巖土工程勘察土工試驗存在的常見問題及對策

陳飛

（浙江省工程勘察設計院集團有限公司，浙江 寧波 315012）

0 引言

巖土工程勘察土工試驗是勘察的核心環節，只有嚴格控制巖土工程勘察質量才能保障勘察設計的合理性，因此，土工試驗是巖土工程勘察的重要環節，就目前我國巖土工程勘察土工試驗現狀而言，雖然融入了很多新技術、新設備，使得土工試驗技術已經得到了很大程度上的提升，但是依然存在很多問題亟待解決，需采取有針對性的方法和對策，才能最大限度上保障土工試驗的準確性。基于此，開展巖土工程勘察土工試驗存在的常見問題及對策的分析研究就顯得尤為必要。

1 土工試驗的內容

巖土工程勘察土工試驗是測定巖土體參數的重要方法之一，其內容主要涉及巖土的物理性質、力學性質、水理性質等眾多方面。首先，土工試驗的重要性不言而喻，它對整個工程的質量有著直接的影響。在實際操作中，巖土工程勘察土工試驗通常包括取樣試驗和原位試驗兩大類。取樣試驗一般在實驗室內進行，主要包括測定巖、土結構和成分的指標，如巖石的密度、吸水率和飽和吸水率等；土的粒度級配、天然含水率、密度、液限和塑限、脹縮性指標、崩解性指標、毛管水上升高度等。同時，還會進行滲透性指標的測定，以及變形性能和強度指標的測試，如巖石的各種模量以及土的壓縮系數和變形模量；巖石的單軸抗壓強度和抗拉強度以及巖、土的內摩擦角和內聚力等。另一方面，原位試驗則是在巖、土體上直接進行的。通過這類試驗，可以更加真實地反映巖土體在現場的實際狀態。總的來說，巖土工程勘察的目標就是正確反映場地的工程地質條件及巖土體性態的影響，為工程設計、施工提供技術論證和評價，以解決巖土工程問題。因此，巖土工程勘察中的土工試驗內容是非常豐富和關鍵的，需要嚴格按照相關規定和標準進行。

2 巖土工程勘察土工試驗存在的常見問題

2.1 取樣方面的問題

我國擁有960 萬km2的國土面積，各地區的地理環境、地質水文條件差異明顯，生態背景不同，土樣所呈現出的特點也不相同。而巖土成分對建筑工程造成的影響非常大。這就要求在巖土工程勘察土工試驗中必須保障取樣工作的有效性、有代表性、準確性。在實際取樣操作中，若未嚴格按照相關規定選擇取樣的范圍和取樣操作，或者是儀器設備選擇不當，工作態度不端正，都會影響到最終巖土工程勘察土工試驗結果的準確性，無法為項目勘察提供有針對性的數據支持，必然會影響到工程項目勘察的總體效果[1]。比如：某巖土工程勘察土工試驗中，現場取樣人員只對深度范圍在4～5m 的土層進行取樣，判斷該土樣為粉土，但經巖土工程勘察土工試驗結果顯示為粉質黏土，由于取樣操作不規范，致使取樣時非土樣的松散大顆粒在提鉆時掉落到取土器下方，被現場采樣人員誤認為是樣土進行觀察，從而引起了觀察結果和土工試驗結果不一致的情況。

2.2 試驗方法方面的問題

巖土工程勘察工作在工程項目建設中具有極其重要的地位，是不可或缺的一環。在進行巖土工程勘察工作時，必須具備長遠的眼光，確保試驗結果的準確性和代表性。然而，在實際的土工試驗中，普遍存在方法較為單一的問題，許多工程將其僅視為一個程序性的過程。這導致一些試驗人員往往只關注眼前的問題，按部就班地執行試驗，而沒有根據工程的實際情況制定合理的試驗方案[2]。這種做法使得試驗結果較為片面，缺乏代表性。更為嚴重的是，有些土工試驗人員過于依賴以往的經驗，直接得出結論，這給工程項目帶來了極大的安全隱患。

