黃暉

（上海市地礦工程勘察（集團）有限公司，上海200072）

1 引言

眾所周知，工程勘察工作對于工程建設(shè)具有非常重要的意義，一方面，它可以為工程設(shè)計提供必要的巖土參數(shù)，保證工程安全；另一方面，根據(jù)勘察成果，充分利用巖土體自身穩(wěn)定性及承載力，采取針對性的設(shè)計，可以避免工程浪費，使工程具有更好的經(jīng)濟性。在巖土工程勘察中，具有核心地位的就是巖土物理力學(xué)參數(shù)，而巖土的物理力學(xué)參數(shù)，除現(xiàn)場測試及工程經(jīng)驗外，主要通過室內(nèi)土工試驗取得。如果土工試驗的成果不能客觀地反映巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，則可能對工程的安全性、經(jīng)濟性造成極大的影響。

勘察工作是巖土工程施工建設(shè)和施工設(shè)計的核心，巖土工程的施工質(zhì)量和設(shè)計質(zhì)量受勘察數(shù)據(jù)的直接影響，而勘察數(shù)據(jù)靠準確的土工試驗數(shù)據(jù)支撐。分析土工試驗時，要高度重視試驗過程中的重點注意事項，防止整個工程建設(shè)出現(xiàn)原則性的失誤，確保巖土工程的施工質(zhì)量滿足設(shè)計標準。

2 巖土工程勘察概述

隨著國家對建筑質(zhì)量要求的不斷提高，試驗技術(shù)的發(fā)展為建筑質(zhì)量的提高創(chuàng)造了有利條件，為滿足人們?nèi)找嫣岣叩馁|(zhì)量要求奠定了堅實的基礎(chǔ)。巖土工程勘察試驗工作是保證施工質(zhì)量的有效途徑和重要手段。巖土工程勘察的目的是確定地質(zhì)條件，分析地質(zhì)環(huán)境，對施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境進行專業(yè)評價，以便采取正確的施工措施。

近年來，由于建設(shè)項目數(shù)量的快速增長，勘察工作也越來越多。由于隱藏在項目之外的勘察工作的特點和參與調(diào)查的大量新手工程師對勘察工作不到位和不詳細，或者項目完結(jié)后系統(tǒng)自動填充內(nèi)容不準確生成錯誤的勘測報告，給工程設(shè)計和施工帶來了巨大影響，不僅會使項目遭受重大經(jīng)濟損失，而且容易導(dǎo)致安全事故。因此，全面掌握巖土工程勘察工作的內(nèi)容，明確當(dāng)前巖土工程勘察和巖土試驗中存在的問題，積極采取相應(yīng)的處理措施已成為改進巖土工程勘察工作的重中之重。只有這樣，才能真正服務(wù)于建設(shè)項目的具體要求，為工程建設(shè)提供可靠的依據(jù)。

3 土工試驗數(shù)據(jù)不準確的原因分析

3.1 取樣

室內(nèi)土工試驗的所有土樣都是在室外鉆探得到。影響土樣質(zhì)量的因素主要包括取樣器切入巖土層的速度、鉆孔孔底的清潔度、鉆孔對土樣的擾動以及鉆孔的垂直度、取土器類型等。例如，在取出土樣以前，由于受到鉆具提拉停頓的振動和緩沖作用的影響，加之土樣自身重力的影響，容易發(fā)生脫水與脫節(jié)問題。

在取土的過程中，若鉆孔孔底清理不干凈，有些土渣會殘留在里面，這時，若依然按照原狀土樣開展相關(guān)試驗工作，會增大測試土樣的壓縮系數(shù)，使土樣的壓縮模量偏小。由于單套巖心管取樣器為中空套管，上接鉆桿，直接取樣不符合規(guī)范要求。對黏性土進行取樣，會使其力學(xué)指標降低；對砂土進行取樣，受超鉆和壓鉆的影響，會使土樣的密度增大、含水率降低、孔隙比偏小、強度指標增大；對淺層的砂土進行取樣，會使黏粒含量偏高，直接影響對場地液化趨勢的判別，對工程設(shè)計帶來巨大的不利影響。

使用雙套巖心管取樣器時，必須同時配備同心內(nèi)管，由頂部用滾軸連于外管。外管轉(zhuǎn)動時，內(nèi)管不動，沖洗的液體須流經(jīng)于內(nèi)外管間，不可擾動巖芯。若需要對巖芯做試驗，須于內(nèi)管內(nèi)置可劈開的薄管。巖芯管內(nèi)應(yīng)放置巖芯夾，防止軟弱或破裂易脆的巖心溜出。

