土工試驗與測試技術

1、*By chentao1土工試驗與測試技術土工試驗與測試技術學生：陳濤學生：陳濤 專業(yè)：水工結構工程專業(yè)：水工結構工程指導教師：謝秀棟指導教師：謝秀棟*By chentao2 1. 土工試驗的重要地位土工試驗的重要地位 2. 土工試驗的分類土工試驗的分類 3. 土工試驗的內容與儀器設備土工試驗的內容與儀器設備 4. 土工試驗和測試技術的發(fā)展土工試驗和測試技術的發(fā)展*By chentao31.土工試驗的重要地位土工試驗的重要地位 1.1土工試驗的重要性土工試驗的重要性 土在土建工程中作為建筑材料或介質，在巖土在土建工程中作為建筑材料或介質，在巖土工程土工程 勘查中占有重要地位，它是進行土類定勘查

2、中占有重要地位，它是進行土類定名和劃分土層的名和劃分土層的 重要依據(jù)之一，同時也可為工重要依據(jù)之一，同時也可為工程設計和施工提供必不可程設計和施工提供必不可 少的參數(shù)，土工試驗少的參數(shù)，土工試驗的質量對工程總體的質量有著直接的質量對工程總體的質量有著直接 重大的影響。重大的影響。 土工試驗是土木工程和水利工程中的重要組土工試驗是土木工程和水利工程中的重要組成部分，為了便于工程數(shù)據(jù)的成部分，為了便于工程數(shù)據(jù)的 收集及分析，需收集及分析，需要保證試驗資料的完整、全面、準確，只有這樣要保證試驗資料的完整、全面、準確，只有這樣才能才能 滿足工程建設的需要，并為工程設計及施滿足工程建設的需要，并為工程設

3、計及施*By chentao4 工提供準確科學的地質資工提供準確科學的地質資 料。土工試驗料。土工試驗中需要對土體自身的進行分析，其復雜性中需要對土體自身的進行分析，其復雜性和多變性容和多變性容 易受到外界條件變化的干擾，易受到外界條件變化的干擾，針對這些問題需要試驗人員認真的進針對這些問題需要試驗人員認真的進 行分行分析和研究，確保提交土工報告的準確。析和研究，確保提交土工報告的準確。*By chentao5 1.2土工試驗的方法標準土工試驗的方法標準 當前，國內有關土工試驗方法的標準包括：當前，國內有關土工試驗方法的標準包括：土工試驗方法標準土工試驗方法標準， 土工試驗規(guī)范土工試驗規(guī)范等，

4、等，土工試驗室執(zhí)行國家、行業(yè)標準，鐵路、公路、土工試驗室執(zhí)行國家、行業(yè)標準，鐵路、公路、水利行業(yè)標準水利行業(yè)標準 等，其中所規(guī)定的試驗方法幾乎等，其中所規(guī)定的試驗方法幾乎相同，只是結合各行業(yè)特點，在細相同，只是結合各行業(yè)特點，在細 節(jié)方面進行節(jié)方面進行了具體要求，或增減了試驗項目。為了有效規(guī)范了具體要求，或增減了試驗項目。為了有效規(guī)范土工土工 試驗市場，需要進一步出臺更為規(guī)范的標試驗市場，需要進一步出臺更為規(guī)范的標準。準。*By chentao62. 土工試驗的分類土工試驗的分類 土工試驗分土工試驗分原位測試原位測試(現(xiàn)場勘察測試現(xiàn)場勘察測試)和和室內室內試驗試驗兩大類。兩大類。 2.1原位測

5、試原位測試 當?shù)鼗寥啦灰撞扇≡嚇雍筒灰俗魇覂仍囼灝數(shù)鼗寥啦灰撞扇≡嚇雍筒灰俗魇覂仍囼灂r，則進行原位測試。原位測試有時，則進行原位測試。原位測試有直接測試直接測試和和間間接測試接測試之分。之分。直接測試直接測試方法有方法有“十十”字板剪切試字板剪切試驗、荷載試驗、旁壓試驗、動彈性模量試驗以及驗、荷載試驗、旁壓試驗、動彈性模量試驗以及抽水、壓水、注水試驗等。抽水、壓水、注水試驗等。間接測試間接測試法有靜、動法有靜、動力觸探試驗、標準貫入試驗、同位素測定密度和力觸探試驗、標準貫入試驗、同位素測定密度和含水量試驗等。含水量試驗等。 2.2室內試驗室內試驗 室內試驗分室內試驗分常規(guī)試驗常規(guī)試驗和和專

