土工試驗(yàn)成果在巖土工程勘察中的科學(xué)運(yùn)用

李中奎

（南寧市勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

巖土工程勘察涉及工程建設(shè)、道路施工、水庫(kù)大壩等多個(gè)工程，是以勘察區(qū)域的巖體和土體為主要研究對(duì)象，通過(guò)多種勘察技術(shù)和手段，分析勘察區(qū)域巖土工程實(shí)際條件，并且解決巖土工程問(wèn)題的一項(xiàng)重要技術(shù)。巖土工程勘察中，除了要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)之外，也需要與其他資料進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。在這一過(guò)程中，需要的基礎(chǔ)參數(shù)相對(duì)較多，基礎(chǔ)參數(shù)的準(zhǔn)確性也直接決定了巖土工程勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在巖土工程勘察中，通過(guò)運(yùn)用土工試驗(yàn)成果可以獲取豐富的參考數(shù)據(jù)，了解勘察區(qū)域的地質(zhì)條件，對(duì)于巖土工程勘察工作的順利開(kāi)展有著積極的影響。

1 土工試驗(yàn)成果在巖土工程勘察中的運(yùn)用

1.1 土工試驗(yàn)物理性質(zhì)試驗(yàn)成果在巖土工程勘察中的運(yùn)用

在巖土工程勘察中，主要是以勘察區(qū)域的為主要研究對(duì)象，探討勘察區(qū)域的地質(zhì)特征、水文地質(zhì)條件以及巖土工程條件等，了解勘察區(qū)域土的特點(diǎn)是最為主要的內(nèi)容之一。土是由固體顆粒、水和空氣共同組成的，這三者組合成分不同，會(huì)形成不同的土質(zhì)特點(diǎn)。例如，土壤中的飽和度大于等于0.8 即為飽和黏土，在這類的區(qū)域進(jìn)行地基的施工需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行排水，這樣才能保證地基完成固結(jié)沉降[1]。土工試驗(yàn)就是對(duì)勘察區(qū)域土的不同特點(diǎn)進(jìn)行分析的一項(xiàng)重要內(nèi)容。含水率、飽和度、密度和孔隙比等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，都是土工試驗(yàn)中物理性質(zhì)試驗(yàn)的重要內(nèi)容。以含水率為例，在土工試驗(yàn)中，天然含水率是最為主要的試驗(yàn)成果之一。通過(guò)土工試驗(yàn)中天然含水率試驗(yàn)成果的分析，可以對(duì)土壤的濕度進(jìn)行精準(zhǔn)核算。以天然含水率數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，還可以對(duì)土壤的飽和度、干密度等數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行二次核算。在巖土工程勘察中，需要對(duì)土進(jìn)行定名以及狀態(tài)判定。在這一過(guò)程中，都需要參考天然含水率相關(guān)數(shù)據(jù)。例如，在對(duì)黏性土進(jìn)行定名中，是以天然含水率為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算塑性指數(shù)來(lái)進(jìn)行定名的。在對(duì)不同的土進(jìn)行定名的過(guò)程中，除了以天然含水率為基礎(chǔ)的塑性指數(shù)為核心數(shù)據(jù)之外，還要以顆粒分析結(jié)果進(jìn)行綜合性的評(píng)定。在對(duì)黏土的物理狀態(tài)進(jìn)行劃分中，也是以土工試驗(yàn)中的天然含水率數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算土的液性指數(shù)來(lái)進(jìn)行劃分的。

