土工試驗成果在巖土工程勘察中的應用及常見問題淺析

趙雅帆

近些年來，各地加大資源投入力度，有計劃地擴大巖土基礎設施建設規模，實現巖土工程的有效供給，厚植區域發展內生性優勢。根據國家相關部委公布的數據，2020年國內巖土工程業增加值達到72996億人民幣，同比增長3.5%，為保持行業平穩有序發展，應當對現有產業形態作出適度調整，突出技術要素、數據要素作用，通過土工試驗等路徑，引導設計團隊、施工企業整合資源，優化體系，確保項目開發質量，降低質量隱患以及成本風險，兼顧項目建設經濟價值與社會價值。

1 巖土工程勘察土工試驗概述

巖土工程勘察土工試驗涉及多項技術要求，涵蓋不同任務指標，為確保土工試驗有序開展，應當從整體角度出發，全面掌握了解土工試驗內容與方法，梳理技術定位與實踐價值，為后續試驗成果應用的研究奠定堅實基礎。

1.1 巖土工程勘察內容

巖土工程勘察作為建設項目的前置環節，是確保項目可行性，提升工程的整體質量，降低管理難度的有效方式，隨著我國巖土工程體系日益成熟，巖土工程勘察重大作用逐步凸顯，相關團隊投入大量技術，進行勘察體系的健全與完善，旨在提升巖土勘察成效。現階段巖土工程勘察大致可以劃分為可行性勘察、初步勘察、詳細勘察等三個階段，不同階段的任務定位有所不同，可行性勘察主要對某一區域地質條件進行初步調查，掌握地質結構、地質環境，論證項目建設可行性。初步勘察、詳細勘察則主要配合項目設計工作要求，借助系列技術手段，匯總區域地質、水文等各類信息，輔助設計團隊定向優化完善設計方案。

1.2 土工試驗職責定位

土工試驗作為巖土工程勘察核心組成部分，是測定工程地基性能的重要舉措，依托對各類試驗數據的驗證分析，對地基牢固程度以及填筑料質量進行科學評估，從而避免了項目建設施工的盲目性，減少質量問題的發生。經過長期實踐探索，土工試驗項目類型更為多元，試驗方法更為多樣，較好地滿足不同場景下的巖土工程勘察需求。具體來看，在土工試驗過程中，借助系列技術設備與試驗手段，工作人員實現了對密度、孔隙比、含水量、液限塑限等核心參數的快速獲取，為可行性勘察、初步勘察、詳細勘察提供了數據支撐。同時，考慮到不同試驗對象的差異性，土工試驗環節，工作人員可以利用烘干法、環刀法、灌砂法、數顯式土壤液塑限聯合測定儀、滲透試驗、三軸試驗、固結試驗等多種手段，快速掌握試驗區域基本情況。土工試驗穩步有序推進，可以幫助工作人員快速掌握土壤品類、型號、力學性質等主要數據，同時對整個土壤情況開展實時試驗。在實際試驗試驗環節，工作人員要搭建起完備化工作模式，排除誤差干擾，保證土工試驗結果精準性。由于整個土工試驗涉及不同指標，工作人員在整個試驗周期內，需要嚴格遵循系列試驗標準與規范，落實試驗制度要求，避免人為因素對于整個土工試驗結果的影響，保證試驗成果的精準性。

2 巖土工程勘察土工試驗常見問題

巖土工程勘察土工試驗開展過程中，受到多種因素影響，在外業與內業試驗過程中暴露出諸多問題，分析梳理問題短板，有助于技術團隊厘清工作目標，細化工作要點，確保土工試驗成果科學應用的有效性。