6、門試驗專門試驗。常規(guī)試驗包括。常規(guī)試驗包括物理性指標試驗物理性指標試驗(如顆粒分析試驗、液限和塑限試驗、如顆粒分析試驗、液限和塑限試驗、含水量、容重、比重試驗等含水量、容重、比重試驗等)和力和力學性指標試驗學性指標試驗(如壓縮如壓縮試驗、抗剪強度試驗等試驗、抗剪強度試驗等)。專門試驗有滲透試驗、固結。專門試驗有滲透試驗、固結系數(shù)、前期固結壓力、靈敏度、燒灼失重等指標的試系數(shù)、前期固結壓力、靈敏度、燒灼失重等指標的試驗。一般工程不要求做土的化學和礦物分析。驗。一般工程不要求做土的化學和礦物分析。*By chentao7*By chentao83. 土工試驗的內容與儀器設備土工試驗的內容與儀器設備

7、 3.1土工試驗的內容土工試驗的內容 土工試驗的內容分為土工試驗的內容分為土的物理實驗土的物理實驗和和土的力土的力學實驗學實驗。 3.1.1土的物理實驗土的物理實驗 主要對主要對比重、密度、含水率比重、密度、含水率是三個最是三個最 基本物基本物性指標進行測試。在進行進行含水率試驗時，也性指標進行測試。在進行進行含水率試驗時，也應該選應該選 取具有代表性的土樣，采用四分法原則取具有代表性的土樣，采用四分法原則取高出各個環(huán)刀試塊的取高出各個環(huán)刀試塊的 土體土體1530g，并在最，并在最短的時間內裝入規(guī)定的容器內，以避短的時間內裝入規(guī)定的容器內，以避 免水分的免水分的流失。流失。*By chenta

8、o9 對用肉眼即可進行分辨出砂粒較多的土樣，可對用肉眼即可進行分辨出砂粒較多的土樣，可 采采用用篩分法篩分法確定砂粒含量。如果砂粒含量已達到砂土的確定砂粒含量。如果砂粒含量已達到砂土的標準。就標準。就 不必再做液、塑限試驗，反之則做液、塑限不必再做液、塑限試驗，反之則做液、塑限試驗來確定土的試驗來確定土的 名稱。名稱。 3.1.2土的力學實驗土的力學實驗 主要包括主要包括固結試驗固結試驗和和抗剪強度試驗抗剪強度試驗。 主要對粘聚主要對粘聚力、內摩擦角、壓縮模量和滲透系數(shù)等等力學性指力、內摩擦角、壓縮模量和滲透系數(shù)等等力學性指 標標進行測試，用于計算土體強度、變形、滲透及穩(wěn)定性。進行測試，用于計

9、算土體強度、變形、滲透及穩(wěn)定性。*By chentao10 土的土的固結試驗固結試驗是測定土體在壓力作用下產(chǎn)生變形是測定土體在壓力作用下產(chǎn)生變形的過程。在試驗的過程。在試驗 過程中，要嚴格按國標或規(guī)程進行操過程中，要嚴格按國標或規(guī)程進行操作，消除各種不利因素。作，消除各種不利因素。 一旦出現(xiàn)問題要及時解決。一旦出現(xiàn)問題要及時解決。 試驗操作中有錯誤或試驗操作中有錯誤或 誤差，要及時查找原因，包誤差，要及時查找原因，包括讀數(shù)記錄及儀器設備方面等原因。如果查不出原因，括讀數(shù)記錄及儀器設備方面等原因。如果查不出原因，應通知野外技術人員進行補樣。土工試驗裝置應通知野外技術人員進行補樣。土工試驗裝置(要

