原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。
原位测试与室内试验相比,各有优缺点。原位测试的优点是:试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验;所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好;试验周期较短,效率高;尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是:试验时的应力路径难以控制;边界条件也较复杂;有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是:试验条件比较容易控制(边界条件明确,应力应变条件可以控制等);可以大量取样。主要的缺点是:试样尺寸小,不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响,代表性差;试样不可能真正保持原状,而且有些岩土也很难取得原状试样。现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节,大量工作在施工和运营期间进行;但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施,所以又被列为一种勘察方法。它的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。
现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。
检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。
随着科学技术的飞速发展,在岩土工程勘察领域中不断引进高新技术。例如,工程地质综合分析、工程地质测绘制图和不良地质现象监测中遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球卫星定位系统(GPS)即“3S”技术的引进;勘探工作中地质雷达和地球物理层成像技术(CT)的应用等。
软土地基勘察的关键
(一)软土地基的土层检测
在软土土层勘测中,除了对软土土层的基本项目进行勘测之外,还要注意对软土的沉降速度,排水固结条件以及软土强度等指标进行详细的勘测和记录,特别要注意的是薄层中间有砂层的情况;软土勘测是土层均匀度指标包括土层立体分布变化状况,延伸长度以及土层厚度;对于软土地基的土层,要对其风化程度以及土层特点进行描述。
(二)软土地基勘测中的土层力学评价
其力学性质应该包括软土层的固结历史,其超固结、固结正常或者是欠固结的状况、软土在不同时期固结的压力、性能以及应力存在特征(这是重点分析对象)等。在对软土层进行力学分析的时候,要注意测定一些主要参数,其中包括固结系数,回弹系数,压力指数,压力系数等以准确描绘土层结构情况,对软土性能的改变进行预测。
(三)软土地基勘查中勘查技术的选择
软土勘查通常采用的方法是十字板,静探,钻探等技术,同时以物探等技术作为辅助,总的来说勘探方法是采取多种勘探的方式。其中钻探是常用而且重要的技术措施,也是土层划分的重要环节,这种方法可以用于描述软土的颜色以及厚度等情况,也可以探明软土中地下水排流,径流以及埋藏深度等条件。需要注意的是,当采用护壁回转钻探的时候,应该配套以完善的保护措施以免土地结构破坏而影响原始土层性质的分析。对于细沙层的采样,可以利用标准的贯入器进行取样,并且对有代表性的地段进行采样,采样数量要达到三件以上,以确保采样分析的准确性。要进一步准确描述软土层的性质。可以加用原地检测方式,针对软土的具体特征选择的原位检测技术进行检测。原位检测技术主要有十字板剪切试验,静力触探试验,轻型动力触探试验以及标准贯入试验等。
在地基采样完成以后,就是对采集土样进行进一步的试验,研究其物理性质。土工试验内容主要包括土层力学性质,化学性质以及物理性质的测试。通常对工程项目的地基检测需要进行无侧限抗压强度试验,固结不排水抗剪试验,固结和直剪试验等。
岩土工程勘察中的土工试验人员分成两种结构,一是土工试验技术负责人,二是土工试验操作员。这类人员,大多要求具备高级工程师或者工程师资格,有的甚至要求具有注册岩土工程师的资格证。 为打破岩土工程勘察落后局面,在保证工程质量的前提下顺利施工,要实现我国岩土勘察工作的现代化,人才短缺、高技术操作人员素质还需要亟待解决, 除了新引进高端专业人才意外,对原有的岩土勘察队伍进一步进行专业业务培训很有必要,培训中要充分利用老员工的工作经验,抛弃陈旧的思想观念和知识结构以及管理的方式方法,特别是在计算机应用方面要大力提高[2]。从另一个角度说,土工试验和建设多年来在不同程度上得不到足够重视,以至于把水平不高的相关人员安排在土工试验重要岗位,不能胜任工作,造成敷衍了事,为了完成当天繁重的工作,岩土试验工作中不能严格按照试验的操作标准,得过且过,严重影响了土工试验的可靠性,有的甚至怕麻烦,存有畏难情绪,私自编造数据,这给工程质量埋下了严重隐患,针对这些存在的问题,岩土工作人员就必须要全面加大专业业务知识培训, 切实培养出一批工作中,有能力发现问题、解决问题的土岩试验高素质人才队伍 。
关于岩土工程勘察设备仪器老化问题 。当前,国内大多数土工试验室还在沿用20世纪六 、七十年代的土工仪器,由于年代已久,大部分设备存在老化,磨损严重,很大程度上影响了试验的准确性和可靠性,但因为没有专门的监督管理部门的监管,这些问题的排查和限制仍然没有得到有效解决,还有不少单位,受利益驱使,仍在我行我素,不投资不更新,继续使用废旧甚至基本报废的设备,这对土工试验的可靠性造成了严重影响,做好土工试验,设备更新势在必行。
(2) 关于岩土工程勘察设备仪器的产品规范。近年来,我国岩土工程勘察市场在不断快速发展,岩土工程勘察设备仪器生产企业也后发崛起,由于这些企业大多是新兴产业,生产中存在资金短缺等问题, 难以保证设备生产质量监管,而且产品市场价格较高,售后服务跟不上,这也给部分个体户购买廉价的岩土工程勘察设备钻了空间,受利益驱使,部分岩土工程勘察部门就会选择非正规企业生产的设备,这也是危害工程质量的又一重要途径[3]。监督、管理好廉价岩土工程勘察设备销售,从源头上遏制豆腐渣工程具有十分重要意义。
(3 ) 岩土工程勘察中土工试验仪器的计量标定。国家标准土工试验方法的室内土工仪器通用中要求规定,土工试验一切检测参数都要满足各类土质性质指标的实验要求,室内试验仪器检测的各项基本参数和通用技术条件要符合国家标准,此外,因为室内的土工要全部应该具有预计中使用要求的分辨力、量程、 稳定度以及准确度计量检测性,这些基本的特性也要按照国家标准规定做选用。
(4) 岩土工程勘察土工实验室的室内环境要求。当前,我国对岩土工程勘察土工实验室的室内环境还尚未作出明确规定和相关要求,室内温度湿度的要求更是缺乏,这也造成国内大部分岩土工程勘察土工实验室的室内环境较差,试验操作人员在工作中不能严格按照相关技术要求,大多随意开空调或者电风扇,这让岩土样本失去温度和湿度,样本失去水分,导致样本试验测试时,测试结果和真实结果不相符合,甚至造成试验失败。
(5) 土工试验。在整体岩土试验过程中,岩土样本至关重要,其质量优劣直接影响到试验质量,对此,岩土制样十分关键,采取岩土样本时,要先用销土到将其两个断面修理平整,用肉眼和手感,详细分析样本的软硬程度、颜色、塑性状态以及矿物成份,根据经验,对岩土进行物理学估值,在室内岩土试验前期,要充分做好岩土样本物理里学性质描述和估值。由于土的含水量很不稳定,不同的土质有不同的含水量,质在试验时,由于多种原因,如岩土在运输中放置不当、 取土样本不标准、野外采集不够规范等,都会造成样本试验的准确性,因此,专业人员在采集岩土样本时一定要严格操作,妥善保存采集样本,以便保证样本试验的准确性和可靠性。此外,在检测过程中,频数一定不能少于 30,如果频数选择过小,那说明就不能检测出异常的数据信息。所以,要保证数据准确、可靠,我们在选择检测方式方法的时候,必须要小心谨慎,每一个环节都要认真规范操作,这样检测出来的才是科学、有效、可靠的数据,也只有这样才能保证工程顺利施工。