2.1 試驗樣本制備不達標

在土工試驗工作當中應加強試驗細節管控，有序做好樣品提取、制備以及分析工作，實現對樣品含水量、塑限等形狀的科學分析，確保順利完成相關試驗任務。取樣工作科學性與有效性，對于試驗試驗結果有著最為直接的影響。在整個所選取的試驗樣本，應當具有代表性，樣本選取后，采取密封方式將其放入到實驗室之中，避免樣品在運輸過程中出現受潮的情況。試驗人員在獲取到試驗樣本后，嚴格按照內業試驗操作規范，對試驗樣本進行科學處理，當樣品溫度與實驗室溫度一致時，調試相關試驗設備，選擇恰當的試驗方法，組織開展后續試驗活動。但是從實際情況來看，部分工作人員沒有落實各項試驗操作規范要求，依規開展土工試驗樣本制備工作，導致樣本制備不達標，影響最終的試驗效果。例如，根據土工試驗內業試驗樣品制備要求，對于粉土的粒徑應當達到0.075mm，質量不應當超過樣品總質量的50%，塑性指數小于10。但是在實際樣品制備過程中，樣品顆粒構成往往較為復雜，影響了實驗室業內試驗工作順利開展。同時對于部分粉砂在進行塑性指數分析過程中，部分工作人員沒有結合巖土勘察區域地質環境，進行綜合分析，沿用原有的塑性指數進行測試分析，從而誘發試驗誤判。

2.2 試驗環節把控不嚴

土工試驗環節，環境因素對于試驗試驗結果精準性有著深遠影響。就材料構成來看，為實現土工試驗效果，試驗工作推進過程中，應當做好實驗室濕度等環境因素管控，實現對環境要素精準化調節，為土工試驗營造出良好環境。基于這種認知，在整個土工試驗過程中，應當認真做好環境因素管控，采取人工介入方式，營造良好試驗環境，確保濕度、溫度等要素達到土工試驗要求，為后續試驗工作有序開展創造條件。部分工作人員在整個試驗過程中，沒有能夠建立起標準化試驗機制與流程，對試驗測試環節把控不夠嚴格，這種情況的發生，破壞了土工試驗外業與內業工作環境，對于試驗對象含水量等相關指標的評估產生了干擾。例如在進行試驗過程中，工作人員沒有按照樣品處理要求對試驗樣品進行封裝，導致樣品受潮，進而使得后期含水量試驗過程中，樣品試驗結果超標。現階段，土工試驗主要采取半手工半自動化的方式進行，在樣品提取、設備準備等方面仍需要人工介入，由于不同人員理論認知以及操作習慣存在差異，使得試驗試驗結果也會出現一定誤差，從而影響整個土工試驗結果精準度。為適應這種局面，應當定期做好試驗人員業務培訓等系列工作，打造規范化操作機制，引導良好心態的形成，降低人為因素對于土工試驗工作的影響，保證試驗數據的準確性與全面性。尤其在土工試驗外業試驗工作推進環節，工作人員需要遵循地質調查、測繪、勘測、采樣以及原位測試等基本流程，有序開展系列操作，但是從實際情況來看，部分人員在原位測試過程中，沒有結合試驗對象，進行試驗方式的科學選擇，誘發系統性試驗誤差。例如對于含水量較大的淤泥區域，在原位測試過程中，仍舊選擇標貫試驗，以判定土壤性質以及承載力。但是標貫試驗受到技術原理等因素限制，無法全面反饋淤泥含水量、液限以及塑限等參數，影響土工試驗結果，對于后續施工活動產生較大干擾。

3 巖土工程勘察土工試驗主要參數

巖土工程勘察土工試驗受到自身技術定位與使用場景等因素影響，在土工試驗開展環節，應當立足實際，梳理土工試驗主要參數，通過參數分析與應用，廓清工作思路，搭建完整的土工試驗應用體系。

從土壤結構組成來看，其主要由固體顆粒、空氣以及水分構成，三種分成之間的相互關系，是影響土壤物理形態的重要因素。系統掌握土壤內部固體顆粒粒徑、空氣比重以及水分含量等核心數據，可以精準判定土壤物理性狀，為巖土工程建設可行性驗證。基于含水率參數的重要性，在整個土工試驗過程中，應當認真做好系列檢測評估工作，實現對土壤物理性狀全面掌握。液限與塑限作為細粒土物理性狀評估的重要屬性，是區分巖土特性的重要指標，對于巖土勘察成效有著最為直接影響。基于這種認知，土工試驗過程中，應當系統性做好液限、塑限分析等系列工作，論證土壤性狀變化界限范圍，為土壤處理提供數據支撐。

