水利工程地基基础岩土试验检测的技术 覃乐洋

发表时间:2021/7/5   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:覃乐洋
[导读] 摘要:水利工程的地基建设,需要基于全面精确的勘测检验数据展开,而岩土试验,就是水利工程地基基础建设的关键,采集岩土样品的质量则直接影响着岩土试验检测的有效性。
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        摘要:水利工程的地基建设,需要基于全面精确的勘测检验数据展开,而岩土试验,就是水利工程地基基础建设的关键,采集岩土样品的质量则直接影响着岩土试验检测的有效性。为此,在进行岩土试验检测的时候,最关键的就是采样的普遍性、代表性。鉴于岩土试验检测技术决定了水利工程岩土地基勘察工作质量,所以就要梳理岩土地基试验检测在技术层面的关键环节与技术选择。本文以水利工程地基基础岩石试验检测技术作为分析的重点,首先针对水利工程地基基础岩土试验检测技术概述进行探讨,再分析水利工程地基基础岩土质量检测的特点,以及采集样品的注意事项,最后论述在开展水利工程地基基础岩石试验检测中运用到的技术方法,希望能为同行提供有效借鉴。
        关键词:水利工程; 地基基础; 岩土实验
        在我国城镇化水平不断发展的背景下,各领域的生产生活用水需求也随之激增,加上近年来越来越高的抗洪防汛需求,我国的水利工程建设项目数量也越来越多。所以,此时地基基础岩土是否能够满足技术要求,也将对水利工程建设质量、运行质量有紧密联系。所以,通过技术手段保证地基基础岩土的检测质量,也就成为了项目参与各方都高度关注的重要环节。
        一、水利工程地基基础岩土试验检测技术概述
        在水利工程建设过程中,地基基础岩土试验检测十分关键,它关乎工程建设的安全性,是整个水利工程检测的基础。一般通过岩土工程实验方法来对水利工程基础进行评估,水利工程岩土实验主要包括室内和现场实验这两种。其中,室内试验是按照待测项目要求来对样品进行处理,模拟和样品一样的形状来实现在室内观测,这种物理形式的检测方法快速便捷,但相对于现场检测来说不够直观和准确,一些细小的问题容易被忽略。而现场检测运用到的方法更加多样,负荷实验和静态渗透等是使用较为普遍的现场检测方法。[1]现场检测获得的数据准确性更高,参考性更强,能够有效了解其机械性能和参数。其中负载测试的使用率最高,主要是用于对现场岩石进行应力和应变检测,检测过程和结果更为直观。相对于室内检测而言,室外检测需要耗费更多的人财物力资源,也会受到时间、温度等自然条件的影响。在具体检测工作中,不管是室内还是室外检测方法,都要求选择最佳测试位置和手段,注重收集有关数据样本为后续工作提供参考,而采样则是进行岩土工程试验的基础和关键。
        二、水利工程地基基础岩土质量检测的特点
        相对于一般性工程而言,水利工程因工程施工项目所具有的复杂性和不确定性,使得其在施工之前要做好差异性分析,根据不同区域、不同气候、不同温度等自然条件做好针对性的地基基础岩石检测,试验检测工作要结合实际情况来具体问题具体分析,在岩土试验检测上的特点主要表现为:
        (一)具有较强施工隐蔽性
        水利工程的施工内容主要分为地基处理、桩基施工、防护措施等这几个内容,隐蔽性较强是施工内容的普遍特点,因而在具体施工过程中难免会发生一些不可预测的问题,因而要运用连续跟踪监测技术对工程实行全方位、全过程的跟踪检测,避免因为操作不当而出现质量问题。
        (二)具有一定的不确定性
        受地域、地形地貌、气候、温度等自然条件的影响,岩土性质也会呈现不同的特点,岩土检测报告也很难直观、真实的呈现检测结果。此外,在水利工程建设过程中,施工方式等不同也会导致岩土性质发生变化。[2]对于这些问题的应对,就要求在实际工作中加强岩土试验检测,正确分析现场勘测、检测的情况。
