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1、K1+478K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第 1 部分1页脚内容论述岩土工程测试与检测技术的有关内容及其在工程中的应用 摘要：当今社会人们对建筑物的要求越来越高，科学技术也在突飞猛进，为了满足人们日益提高得生活水平，各类土木工程也纷纷涌现，较之以过去土木工程，现代土木工程从各个方面都取得了长足的进步。而岩土工程测试与检测技术对各类工程都有非常重要的作用。岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用。测试技术也是保证岩土工程设计的合理性和保证施工质量的重要手段。本文就岩土工程测试与检测技术的主要内容做以下论述。关键字：岩土原位测
2、试技术，地基加固的检验与检测，桩基础的测试与检测等。随着现代化建设事业的飞速发展，各类工程日新月异，重型厂房、高层建筑、重大的水利枢纽、艰险的铁路、桥梁和隧道，以及为了向海洋寻找资源、向地下争取空间而进行的各种发展性工程等，都与他们所依赖以存在的岩土地层有着极为密切地联系。各类工程的成功与否，在很大程度上取决于岩土体能否提供足够的承载力，保证建筑物不产生影响其安全、正常使用的过大或不均匀沉降，以及水平位移、稳定性或各种形式的岩土应力作用。为了保证各类工程及周围环境安全，确保工程的顺利进行，必须进行岩土测试、检测和监测。岩土测试技术以岩土力学理论为指导法则，以工程实践为服务对象，而岩土力学理论又
3、是以岩土测试技术为实验依据和发展背景的。不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不但岩土工程设计的先进性无从体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计准确性、代表性以及经济性的重要手段。再整个岩土工程中它与理论计算和施工检验是相铺相成的。岩土工程的测试、检测与检测是从事岩土工程勘测、设计、施工监理的工作者所必需的基本知识，同时也是从岩土工理论研究所必须具备的基本手段。本文就岩土工程测试与检测技术的主要内容做以下论述。岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面，
4、地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。虚拟测试技术将会在岩土工程测试技术中得到较广泛的应用。及时有效地利用其他学科科学技术的成果，将对推动岩土工程领域的测试技术发展起到越来越重要的作用，如电子计算机技术、电子测量技术、光学测试技术、航测技术、电、磁场测试技术、声波测试技术、遥感测试技术等方面的新的进展都有可能在岩土工程测试方面找到应用的结合点。测试结果的可靠性、可重复性方面将会得到很大的提高。由于整体科技水平的提高，测试模式的改进及测试仪器精度的改善，最终将导致岩土
5、工程方面测试结果在可信度方面的大大改进。新的岩土力学理论要变为工程现实，如果没有相应的测试手段，则是不可能的。因为，不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，而且也为岩土工程实际所必需。监测与检测可以保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对
6、上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。依据监测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。下面介绍几种重要的岩土工程测试。一、室内土工试验目前，土工试验大致可分为观察判别试验、物理性质实验、化学性质试验和力学性质实验等。室内试验项目包括：1.土的物理性能试验,2.砂的相对密度试验：3.土的变形试验：4.土K1+478K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第 1 部分2页脚内容的强度试验：5.土的化学性试验：（