10、按檢要按檢定定周期進行檢定或校準周期進行檢定或校準，并經(jīng)檢定或校準合格后予以，并經(jīng)檢定或校準合格后予以使使 用；對土工試驗的計算軟件在初次使用前也應進行用；對土工試驗的計算軟件在初次使用前也應進行校驗校驗，必要，必要 時時(計算數(shù)據(jù)發(fā)生異常時計算數(shù)據(jù)發(fā)生異常時)再校驗再校驗，以確認，以確認其滿足預期用途其滿足預期用途 的能力。的能力。*By chentao11 土的土的抗剪強度試驗抗剪強度試驗是測定土體在外力作用下抵抗是測定土體在外力作用下抵抗剪切剪切 破壞的極限能力。土的抗剪強度是土的重要力學破壞的極限能力。土的抗剪強度是土的重要力學性質之一，性質之一，粘粘 聚力聚力c和和內摩擦角內摩擦角是

11、土的抗剪強度指標。是土的抗剪強度指標?？辜魪姸鹊脑囼灧娇辜魪姸鹊脑囼灧?法主要有直法主要有直接剪切試驗、三軸壓縮接剪切試驗、三軸壓縮試驗和無側限抗壓試驗試驗和無側限抗壓試驗。室內抗剪試驗測出。室內抗剪試驗測出c值有時出值有時出現(xiàn)異常情況，現(xiàn)異常情況，如如c為負值為負值，主要原，主要原 因在于取標準樣時，因在于取標準樣時，同一個土樣所取的四個試塊的性質相差太同一個土樣所取的四個試塊的性質相差太 大所致，故大所致，故開樣時盡量取同一種性質的土進行試驗。另外，應開樣時盡量取同一種性質的土進行試驗。另外，應 減減少土樣在采取、運輸、保管及安裝儀器等各環(huán)節(jié)中的少土樣在采取、運輸、保管及安裝儀器等各環(huán)節(jié)中

12、的擾動。擾動。 *By chentao12 3.2土工試驗的儀器設備土工試驗的儀器設備 土工試驗的儀器設備分為土工試驗的儀器設備分為物理實驗儀器物理實驗儀器和和力力學實驗儀器學實驗儀器。 3.2.1土的物理實驗儀器土的物理實驗儀器 電子天平電子天平。這是物理性質。這是物理性質 試驗中利用頻試驗中利用頻率最高的設備之一，就使用種類而言，感量包括率最高的設備之一，就使用種類而言，感量包括 1 g，0. 1 g，0. 01 g，0. 001 g，分別對顆粒、擊實、含水量、分別對顆粒、擊實、含水量、重度、液塑重度、液塑 限等進行分析和限等進行分析和試驗。試驗。 *By chentao13 顆粒分析儀。

13、顆粒分析儀。就粒徑超過就粒徑超過 0. 075 mm的顆粒而的顆粒而言，通常需要通過系列標準篩進行分析，篩時多采用言，通常需要通過系列標準篩進行分析，篩時多采用的是振篩機，就粒徑小于的是振篩機，就粒徑小于 0. 075 mm的顆粒而言，則的顆粒而言，則需要借助于懸液沉需要借助于懸液沉 降分析方法，就多數(shù)單位而言，所降分析方法，就多數(shù)單位而言，所采用的是密度計法，當然，也有部分采用的是移液管采用的是密度計法，當然，也有部分采用的是移液管法。法。系列標準篩系列標準篩振篩機振篩機 液塑限試驗儀液塑限試驗儀。就多數(shù)單位而言，當。就多數(shù)單位而言，當 前所采用前所采用的多為圓錐儀、搓條等方法，來對液限塑限

14、進行確定的多為圓錐儀、搓條等方法，來對液限塑限進行確定，但，但 是，對于鐵路、公路、水電等很多部門而言，已是，對于鐵路、公路、水電等很多部門而言，已開始全面推廣和應開始全面推廣和應 用液塑限測試儀，該儀器解決了人用液塑限測試儀，該儀器解決了人為因素的影響，提高了測定結為因素的影響，提高了測定結 果的精確度。果的精確度。*By chentao14液液塑塑限限實實驗驗儀儀*By chentao15 3.2.1土的力學儀器設備土的力學儀器設備 固結試驗儀固結試驗儀 。近幾年，固結試驗儀的種。近幾年，固結試驗儀的種類、規(guī)格開始朝著類、規(guī)格開始朝著 系列、多功能等格局轉變，系列、多功能等格局轉變，主要包

