論述巖土工程測試技術(shù)主要內(nèi)容及其應(yīng)用

1、 TOC o 1-5 h z 一、弓1言21.1巖土工程施工的隱蔽性 21.2巖土工程操作區(qū)域性21.3巖土工程測試的不確定性3二、試驗(yàn)內(nèi)容和測試技術(shù)32.1室內(nèi)土工試驗(yàn)32 .2巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)32.3巖土的原位測試技術(shù)3三、巖土工程施工的特點(diǎn)43.1巖土工程的操作的區(qū)域性特點(diǎn)43.2巖土工程施工的隱蔽性特點(diǎn)43.3巖土工程測試的不確定性特點(diǎn)4四、巖土工程勘察5五、巖土工程測試與監(jiān)測技術(shù)的內(nèi)容應(yīng)用55.1附加質(zhì)量法測試技術(shù)55.2聲波測試技術(shù)的內(nèi)容及應(yīng)用55.3圍巖松動(dòng)層的參數(shù)測定5六、巖土工程測試中存在的問題6七、小結(jié)6參考文獻(xiàn)7論述巖土工程測試技術(shù)主要內(nèi)容及其應(yīng)用摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，

2、人們對(duì)建筑物的要求越來越高，為提高人們的生 活水平，出現(xiàn)了各式各樣的土木工程，與過去的土木工程相比，現(xiàn)代土木工程各 方面都取得較大的進(jìn)步。近年來，伴隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，建筑業(yè)的興 起，我國可利用的土地資源也是日漸緊張，由于我國人口分布的原因，許多城市 在建筑中不得不面對(duì)巖土工程的問題，鑒于每個(gè)工程都具有其獨(dú)特的自然環(huán)境條 件和區(qū)域特點(diǎn)，這就要求針對(duì)巖土工程測試的技術(shù)和手段也要跟隨建筑業(yè)的發(fā) 展而不斷的完善和改進(jìn)；由于巖土工程的施工初期具有隱蔽性施工的特點(diǎn)，往往 會(huì)因?yàn)閹r土問題導(dǎo)致工程的質(zhì)量問題。其中巖土工程測試與檢測技術(shù)對(duì)工程起到 關(guān)鍵的作用。巖土工程測試技術(shù)不僅在巖土工程建設(shè)實(shí)踐中廣

3、泛應(yīng)用，且在形成 和發(fā)展巖土工程理論起決定性的作用。測試技術(shù)使巖土工程設(shè)計(jì)更合理，確保施 工質(zhì)量。關(guān)鍵詞：巖土工程測試 檢測技術(shù)內(nèi)容 應(yīng)用問題 一、引言在巖土工程中測試工作是必須進(jìn)行的重要步驟，它既是學(xué)科理論研究與發(fā)展的 基礎(chǔ)，且是巖土工程實(shí)踐的必要。監(jiān)測與檢測可確保工程的施工質(zhì)量和安全，從 而提高工程效益。在工程實(shí)際建設(shè)中巖土工程的現(xiàn)場監(jiān)測與檢測是重要的環(huán)節(jié)， 使工程師們?cè)诶碚摵蛯?shí)踐上更好地認(rèn)識(shí)上部結(jié)構(gòu)與下部巖土地基共同作用及施 工和建筑物運(yùn)營過程。通過運(yùn)用反演分析的方法，依據(jù)監(jiān)測結(jié)果，計(jì)算出使理論 分析與實(shí)際測試、基本一致的工程參數(shù)1。巖土工程測試包括室內(nèi)土工試驗(yàn)、 巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)、原位測試

4、、原型實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場監(jiān)測等，在巖土工程中占有特別而關(guān) 鍵的作用。下面介紹幾種重要的巖土工程測試。1.1巖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(duì)隱蔽的，比如:樁基設(shè)計(jì)施工、地下防護(hù)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(shí) 會(huì)比較麻煩，若后期出現(xiàn)問題或故障檢測起來也是相當(dāng)復(fù)雜，所以必須在施工過 程中采取一些實(shí)時(shí)跟蹤的檢測技術(shù)。在整個(gè)施工過程中實(shí)施跟蹤檢測，避免了因 要求不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)仁韬鲆鸬墓收虾唾|(zhì)量方面的問題。1.2巖土工程操作區(qū)域性區(qū)域性：在不同的區(qū)域或者環(huán)境中施工巖土項(xiàng)目，測繪技術(shù)會(huì)因環(huán)境而有所不 同。由于不同的區(qū)域的自然條件不盡相同，工程中與之相關(guān)的巖

