淺談巖土工程測(cè)試技術(shù)

(西安工業(yè)大學(xué) 陜西 西安 710021)

一、巖土工程的特點(diǎn)

(一)區(qū)域性。巖土工程研究的對(duì)象是巖體和土體。巖體在其形成和存在的整個(gè)地質(zhì)歷史過(guò)程中，經(jīng)受了各種復(fù)雜的地質(zhì)作用，因而有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和地應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境。而不同地區(qū)的不同類(lèi)型的巖體，由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用過(guò)程不同，其工程性質(zhì)往往具有很大的差別。巖土工程的區(qū)域性是指巖土工程的測(cè)試技術(shù)受到區(qū)域的影響，在不同的工程施工區(qū)域，使用測(cè)試技術(shù)會(huì)有不一樣的效果。而每一個(gè)施工的場(chǎng)地都不盡相同，無(wú)論是自然環(huán)境還是人文條件都不一樣，所以在不同的地方施工就對(duì)巖土工程的測(cè)試技術(shù)有了不一樣的要求。

(二)隱蔽性。巖土工程具有隱蔽性的特點(diǎn)。巖土工程中有很多隱蔽性的工程，例如，地基的處理工作、地下的防護(hù)工作、樁基的設(shè)計(jì)工程等都屬于巖土工程中隱蔽性工程的范疇。它不但要求參與隱蔽性工程施工的工作人員有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能，還要具備足夠高的綜合素質(zhì)，可以嚴(yán)格按照要求進(jìn)行隱蔽性工程的施工。

(三)不確定性。我國(guó)地域遼闊、巖土類(lèi)別多、分布廣。以土為例，軟粘土、黃土、膨脹土、鹽漬土、紅粘土、有機(jī)質(zhì)土等都有較大范圍的分布。由于各個(gè)地區(qū)的地理?xiàng)l件，自然情況不同，巖土的情況也就過(guò)于繁雜，再加上巖土還會(huì)隨著環(huán)境的變化而變化，還受到氣候的影響，這就造成了巖土工程測(cè)試的不確定性。

二、測(cè)試與檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

巖土工程測(cè)試技術(shù)一般分為室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)、原位試驗(yàn)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)等幾個(gè)方面。

(一)室內(nèi)土工試驗(yàn)。包括土的物理、力學(xué)、化學(xué)和礦物等分析試驗(yàn)。目前土工試驗(yàn)分為觀察判別試驗(yàn)、化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn)和力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等。土的化學(xué)和礦物分析在工程中一般不做?；瘜W(xué)分析包括測(cè)定土中石膏、易溶鹽和難溶鹽碳酸鈣的含量，腐植酸含量，離子交換量和酸堿度等。在巖土工程中測(cè)定粘土礦物的類(lèi)型采用礦物分析，確定礦物類(lèi)型除化學(xué)分析，還用差熱分析和X射線(xiàn)衍射分析等物理化學(xué)分析法。粒徑分析試驗(yàn)是室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)的一種。粒徑分析試驗(yàn)是烘干碾散一定量的土后，過(guò)篩、稱(chēng)重，確定各粒徑范圍內(nèi)土粒重的百分?jǐn)?shù)。

(二)巖土的原位測(cè)試技術(shù)。原位測(cè)試技術(shù)，主要是對(duì)于巖土的物理以及化學(xué)性質(zhì)的檢測(cè)，也是目前常用的一種測(cè)定技術(shù)。在原位測(cè)試方面，地基中的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)測(cè)試，地下結(jié)構(gòu)表面的土壓力測(cè)試，地基土的強(qiáng)度特性及變形特性測(cè)試等方面將會(huì)成為研究的重點(diǎn)，隨著總體測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，這些傳統(tǒng)的難點(diǎn)將會(huì)取得突破性進(jìn)展。該技術(shù)對(duì)巖土的工程特性要求非常高。但是原位試驗(yàn)的應(yīng)用，具有一定的局限性。優(yōu)點(diǎn)是減少地質(zhì)破壞、保持土體應(yīng)力、研究的巖體較大和提高工作效率等，但同時(shí)也存在實(shí)驗(yàn)受地質(zhì)或環(huán)境影響較大、需利用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析，以及結(jié)果易出現(xiàn)誤差等缺陷。

(三)巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)。巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是測(cè)試常規(guī)力學(xué)指標(biāo)和分析研究巖體變形與破壞機(jī)理。

對(duì)于一些特殊巖土類(lèi)的工程地質(zhì)的研究，加強(qiáng)對(duì)于巖土工程中的巖體力學(xué)試驗(yàn)是非常有必要的。巖體力學(xué)試驗(yàn)主要是指對(duì)于巖土的變形性、破壞性、抗壓強(qiáng)度等特性的研究，通過(guò)指定的強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行分析。其中，單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，是目前常用的一種巖體力學(xué)試驗(yàn)，是通過(guò)對(duì)于巖體施壓，記錄破壞極限階段的壓力。

