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    一、引言 (2)

    1.1岩土工程施工的隱蔽性 (2)

    1.2岩土工程操作區域性 (2)

    1.3岩土工程測試的不確定性 (3)

    二、試驗內容和測試技術 (3)

    2.1室內土工試驗 (3)

    2 .2巖體力學實驗 (3)

    2.3 岩土的原位測試技術 (3)

    三、岩土工程施工的特點 (4)

    3.1 岩土工程的操作的區域性特點 (4)

    3.2 岩土工程施工的隱蔽性特點 (4)

    3.3岩土工程測試的不確定性特點 (4)

    四、岩土工程勘察 (5)

    五、岩土工程測試與監測技術的內容應用 (5)

    5.1附加質量法測試技術 (5)

    5.2 聲波測試技術的內容及應用 (5)

    5.3圍巖鬆動層的引數測定 (5)

    六、岩土工程測試中存在的問題 (6)

    七、小結 (6)

    參考文獻 (7)

    1

    論述岩土工程測試技術主要內容及其應用

    摘要:隨著科學技術的發展,人們對建築物的要求越來越高,為提高人們的生

    活水平,出現了各式各樣的土木工程,與過去的土木工程相比,現代土木工程各方面都取得較大的進步。近年來,伴隨著中國基礎設施的不斷完善,建築業的興起,中國可利用的土地資源也是日漸緊張,由於中國人口分佈的原因,許多城市在建築中不得不面對岩土工程的問題,鑑於每個工程都具有其獨特的自然環境條件和區域特點,這就要求針對岩土工程測試的技術和手段也要跟隨建築業的發展而不斷的完善和改進;由於岩土工程的施工初期具有隱蔽性施工的特點,往往會因為岩土問題導致工程的質量問題。其中岩土工程測試與檢測技術對工程起到關鍵的作用。岩土工程測試技術不僅在岩土工程建設實踐中廣泛應用,且在形成和發展岩土工程理論起決定性的作用。測試技術使岩土工程設計更合理,確保施工質量。

    關鍵詞:岩土工程測試檢測技術內容應用問題

    一、引言

    在岩土工程中測試工作是必須進行的重要步驟,它既是學科理論研究與發展的基礎,且是岩土工程實踐的必要。監測與檢測可確保工程的施工質量和安全,從而提高工程效益。在工程實際建設中岩土工程的現場監測與檢測是重要的環節,使工程師們在理論和實踐上更好地認識上部結構與下部岩土地基共同作用及施工和建築物運營過程。透過運用反演分析的方法,依據監測結果,計算出使理論分析與實際測試、基本一致的工程引數[1]。岩土工程測試包括室內土工試驗、巖體力學實驗、原位測試、原型實驗和現場監測等,在岩土工程中佔有特別而關鍵的作用。下面介紹幾種重要的岩土工程測試。

    1.1岩土工程施工的隱蔽性

    巖工程施工中許多施工工作都是相對隱蔽的,比如:樁基設計施工、地下防護的措施以及地基的處理工作等都是隱蔽工作。因此,諸如此類的隱蔽工作在施工時會比較麻煩,若後期出現問題或故障檢測起來也是相當複雜,所以必須在施工過程中採取一些實時跟蹤的檢測技術。在整個施工過程中實施跟蹤檢測,避免了因要求不嚴謹等疏忽引起的故障和質量方面的問題。

    1.2岩土工程操作區域性

    區域性:在不同的區域或者環境中施工岩土專案,測繪技術會因環境而有所不同。由於不同的區域的自然條件不盡相同,工程中與之相關的岩土性質也會有很大差異。土質引數的不同給整個岩土施工的測試水平提出了較高的要求, 測試技術的指標也會相應提高,測試工作就會具有更大的壓力。對於土質中工程的工藝條件、具體施工、抗剪強度評估等一系列程式等會有不同的要求。

