面向水利工程勘察的土工試驗技術研究

帥志強

摘 要：本文基于筆者從事土工試驗的相關工作經驗，以面向水利工程勘察的土工試驗為研究對象，論文首先探討了土工試驗的主要儀器和設備，進而分析了工程勘查中土工試驗應當注意的問題。

關鍵詞：水利工程勘察 土工試驗 問題 儀器 設備

中圖分類號：TV523 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0053-02

土工試驗為工程設計或施工提供可靠的基礎指標和參數。如果測試指標失真，不僅使按此設計的工程失穩甚至于破壞，就會造成財力、物力的浪費。土工試驗成果因試驗方法和試驗技巧的熟練程度不同，會有較大差別。這種差別遠大于計算方法所引起的誤差。工程勘察的主要目的就是查明有無影響施工場地穩定的不良地質作用，經過檢查發現，這一作用卻是存在，那么就對其作用進行分析，找出導致現象的原因，并將其對工程建設的影響作出客觀地評價。土工試驗是工程勘察中不可缺少的一個環節。

1 土工試驗主要儀器和設備（圖1）

1.1 物理試驗儀器

土工試驗在水利工程勘察單位量大面廣，要消耗巨大的時間和精力，儀器設備的改進會給提高試驗效果以及實驗資料的質量。（1）電子天平。在土工試驗中，電子天平是利用率最高的設備。（2）液塑限試驗儀器。液限塑限的確定目前很多單位還是采用圓錐儀法、搓條法來進行，但是水利部門已經開始使用液塑限聯合測定儀，液限塑限采用這種儀器進行測定使試驗結果受人為因素的影響這種問題解決了。（3）顆粒分析儀器。系列標準篩分析主要針對粒徑大于0.075 mm的顆粒，在篩分的過程中基本上都是使用振篩機；懸液沉降分析法主要是針對粒徑小于0.075 mm的顆粒，大多數的單位都采用密度計法，還有一些單位采用移液管法。

1.2 力學性能試驗儀器

（1）固結試驗儀器。近些年來，隨著技術的不斷發展，固結試驗儀器種類和規格越來越多，系列和多功能化的格局初步形成。固結試驗儀器種類主要有砝碼杠桿式固結儀和氣壓固結儀。①砝碼杠桿式固結儀。這種儀器是比較舊的，但是它隨著時間的推移已經形成了系列化。從施加的壓力大小來看，分為低壓固結儀、中壓固結儀和高壓固結儀。砝碼杠桿式固結儀適用于做高壓回彈試驗，它穩定性好，加荷直觀，精度較高，但是其勞動強度大，自動化程度較低，加砝碼時所產生的振動在一定程度上影響了試驗結果。②氣壓固結儀。氣壓固結儀的壓力源主要是采用高壓氣體，其加荷方便、操作簡單，勞動強度得到大大減輕，試驗的自動化程度得以提高，但是漏氣、壓力不穩定等現象比較容易發生。

（2）直剪試驗儀器。在土的抗剪強度試驗中，有以下幾種比較常用：①雙速電動等應變直剪儀，其應變速度為0.8 mm/min 和 2 mm/min，可進行固結快剪和快剪試驗。②三速電動等應變直剪儀，在雙速基礎上剪切速度增加 0.02 mm/min，與此同時，還可以進行慢剪試驗。③電動四聯等應變直剪儀，它將四臺直剪儀聯為一體，經變速箱變成三種切速率，可以將慢剪、固結快剪和快剪試驗同時進行，它具有手搖加荷裝置，根本不需要將砝碼每次都進行挪動。

（3）靜三軸試驗儀器。近年來，各勘察單位對三軸試驗重視程度日益增加。目前，應變控制式三軸壓縮儀是勘察單位所普遍使用的儀器，根據土的類別與工程要求，進行不固結不排水試驗、固結不排水試驗或固結排水試驗。

1.3 土工試驗數據采集與處理系統

隨著計算機網絡的快速發展，土工試驗中數據采集和處理能力得到較大提高。土工試驗中運用計算機，使得數據采集、數據處理、繪制曲線和打印成果融為一體，同時還完成了系統與微機的通訊，使得分散采集、集中處理的多重功能得以實現。

2 面向水利工程勘察的土工試驗問題分析

2.1 土工試驗人員素質問題

土工試驗人員基本上都是由技術負責人和土工試驗操作人員組成。我國的水利工程勘察設計單位有一部分是非正規的，而針對正規的水利工程勘察設計單位的人員而言，他們都在一定程度上受過正規的巖土工程專業教育，具有工程師或高級工程師的資質。但是也有一些小企業的人員根本沒有經過專業的教育。目前，各試驗人員都比較重視業務培訓，經常開展技術性競賽等活動，因此，他們具有較豐富的實踐經驗。但是隨著信息技術的不斷普及，很多土工試驗人員不能熟練應用計算機。另外，長期以來，土工試驗的工作都沒有得到足夠的重視，在人員安排方面也存在一些問題，在土工試驗中，我們可以看到一些根本不懂這方面的工作人員，他們都是勘察單位無法安置的人員，這些人員根本沒有專業的土工試驗知識，沒有經過專業的培訓，也沒有足夠的多的操作經驗。很多土工試驗室處于成本的考慮，用民工和在校學校替代專業技術人員。

