巖土工程勘察中巖土室內(nèi)試驗技術(shù)應(yīng)用

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摘要：巖土勘察的目的旨在探明巖土層的均勻性、地層結(jié)構(gòu)、成因以及特殊性巖土性質(zhì)，特別要查明巖土力學(xué)性質(zhì)、堅硬底層分布以及基礎(chǔ)下臥軟弱層分布，評價地基的穩(wěn)定性以及地基巖土層的工程特性。文章重點分析了巖土室內(nèi)試驗技術(shù)，并且對其應(yīng)用進行了簡要說明。

關(guān)鍵詞：巖體勘察；室內(nèi)試驗；應(yīng)用

從一定程度上來說，巖土工程勘察是施工和設(shè)計的基礎(chǔ)，并且依據(jù)不同的勘察階段要求，進而反應(yīng)出巖土體性態(tài)和工程地質(zhì)條件的影響，結(jié)合地基處理、施工條件以及工程設(shè)計等要求對技術(shù)予以評價和論證，提交問題的解決辦法，保證工程建設(shè)質(zhì)量。

1選取測試樣品的標(biāo)準(zhǔn)

進行巖土工程勘察時，合理選取巖土測試樣品能夠?qū)r土層工程性狀的反應(yīng)程度予以提高，從而加強數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，所以，選取巖土測試樣品時必須保持樣品原狀，從而保證檢驗結(jié)果的有效性及可靠性。具體的樣品要求如下：①測試樣品需要具備一定的代表性，并且可以反映出巖土層工程性狀、位置以及土質(zhì)等特性，具備較高的代表性。②測試樣品進行取樣的時候，必須保證其原有性質(zhì)不發(fā)生變化，且含水率、自身結(jié)構(gòu)和樣品選取前不發(fā)生擾動。假如存在擾動現(xiàn)象，則必須要重新進行測試樣品選取，確保測試結(jié)果與天然巖土體的工程性狀完全符合，強化檢驗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。③測定巖土樣品的各項參數(shù)時，必須要在天然的狀態(tài)下進行，并且嚴(yán)格控制外界因素，避免對巖土測試樣品造成擾動，確保測試樣品的天然狀態(tài)性質(zhì)不發(fā)生變化。④合理選取產(chǎn)品的數(shù)據(jù)和規(guī)格，根據(jù)巖土工程勘測的各項要求，合理設(shè)置試驗所需要的各種參數(shù)，確保樣本能夠滿足檢驗過程中的需求。在檢驗時，要求土常規(guī)試驗的土體長度在200mm左右，直徑在70mm以上，進行巖石單軸抗壓強度的試驗時，要求樣本檢驗數(shù)量在3~6塊之間，且標(biāo)準(zhǔn)為φ100mm×50mm試件，檢驗特殊檢驗項目過程中，特殊項目的巖土測試樣品標(biāo)準(zhǔn)需要根據(jù)樣品本身顆粒最大直徑、試驗方法、試驗儀器等決定。比如，進行巖土三軸或抗剪試驗時，控制樣品數(shù)量在10～15件左右，且樣品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為φ100mm×50mm。進行抗剪試驗時，控制樣品數(shù)量在8～12件左右，且樣品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)為φ50mm×50mm×50mm。控制樣品高度為其直徑的2～2.5左右，在檢驗時，同時在不同壓力條件下檢測3~4個時間，并且明確φ和C的值。

2巖土試驗

巖土試驗主要包括巖體原位觀測、巖體應(yīng)力測試、巖體強度測驗、巖體變形試驗以及巖塊試驗。在室內(nèi)試驗中，需要測定巖塊的點荷載強度、直剪強度、抗拉強度、三軸壓縮強度、單軸壓縮變形、單軸抗壓強度、耐崩解性、膨脹性、吸水性、塊體密度、顆粒密度以及含水率。其中，最關(guān)鍵的試驗便是單軸抗壓強度試驗，單軸抗壓強度即試樣受到單向壓力直到破壞，其單位面積的最大壓應(yīng)力。根據(jù)含水狀態(tài)的差異性，通常分為飽和抗壓強度以及天然抗壓強度，巖石單軸抗壓強度主要用于描述巖性并且分級巖體強度。飽和抗壓強度將強度等級細致的分為極軟巖、軟巖、較軟巖、較硬巖以及堅硬巖五種。

3木工試驗

土的種類主要包括一般土和特殊土兩種，其中，一般土根據(jù)粒組的不同含量分為三類：細粒土、粗粒土以及巨粒土，本文的室內(nèi)土工試驗主要針對的細粒土，按照大類分配可以將其分為土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、土的物理狀態(tài)指標(biāo)以及土的物理性質(zhì)指標(biāo)。

