原位測試與室內試驗的主要目的,是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術參數,包括巖土的物性指標、強度參數、固結變形特性參數、滲透性參數和應力、應變時間關系的參數等。原位測試一般都藉助于勘探工程進行,是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。
原位測試與室內試驗相比,各有優(yōu)缺點。原位測試的優(yōu)點是:試樣不脫離原來的環(huán)境,基本上在原位應力條件下進行試驗;所測定的巖土體尺寸大,能反映宏觀結構對巖土性質的影響,代表性好;試驗周期較短,效率高;尤其對難以采樣的巖土層仍能通過試驗評定其工程性質。缺點是:試驗時的應力路徑難以控制;邊界條件也較復雜;有些試驗耗費人力、物力較多,不可能大量進行。室內試驗的優(yōu)點是:試驗條件比較容易控制(邊界條件明確,應力應變條件可以控制等);可以大量取樣。主要的缺點是:試樣尺寸小,不能反映宏觀結構和非均質性對巖土性質的影響,代表性差;試樣不可能真正保持原狀,而且有些巖土也很難取得原狀試樣?,F場檢驗與監(jiān)測是構成巖土工程系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié),大量工作在施工和運營期間進行;但是這項工作一般需在高級勘察階段開始實施,所以又被列為一種勘察方法。它的主要目的在于保證工程質量和,提高工程效益。
現場檢驗的涵義,包括施工階段對先前巖土工程勘察成果的驗證核查以及巖土工程施工監(jiān)理和質量控制。現場監(jiān)測則主要包含施工作用和各類荷載對巖土反應性狀的監(jiān)測、施工和運營中的結構物監(jiān)測和對環(huán)境影響的監(jiān)測等方面。
檢驗與監(jiān)測所獲取的資料,可以反求出某些工程技術參數,并以此為依據及時修正設計,使之在技術和經濟方面優(yōu)化。此項工作主要是在施工期間內進行,但對有特殊要求的工程以及一些對工程有重要影響的不良地質現象,應在建筑物竣工運營期間繼續(xù)進行。
隨著科學技術的飛速發(fā)展,在巖土工程勘察領域中不斷引進高新技術。例如,工程地質綜合分析、工程地質測繪制圖和不良地質現象監(jiān)測中遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)即“3S”技術的引進;勘探工作中地質雷達和地球物理層成像技術(CT)的應用等。
軟土地基勘察的關鍵
(一)軟土地基的土層檢測
在軟土土層勘測中,除了對軟土土層的基本項目進行勘測之外,還要注意對軟土的沉降速度,排水固結條件以及軟土強度等指標進行詳細的勘測和記錄,特別要注意的是薄層中間有砂層的情況;軟土勘測是土層均勻度指標包括土層立體分布變化狀況,延伸長度以及土層厚度;對于軟土地基的土層,要對其風化程度以及土層特點進行描述。
(二)軟土地基勘測中的土層力學評價
其力學性質應該包括軟土層的固結歷史,其超固結、固結正常或者是欠固結的狀況、軟土在不同時期固結的壓力、性能以及應力存在特征(這是重點分析對象)等。在對軟土層進行力學分析的時候,要注意測定一些主要參數,其中包括固結系數,回彈系數,壓力指數,壓力系數等以準確描繪土層結構情況,對軟土性能的改變進行預測。
(三)軟土地基勘查中勘查技術的選擇
軟土勘查通常采用的方法是十字板,靜探,鉆探等技術,同時以物探等技術作為輔助,總的來說勘探方法是采取多種勘探的方式。其中鉆探是常用而且重要的技術措施,也是土層劃分的重要環(huán)節(jié),這種方法可以用于描述軟土的顏色以及厚度等情況,也可以探明軟土中地下水排流,徑流以及埋藏深度等條件。需要注意的是,當采用護壁回轉鉆探的時候,應該配套以完善的保護措施以免土地結構破壞而影響原始土層性質的分析。對于細沙層的采樣,可以利用標準的貫入器進行取樣,并且對有代表性的地段進行采樣,采樣數量要達到三件以上,以確保采樣分析的準確性。要進一步準確描述軟土層的性質。可以加用原地檢測方式,針對軟土的具體特征選擇的原位檢測技術進行檢測。原位檢測技術主要有十字板剪切試驗,靜力觸探試驗,輕型動力觸探試驗以及標準貫入試驗等。
在地基采樣完成以后,就是對采集土樣進行進一步的試驗,研究其物理性質。土工試驗內容主要包括土層力學性質,化學性質以及物理性質的測試。通常對工程項目的地基檢測需要進行無側限抗壓強度試驗,固結不排水抗剪試驗,固結和直剪試驗等。