2.3 野外編錄方面存在的問題

地質結構的復雜多變性使得土工試驗在巖土工程勘測中具有極其重要和現實的意義。土工試驗是研究土的物理性質、力學性質和工程性質的重要手段，通過室內土工試驗與野外勘測相結合，可以更深入、更清晰地了解施工地區的地質情況。室內土工試驗可以模擬不同條件下的土體行為，從而為野外勘測提供重要的參考依據。在室內試驗中，可以控制土體的應力、應變和時間等參數，觀察土體的變形、強度和穩定性等特性，從而為野外勘測提供重要的數據支持。野外勘測可以提供更真實、更全面的地質信息，在野外勘測中，可以直接觀察施工地區的地質情況，了解土體的分布、結構和性質等信息。同時，還可以通過鉆探、原位測試和取樣等手段獲取更準確的數據，為室內試驗提供重要的補充[3]。然而，當前我國野外勘測存在的主要問題在于人員過多且成員之間缺乏合作。在野外勘測中，由于人員過多，導致勘測工作難以統一協調，進而影響勘測結果的準確性和合理性。此外，成員之間缺乏合作也會導致信息溝通不暢，影響勘測效率和質量。

2.4 設備方面的問題

雖然我國在巖土工程勘察土工試驗方面有較為長遠的研究歷史，總結了大量經驗和教訓，但與此同時也出現土工試驗設備儀器老化嚴重的問題。雖然這些老舊的設備也可以滿足大部分巖土工程施工建設基本需求，但會降低巖土工程勘察土工試驗的效率、質量。雖然我國有老化設備及時更新換代的規定，但也有一些企業和單位，依然在使用老化的土工試驗設備儀器，此種問題的存在，不但會影響到巖土工程勘察土工試驗的準確性，而且不利于保障試驗人員的安全性[4]。

3 解決巖土工程勘察土工試驗存在問題的對策

3.1 取樣問題的解決對策

巖土工程勘察中土工試驗的取樣操作是一個非常重要的環節，其質量直接影響到后續的試驗結果和工程設計的合理性。為解決巖土工程勘察土工試驗存在隨機取樣，或者取樣缺乏代表性的問題，可從以下方面同時入手。

（1）確定取樣點的位置和數量。根據勘察方案和設計要求，確定取樣點的位置和數量，并按照相關規范進行布置。

（2）準備取樣工具和設備。根據試驗要求，準備相應的取樣工具和設備，如取樣器、鉆頭、鉆桿、泥漿等。

（3）做好現場勘察和記錄。在取樣前，需要進行現場勘察和記錄，包括地形地貌、地層分布、地下水情況等，以便更準確地確定取樣點的位置和深度。

（4）規范取樣操作。根據規范要求，采用適當的取樣方法和工具進行取樣操作，如鉆孔取樣、挖坑取樣、振動棒取樣等。在取樣過程中，要注意避免對土壤造成擾動和破壞，保障取樣的代表性和準確性。

（5）處理和保存樣品。取樣完成后，要及時對樣品進行處理和保存，如清洗、分類、稱重、標記等，以保障樣品的質量和可追溯性。

3.2 試驗方法問題的解決對策

針對巖土工程勘察土工試驗中存在試驗方法較為單一，難以準確獲得土樣理化性質的問題，需積極引進更加先進的試驗方法，并采用兩種或者是兩種以上試驗方法相結合的土工試驗方法。巖土工程勘察的土工試驗是獲取地下土層信息的重要環節，其主要目標是提供土的物理性質指標和力學性能指標，為土層分層提供依據。為提升土工試驗結果的準確性，可采用取樣試驗+原位試驗相互結合的方法。

取樣試驗可以測定巖石和土壤的各種物理和力學性質。通過取樣試驗測定巖石的密度和吸水率。這些數據對于了解巖石的物理性質和工程應用非常重要。除了巖石外，還可對土進行粒度級配和天然含水率的測定。粒度級配是指土中不同粒徑顆粒的分布情況，而天然含水率則反映了土的濕度。這些數據對于評估土壤的工程性質和穩定性至關重要。