4 土工試驗成果應用成效提升策略與方法

土工試驗成果應用過程中，技術團隊應當從實踐角度出發，以科學性原則、實用性原則為框架，堅持問題導向，堅持技術牽引，采取切實可行的技術舉措，優化調整土工試驗成果應用路徑，提升成果應用成效。

4.1 實現樣品有效管理

土工試驗樣品處理工作，對于最終試驗結果有著深遠影響。實際工作環節，試驗團隊需要加強巖土勘察樣品管理系列工作，依據樣品管理程序，開展試驗樣品接收、制備、流轉、存儲、處理等系列工作，實現樣品全過程管理，避免樣品管理不當，影響土工試驗結果。例如試驗團隊需要著眼于試驗樣品特點，建立土工試驗樣品標識系統，通過樣品標識處理，確保不同試驗狀態下，樣品不發生混淆。同時劃定專門區域，分類開展好試驗樣品保管，考慮到檢驗樣品數量較多，試驗團隊可以借助RFID技術，實現試驗樣品類別與數量信息快速識別、精準采集，提升試驗人員對于樣品調控能力，搭建起巖土勘察樣品調取平臺，壓縮巖土勘察獲取周期，提升樣品調取成效。樣品處理后，還應當系統性做好土工試驗結果質量控制，實時記錄樣品試驗結果，借助橫向對比，及時發現樣品試驗結果中存在的系統性偏差，確保土工試驗樣品結果科學性。

4.2 理順試驗實施流程

考慮到差異化試驗要求，試驗團隊可以采取實驗室試驗與現場試驗等多種方式，穩步推動土工試驗工作。實驗室試驗環節，試驗人員需要認真核對試驗樣品信息，準確評估試驗樣品的可檢性，確定樣品具有可檢性后，試驗人員做好實驗室試驗標識，避免樣品轉接流轉中出現差錯，減少試驗誤差。上述工作完成后，試驗人員嚴格按照實驗室試驗規范，對試驗環境、試驗條件、試驗設備等做好調試，有序做好試驗工作，試驗過程中，認真填寫試驗記錄，形成試驗歷史數據，完善試驗信息數據庫，確保實驗室試驗任務順利完成。現場試驗環節，試驗人員要根據巖土勘察現場基本情況，靈活做好試驗設備布局，以確保試驗設備可以正常運轉。對試驗設備輸出數據，試驗人員需要開展數據記錄、存儲以及分析等工作，同時做好試驗儀器復位、停機相關操作，構建起完善的現場試驗實施流程。

4.3 持續發揮設備優勢

土工試驗有賴于系列檢測設備的支持，為確保試驗工作穩步開展，土工試驗工作開展過程中，試驗團隊一方面需要根據試驗目標、試驗對象，做好土工試驗檢測設備選型工作，確保檢測設備符合土工試驗各項要求。另一方面應當根據設備類型，制定系統化設備管理方案，做好設備參數調試。例如數顯式土壤液塑限聯合測定儀作為現階段應用頻率較高的土工試驗檢測設備，其操作簡單，實用性較強，具有性能穩定、數據可靠以及測量精度較高等優勢，在實際操作過程中，試驗團需要嚴格按照操作規程，做好數顯式土壤液塑限聯合測定儀操作相關工作。在檢測工作開展之前，將儀器放置在水平工作臺上，并調整水平螺旋腳，使其固定在相關區域。固定操作完成后，對設備進行3分鐘的預熱處理，然后將檢測樣本放入到檢測設備之中，為確保測量精度，往往采取往復兩次的測量方式，以消除檢測誤差，提升土工試驗精準度。