3.2 室內(nèi)試驗

室內(nèi)試驗環(huán)境、儀器設(shè)備和人員是否規(guī)范操作也會影響土樣的土工試驗結(jié)果。目前的儀器設(shè)備都是比較精密的電子設(shè)備，從客觀的角度分析，試驗儀器的精度、使用環(huán)境以及對儀器的操作要求都會影響測試結(jié)果，當(dāng)這些微小的誤差累計后，就會造成最終的試驗數(shù)據(jù)失真。所以，試驗環(huán)境一定要滿足儀器設(shè)備對試驗的環(huán)境要求。電子設(shè)備使用前，必須提前30 min進行預(yù)熱，并檢查各傳感器的靈敏度和完好性。試驗結(jié)束后，必須清潔儀器，試驗人員裝樣后嚴禁戴著手套進行電子設(shè)備的操作，嚴格按照操作步驟進行試驗。

4 提高土工試驗數(shù)據(jù)準確性應(yīng)該注意的問題

室內(nèi)土工試驗都是在制樣基礎(chǔ)上進行，具有代表性的、合格的制樣才能得出后續(xù)試驗的準確數(shù)據(jù)。制樣過程中，應(yīng)細心觀察土樣的情況，包括顏色、氣味以及土樣是否均勻，有無裂縫等，并且應(yīng)做好記錄，要做到3個一致：留樣與試樣一致、試樣與定名一致、定名與留樣一致。

采用環(huán)刀法時，需注意以下事項：

1）環(huán)刀壁與試樣中間不要有縫隙，試樣的試塊要大于環(huán)刀，用力要均勻，如果用力不均勻，會產(chǎn)生空隙，導(dǎo)致試驗得出的土樣天然密度偏?。?/p>

2）如果與環(huán)刀接近的試樣試塊中包含大粒徑的顆粒，需要將其剔除后將原狀土補齊；

3）高靈敏度等易于發(fā)生觸變的土樣，不能多次刮削表面，需要使用刃口平整的切土刀施工。

使用刮土刀刮土?xí)r，刃口和環(huán)刀長時間使用會出現(xiàn)磨損問題，使試驗孔隙比和密度偏小，這就會使土樣自身的物理性能指標出現(xiàn)偏差，此時要更換刮土刀或環(huán)刀，保證試驗質(zhì)量達到規(guī)范要求。所有的制樣工作要確保小心、仔細，最好不要給土樣帶來擾動，且不宜采用真空飽和法，試驗過程中，盡量使土樣保持原有的狀態(tài)。

土的強度不僅取決于土的種類，而且在更大程度上取決于土的密度、含水率、初始應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力力度和試驗中的排水條件等因素，所以，準確測定土的強度指標極為困難。目前，直接固結(jié)快剪是最常用的測定土樣抗剪強度的試驗方法，通常需要3～4個試樣在不同豎向壓力下進行，第1級垂直壓力宜接近土的自重壓力，第4級垂直壓力宜接近土的自重壓力與附加壓力之和。跳點是試驗報告中最常發(fā)生的問題，解決此問題首先要保證3～4個試樣是同一土性，它們之間的密度差＜0.05 g/cm3。然后進行排列，最接近平均密度的2塊試樣分別對應(yīng)第1和第4級壓力。直剪儀剪切過程中存在試樣有效面積減小，主應(yīng)力方向改變，剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻以及預(yù)定剪切面未必是試樣最弱面等缺點。所以，在平時要對直剪儀用標準砂進行同步性調(diào)試，還要及時更換剪切盒底部的透水板[1]。

巖土的熱物性試驗由于受含水率和密度的影響較大，故在測定熱物性參數(shù)時，應(yīng)同時測定其物理性質(zhì)，在使用平面熱源瞬態(tài)法時，試樣必須與室溫保持一致，防止產(chǎn)生溫漂，影響試驗數(shù)據(jù)。由于目前檢驗檢定機構(gòu)沒有對于此類儀器的有效校準方法，故對于數(shù)據(jù)的有效性要有驗證記錄。

