摘要：巖土工程測試與檢測技術(shù)對各類工程都有非常重要的作用。巖土工程測試技術(shù)不僅在巖土工程建設實踐中十分重要，而且在巖土工程理論的形成和發(fā)展過程中也起著決定性的作用，也是保證巖土工程設計的合理性和保證施工質(zhì)量的重要手段。

　　關鍵字：巖土原位測試技術(shù),地基加固的檢驗與檢測,樁基礎的測試與檢測

　　引言

　　隨著現(xiàn)代化建設事業(yè)的飛速發(fā)展，各類工程日新月異，重型廠房、高層建筑、重大的水利樞紐、鐵路、橋梁和隧道，以及為了向海洋尋找資源、向地下爭取空間而進行的各種發(fā)展性工程等，都與他們所依賴以存在的巖土地層有著極為密切地聯(lián)系。各類工程的成功與否，在很大程度上取決于巖土體能否提供足夠的承載力，保證建筑物不產(chǎn)生影響其安全、正常使用的過大或不均勻沉降，以及水平位移、穩(wěn)定性或各種形式的巖土應力作用。為了保證各類工程及周圍環(huán)境安全，確保工程的順利進行，必須進行巖土測試、檢測和監(jiān)測。巖土測試技術(shù)以巖土力學理論為指導法則，以工程實踐為服務對象，而巖土力學理論又是以巖土測試技術(shù)為實驗依據(jù)和發(fā)展背景的。不論設計理論與方法如何先進、合理，如果測試落后，則設計計算所依據(jù)的巖土參數(shù)無法準確測求，不但巖土工程設計的先進性無從體現(xiàn)，而且?guī)r土工程的質(zhì)量與精度也難以保證。所以，測試技術(shù)是從根本上保證巖土工程設計準確性、代表性以及經(jīng)濟性的重要手段。巖土工程測試包括室內(nèi)土工試驗、巖體力學實驗、原位測試、現(xiàn)場監(jiān)測和原型實驗等，在整個巖土工程中占有特殊而重要的作用。

　　一、室內(nèi)土工試驗

　　目前，土工試驗大致可分為觀察判別試驗、物理性質(zhì)實驗、化學性質(zhì)試驗和力學性質(zhì)實

　　驗等。

　　1、土的物理性能試驗：含水率、密度、顆粒密度、界限含水率、顆粒分析、滲透、擊實等試驗。試驗成果可分別用于土的工程分類、土的狀態(tài)判定、滲透計算、填土工程施工方法的選擇和質(zhì)量控制。

　　2、砂的相對密度試驗：最大和最小孔隙比試驗，確定砂的相對密實度，可作為判斷砂疏密狀態(tài)的指標。

　　3、土的變形試驗：固結(jié)、壓縮、濕陷性和膨脹性等。這些試驗可為設計提供變形參數(shù)，即：壓縮系數(shù)、壓縮模量、體積壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、前期固結(jié)壓力、固結(jié)系數(shù)、濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)、膨脹率、膨脹力等指標。

　　4、土的強度試驗：直接剪切試驗、反復直接剪切試驗、三軸壓縮試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗等。這些試驗可為設計提供抗剪強度指標參數(shù)(黏聚力、內(nèi)摩擦角)、無側(cè)限抗壓強度、靈敏度等。用以計算地基、邊坡及擋土墻等的穩(wěn)定性，必要時用以計算地基承載力。

　　5、土的化學性試驗：黏土礦物鑒定、有機質(zhì)和鹽漬土試驗等。黏土礦物成分是決定土的物理、化學性質(zhì)的重要因素;有機質(zhì)試驗可測得土中的有機質(zhì)含量，供研究其特性或供施工選擇土料之用;鹽漬土指土中易溶鹽含量大于5%的土。隨著其含量多寡和類別的不同，土的物理力學性質(zhì)將有不同程度的改變，進行鹽漬土試驗，提供相應的指標，作為地基評價、采取工程措施或選料決策的依據(jù)。

　　二、巖體力學實驗

　　巖體力學實驗主要任務是進行常規(guī)力學指標測試和巖體變形與破壞機理的分析與研究。

　　巖體力學實驗主要測定項目包括：顆粒密度、塊體密度、吸水率與飽和吸水率、靜力變形參數(shù)、單軸抗壓強度、抗拉強度 、剪切強度、抗折強度、點荷載強度、動力變形參數(shù) 、三軸壓力條件下的強度與變形參數(shù)、結(jié)構(gòu)面的抗剪強度參數(shù)。