1.2 土工試驗(yàn)變形試驗(yàn)成果在巖土工程勘察中的運(yùn)用

土具有較強(qiáng)的可塑性，也被稱之為變形不可恢復(fù)性，在受到一定外力影響下產(chǎn)生形變之后，不能在自然狀態(tài)下恢復(fù)到原始形態(tài)。所以，在巖土工程勘察中，需要對(duì)土的變形性質(zhì)以及地基承載力參數(shù)、地基固結(jié)時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。在這一過(guò)程中，就需要涉及土工試驗(yàn)中的變形試驗(yàn)成果。土工試驗(yàn)中的變形試驗(yàn)主要包含了土體固結(jié)試驗(yàn)、土體壓縮試驗(yàn)以及土體膨脹性試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，通常是對(duì)試驗(yàn)土體施加外在荷載力，使土體中的空氣和水分逐漸被排除，土壤顆粒重組，會(huì)導(dǎo)致土體發(fā)生形變。通過(guò)土工變形試驗(yàn)，可以精準(zhǔn)測(cè)量土體壓縮參數(shù)、土體回彈指數(shù)、膨脹率以及收縮系數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，這些都是土工變形試驗(yàn)的重要成果，這些試驗(yàn)成果在巖土工程勘察中有著充分的應(yīng)用。例如，在對(duì)堆填時(shí)間超過(guò)10 年的黏性土進(jìn)行巖土工程勘察中，需要對(duì)地基承載力參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這一過(guò)程中，就需要以土工試驗(yàn)中變形試驗(yàn)成果中的壓縮模量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)地基承載力參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。一般壓縮模量如果為4MPa，地基承載力參數(shù)是115kPa[2]。

1.3 土工試驗(yàn)強(qiáng)度試驗(yàn)成果在巖土工程勘察中的運(yùn)用

在土工試驗(yàn)中，除了變形試驗(yàn)之外，強(qiáng)度試驗(yàn)也是重要的試驗(yàn)內(nèi)容之一。強(qiáng)度試驗(yàn)主要是由直接剪切試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等共同組成的。通過(guò)土工試驗(yàn)中的強(qiáng)度試驗(yàn)，可以測(cè)得土體的峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、靈敏度、總強(qiáng)度指標(biāo)、有效強(qiáng)度指標(biāo)等，這些強(qiáng)度試驗(yàn)成果在巖土工程勘察中也有著廣泛的應(yīng)用。例如，在巖土工程勘察過(guò)程中，需要對(duì)土的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這一過(guò)程中，通常是以強(qiáng)度試驗(yàn)中的靈敏度試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)土的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行評(píng)價(jià)的。一般靈敏度越高，土的結(jié)構(gòu)性相對(duì)就會(huì)更強(qiáng)，在經(jīng)受外力擾動(dòng)之后，強(qiáng)度損失也就會(huì)越大。在當(dāng)前建筑工程施工中，為了提高建筑的縱向高度，通常會(huì)挖掘深基坑。在深基坑施工中，基坑支護(hù)是最為主要的內(nèi)容之一。在對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)定中，需要以土工試驗(yàn)強(qiáng)度試驗(yàn)中的剪切試驗(yàn)指標(biāo)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，才能計(jì)算出施工區(qū)域土的壓力，這對(duì)于計(jì)算擋土墻、基坑、支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性都有著重要的作用。除此之外，根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)成果中的黏聚力、內(nèi)摩擦角等相關(guān)系數(shù)，也可以計(jì)算出地基的承載力，這對(duì)于評(píng)價(jià)施工區(qū)域地基整體的穩(wěn)定性也有著重要的影響。

