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

劉明紅

（青海省建筑勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 青海西寧 810001）

巖土工程勘察工作的有效實(shí)施可以掌握了解巖土的物理、化學(xué)與力學(xué)性能，熟悉巖土工程基礎(chǔ)的實(shí)際狀況（如是否軟土地基等），并對(duì)其進(jìn)行合理評(píng)估，對(duì)于存在的問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)處理，從而結(jié)合勘察的實(shí)際結(jié)果，為巖土工程建設(shè)設(shè)計(jì)與施工的可行性提供參考依據(jù)，是巖土項(xiàng)目工程建設(shè)質(zhì)量的有效保證。而巖土工程勘察重要環(huán)節(jié)中巖土室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)的有效應(yīng)用對(duì)于巖土工程建設(shè)安全與效益起到關(guān)鍵作用，保證其試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)合理能夠?yàn)閹r土工程建設(shè)分析提供數(shù)據(jù)支持。巖土室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用主要包括巖土腐蝕性、巖體及土工等相關(guān)內(nèi)容的試驗(yàn)，同時(shí)，必須遵循規(guī)范的指標(biāo)要求，嚴(yán)格做好試驗(yàn)過(guò)程的質(zhì)量控制，如果出現(xiàn)試驗(yàn)異常，需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行解決，確保試驗(yàn)的科學(xué)性。而且只有做好巖土室內(nèi)試驗(yàn)工作，才能為巖土工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工及地基處理提供科學(xué)依據(jù)，基于此，以下就巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)及其應(yīng)用開(kāi)展合理分析［1-2］。

1 巖土工程勘察中的室內(nèi)巖土試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

巖土工程勘察工作的試驗(yàn)內(nèi)容有很多（主要包括室內(nèi)試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)等），其中，室內(nèi)試驗(yàn)又主要有巖體、土工及腐蝕性等相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目（主要包括物理與力學(xué)性能等參數(shù)檢測(cè)），并且室內(nèi)試驗(yàn)及保證其數(shù)據(jù)的科學(xué)合理對(duì)于巖土工程建設(shè)質(zhì)量安全非常關(guān)鍵。

巖土工程勘察中的室內(nèi)巖土試驗(yàn)?zāi)康闹饕菑臉I(yè)人員合理運(yùn)用相關(guān)的試驗(yàn)儀器設(shè)備，結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)范操作，并且根據(jù)巖土工程實(shí)際，對(duì)相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)，從而為巖土工程建設(shè)的順利進(jìn)行提供科學(xué)的物理力學(xué)等相關(guān)參數(shù)給予支持。

2 巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)

2.1 力學(xué)指標(biāo)

巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)主要是為了保證巖土工程建設(shè)質(zhì)量，因此，需要確保力學(xué)指標(biāo)參數(shù)符合實(shí)際要求。常見(jiàn)的力學(xué)指標(biāo)主要包括強(qiáng)度、壓縮等指標(biāo)。巖土工程的力學(xué)性質(zhì)要求對(duì)相關(guān)建材的強(qiáng)度建立更高要求的管理標(biāo)準(zhǔn)，使其符合現(xiàn)代工程建設(shè)要求，同時(shí)，需要對(duì)不同的建筑材料及其應(yīng)用的所有設(shè)施全面實(shí)施專業(yè)性的調(diào)整，而且必須對(duì)這些設(shè)施的主要運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范開(kāi)展有效處理。例如，當(dāng)有些土層出現(xiàn)剪壞現(xiàn)象，或有關(guān)土層結(jié)構(gòu)存在不均勻問(wèn)題時(shí)，相關(guān)區(qū)域就會(huì)發(fā)生應(yīng)力比較大的問(wèn)題，從而出現(xiàn)地基的變形現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候就要求在工程建設(shè)中的地基施工處理時(shí)，對(duì)其性能參數(shù)重點(diǎn)開(kāi)展檢查，并且需要把所有制備的土樣盡快送到開(kāi)展試驗(yàn)工作的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，旨在確保巖土室內(nèi)試驗(yàn)的力學(xué)指標(biāo)具有科學(xué)性［3］。

2.2 性能指標(biāo)

巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)要求對(duì)巖土工程的物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行協(xié)調(diào)，這些指標(biāo)不但能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程性質(zhì)的全面描述和評(píng)價(jià)，也可以在實(shí)際的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中對(duì)于整個(gè)工程的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。主要的項(xiàng)目包括結(jié)構(gòu)的含水率、孔隙率、飽和度等，同時(shí)，對(duì)巖土實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的水分含有量、密度參數(shù)和相關(guān)的比重參數(shù)等都需要使用該方法進(jìn)行直接性的測(cè)量，唯有如此，才可全面分析在當(dāng)前的巖土工程勘察過(guò)程中所產(chǎn)生的各類最基礎(chǔ)的作用形式。