        (三)操作的区域性
        同一种检测方法运用在不同的区域获得的结果也会存在差异。不同区域的地质情况、岩土性质等不同,因而在进行岩土试验检测过程中对数据指标提出了更高的要求,因此针对不同类型的岩土进行检测时,要选择相应的施工设计参数、检测方法,最后获取的结果才更具有准确性。
        三、样品选取的注意事项
        (一)注重取样的代表性
        如果某地区水利工程地基基础是土壤层,那么就要选择具有代表性的土壤层样本,否则无法准确完成地基基础的土工测试,导致在该地区的其他水利工程项目建设过程中,选择了错误的设计方案与施工方案,就很容易造成水利工程地基强度不足、承载性能不足,最终出现倒塌。所以,水利工程的地基基础岩土测试取样,必须要具有充分的代表性。
        为此,在落实检测工作前,检测人员首先需要关注的,就是应该如何选择样品以及选择多少份的样品,水利工程的地基基础岩土测试取样数量对最终的测试结果影响非常深远,只有在通过同一区域不同位置以及时间点的采样之后,才有可能较为全面地获得可观的土壤测试样本。同时,由于同一地区的不同位置土壤组成、结构也存在很大差异,所以在选择采样位置的时候,也应该将采样点均匀分布在该选址的各个位置,甚至在针对每一个岩石厚度不同的位置时,都应该平行选择三组不同位置的样本。[3]如此一来,不但能够确保测量结果足够全面、客观、精确,也可以保障水利工程选址的岩层具备足够的物理、力学性能。
        (二)关注气候对样本的影响
        不仅如此,对于需要在斜坡位置进行建设的水利工程项目来说,在采用基岩中的岩石样本的时候,既要关注采样工作的安全性,也要关注当地气候对岩石土层结构的影响。尤其是在多雨地区,在常年降雨量较大的情况下,雨水就很容易进入被反复冲刷的岩石层,使得土壤呈现出高富水状态。不仅如此,降雨量较大的地区,地下水体的流动也会影响岩石状态,存在地下水系的区域土壤往往会让边坡土体出现松动,在原本未降雨时结构较为紧密的土壤就会变得松动,土壤与土层的性质也因此会出现变化。而在雨季结束、降水量减少后,这些松动的土壤也会重新随着含水量降低变得紧密。

这时候如果再一次出现大量降水,土壤的结构变化就可能会超过了岩石的力学性能,最终土壤内部就会遭遇大量雨水冲刷,出现严重的结构破坏。所以,在选址前的现场勘查中,工作人员应该将取样位置、周边地质情况以及取样时的气候情况都详细记录下来。
        四、地基基础岩土试验检测方法
        (一)瑞利波法
        瑞利波法,是一种在地质勘探工作中比较常见的界面弹性波检测方式,是通过读取半无限弹性介质自由表面传播的偏振波完成检测的技术。由于瑞利波在不同介质当中,会呈现出不同的传播速度以及频率,所以相对于目前许多要求取样的检测方法,这种方法显然具有很广泛的适用范围,能够检测的单位面积也较大,加上对检测操作的要求较低,所以检测成本也比较低,还可以比较显著地体现出岩土工程的地基特点,在检测的便利性上远胜传统的地基基础岩土试验检测。[4]不过,就目前情况来看,我国水利工程建设单位利用瑞利波法完成地基基础岩土试验检测的案例并不多,相关经验积累较少,对各类土壤、岩层结构的波形记录也相对不足,所以普及度仍然不高。
        (二)探地雷达技术
        探地雷达技术的兴起年代虽然较近,但这一技术一经普及后,应用领域也非常广泛,从水文地质勘探到冰山探测,再到道路桥梁的地基以及路面的裂缝探测,都能看到探地雷达技术的应用,以至于在国外一些较为著名的隧道以及堤坝水利项目建设当中,也能看到运用探地雷达技术的情况。然而对于中国的水利工程建设来说,探地雷达技术应用时间尚短,而且在许多项目的实践当中也没有充分发挥其作用,因为我国最早运用探地雷达技术的工程建设领域是堤坝检测,直到2010年后地基基础检测才开始逐渐应用探地雷达技术。
        (三)静载试验检测技术方法