1.4 其他土工試驗(yàn)成果在巖土工程勘察中的運(yùn)用

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，道路橋梁工程的施工工作受到了人們的重點(diǎn)關(guān)注。但是，在道路、橋梁工程施工之前，需要對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行巖土工程勘察。巖土勘工程勘察中承載比是最為主要的勘測(cè)數(shù)據(jù)之一。只有對(duì)勘察區(qū)域的承載比進(jìn)行準(zhǔn)確核算，才能對(duì)公路橋梁的荷載壓力進(jìn)行精準(zhǔn)核算，這對(duì)于保證道路、橋梁工程的使用安全都有著重要的意義。承載比就是通過(guò)土工試驗(yàn)中的承載試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行核算的。我國(guó)的地鐵、輕軌工程在世界范圍內(nèi)已經(jīng)取得了相對(duì)卓越的成果。但是，地鐵工程在進(jìn)行巖土勘察中，需要對(duì)土壤腐蝕性等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行勘察和測(cè)定。在這一過(guò)程中，通常是以土工試驗(yàn)中易溶鹽試驗(yàn)成果為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。通過(guò)土工試驗(yàn)中的易溶鹽試驗(yàn)，可以測(cè)定土壤中易溶鹽的含量，這樣就可以對(duì)土壤的鹽性進(jìn)行判定，也可以對(duì)土壤的腐蝕性進(jìn)行劃分，這對(duì)于保證地鐵施工的順利開(kāi)展有著積極的影響。近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，地?zé)崮茉匆渤蔀樽钪饕哪茉唇Y(jié)構(gòu)之一。在對(duì)地?zé)崮茉催M(jìn)行開(kāi)發(fā)中，巖土工程開(kāi)展也是最主要的工作內(nèi)容之一。在地?zé)崮茼?xiàng)目中的巖土工程勘察，需要對(duì)土體的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行評(píng)定[3]。在這一過(guò)程中，通常是以土工試驗(yàn)中的熱物性試驗(yàn)成果為基礎(chǔ)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。除此之外，近年來(lái)，隨著土工試驗(yàn)中的離心模型試驗(yàn)快速進(jìn)步和發(fā)展，在多個(gè)工程項(xiàng)目勘察中都有著廣泛的應(yīng)用。

2 提高土工試驗(yàn)質(zhì)量的策略

2.1 加強(qiáng)試驗(yàn)人員培訓(xùn)

土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于巖土勘察工作的順利開(kāi)展有著重要的作用，土工試驗(yàn)也是巖土工程勘察的重要組成部分之一。所以，想要促進(jìn)巖土工程勘察工作的進(jìn)步和發(fā)展，就要提高土工試驗(yàn)質(zhì)量。土工試驗(yàn)是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的工作內(nèi)容，對(duì)試驗(yàn)人員的技術(shù)水平、工作能力要求相對(duì)較高。想要提高土工試驗(yàn)的質(zhì)量，加強(qiáng)試驗(yàn)人員的培訓(xùn)是最為主要的方式之一。這里所說(shuō)的加強(qiáng)試驗(yàn)人員培訓(xùn)，主要是集中在兩方面的培訓(xùn)，一方面是專業(yè)技能的培訓(xùn)，另一方面是崗位職責(zé)的培訓(xùn)[4]。首先，在專業(yè)技能培訓(xùn)的過(guò)程中，要以當(dāng)前巖土工程勘察為主要工作內(nèi)容，對(duì)所需要的土工試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行專業(yè)化的培訓(xùn)。要求所有工作人員都能滿足基本的土工試驗(yàn)工作需求，并且能夠按照既定的試驗(yàn)流程保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。除此之外，當(dāng)前是信息化的時(shí)代，科技和技術(shù)時(shí)刻都在變化和發(fā)展。所以，在進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中，也要與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行廣泛合作，快速學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的土工試驗(yàn)技術(shù)，不斷提高團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水平，這樣才能使土工試驗(yàn)成果的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，促進(jìn)巖土勘察工程行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。其次，在對(duì)試驗(yàn)人員的崗位職責(zé)進(jìn)行培訓(xùn)中，要加強(qiáng)愛(ài)崗敬業(yè)以及職業(yè)道德的培訓(xùn)。土工試驗(yàn)是一項(xiàng)對(duì)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度要求較高的工作內(nèi)容。如果在試驗(yàn)中存在人為主觀疏忽，很容易造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，這對(duì)于巖土工程勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也會(huì)產(chǎn)生影響。所以，每一個(gè)試驗(yàn)人員都必須秉持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度，具有極強(qiáng)的責(zé)任心，這樣才能提高土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2 健全土工試驗(yàn)體系