5、土性質(zhì)也會(huì)有很 大差異。土質(zhì)參數(shù)的不同給整個(gè)巖土施工的測試水平提出了較高的要求，測試技 術(shù)的指標(biāo)也會(huì)相應(yīng)提高，測試工作就會(huì)具有更大的壓力。對(duì)于土質(zhì)中工程的工藝 條件、具體施工、抗剪強(qiáng)度評(píng)估等一系列程序等會(huì)有不同的要求。1.3巖土工程測試的不確定性不確定性主要是指：巖土施工過程中會(huì)因巖土環(huán)境的不同而導(dǎo)致巖土的相關(guān)性 質(zhì)發(fā)生改變。我國地域廣闊，巖土工程測試的報(bào)告中的案例分析會(huì)體現(xiàn)出多種多 樣的巖土測試程序和結(jié)果。對(duì)于此類不能改變的情況,首先要做好原土的性能測 試工作，在施工的過程中根據(jù)當(dāng)?shù)貛r土的性質(zhì)具體分析該土質(zhì)的性質(zhì)和特征。二、試驗(yàn)內(nèi)容和測試技術(shù)2.1室內(nèi)土工試驗(yàn)包括土的物理、力學(xué)、化學(xué)和礦物等

6、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。在巖土工程中測定粘土礦物的類型采用礦物 分析，確定礦物類型除化學(xué)分析，還用差熱分析和X射線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，過篩、稱重，確定各粒徑范圍內(nèi)土粒重的百分?jǐn)?shù)。2毫米的土團(tuán)粒， 于水中浸潤充分分散后通過2.00.1毫米的細(xì)篩。0.1毫米的細(xì)粒土，用移液 管法或者比重計(jì)法確定粒徑含量。通過篩分和比重計(jì)結(jié)合粒徑分析

7、試驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn) 應(yīng)用于繪制土樣的粒徑分布曲線供土分類。2 .2巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是測試常規(guī)力學(xué)指標(biāo)和分析研究巖體變形與破壞機(jī)理。如單 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：ac=PA （MPa） 一般簡稱為抗壓強(qiáng)度。依據(jù)巖石不同 的含水狀態(tài)，分干抗壓強(qiáng)度和飽和抗壓強(qiáng)度。巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，常在壓力機(jī) 上直接壓壞標(biāo)準(zhǔn)試樣測得，也可同時(shí)進(jìn)行巖石單軸壓縮變形試驗(yàn)，或者用其它方 法。巖石的單軸抗壓強(qiáng)度主要應(yīng)用于巖體的強(qiáng)度分級(jí)和巖性描述。2.3巖土的原位測試技術(shù)一般來說原位測試指在基本保持現(xiàn)場地籍圖的天然結(jié)構(gòu)、含水量及應(yīng)力狀態(tài)下 對(duì)地基土

8、的物理 力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定的試驗(yàn)方法。根據(jù)理論分析或者經(jīng) 驗(yàn)公式，經(jīng)過這些方法對(duì)物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測定，從而評(píng)定巖土的工程性能和狀 態(tài)。有些巖土工程因地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)條件與荷載條件較復(fù)雜，理論計(jì)算方法難準(zhǔn)確 預(yù)計(jì)土體的應(yīng)力-應(yīng)變的變化，在室內(nèi)也難模擬現(xiàn)場地層條件及荷載條件?？煽?的依據(jù)可由原位實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)提供。巖土工程勘察與評(píng)價(jià)可通過原位測試獲得巖 土體實(shí)際參數(shù)，而原位測試也是監(jiān)測與檢測巖土工程的主要方法，且可用于施工 過程中或地基加固處理后地基土的物理力學(xué)性質(zhì)及狀態(tài)的變化或檢測2巖土的 原位測試又可分作為獲取實(shí)際參數(shù)的原位實(shí)驗(yàn)及作為提供施工控制和反演分析 參數(shù)的原位監(jiān)測兩種。下面介紹原位測試的