15、括如下類型：主要包括如下類型：一是砝碼杠桿式儀一是砝碼杠桿式儀， 這已這已經(jīng)成為最傳統(tǒng)的固結試驗儀器，但也實現(xiàn)了系列經(jīng)成為最傳統(tǒng)的固結試驗儀器，但也實現(xiàn)了系列化。這種固結儀具有直觀、穩(wěn)定性能佳、精確度化。這種固結儀具有直觀、穩(wěn)定性能佳、精確度高等優(yōu)勢，高等優(yōu)勢， 但由于自動化但由于自動化 水平不高、勞動強度較大，水平不高、勞動強度較大， 砝碼過程中的振動會影響砝碼過程中的振動會影響 結果等問題，因而應用越結果等問題，因而應用越 來越少來越少 砝碼杠桿式儀砝碼杠桿式儀*By chentao16 二是氣壓式固結儀二是氣壓式固結儀。該試驗儀器采用高壓。該試驗儀器采用高壓氣體作壓力源，氣體作壓力源，

16、不僅加荷過程方便，而且操作不僅加荷過程方便，而且操作簡便，減弱了勞動強度，提高了自動簡便，減弱了勞動強度，提高了自動 化水平，化水平，但易出現(xiàn)漏氣、壓力不穩(wěn)等一系列問題。但易出現(xiàn)漏氣、壓力不穩(wěn)等一系列問題。 氣氣壓壓式式固固結結儀儀*By chentao17 直剪試驗儀直剪試驗儀。 就土抗剪強度試驗而言，主要采就土抗剪強度試驗而言，主要采用如下類型：一是用如下類型：一是雙速電動等應雙速電動等應 變直剪儀變直剪儀，其應變速，其應變速度可以達到度可以達到 0. 8 mm mn 或或 2 mm mn，能夠，能夠進行固結或快剪試驗；二是進行固結或快剪試驗；二是三速電動等應變直剪儀三速電動等應變直剪儀，

17、應變速度較應變速度較 雙速而言增加了雙速而言增加了 0. 02 mm mn，還可，還可以同時開展慢剪試驗；三是以同時開展慢剪試驗；三是四聯(lián)等應變直剪儀四聯(lián)等應變直剪儀，其集，其集四臺直剪儀于一體，通過變速箱轉變?yōu)樗呐_直剪儀于一體，通過變速箱轉變?yōu)?0. 02 mm mn，0. 8 mm mn，2. 4 mm mn 三種剪切率，三種剪切率，能夠進行慢能夠進行慢 剪、固結快剪、快剪三種試驗，且具有手剪、固結快剪、快剪三種試驗，且具有手搖加荷裝置，無須調節(jié)砝搖加荷裝置，無須調節(jié)砝 碼。碼。*By chentao18雙速電動等應雙速電動等應 變直剪儀變直剪儀三速電動等應變直剪儀三速電動等應變直剪儀四聯(lián)

18、等應變直剪儀四聯(lián)等應變直剪儀*By chentao19 靜三軸試驗儀靜三軸試驗儀。當前，勘察時常采用三軸壓縮。當前，勘察時常采用三軸壓縮儀，結合土類、工程等需求，分別進行不固結不排水、儀，結合土類、工程等需求，分別進行不固結不排水、固結不排水、固結排水等試驗。固結不排水、固結排水等試驗。靜靜三三軸軸試試驗驗儀儀*By chentao204.土工試驗和測試技術的進展土工試驗和測試技術的進展 4.1土工試驗的現(xiàn)狀及存在的問題土工試驗的現(xiàn)狀及存在的問題 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，土工試驗技術隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，土工試驗技術也得到了飛速的發(fā)展也得到了飛速的發(fā)展 和進步，但現(xiàn)今的土工試和進步，但現(xiàn)今的