5 試驗資料整理

土的物理性質(zhì)與力學(xué)試驗是存在緊密聯(lián)系的。土的物理性質(zhì)直接決定土的力學(xué)性質(zhì)，土的整體強度會伴隨周圍環(huán)境改變發(fā)生相應(yīng)的變化，由于土體具有結(jié)構(gòu)性的特點，因此，對外界的干擾十分敏感。在外界壓力作用下土體產(chǎn)生變形現(xiàn)象主要是土粒集合體、水以及孔隙中的空氣相互移動導(dǎo)致的結(jié)果。土體在受到外力作用后，其主要的力學(xué)性質(zhì)與土的物質(zhì)成分以及結(jié)構(gòu)特點等有密切的關(guān)系，土在壓縮后的形狀也和土壤的成分以及構(gòu)造等有一定的相關(guān)性。

得出室內(nèi)土工試驗結(jié)果后，即可根據(jù)各個數(shù)據(jù)指標之間的關(guān)聯(lián)性對檢測結(jié)果進行分析，通過查看留樣并結(jié)合經(jīng)驗，將其中與實際不符的數(shù)據(jù)以及不符合規(guī)律的各項參數(shù)進行返工或調(diào)整，以提高試驗數(shù)據(jù)的準確率。得出試驗結(jié)果后，每層土選取代表土樣，根據(jù)反演指標與實測指標對比分析、相互驗證，從而判斷土工試驗數(shù)據(jù)的可靠性與準確性[2]。

分析和整理所得數(shù)據(jù)時，要確保試驗數(shù)據(jù)的實用性和可靠性滿足設(shè)計要求。在數(shù)據(jù)整理過程中，一旦發(fā)現(xiàn)存在明顯異常的數(shù)據(jù)，要立即采取措施予以處理，分析數(shù)據(jù)異常出現(xiàn)的原因，仔細檢查相關(guān)試驗環(huán)節(jié)，通過補充試驗的方法提升試驗結(jié)論的準確性，使存在問題的數(shù)據(jù)得到及時的更正。

6 室內(nèi)土工試驗工作建議

6.1 嚴格管理試驗人員

土工試驗室中的所有工作人員都要經(jīng)過專業(yè)的巖土工程專業(yè)知識培訓(xùn)，試驗人員要具有嫻熟的試驗技術(shù)操作能力，在上崗前要經(jīng)過崗前培訓(xùn)，崗前培訓(xùn)考試合格的人員持證才能上崗。工作中，要提高試驗人員的業(yè)務(wù)水平，定期組織試驗人員集中學(xué)習(xí)最新的技術(shù)標準和規(guī)范，針對不同的試驗項目開展專項操作培訓(xùn)，使試驗人員的專業(yè)技術(shù)水平和操作能力不斷提升[3]。

6.2 土工試驗儀器設(shè)備的管理

6.2.1 采購儀器設(shè)備

儀器設(shè)備對土工試驗數(shù)據(jù)的準確性由直接影響，因此，土工試驗室應(yīng)科學(xué)配備試驗儀器設(shè)備。選擇儀器設(shè)備時，要全面考慮儀器設(shè)備的使用范圍、測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準確性，防止在試驗過程中出現(xiàn)較大的偏差。試驗儀器設(shè)備供應(yīng)商要具有國家規(guī)定的資質(zhì)，還要具有制造計量器具許可證，生產(chǎn)的儀器設(shè)備應(yīng)具備出廠檢驗合格證。新采購的測量儀器設(shè)備，要經(jīng)市場監(jiān)督管理部門授權(quán)的計量檢定部門檢驗合格后方能使用。

6.2.2 維護保養(yǎng)儀器設(shè)備

土工儀器的日常維護和保養(yǎng)非常重要，要安排專人管理儀器設(shè)備，定期開展儀器設(shè)備維護和保養(yǎng)工作，同時做好相關(guān)信息的記錄，使儀器設(shè)備始終保持良好的運行狀態(tài)。要確保測試密度的環(huán)刀和測試含水量的鋁盒的質(zhì)量，定期安排專人檢查環(huán)刀的刃口是否出現(xiàn)變形，量筒內(nèi)徑、液塑限儀及圓錐儀的磨損情況等，所有的檢查結(jié)論要詳細登記，為后續(xù)工作開展做好充分的準備。

7 結(jié)語

巖土工程勘察重要環(huán)節(jié)之一為土工試驗，土工試驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量對工程勘察報告有直接影響，因此，整個試驗過程要做到嚴謹，任何一個小的細節(jié)問題都會影響試驗結(jié)論。所以，巖土工程勘察室內(nèi)土工試驗人員要嚴格按照國家的有關(guān)標準進行各項試驗，提高專業(yè)技術(shù)水平，及時更新設(shè)備，建立完善的實驗室認證制度，從而確保土工試驗結(jié)果真實、可靠。