岩土工程勘察中的岩土室内试验技术及其应用分析

发表时间:2021/3/11   来源:《城镇建设》2020年11月33期   作者:徐治彬
[导读] 在岩土工程施工之前,岩土工程建设必须要进行岩土工程勘察工作。
        徐治彬
        广州市市政工程设计研究总院有限公司 广州天河510630
        摘要:在岩土工程施工之前,岩土工程建设必须要进行岩土工程勘察工作。科学有效的岩土工程勘察工作可以了解到施工现场的岩层状态,分析其形成的时间、原因以及结构分布等,进而有利于岩土工程建设施工。岩土工程勘察主要是利用科学技术对岩层分部进行了解,并根据物理力学特点对岩层进行分析,从而确保岩土工程施工的安全性及稳定性。其中,岩土室内试验是岩土工程勘察中的重要内容,为岩土工程勘察结果提供数据支持。本文对岩土工程勘察中的岩土室内试验技术及其应用进行分析,以供参考。
        关键词:岩土工程勘察;岩土室内试验技术;应用
        岩土工程设计及施工前都必须对设计区域的岩土进行工程勘察,经过工程勘察可以让设计及施工人员充分地了解设计施工现场情况,并能够根据施工现场的地质情况及土体特征等设计出更为合理的施工方案,从而保证施工安全及稳定,提升岩土工程建设整体质量。在岩土工程勘察中,岩土室内试验技术是关键环节,实验结果准确与否直接影响岩土工程建设,因此要做好岩土工程勘察中的岩土室内试验。
        一、科学合理确定测试样品的标准
        岩土工程勘察需要对勘察区域进行样品采集,样品采集科学合理与否关乎到整个岩土室内试验结果的准确与否,因此岩土勘察过程中要注重样品选择的科学及合理性,强化对岩土层工程状态放映情况分析,使得室内试验数据更为准确有效。岩土室内试验的样品应保持原有的状态,不能对样品作出过多的人为干预。选取样品时应该考虑一下因素。
        (一)测试样品必须具备代表性。岩土室内试验样品必须采集具有代表性的土层样本,所采集到的样品应能真实反映出岩土基本情况,而且这种基本情况时岩土工程建设区域中的普遍情况,只有这样岩土样品才具备代表性,岩土勘察工作结果才有效可用。
        (二)取样过程中必须保持岩土原有性质,尤其是岩土结构及含水率等指标,以避免取样不当使样品遭受破坏,影响样品测试结果。如在取样过程中扰动了岩土样品,必须要放弃原有的样品重新取样,从而确保测试的准确性。
        (三)除了取样过程要保持岩土原有性质意外,还需要保证岩土的测定必须在天然的状态下进行,将外界的干扰因素控制到最低程度,尤其是一些影响较大的不良因素需要重点关注,测试过程中要全程有效控制测试环境,尽可能还原天然状态。
        (四)岩土工程勘测试验参数十分重要,因此要科学合理地设置试验参数,从而保证取样符合试验要求。一般来说,岩土取样规格有较为明确的要求,例如样品土体长度及直径都有要求,为200mm和70mm左右。进行岩石单轴抗压强度测试时一般取样数量为3--6块100mm*50mm的试件。但如果时特殊检验项目,相关的样品标准会有所不同,应根据测试具体要求确定样品规格。例如三轴试验样品数量要求较多,以10--15件规格为100mmX50mm的试件为佳,而抗剪试验的样品规格会较三轴试验样品要小,以50mmX50mmX50mm为宜,数量以8--12件为宜。
        二、重视岩土试验
        岩土试验的内容比较多,包含有岩体应力测试、强度测试、原位观测、岩块实验和变性试验等。而室内试验无法做到全部的内容,一般以三轴压缩、直剪强度、三轴压缩强度、点荷载强度和耐崩解性等内容为主。除此以外,室内试验也需要检测岩土颗粒密度以及岩土含水率。岩土试验中对岩体单轴抗压强度进行测试的目的是测试岩体强度及岩性,根据岩体测试结果可以分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩,五种岩体的强度逐渐降低。
        三、做好土工试验
        土工试验目的是分类不同的土质,根据其特性程度可分为一般土和特殊土,而按土质粒组含量分则分为巨粒土、粗粒土和细粒土,还可以根据土质大体类型分为力学性质指标、物理性质指标和物理状态指标。


        (一)力学性质指标
        力学性质指标有承载比、抗剪强度指标、无侧线抗压强度、压缩指数与系数,回弹模量。这些指标主要应用在高强度高要求的工程中,例如土坝或路堤以土为主要原材料,但对强度要求又比较高,否则会影响建筑物的稳定性。又例如土墙,土墙的环境结构是土质,有一定的土压力,如果土质强度不够,会造成建筑物滑动,严重情况下甚至会倾覆,带来的不利影响较大。如果是土质结构地基的工程构造物,对地基的承载力要求较高,因为地基承载力的高低会直接影响工程构造物的稳固性,一旦出现剪坏区域不均及过大等情况,会迫使地基变形致使工程构造物遭受损害,严重情况下甚至会出现安全事故危机人们生命财产安全。因此,土工试验中必须要重视试验参数指标研究,对力学性质指标研究透切,为试验做好基础。
        (二)物力性质指标
        土质的物力性质标志十分重要,是对工程性质的描述及科学分析。工程试验设计中,一般的物力性质研究内容有孔隙率和孔隙比、含水率和饱和密度、干密度和土颗粒比重三大方面,这些内容形成物力性质指标的基础形式,而且能够进行直接测量,其他指标可以由这些基础指标进行换算。
        (三)物力状态指标
        物力状态指标与物力性质指标不同,在土工力学试验中物力状态指标有液性指数、塑性指数、相对密度、塑限含水率、液限含水率等。细粒土中含水量不同会导致细粒土的状态存在一定的差异。一般来说粒土中的塑限含水率高,则测试土中的胶体黏力就比较多,黏土中会存在一定的蒙脱石。当前岩土工程的测试项目中,最有价值的是塑限、缩限和液限,这三个指标是土的力学特征的直接反应。其中塑限是土体中保持一定可塑性的基础上最低的含水率,当塑限含水率比缩限含水率要低时,水分会蒸发但土体积并不会缩小。物力状态指标所描述的就是土体在三种状态之间转换:流动的粘滞状态----可塑性状态----半固体状态。当前,我国试验中测试液限含水率的方法以圆锥仪为主,测试塑限含水率的方法以搓条法为主,而联合法则是对土的液限及塑限含水量都进行测试。
        四、水土腐蚀性试验
        岩土的水土腐蚀在工程构造物建设过程中业十分重要,因为一定强度的水土腐蚀作用会损坏建筑材料的物力化学性质,进而危害建筑主体的稳定。因此试验过程中要对土体的水土腐蚀进行测试。混凝土腐蚀试验测试中主要是测试水土的PH值、钙元素、锰元素和二氧化碳。钢结构的腐蚀试验会有所不同,以PH值、极化电流密度、质量损失和电阻率为主。而按水土腐蚀强度来分的话可以把腐蚀分为高强度腐蚀、中度腐蚀、弱度腐蚀和微度腐蚀四种等级。
        结束语
        综上所述,岩土工程勘察中的岩土室内试验技术至关重要,试验结果准确与否影响着工程建设的稳定牢固与安全。由上文可见,岩土室内试验技术内容包括:样品标准选择确定、岩土试验、土工试验和水土腐蚀试验。每一环节 的试验都必不可少,其准确的数据都是岩土工程设计及实施的重要参考依据,从而保证工程设计及施工安全稳定。
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