這些人員往往都不經過專業培訓就直接上崗，并且大部分人的文化素質不能滿足生產的需求，大部分試驗人員不能多元化發展。測試任務相對來說是非常繁重的，每天的任務量也是非常大的，進而導致很多人員在試驗過程中不按照相關規定來進行操作，從而使得試驗結果的可靠性和準確性受到很大影響。由此可知，必須加大土工試驗的專業培訓和繼續教育力度，使土工試驗人員能夠更系統地掌握專業知識，從而培訓出全方面發展的高級人才（具有很強的專業技術能力，能夠及時發現問題、分析問題和解決問題）。

2.2 儀器設備管理問題

近些年，勘察市場發展速度非常快，進而也促進了儀器設備生產單位的發展，并且越來越多的這樣的單位油然而生，尤其是個體儀器設備生產廠家增長速度較快，但是沒有有效地監管土工試驗儀器設備，導致在出廠時一些儀器設備就沒有按照相關的規范和標準進行，因此出現了這一狀況：同一儀器對不同性質的軟件進行試驗，其結果竟然是一樣的。有威信的廠家生產出來的儀器價格較高，并且售后也不夠好，而一些小的單位的儀器價格適當，具有很好的售后服務，基于上述因素，很多單位在購買儀器時就選擇后者，而舍棄有威信的廠家的產品，從而導致試驗結果的可信度受到懷疑。

隨著ISO9000標準的推廣執行，在絕大多數的單位中都已經重視計量認證工作，并普遍開展起來。在每個單位中，每年都必須進行計量認證，因此這些單位將會有一大部分的費用消耗在此處，這樣就增加了企業成本，對于一些小企業而言，尤其是那些具有負債的土工實驗室，每年進行計量工作有些困難。而且大多數的土工試驗工序較復雜、工期較緊迫，根本沒有時間停下來進行計量，計量合格證也只是通過某些渠道得來的，從而使得土工試驗結果的可靠性和準確性有所降低。根本有關規定，土工儀器都要進行每年一次檢定，檢定不合格的則被淘汰。而現實工作中，土工試驗所用的儀器設備嚴重老化，沒有專門的部門對這些儀器進行專業的檢定，加之部分單位為了節省成本，只要是儀器還能使用就繼續使用，從而使得土工試驗檢測結果的準確性和可靠性嚴重受到影響。

在現在的土工試驗相關規程中，沒有明確要求試驗室的環境，尤其是對溫度和濕度沒有明確要求。針對土木試驗室環境條件而言，很多單位都比較差，尤其是在冬、夏兩個季節，室外溫度偏低或者偏高，使用空調隨意控制工作環境的溫度，導致沒有及時試驗的試樣失去水分，導致上下午試驗的數據有很大差別，從而使得試驗數據的真實性受到很大影響。

總而言之，在進行土工試驗時，實驗室儀器設備的監督管理是不可忽視的，并且這項工作是非常重要的。淘汰掉經檢定后不合格的儀器設備；當采購儀器設備時，首先對廠家要有較高的要求，即選擇質量好、正規的廠家，其次，對儀器設備要有較高的要求，即選擇以自動化為主的儀器設備，這樣在保證試驗質量的同時，從而減弱了或者消滅了土工試驗的重復勞動。

2.3 體制及制度問題

在水利工程勘察單位中，一個必不可少的部門就是管理土工實驗儀器設備的部門。隨著市場經濟的快速發展，面對新的市場經濟條件下的制度，傳統的計劃經濟條件下的管理制度已經無法滿足它的需求，在時代的發展下，必須對其進行更新和完善。有些單位長遠目標意識較弱，只是看到目前的短期經濟效益，為此，忽視了試驗室內部管理，導致試驗室內部管理混亂，甚至有些已經將試驗室管理承包出去，導致缺乏有效的技術控制和管理，從而使得土工試驗質量逐漸下降。土工試驗室隸屬于水利工程勘察單位，沒有明確的行業標準和要求來規范土工試驗室的資質，也沒有有關的監督管理部門。

近些年來，土工試驗常存在重復勞動，嚴重影響了土工試驗進度，加之專業技術人員缺乏，他們比較重視土工試驗成果的審核，因此，為了將這一項工作做好，幾乎將所有的僅有的專業技術人員都應用于此，而致使對工程的分析總結沒有重視起來，從而使得土工試驗技術水平的提高受到阻礙。隨著水利工程建設的快速發展，水利工程勘察單位也越來越多，按照國家相關部門規范要求。就目前情況而言，必須進一步加強勘察資質和土工試驗的規范化管理，從而促進水利工程建設的順利進行，這也是它們亟須解決的一個問題?？偠灾?，土工試驗為水利工程勘察提供了可靠地數據支持。

總而言之，土工試驗是水利工程勘察過程中的一種重要環節。土工試驗的結果對水利工程勘察效果有著很大的影響。因此，在土工試驗過程中，要將所有因素影響其準確性的現象降至最低，從而提高水利工程勘察的準確度。

參考文獻

[1] 廖世淼.土工試驗質量管理措施研究[J].科技資訊，2014（2）.

[2] 孫秀英.工程勘察中土工試驗應用流程研究[J].科技創新導報，2013（12）.