在當(dāng)前的實(shí)際情況下，土工試驗(yàn)成果的應(yīng)用范圍之所以受限，與土工試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性不足有著很大的關(guān)系。土工試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性不足，是由土工試驗(yàn)質(zhì)量低下所導(dǎo)致的。所以，想要提高土工試驗(yàn)質(zhì)量，就要建立健全的土工試驗(yàn)體系。這里所說(shuō)的土工試驗(yàn)體系主要是由土工試驗(yàn)質(zhì)量管理制度、土工試驗(yàn)質(zhì)量管理人員以及土工試驗(yàn)質(zhì)量監(jiān)督體系共同構(gòu)成的。在土工試驗(yàn)中，涉及大量的試驗(yàn)設(shè)備以及試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)流程。在試驗(yàn)中，如果試驗(yàn)流程出現(xiàn)誤差，或者試驗(yàn)設(shè)備沒(méi)有校準(zhǔn)，都會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。所以，在土工試驗(yàn)質(zhì)量管理制度內(nèi)，要建立健全的土工試驗(yàn)流程管理制度以及土工試驗(yàn)設(shè)備管理制度。要求在土工試驗(yàn)中，每一項(xiàng)試驗(yàn)流程都有嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)。所有試驗(yàn)人員，必須按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行土工試驗(yàn)，這樣才能保證土工試驗(yàn)流程的規(guī)范性。除此之外，在對(duì)土工試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行管控中，也要建立質(zhì)量管理制度，由監(jiān)督管理人員定期對(duì)土工試驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)確性進(jìn)行校準(zhǔn)和評(píng)價(jià)。在使用過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)土工試驗(yàn)設(shè)備存在不精準(zhǔn)的問(wèn)題，也要及時(shí)上報(bào)進(jìn)行校準(zhǔn)和處理。也可以根據(jù)實(shí)際情況，引進(jìn)一些新型的土工試驗(yàn)設(shè)備，以此來(lái)提高土工試驗(yàn)質(zhì)量。最后，在土工試驗(yàn)正式開(kāi)展中，無(wú)論是試驗(yàn)人員、試驗(yàn)流程還是試驗(yàn)結(jié)果，都需要由特定的監(jiān)督體系來(lái)進(jìn)行監(jiān)督和管理，這樣才能使工作人員在主觀意識(shí)上提高對(duì)制度的重視程度。一旦在操作中，違反了操作流程，很容易受到監(jiān)督體系的監(jiān)管以及懲罰。

2.3 加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量管理體系的建設(shè)

在當(dāng)前時(shí)代背景下，世界經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展速度越來(lái)越快，我國(guó)企業(yè)與世界先進(jìn)企業(yè)溝通和交流越來(lái)越頻繁。想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)的競(jìng)爭(zhēng)地位，標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)成為最主要的工作方向之一。只有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，才可以實(shí)現(xiàn)管理效率的提高以及高質(zhì)量的復(fù)制，這對(duì)于企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大也有著積極的影響?？辈靻挝灰餐瑯尤绱?，要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量管理體系的建設(shè)，使巖土工程勘察企業(yè)朝著現(xiàn)代化企業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型。在土工試驗(yàn)中，質(zhì)量是最為主要的工作內(nèi)容。如果試驗(yàn)質(zhì)量無(wú)法得到有效保障，整個(gè)試驗(yàn)工作也就失去了實(shí)際的價(jià)值。所以，在巖土工程勘察企業(yè)內(nèi)部，要建立標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量考核體系。所有的土工試驗(yàn)人員以及土工試驗(yàn)工作，都需要在標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量考核體系的監(jiān)管下進(jìn)行開(kāi)展。除此之外，在土工試驗(yàn)中，也要對(duì)重點(diǎn)的儀器和設(shè)備進(jìn)行責(zé)任制劃分。不同的機(jī)械設(shè)備要有具體的操作人、使用人以及責(zé)任人。一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，不僅要追究操作人、使用人的具體責(zé)任，也要由責(zé)任人共同承擔(dān)，這樣才能在土工試驗(yàn)中，提高對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的重視程度。而且，每一個(gè)試驗(yàn)設(shè)備都有相應(yīng)的責(zé)任人進(jìn)行負(fù)責(zé)，這樣也可以規(guī)避試驗(yàn)設(shè)備使用中，由于操作不當(dāng)造成的損失。最后，在質(zhì)量管理體系建設(shè)中，標(biāo)準(zhǔn)化是最為主要的內(nèi)容之一。只有建立標(biāo)準(zhǔn)化的管理體系，所有人在管理中，才能擺脫主觀因素的影響，提高管理效率[5]。