    1.3岩土工程測試的不確定性

    不確定性主要是指:岩土施工過程中會因岩土環境的不同而導致岩土的相關性質發生改變。中國地域廣闊,岩土工程測試的報告中的案例分析會體現出多種多樣的岩土測試程式和結果。對於此類不能改變的情況,首先要做好原土的效能測試工作,在施工的過程中根據當地岩土的性質具體分析該土質的性質和特徵。

    二、試驗內容和測試技術

    2.1室內土工試驗

    包括土的物理、力學、化學和礦物等分析試驗。目前土工試驗分為觀察判別試驗、化學性質試驗、物理性質實驗和力學性質實驗等。土的化學和礦物分析在工程中一般不做。化學分析包括測定土中石膏、易溶鹽和難溶鹽碳酸鈣的含量,腐植酸含量,離子交換量和酸鹼度等。在岩土工程中測定粘土礦物的型別採用礦物分析,確定礦物型別除化學分析,還用差熱分析和 X 射線衍射分析等物理化學分析法。粒徑分析試驗是室內土工實驗的一種。粒徑分析試驗是烘乾碾散一定量的土後,過篩、稱重,確定各粒徑範圍內土粒重的百分數。<2 毫米的土團粒,於水中浸潤充分分散後透過 2.0~0.1 毫米的細篩。<0.1 毫米的細粒土,用移液管法或者比重計法確定粒徑含量。透過篩分和比重計結合粒徑分析試驗。該實驗應用於繪製土樣的粒徑分佈曲線供土分類。

    2 .2巖體力學實驗

    巖體力學實驗主要是測試常規力學指標和分析研究巖體變形與破壞機理。如單軸抗壓強度試驗:巖體的單軸抗壓強度指巖體試樣在單向受壓直至破壞時,單位面積上承受的最大壓應力: σc=PA(MPa)一般簡稱為抗壓強度。依據岩石不同的含水狀態,分幹抗壓強度和飽和抗壓強度。岩石的單軸抗壓強度,常在壓力機上直接壓壞標準試樣測得,也可同時進行岩石單軸壓縮變形試驗,或者用其它方法。岩石的單軸抗壓強度主要應用於巖體的強度分級和巖性描述。

    2.3 岩土的原位測試技術

    一般來說原位測試指在基本保持現場地籍圖的天然結構、含水量及應力狀態下對地基土的物理———力學性質指標進行測定的試驗方法。根據理論分析或者經驗公式,經過這些方法對物理力學指標進行測定,從而評定岩土的工程效能和狀態。

    有些岩土工程因地質條件、結構條件與荷載條件較複雜,理論計算方法難準確預計土體的應力-應變的變化,在室內也難模擬現場地層條件及荷載條件。可靠的依據可由原位實驗進行設計提供。岩土工程勘察與評價可透過原位測試獲得岩土體實際引數,而原位測試也是監測與檢測岩土工程的主要方法,且可用於施工過程中或地基加固處理後地基土的物理力學性質及狀態的變化或檢測[2]。岩土的原位測試又可分作為獲取實際引數的原位實驗及作為提供施工控制和反演分析引數的原位監測兩種。下面介紹原位測試的幾種優點:(1)免於取土樣遇到的困難,可測定難以採取不擾動試樣的土層;(2)在原位應力條件下進行試驗,可在取樣過程中減小應力釋放的影響;(3)實驗用的岩土體體積較大,代表性較強;(4)提高了工作效率,使可勘探實驗的週期大大縮短。

    原位測試優點多,但也有缺點:(1)不同的原位測試的適用條件不同,針對性強,若使用不恰當則對結果的準確和合理產生影響;(2)原位測試得到的引數和圖的工程性質之間是建立在統計關係的基礎上;(3)影響原位測試結果的因素很複雜,較難判斷對策定製的準確性;(4)原位測試中的主應力方向與實際岩土工