        将静载试验检测技术方法运用在水利工程地基基础岩石试验检测当中,可以有效增强地基基础检测的准确性,从而减少检测中出现的误差,避免发生检测错误、施工设计参考失误等问题。此外,运用静载试验来分析载荷整体数据,这能够对整体受力检测进行进一步优化,掌握控制桩的基础受力情况,确保控制桩的安全性。可见,通过实施静载试验方法来了解桩体水平承载能力、竖向承载能力等,在掌握这些基础数据信息的基础上实施整体数据测算分析,这对于综合控制整体比例分析具有重要意义。
        (四)钻孔取芯检测技术方法
        采用钻孔取芯检测技术方法是为了对桩类地基基础实行质量控制,通过检测地基基础岩石强度的质量来获取相应的数据,进而加强对基岩与桩身混凝土胶结离析问题的控制,为开展水利工程地基基础岩石检测提供参考。钻孔取芯检测技术方法的特点具体表现在测算比例效率较低,花费的测算成本较大,要减少这些问题导致的误差,才不至于影响地基基础检测技术方法的准确性。[5]因而在运用钻孔取芯检测技术方法时,为弥补速度慢、成本高等不足,就要确保构件布局的合理性,注重对桩基础结构的综合性研究,以获取更多直观、准确的数据信息。将钻孔取芯检测技术方法与其他综合性检测过程评价标准测算分析结合起来,可以对地基基础结构的相关问题起到很好的控制管理作用。
        五、样品储存的方式及注意项
        (一)土壤样品
        取好的土壤样品要及时密封在土方缸中,并在每一个土方缸上贴好相应的标签。缸中不能有间隙,用胶带密封严实,并涂上蜡质确保与外界彻底隔绝。样品密封完好之后,填写相应的信息,土壤绘图等有关数据符号也要做好标记,最后将密封保存好的样品送到实验研究室。
        (二)岩石样品
        为确保检测结果的准确性,选取的岩石样品要维持原本的状态,同时还要保持原来岩石的水分含量。因此在取好岩石样品的第一时间做好密封包装,硅质硬岩样品不用做特别处理,泥质岩石样品则采取纱布包裹的存放方式,并用蜡浇铸确保密封严实。任何材质的岩石样品都要贴上相应的标签以及样品描述,包括岩石名称、颜色、矿物成分、风化程度等,以免混乱影响后续的核对工作,并将这些样品送到实验室进行进一步研究。
        六、结语
        围绕推进水利工程安全有序实施这个目标,就要加强对地基基础岩石进行试验检测,检测当地的岩石条件,尽可能掌握更多信息以供后续工作参考。科学的试验获取到充分、真实的实验数据,是推进后续工程顺利正常开展的关键。在水利工程地基基础岩石试验检测过程中,采用多种检测方法、获取有效的试验样品,才能确保检测结果的准确性和客观性,为水利工程施工项目设计提供数据参考,从而确保工程项目的安全性。
        参考文献:
        [1]林绍东.探究水利工程地基基础岩土试验检测的技术[J].珠江水运,2020(03):47-48.
        [2]刘智鹏.试析水利工程地基基础岩土试验检测的技术[J].门窗,2017(11):208.
        [3]郎宇平.浅谈水利工程地基基础岩土试验检测的技术[J].广东科技,2014,23(02):91+81.
        [4]李玲凤.浅谈水利工程地基基础岩土试验检测的技术[A].太原市中小企业工程技术人才发展促进会.工程技术发展论文集[C].太原市中小企业工程技术人才发展促进会:太原市中小企业工程技术人才发展促进会,2015:1.
        [5]黄立中.水利工程地基基础岩土试验检测注意事项及分析[A].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、北京大学经济管理学院.决策论坛——基于公共管理学视角的决策研讨会论文集(上)[C].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、北京大学经济管理学院:《科技与企业》编辑部,2015:1.
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