趙 璐

(山東巖土勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

0 引 言

在對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有工作的研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有大部分巖體工程在實(shí)施前，沒有采取有效的措施進(jìn)行土工試驗(yàn)[1]。即便少數(shù)施工方制定了土工試驗(yàn)流程，但也由于試驗(yàn)過(guò)程缺乏規(guī)范性，導(dǎo)致土工試驗(yàn)的實(shí)施無(wú)法達(dá)到既定效果[2]。因此，下文將土工試驗(yàn)作為切入點(diǎn)，嘗試提出針對(duì)試驗(yàn)的規(guī)范化管理措施，為巖土工程的實(shí)施提供科學(xué)與可靠的數(shù)據(jù)作為決策支撐。

1 巖土工程勘查中土工試驗(yàn)的意義、內(nèi)容與存在問(wèn)題

可以將地質(zhì)調(diào)研、巖土勘查作為土建工程與巖土工程中的重要環(huán)節(jié)，在此過(guò)程中，土工試驗(yàn)又是巖土工程的核心步驟，只有采用標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)行為、科學(xué)的試驗(yàn)手段，對(duì)采集樣本進(jìn)行針對(duì)性分析，才能得到精準(zhǔn)、有效且可靠的土工數(shù)據(jù)[3]。因此，也可以將通過(guò)土工試驗(yàn)得到的地質(zhì)數(shù)據(jù)作為提高巖土工程質(zhì)量的支撐，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為參照，設(shè)計(jì)巖土工程項(xiàng)目建設(shè)方案，從而為后續(xù)的巖土施工提供更加堅(jiān)實(shí)的支撐。同時(shí)，應(yīng)明確土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)性、可靠性與時(shí)效性，這是保證巖土工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。在一個(gè)完整的巖土工程項(xiàng)目中，建設(shè)方與施工方需要執(zhí)行的首要工作是“建設(shè)地基”，只有保證了巖土下層地基的穩(wěn)定性與牢固性，才能為工程項(xiàng)目的實(shí)施提供安全保障。而此時(shí)土工試驗(yàn)的作用，便是將地質(zhì)學(xué)理論、項(xiàng)目建設(shè)力學(xué)性能作為參照，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域的針對(duì)性采樣，獲取工程地質(zhì)信息，并在掌握區(qū)域地形、地勢(shì)、地貌等信息后，進(jìn)一步描述地質(zhì)穩(wěn)定性系數(shù)、安全性系數(shù)、強(qiáng)度系數(shù)等[4]。

在明確了此項(xiàng)工作的重要意義后，下面再對(duì)土工試驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行闡述。土木工程項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中，會(huì)因受到施工區(qū)域巖土分布不均的影響，出現(xiàn)施工建設(shè)區(qū)域巖土特性不穩(wěn)定的現(xiàn)象。因此，需要在建設(shè)施工前，派遣技術(shù)人員與專業(yè)的工程地質(zhì)人員，到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查與測(cè)繪，使用專業(yè)的儀器設(shè)備進(jìn)行地質(zhì)初步勘探，確定土工試驗(yàn)的取樣點(diǎn)，并在完成土體的采樣后，采用原位測(cè)試聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的方式，對(duì)土體性能與質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，以獲取高精度的試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)。試驗(yàn)的具體內(nèi)容包括：土體力學(xué)、物理學(xué)性能的檢驗(yàn)，土體質(zhì)量與強(qiáng)度的測(cè)試等[5]。通過(guò)大量的試驗(yàn)與測(cè)試得到施工建設(shè)區(qū)域的巖土性質(zhì)數(shù)據(jù)，按照工程標(biāo)準(zhǔn)，編制對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)表，以保證工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。土工試驗(yàn)的內(nèi)容可以劃分為兩個(gè)主要類別，分別為物理測(cè)試與力學(xué)試驗(yàn)，兩個(gè)類別的試驗(yàn)內(nèi)容具體見表1。