　　三、巖土的原位測試技術(shù)

　　原位測試一般是指在現(xiàn)場基本保持地籍圖的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量、天然應力狀態(tài)的情況下測定地基土的物理-力學性質(zhì)指標的試驗方法。通過這些方法測定地基土的物理力學指標，進而依據(jù)理論分析或經(jīng)驗公式評定巖土的工程性能和狀態(tài)。有些巖土工程由于地質(zhì)條件復雜或者結(jié)構(gòu)條件與荷載條件復雜，難以用理論計算方法對土體的應力-應變的變化做出準確的預計，也難以在室內(nèi)模擬現(xiàn)場地層條件和現(xiàn)場荷載條件進行試驗，這時可以通過原位實驗為設計提供可靠的依據(jù)。原位測試不僅是巖土工程勘察與評價中獲得巖土體實際參數(shù)的最重要手段，而且是巖土工程監(jiān)測與檢測的主要方法，并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性質(zhì)及狀態(tài)的變化或檢測。巖土的原位測試又可以分為兩種，一種是作為獲取實際參數(shù)的原位實驗，另一種則是作為提供施工控制和反演分析參數(shù)的原位監(jiān)測。

　　1、原位測試有以下幾種優(yōu)點：

　　(1)避開了取土樣的困難，可以測定難以采取不擾動試樣的土層的有關工程性質(zhì);

　　(2)在原位應力條件下進行試驗，避免采樣過程中應力釋放的影響;

　　(3)實驗的巖土體體積較大，代表性強;

　　(4)工作效率較高，可大大縮短勘探實驗的周期。

　　2、原位測試盡管有很多優(yōu)點，但也有一定的不足之處：

　　(1)各原位測試都有其針對性和適用條件，如使用不當則會影響結(jié)果的準確性和合理性;

　　(2)原位測試所得參數(shù)與圖的工程性質(zhì)間的關系往往是建立在統(tǒng)計關系上;

　　(3)影響原位測試結(jié)果的因素較為復雜，使得對策定制的準確判定造成一定的困難;

　　(4)原位測試中的主應力方向與實際巖土工程問題中多變的主應力方向往往并不一致。

　　3、巖土工程中的原位測試技術(shù)可用于巖土工程的各個分支工程中，它貫穿于工程的各個階段，在不同的階段中有著不同的功能。

　　(1)基本測試技術(shù)主要包含：載荷試驗(平板、螺旋板)、靜力觸探試驗、圓錐動力觸探試驗、標準貫入試驗、十字板剪切試驗、旁壓試驗、現(xiàn)場剪切試驗、波速試驗、基樁的靜力測試和動力測試和錨桿抗拔試驗等。

　　(2)工程應用：巖土工程勘察、地基基礎的質(zhì)量檢測、基坑開挖的檢測與監(jiān)測、巖體原位應力測試和公路、隧道、大壩、邊坡等大型工程的監(jiān)測和檢測等。

　　巖土工程原位測試技術(shù)是巖土工程的重要組成部分。無數(shù)實踐經(jīng)驗和理論計算表明，巖土的工程性質(zhì)試驗成果和精度，會因其種類、狀態(tài)、試驗方法和技巧的不同而有較大的出入。和室內(nèi)試驗相比，原位測試的代表性好、測試結(jié)果精度較高，因而較為可靠。在巖土工程中，選用正確的參數(shù)遠比選用計算方法重要，因而巖土工程的原位測試在巖土工程中占據(jù)了重要的地位。沈珠江院士認為，可靠的土質(zhì)參數(shù)只能通過原位測試取得。巖土工程多為隱蔽性工程，由于巖土性質(zhì)的復雜多變，加之結(jié)構(gòu)體與巖土體之間的相互作用難以把握，故巖土工程中發(fā)生事故的機率很大而且難于發(fā)現(xiàn)和補救。因此，重視和強化巖土工程中的監(jiān)測和檢測工作是十分必要的，而原位測試(檢測)是實際工作中最常用也是最直觀可靠的技術(shù)手段。