原位試驗是一種在巖土體原位置進行的試驗，它能夠保持天然結構、含水量和應力狀態，從而真實反映工程特性。這種試驗方法在巖土工程中具有非常重要的意義，因為它能夠提供更加準確和可靠的數據，幫助勘察更好地了解巖土體的性質和行為。原位試驗能夠保持巖土體的天然結構。在巖土工程中，工程師需要了解巖土體的性質和行為，以便更好地設計、施工和維護工程。原位試驗能夠提供更加準確和可靠的數據，幫助勘察更好地了解巖土體的性質和行為，從而為工程設計和施工提供更加可靠的基礎。原位試驗中堆載平臺系統的設備布置如圖1 所示。

圖1 原位試驗中堆載平臺系統的設備布置

兩種土工試驗相互結合的方法，可避免單一方法存在的確定，實現現場和實驗室的聯合檢測，從而最大限度上降低客觀因素對土工試驗準確性造成的影響。但需要注意的是無論是取樣試驗還是原位試驗，都需嚴格監督取樣過程和測試操作，以保障其測量成果的精確度和真實性。同時，《土工試驗方法標準》（GB/T 50123—2019）是當前國家標準，自2019 年10 月1 日起實施，所有相關工作人員需要遵照此標準進行操作。

3.3 野外編錄問題的解決對策

針對目前土工試驗中存在的人員過多且各成員之間缺乏有效合作、難以統一協調的問題，需要采取一系列措施來提升人員之間的合作和溝通，建立起科學有效的信息共享機制。

首先，需要對土工試驗人員進行集中培訓，以提升相互之間的協作互助能力。通過培訓，可以讓試驗人員更加熟悉彼此的工作流程和技能，從而更好地進行協作。同時，培訓還可以提高試驗人員的專業素養和技能水平，使他們能夠更好地應對各種復雜的土工試驗問題。

其次，需要建立起科學有效的信息共享機制。在土工試驗中，信息的傳遞和共享是非常重要的[5]。通過建立信息共享機制，可以讓試驗人員更加方便地獲取和使用各種信息和資源，從而提高工作效率和質量。同時，信息共享機制還可以促進各成員之間的交流和合作，避免出現重復工作和資源浪費的情況。

最后，還需要加強人員之間的合作和溝通。在土工試驗中，各成員之間的合作和溝通是非常重要的。通過加強合作和溝通，我們可以更好地協調工作流程和資源分配，避免出現各種問題和矛盾。同時，合作和溝通還可以促進團隊凝聚力和工作效率的提升，為土工試驗的順利進行提供有力的保障。

3.4 設備問題的解決對策

針對目前土工試驗中存在設備老化嚴重的問題，需要在加強創新試驗技術的基礎上，加大資金投入力度，盡量摒棄傳統粗放、笨重的試驗設備，引進更加先進、科學、自動化能力強土工試驗設備，如萬能試驗機、巖石彈性波速儀和裂紋擴展試驗儀、三軸儀等，其中三軸儀目前巖土工程勘察土工試驗中應用的主要設備之一，可用于土樣的變形和強度試驗、可控排水條件試驗、完整的描述試樣受力和變形破壞的全過程、進行不同應力路徑試驗等，三軸儀計量性能要求如表1 所示。

表1 三軸儀計量性能要求

為充分發揮出先進土工試驗設備的作用和價值，相關人員必須重視設備的后期維護和管理工作，建立健全的監控系統，并加強對操作人員的操作過程和監管，確保其嚴格按照設備使用要求進行操作[6]。同時，在試驗過程中，應建立一套完整的管理制度，對于實驗室中的儀器故障或電腦數據出錯等情況，應及時上報相關部門。只有確保各試驗設備能夠科學、準確地運用，才能有效保障實驗操作的安全性和高效性。

4 結語

綜上所述，結合理論實踐，分析了巖土工程勘察土工試驗存在的常見問題及對策，分析結果表明，由于我國巖土工程勘察技術還存在很多不足之處，因此在土工試驗中還存在一些問題，這些問題嚴重影響了巖土工程勘察的工作質量，因此在巖土工程勘察中需要加強對土工試驗工作的重視程度，采取有效措施對土工試驗中存在的問題進行解決，從而提高土工試驗質量，為巖土工程勘察工作提供更加準確的數據。