表1 土工試驗(yàn)類別與對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)內(nèi)容

盡管實(shí)驗(yàn)室已針對(duì)此方面工作制定了完善的工作方案，但要在真正意義上落實(shí)此項(xiàng)工作，還需要做好對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)管理工作不足的分析。例如，在試驗(yàn)中，大部分技術(shù)人員存在專業(yè)能力不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，土工試驗(yàn)操作不準(zhǔn)確，導(dǎo)致最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏離；測(cè)試的土體樣本針對(duì)性較差，無(wú)法將測(cè)試的結(jié)果作為決策參考依據(jù)，獲取的數(shù)據(jù)無(wú)論在價(jià)值性層面分析，或是在可行性層面分析，均存在問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的儀器設(shè)備需要定期投入資金進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修與管理，但顯而易見的是，大部分實(shí)驗(yàn)室忽略了此項(xiàng)工作步驟，或?qū)嶒?yàn)室沒有額外的資金用于更新設(shè)備；等等。

2 巖土工程勘查中土工試驗(yàn)質(zhì)量規(guī)范化管理

2.1 確定土工試驗(yàn)質(zhì)量規(guī)范化管理標(biāo)準(zhǔn)

首先，針對(duì)當(dāng)前巖土工程勘查中土工試驗(yàn)質(zhì)量在管理方面存在的不合理問(wèn)題，嘗試通過(guò)對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化處理的方式，促進(jìn)土工試驗(yàn)質(zhì)量不斷提升。針對(duì)上述土工試驗(yàn)問(wèn)題，首先應(yīng)當(dāng)建立更加明確的質(zhì)量管理規(guī)章制度，并在制度當(dāng)中明確各個(gè)崗位的具體職責(zé)[6]。同時(shí)，試驗(yàn)人員在開展各項(xiàng)工作的過(guò)程中，都應(yīng)當(dāng)熟知并掌握具體流程以及試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。在試驗(yàn)的過(guò)程中，能夠按照明確的規(guī)章制度完成各項(xiàng)操作，結(jié)合具體巖土工程勘查得到的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)土工試驗(yàn)的開展[7]。除此之外，試驗(yàn)過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)與其他各個(gè)專業(yè)以及各類工種實(shí)現(xiàn)協(xié)作試驗(yàn)，確保其相互之間起到良好的輔助作用。當(dāng)前在巖土工程勘查當(dāng)中，大部分土工試驗(yàn)都包含以下幾個(gè)步驟：第一，接收獲取到的樣本及相關(guān)信息資料；第二，客戶在完成對(duì)土工試驗(yàn)單的填寫后，將其交由試驗(yàn)人員；第三，由試驗(yàn)人員按照任務(wù)單當(dāng)中的具體操作內(nèi)容，完成試驗(yàn)工作。土工試驗(yàn)基本流程如圖1所示。

圖1 土工試驗(yàn)基本流程示意圖

結(jié)合圖1中的內(nèi)容完成土工試驗(yàn)，為了進(jìn)一步促進(jìn)土工試驗(yàn)質(zhì)量的提升，在規(guī)范化管理標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，針對(duì)原狀樣和擾動(dòng)樣要求其應(yīng)當(dāng)分別采取不同的試驗(yàn)方式。針對(duì)原狀樣的試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)首先完成對(duì)其開土制樣和描述，并通過(guò)壓縮試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)、含水率試驗(yàn)等操作完成對(duì)原狀樣的試驗(yàn)。針對(duì)擾動(dòng)樣的試驗(yàn)主要是完成對(duì)其顆粒的分析，并在引入密度計(jì)法、篩析法、移液管法等基礎(chǔ)上，完成對(duì)其的土工試驗(yàn)。按照上述標(biāo)準(zhǔn)流程完成對(duì)不同樣本的土工試驗(yàn)，能夠有效促進(jìn)試驗(yàn)質(zhì)量的提升，并為后續(xù)其他巖土工程勘查工作的開展提供更加有利的試驗(yàn)數(shù)據(jù)依據(jù)[8]。

