王瓊

摘要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，建筑事業(yè)也是在高速發(fā)展。在這個大環(huán)境下，巖土工程建筑的安全性自然變得極其重要。但因為建筑工程在自然環(huán)境和長期運營的共同作用下，發(fā)生損壞現(xiàn)象在所難免。通過巖土工程無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，診斷巖土工程的損傷情況及其程度，評估出建筑工程的可靠性、耐久性以及承載能力等方面，進(jìn)而為巖土工程出現(xiàn)異常時提前做出預(yù)警信號，從而為建筑工程的養(yǎng)護、維修等處理提供可靠的依據(jù)和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：巖土工程；測試技術(shù)；無損檢測技術(shù)

中圖分類號：TU472文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―188―02

前言

巖土工程是以求解巖體與土體工程問題，包括地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等問題，作為自己的研究對象。新的巖土力學(xué)理論要變?yōu)楣こ态F(xiàn)實， 如果沒有相應(yīng)的測試手段， 是不可能的。因為， 不論設(shè)計理論與方法如何先進(jìn)、合理，如果測試技術(shù)落后，則設(shè)計計算所依據(jù)的巖土參數(shù)無法準(zhǔn)確測求，不僅巖土工程設(shè)計的先進(jìn)性無法體現(xiàn)， 而且?guī)r土工程的質(zhì)量與精度也難以保證。

1巖土工程測試技術(shù)的分析

巖土工程測試技術(shù)一般分為室內(nèi)試驗技術(shù)、原位試驗技術(shù)和現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)等幾個方面。在原位測試方面，地基中的位移場、應(yīng)力場測試、地下結(jié)構(gòu)表面的土壓力測試、地基土的強度特性及變形特性測試等方面將會成為研究的重點，隨著總體測試技術(shù)的進(jìn)步，這些傳統(tǒng)的難點將會取得突破性進(jìn)展。虛擬測試技術(shù)將會在巖土工程測試技術(shù)中得到較廣泛的應(yīng)用。及時有效地利用其他學(xué)科科學(xué)技術(shù)的成果將對推動巖土工程領(lǐng)域的測試技術(shù)發(fā)展起到越來越重要的作用。

測試工作是巖土工程中必須進(jìn)行的關(guān)鍵步驟，它不僅是學(xué)科理論研究與發(fā)展的基礎(chǔ)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(wù)于工程建設(shè)的全過程中規(guī)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(rèn)識在理論和實踐上更加完善。

2巖土工程測試方法

2.1 極限平衡法

極限平衡法是由 Fredlund 于 1981 年基于非飽和土理論提出的，是目前對邊坡瞬態(tài)情況下計算運用最廣泛的方法之一。李兆平（2001）首先利用滲流求解軟件，求得邊坡瞬態(tài)滲流場，再利用極限平衡法結(jié)合已求的的滲流場分析邊坡穩(wěn)定性。劉建華（2009）對降雨過程中邊坡土體內(nèi)部的滲流情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出邊坡土體的內(nèi)聚力c 和內(nèi)摩擦角減小，邊坡體內(nèi)部局部區(qū)域軟化結(jié)論。由于邊坡體內(nèi)不同位置的孔隙率、顆粒直徑、排列方式、級配情況詫異很大，所以對邊坡體內(nèi)的滲流場計算的結(jié)果離散性較大。盡管如此，極限平衡法為邊坡在暫態(tài)情況下的計算提供了依據(jù)，實現(xiàn)了計算的可能性，極限平衡法一般在對邊坡做定量評價時運用。

2.2 極限分析法

極限分析法的依據(jù)是 Drucker 建立的塑性力學(xué)極限分析中的上下限理論。陳祖煜（1994）將該理論運用到邊坡土體穩(wěn)定性的分析中。殷建華（2003）在此基礎(chǔ)上，考慮孔隙水的影響，采用極限分析法對邊坡穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行了分析說明。王均星（2007）同樣采取極限分析法，對降雨條件下的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行研究，闡述了土體塑性分析中固結(jié)理論應(yīng)用的必要性，同時提出要把如何精確模擬邊坡孔隙水壓力大小作為之后重點解決的問題。

2.3 有限元法

隨著計算機的發(fā)展，使得大數(shù)量單元、大工程量的計算成為可能，這也推動了有限元方法在非飽和土邊坡上的應(yīng)用。有限元方法將邊坡土體劃分為足夠小的單元，土體中滲流計算得到的空隙水壓力和土體有效應(yīng)力更加符合實際情況，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對邊坡土體從穩(wěn)定到破壞整個漸進(jìn)過程的實時反映。這類方法在目前的研究中最為常見。

Zienkiewicz（1975）首次提出有限元強度折減法并將該方法成功運用于非飽和邊坡穩(wěn)定性分析中。趙尚毅（2002）采用有限元強度折減法對大暴雨條件下邊坡安全系數(shù)進(jìn)行計算，所得結(jié)果與傳統(tǒng)計算結(jié)果比較接近。劉金龍（2006）利用有限元法首先進(jìn)

