土工試驗成果在巖土工程勘察中的應用研究

何樂天

（廣東省地質局第三地質大隊，廣東 韶關 512026）

根據建設工程要求，開展巖土工程勘察工作，通過對所獲得到的數據進行分析和評價，以此來精準的掌握建設場地的地質和巖土工程條件，在巖土工程勘察中應用土工試驗成果，明確各類工程建筑對地質條件的需求以及對地質環境的影響，在此基礎上來制定合理的施工計劃。巖土工程勘察中如何有效保證土工試驗成果，是目前各相關人員需要考慮的問題。

1 土工試驗在巖土工程勘察中作用體現

松散堆積物是地殼表層巖石風化后形成的物體，風化過程也是巖土形成的過程。松散性、流動性以及自然性是巖土主要的三個特征，巖土不是連續的固體，因自身松散性特點，進而形成了較為明顯的流動性特征；水、顆粒以及氣體等是構成巖土的主要元素，加上不屬于人工制成，是自然條件下形成的歷史產物。

巖土工程項目建設性質的不同，對巖土的要求也有很大不同，不同類型的巖土所構成的顆粒大小與礦物質也各不相同，也就間接導致了巖土較為復雜的物理性質，為提升巖土工程勘察工作效率，開展土工試驗是非常必要的，對確保巖土工程施工質量有著十分重要的作用[1]。

土工試驗主要研究巖土界限系數與顆粒構成，最為明顯的作用是幫助技術人員精準掌握巖土性質，通過分析巖土顆粒構成與分布情況，提取試驗中具有導向價值的數據信息，以此來全面了解巖土的各項性質[1]。為保證土工試驗數據分析精準性，技術人員在試驗時需要對粗粒巖土進行劃分和標記巖土物理性質，為后續巖土工程勘察工作提供強有力的參考依據。在土工試驗的過程中，重點分析巖土三相構成比例，能夠促使技術人員了解與掌握該地區巖土基本物理性質的同時，也能達到對巖土基本指標進行明確的目的。巖土界限系數主要是檢測巖土中的含水率，主要用作于細粒巖土，巖土中含水率變化過大，就會形成不同的巖土形態。比如，當巖土出現固體狀態、流動狀態以及可塑狀態等，技術人員就可通過檢測界限含水率，來對細粒土進行界定，包括塑限、液限等。

針對巖土固結試驗，試驗中最為常用的兩種數據分別是壓縮模量和壓縮系數，若巖土工程勘察工作中涉及基坑開挖等方面，還需要用到巖土的壓縮指數和回彈指數等，土工試驗原始數據、壓縮值等數據對巖土工程后期基坑開挖有著較為突顯的作用。針對巖土試驗，通過檢測巖石試驗樣品來確定巖土實際抗壓強度，其相關數據是巖土工程后期地基處理重要的參考依據。為確保巖土工程整體施工質量，靈活運用相關技術，提升土工試驗成果可行性以及可操作性，為巖土工程后期基坑開挖，地基處理以及基坑降水等施工程序提供有價值的操作依據。土工試驗在巖土工程勘察中作用參考表1。

表1 土工試驗在巖土工程勘察中作用

2 巖土工程勘察中應用土工試驗成果應注意的問題

2.1 巖土含水率試驗中需要注意的問題

含水率、密度以及比重是構成巖土測量的基本指標，巖土自身飽和度、孔隙度、干密度以及孔隙比等與上述三項測量指標有著十分密切的關系，三相指標一旦發生變化，不僅會影響其他巖土指標的測量，也會改變土工試驗結果的性質。在實際試驗的過程中，技術人員應注意這一點，含水率是這三項指標中最不穩定的，極易受到各類因素的影響，巖土地質條件的不同其含水量也會存在較大的差異，比如取樣不標準、土層不均勻等因素都會影響土層含水量的試驗結果，為確保土工試驗成果準確性和勘察工作質量，必須要充分考慮這些影響因素，以此來避免巖土工程勘察工作出現偏差[2]。