2.2 土工試驗(yàn)樣本規(guī)范化采集管理

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)巖土工程勘查提出了明確的要求，在開展土工試驗(yàn)時(shí)，必須保證所有獲取到的試驗(yàn)樣本都應(yīng)當(dāng)符合土質(zhì)性能指標(biāo)提出的試驗(yàn)要求，并且對(duì)于各類儀器設(shè)備的使用，其基本參數(shù)和技術(shù)也同樣需要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在具體開展土工試驗(yàn)時(shí)，檢測(cè)的主要內(nèi)容包括對(duì)試驗(yàn)樣本的含水量測(cè)定、密度測(cè)定、顆粒分析等[9]。因此，若采集的試驗(yàn)樣本本身存在問(wèn)題，則會(huì)造成最終試驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。針對(duì)這一問(wèn)題，除了要針對(duì)土工試驗(yàn)質(zhì)量制定規(guī)范化管理標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)當(dāng)針對(duì)土工試驗(yàn)樣本進(jìn)行更加規(guī)范化的采集管理。將提高試驗(yàn)樣本質(zhì)量，提高樣本代表性作為規(guī)范化采集管理的目標(biāo)，在對(duì)樣本進(jìn)行采集、保存、運(yùn)輸以及檢測(cè)的過(guò)程中，試驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)按照明確的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)完成各項(xiàng)操作[10]。具體而言，測(cè)定時(shí)，常常會(huì)由于試驗(yàn)人員的取樣不規(guī)范、樣品采集質(zhì)量未達(dá)標(biāo)等，影響到最終試驗(yàn)測(cè)定的含水量結(jié)果。對(duì)此，在進(jìn)行土工試驗(yàn)樣本采集時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先利用削土刀對(duì)兩個(gè)斷面進(jìn)行修理和平整處理，并初步實(shí)現(xiàn)對(duì)外在表現(xiàn)特征的判斷。結(jié)合試驗(yàn)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，完成對(duì)巖土質(zhì)量等級(jí)的劃分[11]。表2為常見的巖土質(zhì)量等級(jí)及試驗(yàn)內(nèi)容。

表2 常見的巖土質(zhì)量等級(jí)及試驗(yàn)內(nèi)容

在具體開展土工試驗(yàn)的過(guò)程中，結(jié)合表2中的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土質(zhì)量的等級(jí)評(píng)定，同時(shí)針對(duì)巖土的具體物理學(xué)性質(zhì)進(jìn)行描述和評(píng)估。在選擇測(cè)定方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和可靠，并且在測(cè)定時(shí)試驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)做到小心謹(jǐn)慎，每一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)當(dāng)認(rèn)真按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)完成操作。

2.3 土工試驗(yàn)設(shè)備規(guī)范化維護(hù)與保養(yǎng)

土工試驗(yàn)中為了進(jìn)一步提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，還應(yīng)當(dāng)針對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中使用的各類儀器設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化管理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)其定期或不定期的維護(hù)與保養(yǎng)。具體而言，首先在試驗(yàn)開始前，針對(duì)各類試驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，確保試驗(yàn)過(guò)程中所使用的所有儀器設(shè)備都符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。其次，針對(duì)正在使用中的土工儀器設(shè)備進(jìn)行二次檢定和校準(zhǔn)，并在試驗(yàn)期間也需要進(jìn)行反復(fù)地核查，確保儀器設(shè)備能夠始終保持良好的可行度檢定和校準(zhǔn)狀態(tài)。再次，針對(duì)未使用的試驗(yàn)儀器設(shè)備應(yīng)當(dāng)以季度為單位，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，保證每個(gè)季度完成一次完整的校驗(yàn)和保養(yǎng)工作，盡可能避免有缺陷的設(shè)備被應(yīng)用到試驗(yàn)項(xiàng)目當(dāng)中，造成對(duì)試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果的影響，同時(shí)也為了避免設(shè)備故障積小成大、積少成多，造成最終設(shè)備無(wú)法正常使用。最后，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖土工程勘查工作的實(shí)際開展情況，投入必要的資金，配置各類現(xiàn)代化的高精密度儀器設(shè)備，以促進(jìn)土工試驗(yàn)結(jié)果的精度不斷提升。