3關(guān)于巖土工程無損檢測技術(shù)的概述

巖土工程測試技術(shù)不僅在巖土工程建設(shè)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。理論分析、室內(nèi)外測試和工程實踐是巖土工程分析三個重要的方面。巖土工程中的許多理論是建立在試驗基礎(chǔ)上的，如Terzaghi 的有效應(yīng)力原理是建立在壓縮試驗中孔隙水壓力的測試基礎(chǔ)上的，Darcy 定律是建立在滲透試驗基礎(chǔ)上的，劍橋模型是建立在正常固結(jié)粘土和微超固結(jié)粘土壓縮試驗和等向三軸壓縮試驗基礎(chǔ)上的。測試技術(shù)也是保證巖土工程設(shè)計的合理性和保證施工質(zhì)量的重要手段。

巖土工程測試技術(shù)一般分為室內(nèi)試驗技術(shù)、原位試驗技術(shù)和現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)等幾個方面。在原位測試方面，地基中的位移場、應(yīng)力場測試，地下結(jié)構(gòu)表面的土壓力測試，地基土的強度特性及變形特性測試等方面將會成為研究的重點，隨著總體測試技術(shù)的進(jìn)步，這些傳統(tǒng)的難點將會取得突破性進(jìn)展。測試結(jié)果的可靠性、可重復(fù)性方面將會得到很大的提高。由于整體科技水平的提高，測試模式的改進(jìn)及測試儀器精度的改善，最終將導(dǎo)致巖土工程方面測試結(jié)果在可信度方面的大大改進(jìn)。

4巖土工程無損檢測技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 超聲波檢測技術(shù)

所謂超聲波檢測技術(shù)主要是對檢測橋梁內(nèi)的空隙，通過檢測其瞬間應(yīng)力波原理而進(jìn)行的。通過使用小鋼球來敲擊混凝土的表層，通過較為短暫的機械撞擊所產(chǎn)生的低頻應(yīng)力波，并傳遞到建筑工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，然后再從斷裂面反射出來，接著再進(jìn)行反射波形態(tài)的分析，隨后判斷出建筑工程的空隙部位。該技術(shù)就是通過對來自多個方面的超聲波加以利用，進(jìn)而引發(fā)瞬間共振，對巖土工程的裂縫以及結(jié)構(gòu)完整性加以檢測，然后從所得信號記錄中對空隙的位置進(jìn)行了解。在超聲波探傷中，有透射和反射兩種方法，其中具有較高精確度的方法就是反射方法，脈沖發(fā)射器通過探頭把超聲波短脈送進(jìn)試件中，當(dāng)回波從試件存在缺陷的位置或者邊緣返回來的時候，經(jīng)過信號處理器會將其幅度以及傳播時間顯示在示波器中。當(dāng)知道試件中的聲速，那么就可以結(jié)合示波器上所得到的信息得出結(jié)果。但是該技術(shù)還是存在一定的不足之處，就是有多種因素會容易影響到該技術(shù)的檢測結(jié)果。

4.2 光纖傳感檢測技術(shù)

光纖傳感檢測技術(shù)就是通過利用一些具有敏感特性的特定物理量，將外界的物理量轉(zhuǎn)化為光信號，進(jìn)而對其進(jìn)行直接測量。在巖土工程的檢測中也有光纖傳感檢測技術(shù)的應(yīng)用，可以對工程多方面的狀況進(jìn)行有效檢測，其中包含有鋼索索力、應(yīng)變特性以及預(yù)應(yīng)力連續(xù)混凝土的內(nèi)部應(yīng)力等。盡管光纖應(yīng)變傳感器具有的優(yōu)勢如此多，但因為其較為昂貴的價格，使得其在巖土工程檢測工作中很難得到推廣。

4.3 探底雷達(dá)檢測技術(shù)

探地雷達(dá)檢測技術(shù)就是通過對10～1 000 MHz 或者更高的高頻電磁脈沖波加以利用，所采用的方式是寬頻帶短脈沖，從在地下送入發(fā)射天線，在地下傳播雷達(dá)脈沖波的期間，如果遇見其電性存在差異的介質(zhì)交界面，那么地下就會有部分的雷達(dá)脈沖波的能量反射到地面上，再被接收天線接受。該檢測技術(shù)能夠精確檢測出工程缺陷區(qū)域的大小、深度及其形狀，同時其具備的優(yōu)勢還有簡單的操作、高效率以及對人力資源的節(jié)省等方面，而且該檢測技術(shù)的檢測范圍也較大，不會受到周邊環(huán)境而影響其檢測結(jié)果。該技術(shù)是通過對從地下介質(zhì)交界面位置返回的反射波進(jìn)行研究，記錄反射波的波幅情況以及反射波到達(dá)地面所消耗的實踐，然后結(jié)合其記錄結(jié)果信息對工程進(jìn)行地下介質(zhì)具體分布情況的分析，且因為該技術(shù)所具有的高分辨能力，讓其在檢測淺層和超淺層等方面?zhèn)涫芮嗖A。在檢測巖土工程工作中，通常會在以下5 種情況中應(yīng)用：

①檢測擋土墻病害。

②檢測基層厚度。

③檢測基層含水情況。

④檢測基層密實性。

⑤檢測面層厚度

雖然在檢測道路橋梁工程方面，該檢測技術(shù)具有較好的前景，但是因為其成本較高，所以還需要不斷研制和推廣。

5結(jié)束語

總之，隨著我國建筑工程及科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展巖土工程領(lǐng)域也有了新的目標(biāo)對巖土工程的要求也逐漸提高。應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化取樣方法、工程地球物理探測技術(shù)、新儀器及新方法的研發(fā)、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場試驗、數(shù)據(jù)分析以及理論預(yù)測等使巖土工程測試及檢測技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。

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