2.4 強(qiáng)化協(xié)調(diào)性管理

近年來(lái)，隨著土工試驗(yàn)內(nèi)容不斷豐富，在土工試驗(yàn)中所涉及的試驗(yàn)人員以及試驗(yàn)流程也越來(lái)越多。如果各試驗(yàn)人員和試驗(yàn)流程之間銜接不當(dāng)，也會(huì)造成土工試驗(yàn)質(zhì)量下降的問(wèn)題。所以，在對(duì)土工試驗(yàn)質(zhì)量進(jìn)行管控中，強(qiáng)化協(xié)調(diào)性管理是最為主要的管理策略之一。這里所說(shuō)的協(xié)調(diào)性管理主要是指，意識(shí)層面的協(xié)調(diào)性管理和流程層面的協(xié)調(diào)性管理。首先，在意識(shí)層面，巖土工程勘察單位的主管負(fù)責(zé)人，要提高對(duì)工作人員主觀意識(shí)的培訓(xùn)。要求每一個(gè)工作人員都具有較強(qiáng)的責(zé)任心和溝通交流意識(shí)，這樣在日常工作中，可以提高與同事之間溝通和交流的頻率，這對(duì)于提高土工試驗(yàn)整體的協(xié)調(diào)性也有著積極的影響。而且，在主觀意識(shí)不斷強(qiáng)化的基礎(chǔ)之上，試驗(yàn)人員在完成了基本的試驗(yàn)工作后，也可以以提高土工試驗(yàn)質(zhì)量為基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)的安排，這樣也可以提高協(xié)調(diào)效率。其次，在流程層面，在土工試驗(yàn)中，需要多個(gè)試驗(yàn)人員以及流程進(jìn)行協(xié)調(diào)配合。巖土工程勘察單位的主管領(lǐng)導(dǎo)，要確保整個(gè)土工試驗(yàn)流程的順暢性和可操作性。確保在操中，不會(huì)由于流程不暢，造成時(shí)間延長(zhǎng)、效率低下等問(wèn)題，這對(duì)于提高土工試驗(yàn)質(zhì)量有著積極的影響。最后，在土工試驗(yàn)中，要將各個(gè)工作環(huán)節(jié)納入整體的管控過(guò)程中，這樣才能提高對(duì)整個(gè)土工試驗(yàn)流程的管控水平。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，土工試驗(yàn)中的物理性質(zhì)試驗(yàn)成果、變形試驗(yàn)成果、強(qiáng)度試驗(yàn)成果等都可以在巖土工程勘察中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。想要在巖土工程勘察中，發(fā)揮土工試驗(yàn)成果的重要作用，就要提高土工試驗(yàn)質(zhì)量。加強(qiáng)試驗(yàn)人員培訓(xùn)、健全土工試驗(yàn)體系、加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量管理體系的建設(shè)以及強(qiáng)化協(xié)調(diào)性管理，都是提高土工試驗(yàn)質(zhì)量的重要策略。通過(guò)這些方式，能夠促進(jìn)巖土工程勘察工作的順利開(kāi)展。