　　四、現(xiàn)場監(jiān)控

　　現(xiàn)場監(jiān)控就是以實際工程作為對象，在施工期及工后期對整個巖土體和地下結(jié)構(gòu)以及周圍環(huán)境，于事先設定的點位上，按設定的時間間隔進行應力和變形現(xiàn)場觀測。現(xiàn)場監(jiān)測工作主要包括三個方面內(nèi)容：

　　1、對巖土所受到的施工作用、各類荷載的大小及各載荷作用下巖土反應性狀的監(jiān)測。

　　2、對建設中或運營中結(jié)構(gòu)物的監(jiān)測。

　　3、監(jiān)測巖土工程在施工及運營過程中對周圍環(huán)境的影響，比如對地基加固的檢驗與檢測。

　　隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，不僅事先要選擇在地質(zhì)條件良好的場地上從事建設，而且有時也不得不在地質(zhì)條件不良的地基上進行修建。因此為了保證工程質(zhì)量，往往需要通過現(xiàn)場測試對加固效果進行嚴格的監(jiān)測與檢測。但是現(xiàn)場測試在地基加固過程中需要注意下列問題：加固后的現(xiàn)場測試應在地基加固施工結(jié)束后經(jīng)一定時間的休止恢復后再進行;為了有較好的可比性，前后兩次測試應盡量由統(tǒng)一組織人員、用同一儀器、按統(tǒng)一標準進行;由于各種測試方法都有一定的適用范圍，故必須根據(jù)測試目的和現(xiàn)場條件，選用最好的的方法;無論何種測試方法都有一定的局限性，顧應盡可能采用多種方法，進行綜合評價。

　　五、原型試驗

　　原型試驗以實際地下結(jié)構(gòu)物為對象在現(xiàn)場地質(zhì)條件下按設計荷載條件進行試驗，其試驗結(jié)果具有直觀、可靠等優(yōu)點。通過原型試驗可以進一步驗證工程勘察結(jié)果和設計結(jié)果的正確性與可靠性。比如樁基礎的測試與檢驗，樁基的質(zhì)量直接關系到整個建筑物的安危，樁的施工具有高度的隱蔽性，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題難，事故處理更難，因此，樁基礎的監(jiān)測工作是整個樁基工程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，只有提高基樁的監(jiān)測評定結(jié)果的可靠性，才能真正保證樁基工程的質(zhì)量與安全。樁的靜荷載試驗是確定單樁承載能力、提供合理設計參數(shù)以及檢驗裝機質(zhì)量最直觀、最可靠的方法。近年來，我國的樁基檢測技術(shù)，特別是基樁動測技術(shù)得到了飛速發(fā)展。基樁的動力測試，一般是在樁頂施加一激振能量，引起樁身的震動，利用特定的儀器記錄下樁身的振動信號并加以分析，從中提取能夠反映樁身性質(zhì)的信息，從而達到確定樁身材料強度、檢驗樁身的完整性、評價樁身施工質(zhì)量和樁身承載力等目的。

　　如今各類建設工程和科學技術(shù)不斷開發(fā)和應用，給巖土工程領域帶來了巨大的活力，同時也提出了更高的要求。在巖土測試工作的開展中還存在下列問題：手段單一，結(jié)果缺乏科學合理的解釋，管理制度不健全，人員培訓不及時等問題。今后巖土工程測試應該向以下幾個方面發(fā)展：取樣標準化;開發(fā)新儀器新方法;工程地球物理探測;現(xiàn)場測試、室內(nèi)試驗、理論預測和數(shù)值反分析法及其再預測的有機結(jié)合與循環(huán)。

　　結(jié)束語

　　測試工作是巖土工程中必須進行的關鍵步驟，它不僅是學科理論研究與發(fā)展的基礎，而且也為巖土工程實際所必需。監(jiān)測與檢測可以保證工程的施工質(zhì)量和安全，提高工程效益。在巖土工程服務于工程建設的全過程中，現(xiàn)場監(jiān)測與檢測是一個重要的環(huán)節(jié)，可以使工程師們對上部結(jié)構(gòu)與下部巖土地基共同作用的性狀及施工和建筑物運營過程的認識在理論和實踐上更加完善。依據(jù)監(jiān)測結(jié)果，利用反演分析的方法，求出能使理論分析與實測基本一致的工程參數(shù)。

　　參考文獻：

　　[1] 沈照理，水文地質(zhì)學，北京：科學出版社，1985

　　[2] 龔曉南，地基處理手冊，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000