    程問題中多變的主應力方向存在著不一致的現象。常見的原位測試有靜力載荷試驗,靜力觸探試驗,圓錐動力觸探試驗,標準貫入試驗,十字板剪下試驗等。本文以標準貫入試驗為例說明。透過運用貫入器、觸探杆和穿心錘三種工具,利用落錘能量(落錘質量 63.5kg,落距 76cm)將貫入器打入土中,根據打入的難易程度來評價土的物理力學性質。計數方法是先將貫入器預先打入 15cm,不計數;後開始記錄每 10cm 的擊數,累計打入30cm;最後將 30cm 的擊數累加。若擊數達到 50 擊時,貫入深度還未達到 30cm,則可停止試驗,記錄 50 擊時的實際貫入深度,後再換算成30cm 的擊數,即 N=30*50/ΔS;若貫入器進入碎石土或碎塊狀岩石層出現反彈,則停止試驗,擊數記為“反彈”。標準貫入試驗應用於利用貫入器採取的擾動樣,進行土層定名(如表 1)及判別砂土的密實度(如表 2)[3]。還可應用於判別飽和砂土及粉土的液化、劃分花崗岩風化帶和估算地基承載力等。

    三、岩土工程施工的特點

    3.1 岩土工程的操作的區域性特點

    所謂的區域性,也就說岩土工程中應用的測試技術會因為工程施工的區域不同而產生不同的應用效果。鑑於不同地區的自然條件都不盡相同,工程中的岩土性質也會有很大的差異,由於土質的理化引數的不同也就給岩土工程的測試技術提出了更高的要求。測試技術的相關指標要求也會更加嚴格,同時在對於土質中的抗剪下強度評估、工程採取的工藝條件、具體施工設計引數等也都會有一定的差異和不同,需要特別注意。

    3.2 岩土工程施工的隱蔽性特點

    岩土工程中諸如:對於地基的處理工作、樁基設計和施工以及地下防護措施等工程施工都屬於隱蔽性工程的範疇。這些施工都是在相對隱蔽的情況下進行的,即使日後發現問題也比較難處理,相對也比較難發現問題的本質。所以這類岩土工程中的隱蔽性施工過程最好採用一系列的連續跟蹤檢測技術,從而實現全程的監護,確保不會因為岩土處理和測試過程不嚴謹而出現的質量方面的問題。3.3岩土工程測試的不確定性特點

    所謂的岩土工程測試的不確定性主要指:因為中國地域遼闊,不是所有岩土工程測試的勘察分析報告中都會體現出所有岩土測試的結果和程式。並且我們還要考慮到某些岩土的性質可能會隨著環境和氣候的變化而改變某方面的特性的情況;施工過程對於岩土環境的改變是否會造成岩土相關特性的改變;對於這種無法避免的情況,我們首先要做好對於原土的測試工作,然後在施工過程中在進行

    現場相關資訊的採集和分析,從結果中得出相關指導性建議。

    四、岩土工程勘察

    岩土工程勘察工作主要是透過各種方法,對工程專案的土質、巖體環境等進行實地考察,並對各方面對工程專案的影響作出分析和判斷,得出有關相關的地質資料和技術引數,確保工程建設的質量。但往往由於以下原因造成岩土工程勘察質量不高。

    1、任務急:甲方委託任務往往不顧岩土工程地質條件及工程特點不考慮合理勘察週期,限時完成;

    2、壓價:一些建設單位對岩土工程勘察工作的重要性瞭解不深,為應付需要,以低價求得暫時的“節約”;

    3、勘察單位:由於市場原因,各種層次的勘察單位蜂擁而上,人員素質、裝置能力全然不顧;

    4、工程負責人;少數工程負責人怕麻煩,憑經驗,為了個人或小集體利益,以保守保“安全”。彈值之間的換算曲線。為提高測試精度各地區可以制定地區、專用測強曲線。由於碳化深度對回彈值有顯著影響,所以對碳化深度的測量一定要準確,才能保證測試精度。我們在測量碳化深度值往往不注意在有代表性的位置上取點,有時在比較容易鑽洞的表面鑽孔或在構件上邊緣敲擊一塊混凝土代之測量這些方法都給測量資料帶來誤差。這是因為混凝土表面碳化速度不盡相同,其主要因素有混凝土的密實高和鹼度及構件所處的環境條件。