4.4 健全試驗報告流程

從過往經驗來看，土工試驗成果作為巖土勘察的重要組成，是評估工程建設方案可行性的重要依據，為消除工作漏洞，確保勘察工作成效的發揮，需要利用好土工試驗成果，構建土工試驗成果獲取、分析模式。土工試驗工作結束后，為提升試驗數據實用性，降低成果數據獲取難度。試驗團隊需要對試驗過程中獲得的試驗數據開展整理，按照系列要求，梳理試驗數據，梳理過程中，對錯誤數據、誤差數據及時進行處置。同時為降低數據獲取難度，試驗團隊需要依據相關格式，編制試驗報告，并對試驗報告進行編號處理。在報告編制完成后，試驗人員需要對報告開展二次核對，核對無誤后，在報告相關區域進行簽字，以細化工作責任，確保土工試驗工作成果得以全面呈現。試驗團隊完成在試驗報告編制后，需要安排專業人員，對試驗報告開展常規整理，開展科學存檔，建立試驗報告目錄，為后續檔案資料查閱以及使用提供便利條件，發揮土工試驗工作在項目施工管理中的積極作用。同時積極進行土工試驗成果檔案電子化進程，依托計算技術、信息技術、云計算技術等，搭建起土工試驗成果報告數據庫平臺，實現對土工試驗數據的智能化管理，增強土工試驗數據使用效能，擴大適用場景，更好地滿足巖土勘察工作開展要求。

4.5 精準把握試驗參數要求

土工試驗進行過程中，考慮到整個試驗周期較長，往往需要同步進行系列試驗檢測，以確保土工試驗效率。基于這種目標定位，工作人員需要做好系列準備工作，根據試驗對象，提前進行試驗準備，選擇最優化的試驗方案。以土工試驗的含水量與塑限分析評估為例，實際操作過程中，工作人員可以使用含水率、密度以及比重試驗，獲取試驗土壤水分含量情況。實際操作過程中，考慮到相關指標難以進行直觀性表達，工作人員可以通過孔隙比、孔隙率以及飽和度換算的方式，進行試驗對象轉換，獲得系列數據，借助數學模型，計算含水量等相關指標。在這一思路指導下，工作人員可以采取壓縮試驗，同步取得孔隙比、孔隙率以及飽和度等參數，在壓縮試驗過程中，工作人員需要率先確定壓縮系數與壓縮模量，通過相關換算公式結合壓縮試驗結果曲線，獲得土壤樣品中的含水量數據。為確保最終試驗成果，工作人員應當做好鉆探取樣工作，避免過度擠壓影響樣品相撞，引發孔隙比變化，同時認真做試驗數據評估，排除干擾因素影響，確保檢測結果精準性。土壤塑限試驗過程中，為了保證了測試有效性，可以利用液塑限聯合測定儀開展綜合性試驗評估，借助其技術優勢，快速完成相關數據測試任務。在實際試驗測試過程中，除了依據設備操作流程，對設備參數進行調試，確保設備良性運轉之外，還應當對測試深度進行靈活調整，針對于不同測試對象，采取差異化處理方式。例如在巖土工程中，液塑限測試使用的76g錐，其測試深度應當為10mm，將這一深度作為液限測試深度，數據獲取后，繼續錐子繼續下沉2mm，將其作為塑限測試深度。公路項目中，液塑限測試使用的76g錐，其測試深度應當為17mm，將這一深度作為液限測試深度，數據獲取后，繼續錐子繼續下沉2mm，將其作為塑限測試深度。通過這種試驗方式，可以確保整個試驗結果精準度，排除干擾因素影響。借助上述處理手段，可以有效提升巖土測試水平，科學應對巖土工程管理盲目性。

5 結語

巖土工程勘察土工試驗對于整個工程項目質量等級與安全系數有著最為直接的影響，基于這種內在聯系，工程項目各參與主體對于巖土工程勘察系列數據采取了更加審慎的態度，對于數據精準度、完整度提出了更高要求。文章以巖土工程勘察土工試驗作為研究對象，從多個角度出發，積極探討土工試驗開展策略與方法，實現試驗成果的科學轉換，輔助設計團隊以及施工企業有序做好系列工作。