3.1力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

目前，土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)比較常用的有：無側(cè)限抗壓強度、回彈模量、承載比、抗剪強度指標(biāo)、固結(jié)系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮系數(shù)等，土的力學(xué)性質(zhì)通常應(yīng)用于和強度相關(guān)的工程，此類工程當(dāng)前存在的問題有三方面：首先土工構(gòu)筑物以土為主體，會存在穩(wěn)定性問題，比如挖方邊坡以及路堤、土壩等。其次，工程構(gòu)筑物以土為環(huán)境，會存在土壓力問題，比如地下結(jié)構(gòu)以及土墻等，其強度破壞會對墻體產(chǎn)生較高的側(cè)向壓力，容易促使工程建筑物存在傾覆、滑動等事故。最后是工程構(gòu)筑物以土為地基，會存在承載力問題，比如局部剪壞區(qū)過大或不均導(dǎo)致的地基變形以及地基土體的整體滑動，均會破壞體工程的上部結(jié)構(gòu)，并且滋生安全事故。因此，土的強度問題將是土工驗算和設(shè)計的重要計算指標(biāo)和理論依據(jù)。其中，比較重要的項目便是壓縮試驗，是測試土體一維變形特性的辦法，當(dāng)然更是較為特殊的試驗項目，為預(yù)算地基沉降提供了關(guān)鍵參數(shù)。

3.2物理狀態(tài)指標(biāo)

目前，土常見的物理狀態(tài)指標(biāo)主要包括相對密度、液性指數(shù)、塑性指數(shù)、塑限含水率以及液限含水率，其中，細粒土因含水率的差異將導(dǎo)致其狀態(tài)也不盡相同，如果塑限含水率高則說明土中的膠體黏粒含量較高，也說明黏土中可能含有高活性的膠體黏粒以及蒙脫石。對工程而言，有價值的莫過于縮限、塑限以及液限，能夠清晰的表明土的力學(xué)特性。液限代表土可塑狀態(tài)含水率的上限，塑限代表土可塑狀態(tài)含水率的下限，一旦土的含水率低于縮限，那么一旦水分蒸發(fā)，土的體積則不會縮小。從一定程度上來說，土從粘滯流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)，再轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)，其直觀和性質(zhì)均是漸變變化的，所以，在二者間明確界限具備一定的隨意性。我國測土的液限含水率通常應(yīng)用圓錐儀法，測土的塑限含水率應(yīng)用搓條法，同時測土的液限和塑限含水率則應(yīng)用聯(lián)合法。

3.3物理性質(zhì)指標(biāo)

從某種意義上來說，土的物力性質(zhì)指標(biāo)不僅僅應(yīng)用于工程性質(zhì)特征描述，更有十分重要的應(yīng)用價值。在進行工程檢驗以及工程設(shè)計過程中，土的物理性質(zhì)指標(biāo)主要包括九個方面，即飽和度、孔隙率、孔隙比、含水率、浮密度、飽和密度、土顆粒比重、濕密度、干密度，試驗室能夠直接測量土的含水率、土的比重以及土的密度數(shù)值，屬于土非常基本的物理指標(biāo)，其余指標(biāo)均可換算。

4腐蝕性試驗

水和土均會對建筑材料造成腐蝕，進而危害建筑的質(zhì)量，所以，必須有充分的資料以及試驗驗證，確定工程現(xiàn)場的地表水和地下水不會對建筑材料產(chǎn)生腐蝕，則可以不進行取樣評價其腐蝕性，否則，必須要取水和土的試樣，并且進行試驗。水對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的腐蝕性的測試項目主要包括以下幾個方面：總礦化度、OH-、NH4+、游離CO2、侵蝕性CO2、CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、Mg2+、Ca2+、pH值。土對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的腐蝕性的測試項目主要包括以下幾個方面：CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、Mg2+、Ca2+、pH值。土對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的腐蝕性的測試項目主要包括以下幾個方面：質(zhì)量損失、電阻率、極化電流密度、氧化還原電信、pH值。通過試驗結(jié)果分析可知，將建筑材料中水和土的腐蝕性進行等級區(qū)分，包括強、中、弱、微。

5結(jié)語

綜上所述，巖土工程勘察中的巖土室內(nèi)試驗技術(shù)，其應(yīng)用的質(zhì)量好壞將直接影響到工程建設(shè)項目的安全性和經(jīng)濟性，并且對工程勘察報告的精準(zhǔn)性也會產(chǎn)生影響，所以在一定程度上會決定工程建筑的發(fā)展，在巖土室內(nèi)試驗過程中，相關(guān)人員必須要合理選取檢驗指標(biāo)，控制室內(nèi)試驗質(zhì)量，發(fā)生問題及時處理，提高整體檢驗的質(zhì)量和效果。

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作者：陳清圳 單位：廈門地質(zhì)工程勘察院