7、一）土的物理性能试验,包括：含水率、密度、颗粒密度、界限含水率、颗粒分析、渗透、击实等试验。试验成果可分别用于土的工程分类、土的状态判定、渗透计算、填土工程施工方法的选择和质量控制。（二）砂的相对密度试验：包括砂的最大和最小孔隙比试验，由此确定砂的相对密实度，可作为判断砂疏密状态的指标。（三）土的变形试验：包括固结、压缩、湿陷性和膨胀性等。这些试验可为设计提供变形参数，即：压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数、膨胀率、膨胀力等指标。（四）土的强度试验：包括直接剪切试验、反复直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等。这些试验
8、可为设计提供抗剪强度指标参数(黏聚力、内摩擦角)、无侧限抗压强度、灵敏度等。用以计算地基、边坡及挡土墙等的稳定性，必要时用以计算地基承载力。（五）土的化学性试验：包括黏土矿物鉴定、有机质和盐渍土试验等。黏土矿物成分是决定土的物理、化学性质的重要因素；有机质试验可测得土中的有机质含量，供研究其特性或供施工选择土料之用；盐渍土指土中易溶盐含量大于 5的土。随着其含量多寡和类别的不同，土的物理力学性质将有不同程度的改变，进行盐渍土试验，提供相应的指标，作为地基评价、采取工程措施或选料决策的依据。二、岩体力学实验岩体力学实验主要任务是进行常规力学指标测试和岩体变形与破坏机理的分析与研究。岩体力学实验项
9、目包括：1.测定岩石的颗粒密度 2.测定岩石的块体密度 3.测定岩石的吸水率与饱和吸水率 4.测定岩石的静力变形参数 5.测定岩石的单轴抗压强度 6.测定岩石的抗拉强度 7.测定岩石的剪切强度 8.测定岩石的抗折强度 9.测定岩石的点荷载强度 10.测定岩石的动力变形参数 11.测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数 12.测定结构面的抗剪强度参数三、岩土的原位测试技术原位测试一般是指在现场基本保持地籍图的天然结构、天然含水量、天然应力状态的情况下测定地基土的物理-力学性质指标的试验方法。通过这些方法测定地基土的物理力学指标，进而依据理论分析或经验公式评定岩土的工程性能和状态。有些岩土工程由于
10、地质条件复杂或者结构条件与荷载条件复杂，难以用理论计算方法对土体的应力-应变的变化做出准确的预计，也难以在室内模拟现场地层条件和现场荷载条件进行试验。这是，可以通过原位实验为设计提供可靠的依据。原位测试不仅是岩土工程勘察与评价中获得岩土体实际参数的最重要手段，而且是岩土工程监测与检测的主要方法，并且可用于施工过程中或地基加固处理后地基土的物理力学性质及状态的变化或检测。岩土的原位测试又可以分为两种，一种是作为获取实际参数的原位实验，另一种则是作为提供施工控制和反演分析参数的原位监测。（一）原位测试有以下几种优点：1、避开了取土样的困难，可以测定难以采取不扰动试样的土层的有关工程性质；2、在原位
11、应力条件下进行试验，避免采样过程中应力释放的影响；3、实验的岩土体体积较大，代表性强；4、工作效率较高，可大大缩短勘探实验的周期。（二）原位测试尽管有很多优点，但也有一定的不足之处：1、各种原位测试都有其针对性和适用条件，如使用不当则会影响结果的准确性和合理性；2、原位测试所得参数与图的工程性质间的关系往往是建立在统计关系上；3、影响原位测试结果的因素较为复杂，使得对策定制的准确判定造成一定的困难；4、原位测试中的主应力方向与实际岩土工程问题中多变的主应力方向往往并不一致。（三）岩土工程中的原位测试技术可用于岩土工程的各个分支工程中，它贯穿于工程的各个阶段，在不同的阶段中有着不同的功能。岩土工
12、程中的原位测试技术包含如下种类：1基本测试技术：（1）载荷试验（平板、螺旋板）；（2）静力触探试验；（3）圆锥动力触探试验；（4）标准贯入试验；（5）十字板剪切试验；（6）旁压试验；（7）现场剪切试验；（8）波速试验；（9）基桩的静力测试和动力测试；（10）锚杆抗拔试验；2工程应用：（1）岩土工程勘察；（2）地基基础的质量检测；（3）基坑开挖的检测与监测；（4）岩体原位应力测试；（5）公路、隧道、大坝、边坡等大型工程的监测和检测。除上列种类外，近年来还发展起来一些新的原位测试技术。本讲义分K1+478K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第 1 部分3页脚内容为 9 章，主要介绍载荷试验等通用
