的順利開(kāi)展，又能為工作人員創(chuàng)造更加安全和舒適的工作環(huán)境。

3.4 提升試驗(yàn)人員專業(yè)能力和綜合素質(zhì)

土工試驗(yàn)人員的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)是影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)科學(xué)性和準(zhǔn)確性的最重要因素，同時(shí)也是最難以進(jìn)行調(diào)控和把握的動(dòng)態(tài)性因素。要提升工作人員的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，首先，各勘察機(jī)構(gòu)要針對(duì)試驗(yàn)技術(shù)人員和操作人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)與考核，設(shè)立技術(shù)負(fù)責(zé)人崗位，全程進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)督和調(diào)控，并給予操作人員必要的指導(dǎo)。其次，要求試驗(yàn)人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試的過(guò)程中，要與工程負(fù)責(zé)人及相關(guān)的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行必要的溝通和聯(lián)系，了解巖土工程的實(shí)際情況，選擇最合適的試驗(yàn)方法，并且將所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)第一時(shí)間傳遞給設(shè)計(jì)人員，進(jìn)行科學(xué)的驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)比分析檢驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和科學(xué)性。如果存在較大的數(shù)據(jù)誤差，則要及時(shí)地調(diào)整試驗(yàn)方案，尋找試驗(yàn)中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的統(tǒng)一。

3.5 定期進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)

要提升土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，還要對(duì)試驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化的管理。首先，要定期地對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，最好是以季度為單位，一個(gè)季度執(zhí)行一次設(shè)備的核準(zhǔn)和校驗(yàn)，盡可能杜絕設(shè)備使用中存在的微小偏差，避免積少成多，影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其次，要根據(jù)實(shí)際勘察工作的要求，投入必要的資金來(lái)更換更先進(jìn)、精密度更高的儀器設(shè)備，進(jìn)一步提升試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在巖土勘察工作中，土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性是衡量勘察工作水平高低的重要依據(jù)。要提升試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，就必須在各個(gè)環(huán)節(jié)加以質(zhì)量控制，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)踐，提高土工試驗(yàn)的高效性與科學(xué)性。