    五、岩土工程測試與監測技術的內容應用

    5.1附加質量法測試技術

    (1)理論、原理附加質量法測試技術:用振動理論和現代科學電子技術為基礎形成的檢測手段。(2)特點及應用在岩土測試中具有分辨能力強、速度快、檢測過程無損壞等優點。此檢測技術的過程只需要在建築物的表層測試即可,故該技術被廣泛應用於填築層的無損檢測中。目前來說這是一項較高水平的無損檢測技術。

    5.2 聲波測試技術的內容及應用

    測試原理:聲波的傳播速度和巖體密度成正比,巖體密度越大,聲波傳播速度越快。同時,硬度越強、相關風化程度越低,表示傳播速度越快。反之,聲波的傳播速度越慢,表示岩土越稀疏、鬆軟、存在裂縫並且風化程度較高。故可以利用聲波檢測岩土的情況。

    5.3圍巖鬆動層的引數測定

    在岩土工程施工的具體過程中,在巖體開挖時會使圍巖的最初應力分佈發生改變,導致其他應力進行釋放,會在岩土層的表層出現一種鬆弛的層帶狀分佈,就是鬆散層,也叫鬆動圈。它的厚度直接影響到岩土層的穩定,於是可以採用波速測試的方式來對其進行測定。該測試的主要專案包括:聲波在岩土層中的傳播情況、岩層的裂縫處不同聲波的分佈狀態和巖體層狀結構的力學性質等,透過綜合

    測定、分析和評價,得出相應的資料。

    (1)綜合評價

    一般來說,岩土工程測試時會進行灌漿和填充,以提高巖體的彈性係數模量,降低滲透率。提高巖體的整體穩定性和防水效能。

    (2)岩土工程測試的無損檢測

    時代在進步,檢測技術要求越來越高。岩土工程形式多種多樣。無損技術的出現得到了廣泛的應用,對於鋼筋混凝土工程檢測過程和相對封閉的結構檢測可以透過上述方法進行測試。

    (3)巖體力學實驗

    巖體力學的試驗主要是指對常規的力學指標與分析巖體變形和破壞的測試。單軸抗壓強度試驗:整個單軸抗壓強度是指巖體的取樣在單個受力方向的受力直到破損時,在單位面積所承受的最大應力:

    (4)岩土的原位測試技術

    一般而言,原位測試技術是在基本現狀不變的情況下,對地籍圖中的應力狀態、含水量、天然結構對地基土的物理力學性質的指標進行測定的試驗方法。原位測試的優點有[4]:

    ①在原位應力的條件下試驗,能在試樣的過程中減少應力的影響。

    ②可以測定不易採取的不擾動試樣的土樣層,使取樣更方便快捷。

    ④使週期更短,提高了效率。

    六、岩土工程測試中存在的問題

    6.1 檢測手段單一性. 工程中岩土的檢測和測試是獲取實際工程施工環境下地基組成土質相關科學引數的重要手段之一。由於中國岩土工程專案繁多,對於不同的岩土工程同樣的測試技術可能會有不同的適應性,這就要求施工測試單位結合工程的複雜程度、綜合自然環境和氣候等因素,充分進行相關檢測技術的對比測試,從而得出合理的測試手段,完成對岩土工程引數的科學檢測[5]。

    6.2 測試人員的專業水平有限。在岩土測試方面的相關工作人員,對於檢測技術的掌握程度不夠熟練,缺乏相關理論知識的基礎。實際的岩土測試需要較高的技術專業性,良好的工作責任心和嚴謹的工作態度,鑑於人才方面的原因,能滿足這些條件的人才只有屈指可數的幾個人,有些甚至會用民工來進行岩土工程的測試工作,其結果準確度可想而知。

    七、小結

    隨著科學社會的發展,高新技術的應用不斷提高。既給岩土工程檢測提高了要求,同時也為岩土檢測帶了方便。希望在岩土工程測試及檢測方面創造更新的技術,使得岩土工程的發展更高、更快、更強。不斷提高岩土工程測試及檢測技術的研究不僅具有理論上的學術價值,且具有廣泛的工程適用價值。

    參考文獻

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