巖土工程勘察中的土工試驗人員分成兩種結構,一是土工試驗技術負責人,二是土工試驗操作員。這類人員,大多要求具備高級工程師或者工程師資格,有的甚至要求具有注冊巖土工程師的資格證。 為打破巖土工程勘察落后局面,在保證工程質量的前提下順利施工,要實現我國巖土勘察工作的現代化,人才短缺、高技術操作人員素質還需要亟待解決, 除了新引進高端專業(yè)人才意外,對原有的巖土勘察隊伍進一步進行專業(yè)業(yè)務培訓很有必要,培訓中要充分利用老員工的工作經驗,拋棄陳舊的思想觀念和知識結構以及管理的方式方法,特別是在計算機應用方面要大力提高[2]。從另一個角度說,土工試驗和建設多年來在不同程度上得不到足夠重視,以至于把水平不高的相關人員安排在土工試驗重要崗位,不能勝任工作,造成敷衍了事,為了完成當天繁重的工作,巖土試驗工作中不能嚴格按照試驗的操作標準,得過且過,嚴重影響了土工試驗的可靠性,有的甚至怕麻煩,存有畏難情緒,私自編造數據,這給工程質量埋下了嚴重隱患,針對這些存在的問題,巖土工作人員就必須要加大專業(yè)業(yè)務知識培訓, 切實培養(yǎng)出一批工作中,有能力發(fā)現問題、解決問題的土巖試驗高素質人才隊伍 。
關于巖土工程勘察設備儀器老化問題 。當前,國內大多數土工試驗室還在沿用20世紀六 、七十年代的土工儀器,由于年代已久,大部分設備存在老化,磨損嚴重,很大程度上影響了試驗的準確性和可靠性,但因為沒有專門的監(jiān)督管理部門的監(jiān)管,這些問題的排查和限制仍然沒有得到有效解決,還有不少單位,受利益驅使,仍在我行我素,不投資不更新,繼續(xù)使用廢舊甚至基本報廢的設備,這對土工試驗的可靠性造成了嚴重影響,做好土工試驗,設備更新勢在必行。
(2) 關于巖土工程勘察設備儀器的產品規(guī)范。近年來,我國巖土工程勘察市場在不斷快速發(fā)展,巖土工程勘察設備儀器生產企業(yè)也后發(fā)崛起,由于這些企業(yè)大多是新興產業(yè),生產中存在資金短缺等問題, 難以保證設備生產質量監(jiān)管,而且產品市場價格較高,售后服務跟不上,這也給部分個體戶購買廉價的巖土工程勘察設備鉆了空間,受利益驅使,部分巖土工程勘察部門就會選擇非正規(guī)企業(yè)生產的設備,這也是危害工程質量的又一重要途徑[3]。監(jiān)督、管理好廉價巖土工程勘察設備銷售,從源頭上遏制豆腐渣工程具有十分重要意義。
(3 ) 巖土工程勘察中土工試驗儀器的計量標定。國家標準土工試驗方法的室內土工儀器通用中要求規(guī)定,土工試驗一切檢測參數都要滿足各類土質性質指標的實驗要求,室內試驗儀器檢測的各項基本參數和通用技術條件要符合國家標準,此外,因為室內的土工要全部應該具有預計中使用要求的分辨力、量程、 穩(wěn)定度以及準確度計量檢測性,這些基本的特性也要按照國家標準規(guī)定做選用。
(4) 巖土工程勘察土工實驗室的室內環(huán)境要求。當前,我國對巖土工程勘察土工實驗室的室內環(huán)境還尚未作出明確規(guī)定和相關要求,室內溫度濕度的要求更是缺乏,這也造成國內大部分巖土工程勘察土工實驗室的室內環(huán)境較差,試驗操作人員在工作中不能嚴格按照相關技術要求,大多隨意開空調或者電風扇,這讓巖土樣本失去溫度和濕度,樣本失去水分,導致樣本試驗測試時,測試結果和真實結果不相符合,甚至造成試驗失敗。
(5) 土工試驗。在整體巖土試驗過程中,巖土樣本至關重要,其質量優(yōu)劣直接影響到試驗質量,對此,巖土制樣十分關鍵,采取巖土樣本時,要先用銷土到將其兩個斷面修理平整,用肉眼和手感,詳細分析樣本的軟硬程度、顏色、塑性狀態(tài)以及礦物成份,根據經驗,對巖土進行物理學估值,在室內巖土試驗前期,要充分做好巖土樣本物理里學性質描述和估值。由于土的含水量很不穩(wěn)定,不同的土質有不同的含水量,質在試驗時,由于多種原因,如巖土在運輸中放置不當、 取土樣本不標準、野外采集不夠規(guī)范等,都會造成樣本試驗的準確性,因此,專業(yè)人員在采集巖土樣本時一定要嚴格操作,妥善保存采集樣本,以便保證樣本試驗的準確性和可靠性。此外,在檢測過程中,頻數一定不能少于 30,如果頻數選擇過小,那說明就不能檢測出異常的數據信息。所以,要保證數據準確、可靠,我們在選擇檢測方式方法的時候,必須要小心謹慎,每一個環(huán)節(jié)都要認真規(guī)范操作,這樣檢測出來的才是科學、有效、可靠的數據,也只有這樣才能保證工程順利施工。