礦山巖土工程勘察土工試驗(yàn)中的常見問題及改善對策

白 冰

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000）

1 礦山巖土工程勘察中土工試驗(yàn)的基本含義及相關(guān)意義

簡單的來說，礦山巖土工程勘察土工試驗(yàn)主要是運(yùn)用專業(yè)的儀器，通過對項(xiàng)目中的基坑等進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、對比以及整理和總結(jié)，從而為礦山工程施工項(xiàng)目提供重要參考資料。與此同時，通過土工試驗(yàn)，其主要是對土壤性能的具體分析，可以為其他指標(biāo)提供重要依據(jù)，比如力學(xué)性能指標(biāo)、土壤物理指標(biāo)，可以在很大程度上保證施工安全。土工試驗(yàn)的內(nèi)容比較廣泛，具體有含水量、密度等。試驗(yàn)的方法有滲透試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等，要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的試驗(yàn)方法。

在具體的土工試驗(yàn)中，試驗(yàn)人員需要把各個項(xiàng)目的試驗(yàn)結(jié)果集中起來進(jìn)行對比、分析，找到數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，從而使試驗(yàn)結(jié)果更加精準(zhǔn)。另外，土工試驗(yàn)是一項(xiàng)比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，需要工作人員在試驗(yàn)中嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，保證每個步驟的嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范，從而使項(xiàng)目工程更加穩(wěn)定，有效達(dá)到保障礦山施工工程質(zhì)量的重要目的[1]。

2 礦山巖土工程勘察土工試驗(yàn)中的指標(biāo)以及一些問題

2.1 飽和狀態(tài)的基準(zhǔn)含義以及影響因素

在土工試驗(yàn)中，土壤的飽和度具體是指，土壤在比較自然的狀態(tài)下，土壤中水的體積與土壤中空隙體積之比。按照飽和度，一般把土壤分為三種狀態(tài)，即如果飽和度在0～0.5之間，包括0.5，那么為輕度濕的狀態(tài)；如果飽和度在0.5～0.8之間，包括0.8，那么為潮濕的狀態(tài)；如果飽和度在0.8～1之間，包括1，那么為比較飽和的狀態(tài)。通常情況下，土壤中的飽和度小于1，但是也會有個例出現(xiàn)，比如大于1的情況。

飽和度的影響因素主要是由含水量、顆粒密度和天然密度。通過試驗(yàn)分析可以得到，有機(jī)質(zhì)對于土壤的因素較大，如果土壤中缺乏有機(jī)質(zhì)，就會造成土壤的顆粒不會出現(xiàn)大的變化，相應(yīng)的對飽和度產(chǎn)生的影響也較小，影響幾乎可以忽略不計。在土工試驗(yàn)過程中，最容易引起變化的因素主要為含水量，含水量在很大程度上影響著土壤的性質(zhì)。此外，含水量的變化是由諸多因素引起的，比如取樣不合理、土樣的均勻性、土樣的存放時間等等。

2.2 回彈指數(shù)指標(biāo)

在實(shí)際的礦山工程項(xiàng)目施工過程中，回彈試驗(yàn)是比較重要的一項(xiàng)環(huán)節(jié)。通過回彈試驗(yàn)，能夠?qū)?xiàng)目的受力情況進(jìn)行模擬，對于礦山工程施工項(xiàng)目的質(zhì)量、安全性十分重要。首先，可以對挖土深度圖層的荷載進(jìn)行模擬，測試出自重壓力，然后再對土層恢復(fù)到原有狀態(tài)的應(yīng)力情況進(jìn)行模擬，接著再進(jìn)行卸荷，由于卸荷的壓力是與挖掘土層的重量是同樣的，然后可以通過分級加荷，得出附加壓力與自重壓力的總和。

土層的受荷應(yīng)變主要是由兩部分因素組成，即為塑性應(yīng)變和彈性應(yīng)變。塑性應(yīng)變與彈性應(yīng)變有較大區(qū)別，在卸荷后不能夠恢復(fù)，而彈性應(yīng)變在卸荷后則能夠進(jìn)行恢復(fù)。因此，在進(jìn)行回彈試驗(yàn)后，土壤受到荷載的部分土樣能夠進(jìn)行回彈，但是已經(jīng)無法回彈到原始狀態(tài)[2]。

3 基本注意事項(xiàng)以及影響因素

3.1 在基本放樣階段需注意的情況

在土工試驗(yàn)過程中，需要注意的是如果出現(xiàn)土壤的飽和度大于1，即占比超過百分之百，則需要對于含水率進(jìn)行重新規(guī)范化的測定。在試驗(yàn)的操作過程中，需要有以下幾個方面需要注意：第一，在進(jìn)行試驗(yàn)前，土壤的選擇至關(guān)重要，不僅要考慮到土層選擇的均勻、土層的軟硬程度，還需要考慮土樣的基本顏色等因素。需要對于土層的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行全面、多角度的了解，要使所選擇的土樣能夠具有充分的代表性；第二，在選擇土樣時，需要選用專門的規(guī)范性工具進(jìn)行切割，并且要嚴(yán)格按照相應(yīng)的切割方法，避免工具與土樣之間存在空隙[3]。