2.3 狀態(tài)指標(biāo)

在開(kāi)展巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，首先需要分析所有的試驗(yàn)指標(biāo)，分析對(duì)于巖土樣本運(yùn)輸過(guò)程中受到的自然環(huán)境影響。例如，巖土中的含水率檢測(cè)，就需要在檢查過(guò)程中全面分析在運(yùn)輸過(guò)程是否會(huì)對(duì)周邊環(huán)境內(nèi)的水蒸氣造成過(guò)大的吸附作用，如果發(fā)現(xiàn)存在該缺陷，就需要全面確保在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)相關(guān)的巖土材料采用專業(yè)性的防護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行密封處理，同時(shí)，要能夠在最短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室。其次是需要根據(jù)目前的樣本本身的狀態(tài)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行處理，例如，對(duì)于塑性參數(shù)，就要分析相關(guān)的樣品土壤在保持可塑性的基礎(chǔ)上所含有的最低含水率，如果土壤的含水率經(jīng)過(guò)全面性的處理時(shí)，土資源的體積會(huì)縮小，則要分析這一參數(shù)的表現(xiàn)模式和作用機(jī)制，此時(shí)，則可以充分提高系統(tǒng)的作用水平。最后是針對(duì)施工狀態(tài)指標(biāo)的進(jìn)一步協(xié)調(diào)，以確保最終所取得的各種分析參數(shù)符合要求［4］。

2.4 腐蝕信息處理

在開(kāi)展巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，其腐蝕參數(shù)分析要求確保巖土工程建設(shè)過(guò)程中針對(duì)水資源和土壤資源都進(jìn)行有效處理，因?yàn)檫@兩類因素會(huì)腐蝕建筑材料，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)工程主體的實(shí)際危害，所以，需要研究與分析該工程區(qū)域的水資源和土資源，從而對(duì)材料的腐蝕效果進(jìn)行試驗(yàn)。此時(shí)，要求在專業(yè)的試驗(yàn)過(guò)程中，分析土壤資源和水資源中的錳元素、鈣元素及游離的二氧化碳元素，之后分析鋼結(jié)構(gòu)在一段時(shí)間之內(nèi)所遭受的主要腐蝕性作用，同時(shí)，全面分析當(dāng)前所取得的實(shí)際作用標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際工作規(guī)范，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的整理。

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

3.1 合理開(kāi)展開(kāi)土記錄

巖土工程勘察室內(nèi)試驗(yàn)中，開(kāi)土?xí)r，需要準(zhǔn)確記錄好土樣的相關(guān)性質(zhì)（如土樣的顏色、形狀、成分、土層結(jié)構(gòu)、狀態(tài)及塑性與液性相關(guān)參數(shù)等，不能只是粗略記錄土樣的名字與顏色，這樣會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)），然后通過(guò)分析，結(jié)合實(shí)際、土樣狀況與級(jí)別等，規(guī)范開(kāi)展相關(guān)項(xiàng)目的試驗(yàn)，從而確保試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性。

3.2 嚴(yán)格土樣的選取

巖土工程勘察室內(nèi)試驗(yàn)中，土樣選取時(shí)，為了保證試驗(yàn)的科學(xué)性，必須保證土樣的代表性。所以，在選取制備土樣時(shí)，需要掌握土層、土質(zhì)等實(shí)際狀況，合理選取巖土，并且依據(jù)規(guī)范操作要求，制備具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)土樣。具體體現(xiàn)在如下方面。第一，剪切試驗(yàn)的巖土?xí)r，刀的方向與力道必須垂直且合適，使選取的土樣能夠符合試驗(yàn)要求，從而保證試驗(yàn)結(jié)果的有效性。如果剪切巖土不精準(zhǔn)，將會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)不科學(xué)。第二，制備土樣時(shí)，需要有效處理土樣中的雜質(zhì)（先清除巖土中的雜物，然后再添加同質(zhì)巖土），如果土樣存在雜質(zhì)，就有可能影響試驗(yàn)結(jié)果的精確性。第三，在剪切巖土與制備土樣時(shí)，必須嚴(yán)格控制對(duì)土樣的擾動(dòng)，防止觸變等現(xiàn)象。假如巖土具有敏感性特點(diǎn)，就必須減少剪切次數(shù)［5-6］。