19、土工試驗技術的發(fā)展還不平衡，人員素質，設備標驗技術的發(fā)展還不平衡，人員素質，設備標 準、準、評價方法上還存在一定的不足，需要我們認真的評價方法上還存在一定的不足，需要我們認真的進行分析，并加進行分析，并加 以解決。以解決。 主要問題歸納起來有以下主要問題歸納起來有以下3點：點：*By chentao21 規(guī)范的土工試驗標準規(guī)范的土工試驗標準 在工程開展過程中，有相當一部分土工試驗在工程開展過程中，有相當一部分土工試驗沒有按著規(guī)范或標沒有按著規(guī)范或標 準進行操作，有些地區(qū)或部準進行操作，有些地區(qū)或部門還長期的采用對比試驗的方法進行土門還長期的采用對比試驗的方法進行土 工數(shù)據(jù)工數(shù)據(jù)的收集和分析，這

20、非常不利于工程建筑的發(fā)展，的收集和分析，這非常不利于工程建筑的發(fā)展，同時也會給同時也會給 施工安全帶來一定隱患。施工安全帶來一定隱患。 試驗方法有待研究試驗方法有待研究 我國土工試驗工作者在長期的工作中總結了我國土工試驗工作者在長期的工作中總結了大量的實驗方式，大量的實驗方式， 其成果非常豐碩，但從我國其成果非常豐碩，但從我國目前土工試驗的現(xiàn)狀來看，有些試驗方目前土工試驗的現(xiàn)狀來看，有些試驗方 法還有法還有*By chentao22 待商榷。土工試驗在規(guī)范了相關標準后，待商榷。土工試驗在規(guī)范了相關標準后，還要結合實際工作中產(chǎn)生的新問題和新情還要結合實際工作中產(chǎn)生的新問題和新情況來進行歸納況來進

21、行歸納 技術管理和行業(yè)管理有待加強技術管理和行業(yè)管理有待加強 近年來土工試驗行業(yè)管理存在混亂的近年來土工試驗行業(yè)管理存在混亂的局面，主局面，主 要表現(xiàn)在：有些工程中放棄了土要表現(xiàn)在：有些工程中放棄了土工試驗，工程調研階段沒有相應的工試驗，工程調研階段沒有相應的 組織土組織土工人員進行技術審核，試驗過程敷衍試驗工人員進行技術審核，試驗過程敷衍試驗結果失真，同時各結果失真，同時各 工程沒有一套有效的技工程沒有一套有效的技*By chentao23 術管理程序來保證試驗質量；試驗單位和術管理程序來保證試驗質量；試驗單位和個個 人也缺少相應的資質和技術證書，在工人也缺少相應的資質和技術證書，在工程中沒

22、有相應的土工試驗管程中沒有相應的土工試驗管 理單位，造成理單位，造成一些小的單位或個人在沒有技術保證的前一些小的單位或個人在沒有技術保證的前提下，隨意提下，隨意 的進行土工試驗等。的進行土工試驗等。*By chentao24 4.2今后土工試驗的發(fā)展方向今后土工試驗的發(fā)展方向 試驗過程需試驗過程需 要嚴格的規(guī)章制度和規(guī)范試驗的要嚴格的規(guī)章制度和規(guī)范試驗的過程，試驗前需要對儀器進行定期過程，試驗前需要對儀器進行定期 的保養(yǎng)和檢測，并的保養(yǎng)和檢測，并且做到檢驗的常態(tài)化，以保證檢驗結果真實可靠。且做到檢驗的常態(tài)化，以保證檢驗結果真實可靠。 對對不符合標準和規(guī)定的儀器，馬上停用并及時更新，減不符合標準和規(guī)定的儀器，馬上停用并及時更新，減少因器具質量所產(chǎn)生的影響。少因器具質量所產(chǎn)生的影響。 對土工試驗人員要經(jīng)常的學習國際和國內的相對土工試驗人員要經(jīng)常的學習國際和國內的相關關 規(guī)范標準，要求試驗人員能夠對試驗數(shù)據(jù)做出正確規(guī)范標準，要求試驗人員能夠對試驗數(shù)據(jù)做出正確的判斷，對出現(xiàn)的判斷，對出現(xiàn) 異?；蚱畹臄?shù)據(jù)能夠及時更正，同異?；蚱畹臄?shù)據(jù)能夠及時更正，同時還要組織技術人員參與技術時還要組織技術