3.2 取樣過程中需要注意的問題

在取樣過程中，要進(jìn)行對土質(zhì)的具體情況進(jìn)行分析、模擬。如果土樣受到基礎(chǔ)化的擾動，那么就會造成基本的固結(jié)應(yīng)力出現(xiàn)變化，從而使土樣的基本應(yīng)力出現(xiàn)變化。在具體的操作時，為了最大程度上的使土樣能夠始終保持原有狀態(tài)，需要嚴(yán)格選擇固定值的型號進(jìn)行試驗(yàn)操作，從而保證在運(yùn)行過程中減少振動的情況。在運(yùn)用環(huán)刀儀器進(jìn)行操作時，在刀法上要做到直下和直上，用力保持均勻，選擇土質(zhì)均勻的土壤。在試驗(yàn)的環(huán)節(jié)，可以根據(jù)土層的實(shí)際特點(diǎn)、工程的實(shí)際情況來增加荷載。最后，要根據(jù)現(xiàn)場的各種資料、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論和總結(jié)[4]。

4 礦山巖土工程勘察土工試驗(yàn)過程中問題的解決方案

4.1 土壤的差異性

在整體的項(xiàng)目施工過程中，影響整體試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一為土質(zhì)的差異性。土質(zhì)不同于其他試驗(yàn)樣品，具有特殊性的特點(diǎn)，有著獨(dú)特的性質(zhì)。

根據(jù)基本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土層試驗(yàn)的環(huán)節(jié)，需要試驗(yàn)操作的工作人員通過對實(shí)際情況進(jìn)行理論性的分析。操作人員需要以認(rèn)真、仔細(xì)的態(tài)度對試驗(yàn)進(jìn)行操作，在試驗(yàn)手段方面需要嚴(yán)格規(guī)范試驗(yàn)步驟，并且在試驗(yàn)后及時作出總結(jié)，對客觀、科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、探討，從而保證試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性以及科學(xué)性。在每一次的土工試驗(yàn)后，都需要根據(jù)實(shí)際的試驗(yàn)情況再次進(jìn)行綜合性的分析和對比，還要全面考慮到不同性質(zhì)的地質(zhì)，降低意外的發(fā)生[5]。

4.2 樣品的制作問題

在進(jìn)行基礎(chǔ)性樣品的制作時，有兩個最基本的問題需要被引起高度重視。第一，最重要的為土質(zhì)的取樣，選擇均勻的土質(zhì)為基本原則。引起土質(zhì)變化的主要因素為土層深度，因此為了全面掌握土層樣品的特點(diǎn)和性質(zhì)，需要按照土層的順序進(jìn)行依次分析，從上到下進(jìn)行分析。尤其是對于兩個相連接的土層來說，要選擇其中最為精準(zhǔn)的土壤質(zhì)量；第二，在運(yùn)用到一些直立的裝置設(shè)備進(jìn)行取樣時，選取樣品時要突出樣品的代表性，避免出現(xiàn)一些滲透或者密度的情況。在進(jìn)行集中性的選取土樣時，要明確選擇上層、中層、下層三個部分，不能僅僅選擇單一的部分為基本樣品。

4.3 設(shè)備問題

在礦山巖土工程勘察土工試驗(yàn)中，設(shè)備的一系列問題十分重要，直接影響著試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)。但是在現(xiàn)階段，仍然有一些設(shè)備的老化問題，雖然已經(jīng)被多次提出，但是尚未得到徹底解決。要對設(shè)備的老化問題引起高度重視，定期對設(shè)備進(jìn)行維修和檢測，并且由專人對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，保證設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對于一些已經(jīng)無法滿足土工試驗(yàn)的設(shè)備，要及時進(jìn)行淘汰，并且更換先進(jìn)設(shè)備，避免影響土工試驗(yàn)的進(jìn)程。有關(guān)部門需要對設(shè)備問題引起充分重視，投入一定的設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)資金，保證土工試驗(yàn)的順利、高效進(jìn)行。

4.4 操作人員的基本素養(yǎng)

操作人員在土工試驗(yàn)的作用十分重要，發(fā)揮著不可忽視的重要作用。礦山巖土工程勘察土木試驗(yàn)是一個比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，不同于其他工作，對于操作人員的要求較高。不僅要求操作人員需要具備較強(qiáng)的專業(yè)技能，并且需要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

因此，相關(guān)部門需要加強(qiáng)對操作人員的知識培訓(xùn)和技能培訓(xùn)，保證操作人員能夠滿足土工試驗(yàn)工作的要求，要保證操作人員能夠嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，保證試驗(yàn)過程的規(guī)范性、試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

此外，由于土工試驗(yàn)工作是一項(xiàng)比較枯燥、乏味的工作，一些操作人員容易對試驗(yàn)產(chǎn)生消極或者懈怠心理，可以采用激勵機(jī)制，對于土工試驗(yàn)操作認(rèn)真、負(fù)責(zé)、細(xì)心的人員進(jìn)行獎勵，引起其他操作人員思想上的共鳴，從而使土工試驗(yàn)的進(jìn)行效率更高，從而為礦山工程施工項(xiàng)目的順利進(jìn)行提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)語

綜上所述，土工試驗(yàn)在礦山巖土工程勘察設(shè)計工作中的作用十分重要，是礦山工程施工一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，其勘測結(jié)果意義重大。對此，在實(shí)際的礦山巖土工程南勘察土工試驗(yàn)過程中，要對常見問題進(jìn)行全面分析和考慮，根據(jù)實(shí)際情況，堅(jiān)持具體問題具體分析的原則，采取多種方法和手段，最大程度上的保證土木試驗(yàn)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和科學(xué)性、精準(zhǔn)性。