9、幾種優(yōu)點(diǎn)：（1）免于取土樣遇到的困 難，可測定難以采取不擾動(dòng)試樣的土層；（2）在原位應(yīng)力條件下進(jìn)行試驗(yàn)，可在 采樣過程中減小應(yīng)力釋放的影響；（3）實(shí)驗(yàn)用的巖土體體積較大，代表性較強(qiáng)； （4）提高了工作效率，使可勘探實(shí)驗(yàn)的周期大大縮短。原位測試優(yōu)點(diǎn)多，但也有缺點(diǎn)：（1）不同的原位測試的適用條件不同，針對(duì)性 強(qiáng)，若使用不恰當(dāng)則對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確和合理產(chǎn)生影響；（2）原位測試得到的參數(shù)和 圖的工程性質(zhì)之間是建立在統(tǒng)計(jì)關(guān)系的基礎(chǔ)上；（3）影響原位測試結(jié)果的因素很 復(fù)雜，較難判斷對(duì)策定制的準(zhǔn)確性；（4）原位測試中的主應(yīng)力方向與實(shí)際巖土工 程問題中多變的主應(yīng)力方向存在著不一致的現(xiàn)象。常見的原位測試有靜力載荷試

10、驗(yàn)，靜力觸探試驗(yàn)，圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，十字板剪切試驗(yàn)等。本 文以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)為例說明。通過運(yùn)用貫入器、觸探桿和穿心錘三種工具，利用 落錘能量（落錘質(zhì)量63.5kg，落距76cm）將貫入器打入土中，根據(jù)打入的難易 程度來評(píng)價(jià)土的物理力學(xué)性質(zhì)。計(jì)數(shù)方法是先將貫入器預(yù)先打入15cm，不計(jì)數(shù)； 后開始記錄每10cm的擊數(shù)，累計(jì)打入30cm；最后將30cm的擊數(shù)累加。若擊 數(shù)達(dá)到50擊時(shí)，貫入深度還未達(dá)到30cm，則可停止試驗(yàn)，記錄50擊時(shí)的實(shí) 際貫入深度，后再換算成30cm的擊數(shù)，即N=30*50/AS；若貫入器進(jìn)入碎石土 或碎塊狀巖石層出現(xiàn)反彈，則停止試驗(yàn)，擊數(shù)記為“反彈”。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

11、應(yīng)用 于利用貫入器采取的擾動(dòng)樣，進(jìn)行土層定名（如表1）及判別砂土的密實(shí)度（如 表2）3還可應(yīng)用于判別飽和砂土及粉土的液化、劃分花崗巖風(fēng)化帶和估算地 基承載力等。表I砂上分類1的E株靴忡.故配W T m 的機(jī)泡肝tt占鼻應(yīng)量卻妙k葉K 1 Ci 3mm的噸精陸拈叩過總折望對(duì)、中姒Pi* 的量說過以既里他油妙粒抨k i的段桐麻M虹己總成筮E3*心夫E d 075mm的檢糧供員肱過地J黃量*8.i t史曲財(cái)批嵌雅株爬向J、到小以耽丸襯*作晌定，表2砂土密實(shí)度分類乳箍折凡排占攻N密（ft申密NX”三、巖土工程施工的特點(diǎn)3.1巖土工程的操作的區(qū)域性特點(diǎn)所謂的區(qū)域性，也就說巖土工程中應(yīng)用的測試技術(shù)會(huì)因?yàn)楣?/p>