2.4 構(gòu)建規(guī)范化土工試驗(yàn)軟硬件環(huán)境

對(duì)于土工試驗(yàn)而言，構(gòu)成其試驗(yàn)環(huán)境的各類硬件設(shè)備和軟件都是其最基礎(chǔ)的工具。針對(duì)這一方面存在的問(wèn)題，需要構(gòu)建更具規(guī)范化的土工試驗(yàn)軟硬件環(huán)境。在構(gòu)建的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合國(guó)家對(duì)土工試驗(yàn)提出的規(guī)定要求，選擇精度高、偏差小的儀器設(shè)備，并針對(duì)現(xiàn)存老化、精度低、使用超年限的設(shè)備進(jìn)行及時(shí)替換，積極引入國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的試驗(yàn)儀器設(shè)備，以此為土工試驗(yàn)提供更加可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)打下更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在軟件條件方面，當(dāng)前大部分土工試驗(yàn)使用的計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù)相對(duì)落后，進(jìn)而造成硬件設(shè)備也無(wú)法做到及時(shí)地更新以及充分發(fā)揮作用。

3 管理方法輸出結(jié)果價(jià)值評(píng)估檢驗(yàn)

選擇某巖土工程勘查項(xiàng)目作為此次對(duì)比實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象，在勘查前，在工程項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)域的針對(duì)性采樣，圈定土體采樣點(diǎn)，使用專業(yè)的儀器設(shè)備進(jìn)行土體采樣，實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)分別按照本文設(shè)計(jì)的流程與管理方案、傳統(tǒng)的試驗(yàn)管理方案，對(duì)土工試驗(yàn)質(zhì)量進(jìn)行規(guī)范化管理。

在使用兩種方案完成對(duì)試驗(yàn)的管理后，可以得到多組針對(duì)土體物理測(cè)試與力學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果。將使用本文管理方法得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)記為A組數(shù)據(jù)，將使用傳統(tǒng)管理方法得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)記為B組數(shù)據(jù)，將兩組數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄＜規(guī)?，進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合決策與比對(duì)，將數(shù)據(jù)可用性與價(jià)值性作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值性評(píng)價(jià)計(jì)算公式如下：

(1)

式中：JA,B為A組數(shù)據(jù)與B組數(shù)據(jù)的價(jià)值；i為試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)；γ為數(shù)據(jù)的冗余性；α為數(shù)據(jù)可用性；β為結(jié)果數(shù)據(jù)重復(fù)性。將JA,B的取值定義在0～1。JA,B取值為1時(shí)，證明數(shù)據(jù)實(shí)用性較高，可以發(fā)揮對(duì)應(yīng)的價(jià)值；JA,B的取值為0時(shí)，證明數(shù)據(jù)的實(shí)用性較低，無(wú)法在巖土工程勘查中發(fā)揮對(duì)應(yīng)的價(jià)值。將A組數(shù)據(jù)與B組數(shù)據(jù)的評(píng)估結(jié)果繪制成折線圖，如圖2所示。

圖2 A組數(shù)據(jù)與B組數(shù)據(jù)的評(píng)估結(jié)果

從圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文管理方法輸出土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值評(píng)估結(jié)果>傳統(tǒng)管理方法輸出土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值評(píng)估結(jié)果，證明本文管理方法可以規(guī)范土工試驗(yàn)行為，保證試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)具有較高的使用價(jià)值。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)過(guò)程進(jìn)行描述，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)過(guò)程描述

根據(jù)圖3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在評(píng)價(jià)過(guò)程中，本文管理方法輸出土工試驗(yàn)結(jié)果具有較強(qiáng)的連續(xù)性，而傳統(tǒng)管理方法輸出的試驗(yàn)結(jié)果存在斷層，證明了本文管理方法得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加可靠。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文開展了土工試驗(yàn)質(zhì)量管理方法的設(shè)計(jì)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文管理方法可以規(guī)范土工試驗(yàn)行為，保證試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)具有較高的使用價(jià)值，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性。