3.3 土樣含水量試驗(yàn)

含水量是土樣物理性能的重要指標(biāo)，對(duì)于巖土工程勘察室內(nèi)試驗(yàn)非常重要。其試驗(yàn)會(huì)受到土樣制備、運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊?，并且含水量試?yàn)具有簡(jiǎn)便且操作時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)。含水量一般是指選取土樣在天然情況下的水分含量（一般均勻土樣平行含水量的誤差能夠達(dá)到規(guī)范要求，不均勻土樣平行含水量就會(huì)相差比較大）。其具體試驗(yàn)是把土樣在規(guī)定的環(huán)境中實(shí)施烘干，在其處于試水情況時(shí)，再通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。其試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為土樣干密度等后續(xù)試驗(yàn)給予參考。由于土樣含水量試驗(yàn)會(huì)受到諸多因素影響，因此，為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性，必須進(jìn)行多次試驗(yàn)，然后再以平均數(shù)值作為最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.4 土樣密度試驗(yàn)

密度也是判斷土樣物理性能的主要指標(biāo)，保證巖土工程勘察室內(nèi)試驗(yàn)中的土樣密度試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，能夠掌握巖土工程的土層特征，并且結(jié)合其特征，選取合理的測(cè)量技術(shù)。在具體的土樣密度試驗(yàn)時(shí)，需要注意以下幾方面。第一，與其他試驗(yàn)項(xiàng)目不同，土樣密度試驗(yàn)時(shí)，需要在完成土樣制備就開(kāi)展試驗(yàn)，如果相隔過(guò)久，就會(huì)增加試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差。第二，土樣密度試驗(yàn)的土樣制備前，必須保證切刀片質(zhì)量，防止刀片出現(xiàn)缺口，這樣才能確保土樣符合試驗(yàn)要求，避免因?yàn)榈镀锌趯?dǎo)致土樣存在裂縫，從而影響土樣密度試驗(yàn)的科學(xué)性。

3.5 土樣顆粒試驗(yàn)

巖土工程勘察室內(nèi)試驗(yàn)中的土樣顆粒試驗(yàn)操作比較復(fù)雜，通常運(yùn)用篩析法。在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，首先，要求結(jié)合土樣物理性能特征，選取符合規(guī)格要求的標(biāo)準(zhǔn)篩，把土樣放入與篩孔徑相同的粒組里，并同時(shí)稱量；其次，結(jié)合稱量數(shù)值的實(shí)際，對(duì)顆粒含量進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)值的比較分析，掌握土層的相關(guān)成分。

3.6 土樣剪切試驗(yàn)

巖土工程勘察室內(nèi)試驗(yàn)中的土樣剪切試驗(yàn)要求選取性質(zhì)均勻的土樣，如果發(fā)生土樣不均勻，就需要先做好土樣的分類工作，然后依據(jù)土樣的軟硬性，實(shí)施排列開(kāi)展試驗(yàn)。如果以軟、軟、硬、硬的排列開(kāi)展試驗(yàn)，就會(huì)發(fā)生粘聚力c 值為負(fù)數(shù)或內(nèi)摩擦角Φ 值偏大的問(wèn)題。針對(duì)這一現(xiàn)象，通常運(yùn)用較低荷載的排列實(shí)施試驗(yàn)，同時(shí)，需要控制在30s之內(nèi)完成試驗(yàn)，從而提升土樣剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通?，F(xiàn)代工程建設(shè)都會(huì)開(kāi)展巖土室內(nèi)試驗(yàn)，其有效應(yīng)用可以為巖土性質(zhì)的確定分析提供依據(jù)，并且能夠?yàn)閹r土工程建設(shè)的設(shè)計(jì)施工提供科學(xué)參數(shù)。在具體的試驗(yàn)過(guò)程中，需要結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際，了解室內(nèi)巖土試驗(yàn)?zāi)康?，熟悉巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)（包括力學(xué)指標(biāo)、性能指標(biāo)、狀態(tài)指標(biāo)及腐蝕信息處理等），依據(jù)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)不同試驗(yàn)項(xiàng)目，合理應(yīng)用室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)開(kāi)展試驗(yàn)工作，得到科學(xué)的巖土物理力學(xué)等相關(guān)參數(shù)，從而為確保巖土工程項(xiàng)目建設(shè)的順利開(kāi)展提供有效的數(shù)據(jù)參數(shù)。因此，對(duì)巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要意義。