12、程施工的區(qū)域不同 而產(chǎn)生不同的應(yīng)用效果。鑒于不同地區(qū)的自然條件都不盡相同，工程中的巖土性 質(zhì)也會(huì)有很大的差異，由于土質(zhì)的理化參數(shù)的不同也就給巖土工程的測試技術(shù)提 出了更高的要求。測試技術(shù)的相關(guān)指標(biāo)要求也會(huì)更加嚴(yán)格，同時(shí)在對(duì)于土質(zhì)中 的抗剪切強(qiáng)度評(píng)估、工程采取的工藝條件、具體施工設(shè)計(jì)參數(shù)等也都會(huì)有一定的 差異和不同，需要特別注意。3.2巖土工程施工的隱蔽性特點(diǎn)巖土工程中諸如：對(duì)于地基的處理工作、樁基設(shè)計(jì)和施工以及地下防護(hù)措施等 工程施工都屬于隱蔽性工程的范疇。這些施工都是在相對(duì)隱蔽的情況下進(jìn)行的， 即使日后發(fā)現(xiàn)問題也比較難處理，相對(duì)也比較難發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)。所以這類巖土 工程中的隱蔽性施工過程最好

13、采用一系列的連續(xù)跟蹤檢測技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)全程 的監(jiān)護(hù)，確保不會(huì)因?yàn)閹r土處理和測試過程不嚴(yán)謹(jǐn)而出現(xiàn)的質(zhì)量方面的問題。 3.3巖土工程測試的不確定性特點(diǎn)所謂的巖土工程測試的不確定性主要指：因?yàn)槲覈赜蜻|闊，不是所有巖土工 程測試的勘察分析報(bào)告中都會(huì)體現(xiàn)出所有巖土測試的結(jié)果和程式。并且我們還要 考慮到某些巖土的性質(zhì)可能會(huì)隨著環(huán)境和氣候的變化而改變某方面的特性的情 況；施工過程對(duì)于巖土環(huán)境的改變是否會(huì)造成巖土相關(guān)特性的改變；對(duì)于這種無 法避免的情況，我們首先要做好對(duì)于原土的測試工作，然后在施工過程中在進(jìn)行現(xiàn)場相關(guān)信息的采集和分析，從結(jié)果中得出相關(guān)指導(dǎo)性建議。四、巖土工程勘察巖土工程勘察工作主要是通過各種

14、方法，對(duì)工程項(xiàng)目的土質(zhì)、巖體環(huán)境等進(jìn)行 實(shí)地考察，并對(duì)各方面對(duì)工程項(xiàng)目的影響作出分析和判斷，得出有關(guān)相關(guān)的地質(zhì) 資料和技術(shù)參數(shù)，確保工程建設(shè)的質(zhì)量。但往往由于以下原因造成巖土工程勘察 質(zhì)量不高。1、任務(wù)急：甲方委托任務(wù)往往不顧巖土工程地質(zhì)條件及工程特點(diǎn)不考慮合理 勘察周期，限時(shí)完成；2、壓價(jià)：一些建設(shè)單位對(duì)巖土工程勘察工作的重要性了解不深，為應(yīng)付需要， 以低價(jià)求得暫時(shí)的“節(jié)約”；3、勘察單位：由于市場原因，各種層次的勘察單位蜂擁而上，人員素質(zhì)、設(shè) 備能力全然不顧；4、工程負(fù)責(zé)人；少數(shù)工程負(fù)責(zé)人怕麻煩，憑經(jīng)驗(yàn)，為了個(gè)人或小集體利益， 以保守?！鞍踩?。彈值之間的換算曲線。為提高測試精度各地區(qū)可以

15、制定地區(qū)、 專用測強(qiáng)曲線。由于碳化深度對(duì)回彈值有顯著影響，所以對(duì)碳化深度的測量一定 要準(zhǔn)確，才能保證測試精度。我們?cè)跍y量碳化深度值往往不注意在有代表性的位 置上取點(diǎn)，有時(shí)在比較容易鉆洞的表面鉆孔或在構(gòu)件上邊緣敲擊一塊混凝土代之 測量這些方法都給測量數(shù)據(jù)帶來誤差。這是因?yàn)榛炷帘砻嫣蓟俣炔槐M相同， 其主要因素有混凝土的密實(shí)高和堿度及構(gòu)件所處的環(huán)境條件。五、巖土工程測試與監(jiān)測技術(shù)的內(nèi)容應(yīng)用5.1附加質(zhì)量法測試技術(shù)理論、原理附加質(zhì)量法測試技術(shù)：用振動(dòng)理論和現(xiàn)代科學(xué)電子技術(shù)為基礎(chǔ) 形成的檢測手段。(2)特點(diǎn)及應(yīng)用在巖土測試中具有分辨能力強(qiáng)、速度快、檢測 過程無損壞等優(yōu)點(diǎn)。此檢測技術(shù)的過程只需要在建筑