單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：巖體的單軸抗壓強(qiáng)度指巖體試樣在單向受壓直至破壞時(shí)，單位面積上承受的最大壓應(yīng)力:σc=P/A(MPa)

(四)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是基于巖土工程，對(duì)于巖土、混凝土、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等應(yīng)力變化規(guī)律的監(jiān)測(cè)。以實(shí)際工程作對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，首先進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置、監(jiān)測(cè)時(shí)間的設(shè)定，按設(shè)定的時(shí)間間隔觀測(cè)應(yīng)力和變形現(xiàn)場(chǎng)，然后檢測(cè)工程施工對(duì)于巖土的荷載和巖土的反應(yīng)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作主要包括三個(gè)方面：監(jiān)測(cè)巖土所受到的施工作用及各類(lèi)荷載的大小，同時(shí)監(jiān)測(cè)在荷載作用下巖土反應(yīng)性狀；監(jiān)測(cè)建設(shè)中或運(yùn)營(yíng)中的結(jié)構(gòu)物；監(jiān)測(cè)巖土工程在施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中影響周?chē)h(huán)境的程度。此外，要加強(qiáng)對(duì)于結(jié)構(gòu)物、環(huán)境影響度以及地基加固性質(zhì)的監(jiān)測(cè)等。

三、巖土工程測(cè)試與檢測(cè)注意事項(xiàng)

(一)地基土中涉及到一些特殊成分土的問(wèn)題。在巖土工程勘察中進(jìn)行巖土測(cè)試時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到區(qū)別于常見(jiàn)土的一些特殊土。因此，要針對(duì)這些土進(jìn)行特殊的分析:首先，粉土;粉土區(qū)別于目前的粘性土，但是由于某些振動(dòng)作用會(huì)使粉土發(fā)生液化而具備和粉砂一些相似的性質(zhì)，而同時(shí)又因?yàn)榉弁恋念w粒中可能會(huì)含有微量的粘土而使其又具有一些粘土的性質(zhì)。

其次，玄武巖風(fēng)化土;在我國(guó)部分地區(qū)富含一些玄武巖風(fēng)化土，但是這些巖土又會(huì)因?yàn)樗幍牡乩韰^(qū)域不同，而具有不同的性狀特點(diǎn)，例如在吉林省南部地區(qū)公主嶺市等區(qū)域，玄武巖風(fēng)化土其風(fēng)化層多呈灰綠色，色較雜，而我國(guó)南部地區(qū)多呈紅色，褐紅色。

(二)注重樣品的選取。巖土層檢測(cè)的目的，是為了更好地為水利工程基礎(chǔ)建設(shè)提供數(shù)據(jù)參考。目前，常用的樣品選取方法是原狀土樣采取法，它主要是利用鉆孔內(nèi)加入的取土器來(lái)獲得樣品，同時(shí)可以通過(guò)鉆孔內(nèi)泥漿護(hù)壁的回轉(zhuǎn)獲得樣品，還可以直接從基坑內(nèi)獲取樣品。只有這樣，選取的樣品才能更具有代表性、有效性和適用性。

(三)注重樣品存封。對(duì)于土壤樣品，首先將采取好的樣品進(jìn)行密封，取土筒并附上標(biāo)簽，嚴(yán)格避免縫隙的出現(xiàn)；對(duì)于土壤樣品的送樣單，應(yīng)當(dāng)填明取土圖紙資料的符號(hào)等一系列的標(biāo)簽說(shuō)明，然后再送往實(shí)驗(yàn)室。對(duì)于巖石樣品，做好包裝封閉處理的工作，使得巖石樣品保持原有的天然濕度；對(duì)于泥質(zhì)巖樣品，可用紗布包裹并用融蠟澆注，然后做好相應(yīng)的巖石樣品標(biāo)注記號(hào)，并附上標(biāo)簽，最后將巖石樣品試件和送樣單同時(shí)運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室。樣品的運(yùn)輸放置要采用具有防震動(dòng)的箱子，對(duì)存留的縫隙要用軟墊填充。

四、總結(jié)

隨著各建設(shè)工程和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及應(yīng)用，既給巖土工程帶來(lái)新的機(jī)會(huì)，也給巖土工程提出了更高的要求。因此，對(duì)巖土測(cè)試的要求也越來(lái)越高，提出的標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越嚴(yán)格。這就要求在巖土工程的勘察過(guò)程中，采取一系列措施，如優(yōu)化檢測(cè)方法、加強(qiáng)監(jiān)督管理和提高人員素質(zhì)等，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，給實(shí)際的工程建設(shè)提供重要的基礎(chǔ)保障。不斷提高巖土工程測(cè)試及檢測(cè)技術(shù)的研究不僅具有理論上的學(xué)術(shù)價(jià)值，且具有廣泛的工程適用價(jià)值。