13、（基本）测试技术。岩土工程原位测试技术是岩土工程的重要组成部分。无数实践经验和理论计算表明，岩土的工程性质试验成果和精度，会因其种类、状态、试验方法和技巧的不同而有较大的出入。和室内试验相比，原位测试的代表性好、测试结果精度较高，因而较为可靠。在岩土工程中，选用正确的参数远比选用计算方法重要，因而岩土工程的原位测试在岩土工程中占据了重要的地位。沈珠江院士认为，可靠的土质参数只能通过原位测试取得。近 20 年来，岩土工程原位测试技术受重视的程度愈来愈高，以全国性的地基基础设计规范和勘察规范为例，在 工业与民用建筑地基基础设计规范 TJ7-74中只在附录中列入了触探试验与单桩静载荷试验要点，而在建
14、筑地基基础设计规范GBJ7-89 的附录中则增加了地基土载荷试验要点、岩基载荷试验要点、标准贯入和轻便触探试验要点，与 TJ7-74 相比，原位测试的份量加重了，到了 95 年的岩土工程勘察规范，已将原位测试单独列为了一章，包含了载荷试验等十种在勘察、设计阶段常用的原位测试方法。由此可见，岩土工程原位测试技术的地位是愈来愈重要了。而且，岩土工程原位测试技术的应用范围并不限于勘察设计阶段，在施工和施工验收阶段，原位测试也有重要的应用。岩土工程多为隐蔽性工程，由于岩土性质的复杂多变，加之结构体与岩土体之间的相互作用难以把握，故岩土工程中发生事故的机率很大而且难于发现和补救。因此，重视和强化岩土工程
15、中的监测和检测工作是十分必要的，而原位测试（检测）是实际工作中最常用也是最直观可靠的技术手段。四、现场监控现场监控就是以实际工程作为对象，在施工期及工后期对整个岩土体和地下结构以及周围环境，于事先设定的点位上，按设定的时间间隔进行应力和变形现场观测。现场监测工作主要包括三个方面内容：1、对岩土所受到的施工作用、各类荷载的大小以及在这些荷载作用下岩土反应性状的监测。2、对建设中或运营中结构物的监测。3、监测岩土工程在施工及运营过程中对周围环境的影响，比如对地基加固的检验与检测随着我国国民经济的飞速发展，不仅事先要选择在地质条件良好的场地上从事建设，而且有时也不得不在地质条件良好的场地上从事建设，
16、而且有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建。因此为了保证工程质量，往往需要通过现场测试对加固效果进行严格的监测与检测。因此现场测试就成为地基加固的重要环节。现场测试可以为工程设计提供依据；对施工过程进行控制、检验和指导；为理论研究提供试验手段。但是现场测试在地基加固过程中需要注意下列问题：加固后的现场测试应在地基加固施工结束后经一定时间的休止恢复后再进行；为了有较好的可比性，前后两次测试应尽量由统一组织人员、用同一仪器、按统一标准进行；由于各种测试方法都有一定的适用范围，故必须根据测试目的和现场条件，选用最好的的方法；无论何种测试方法都有一定的局限性，顾应尽可能采用多种方法，进行综合评价。
17、五、原型试验原型试验以实际地下结构物为对象在现场地质条件下按设计荷载条件进行试验，其试验结构具有直观、可靠等优点。通过原型试验可以进一步验证工程勘察结果和设计结果的正确性与可靠性。比如桩基础的测试与检验。桩基础是一种应用十分广泛的基础形式，桩基的质量直接关系到整个建筑物的安危。装的施工具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故处理更难，因此，桩基础的监测工作是整个桩基工程中不可缺少的重要环节，只有提高基桩的监测评定结果的可靠性，才能真正保证桩基工程的质量与安全。桩的静荷载试验是确定单桩承载能力、提供合理设计参数以及检验装机质量最直观、最可靠的方法。近年来，我国的桩基检测技术，特别是基桩动测技术得到
18、了飞速发展。基桩的动力测试，一般是在桩顶施加一激振能量，引起桩身的震动，利用特定的仪器记录下桩身的振动信号并加以分析，从中提取能够反映桩身性质的信息，从而达到确定桩身材料强度、检验桩身的完整性、评价桩身施工质量和桩身承载力等目的。如今各类建设工程和科学技术不断开发和应用，给岩土工程领域带来了巨大的活力，同时也提出了更高的要求。在岩土测试工作的开展中还存在下列问题：手段单一，结果缺乏科学合理的解释，管理制度不健全，人员培训不及时等问题。今后岩土工程测试应该向以下几个方面发展：取样K1+478K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第 1 部分4页脚内容标准化；开发新仪器新方法；工程地球物理探测；现场测试、室内试验、理论预测和数值反分析法及其再预测的有机结合与循环。学会低调，取舍间必有得失，不用太计较。学着踏实而务实，越努力越幸运。