16、物的表層測試即可，故該技 術(shù)被廣泛應(yīng)用于填筑層的無損檢測中。目前來說這是一項(xiàng)較高水平的無損檢測技 術(shù)。5.2聲波測試技術(shù)的內(nèi)容及應(yīng)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(shí)，硬度越強(qiáng)、相關(guān)風(fēng)化程度越低，表示傳播速度越快。反之，聲波的傳播 速度越慢，表示巖土越稀疏、松軟、存在裂縫并且風(fēng)化程度較高。故可以利用聲 波檢測巖土的情況。5.3圍巖松動(dòng)層的參數(shù)測定在巖土工程施工的具體過程中，在巖體開挖時(shí)會(huì)使圍巖的最初應(yīng)力分布發(fā)生改 變，導(dǎo)致其他應(yīng)力進(jìn)行釋放，會(huì)在巖土層的表層出現(xiàn)一種松弛的層帶狀分布，就是 松散層，也叫松動(dòng)圈。它的厚度直接影響到巖土層的穩(wěn)定，于是可以采

17、用波速測試 的方式來對(duì)其進(jìn)行測定。該測試的主要項(xiàng)目包括：聲波在巖土層中的傳播情況、 巖層的裂縫處不同聲波的分布狀態(tài)和巖體層狀結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)等，通過綜合 測定、分析和評(píng)價(jià)，得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。綜合評(píng)價(jià)一般來說，巖土工程測試時(shí)會(huì)進(jìn)行灌漿和填充，以提高巖體的彈性系數(shù)模量，降 低滲透率。提高巖體的整體穩(wěn)定性和防水性能。巖土工程測試的無損檢測時(shí)代在進(jìn)步，檢測技術(shù)要求越來越高。巖土工程形式多種多樣。無損技術(shù)的出 現(xiàn)得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于鋼筋混凝土工程檢測過程和相對(duì)封閉的結(jié)構(gòu)檢測可以 通過上述方法進(jìn)行測試。巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)巖體力學(xué)的試驗(yàn)主要是指對(duì)常規(guī)的力學(xué)指標(biāo)與分析巖體變形和破壞的測試。單 軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：整個(gè)單軸

18、抗壓強(qiáng)度是指巖體的取樣在單個(gè)受力方向的受力直到 破損時(shí)，在單位面積所承受的最大應(yīng)力：5二4-(MPa)A巖土的原位測試技術(shù)一般而言,原位測試技術(shù)是在基本現(xiàn)狀不變的情況下，對(duì)地籍圖中的應(yīng)力狀態(tài)、 含水量、天然結(jié)構(gòu)對(duì)地基土的物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)進(jìn)行測定的試驗(yàn)方法。原位測 試的優(yōu)點(diǎn)有：在原位應(yīng)力的條件下試驗(yàn)，能在試樣的過程中減少應(yīng)力的影響?？梢詼y定不易采取的不擾動(dòng)試樣的土樣層,使采樣更方便快捷。試驗(yàn)使用的巖土體積較大，比較有代表性。使周期更短，提高了效率。六、巖土工程測試中存在的問題6.1檢測手段單一性.工程中巖土的檢測和測試是獲取實(shí)際工程施工環(huán)境下 地基組成土質(zhì)相關(guān)科學(xué)參數(shù)的重要手段之一。由于我國巖土工程項(xiàng)目繁多，對(duì)于 不同的巖土工程同樣的測試技術(shù)可能會(huì)有不同的適應(yīng)性，這就要求施工測試單位 結(jié)合工程的復(fù)雜程度、綜合自然