2.2 巖土抗剪輕度及固結試驗中需要注意的問題

巖土壓縮性與抗剪強度之間存在著密切的關系，技術人員可根據這一關系性質來判斷巖土壓縮結果和抗剪結果。巖土壓縮模量與壓縮性強度有關，巖土壓縮性越強，其壓縮模量越低，其抗剪強度也會隨之縮小。固結試驗中上述關系并不能發揮效用，針對此問題，技術人員在進行試驗時，應根據實際測量出的抗剪強度進行判斷和分析。土工試驗是巖土工程勘察中最為重要的環節，同時也是衡量測試結果的有效手段之一，測試結果精準性最終影響巖土工程質量和施工安全，因巖土自身復雜性特征，實際土工試驗成果也有可能會出現一些異常現象，技術人員應注意此方面問題，秉持實事求是的工作態度，核查出現該異常現象的原因，最大程度上保障巖土工程質量。

2.3 巖土塑限及液限應用時需要注意的問題

巖土塑限和液限在巖土工程建設中有著十分重要的作用，其主要作用于對細粒土的分析和對比，測定可塑狀態下巖土上限及下限含水量，通過提取試驗中有價值導向的數據，對巖土塑性指數與液性指數進行計算，能夠明確細粒土性質地基的實際承受力，是巖土工程后期地基處理主要需要用到的參考依據。在實際試驗的過程中，部分巖土中含有許多沙粒，并不符合試驗要求，若一旦對此類巖土進行試驗，其巖土的塑性指數并不穩定，該試驗成果也沒有實際應用效果，因此，技術人員在試驗時需要充分注意這一點，有利于確保土工試驗成果精準性。

3 巖土工程勘察中土工試驗成果的具體應用

通過對各項數據的調研和分析，發現土工試驗成果有著十分顯著的應用效果，尤其是一些地質條件較為復雜的巖土工程，不但為巖土工程建設提供強有力參考依據的同時，也極大地提升了巖土工程質量。

3.1 巖土含水率、密度以及比重試驗參數的應用

巖土三相體系的構成分別是水、空氣以及固體顆粒，三相體系比例如實反映著巖土的物理狀態，比如巖土干燥或松散或潮濕或密實等。這幾種狀態是巖土基本的物理性質指標，對精準的評估巖土工程土層性質起到了關鍵性的作用。通過土工試驗可直接測定含水量、密度以及比重，飽和度、孔隙度等數據都可借助上述三個指標計算而出。地質環境條件影響著巖土礦物質值大小，其礦物質值大小也影響著巖土密實程度，當巖土中礦物質成本越高，其巖土表面所吸附的水分也就越高。通常土粒比重在2.63～2.80范圍內，大小值受巖土中礦物質成分影響，沙土比重大約在2.60～2.25之間；黏土比重則是在2.65～2.80之間，以上數據為同質量土粒中水分比重。在實際試驗的過程中，由于沙土的密度要比黏土密度較大一些，當巖土中有機質過高，其比重值會相對縮減，若無特殊試驗要求，技術人員在進行多方面試驗時，選擇經驗值即可。此外，為確保土工試驗成果精準性，對于試驗樣本的存儲和運輸應做好相對應的防護措施，嚴格按照試驗流程來進行操作，并保持小心謹慎的試驗態度，最大限度上確保土工試驗成果準確性，縮小誤差。

3.2 巖土界限含水率參數的應用

界限含水率主要應用于細粒土性質的測定，當細粒土從某一狀態改變為另一種狀態，則稱之為巖土的界限含水率，巖土從流動狀態轉向為可塑狀態，則稱之為塑性上限含水率（液限）；反之，巖土從可塑狀態轉向半固定狀態，則稱之為塑性下限含水率（塑限）。這兩項指標是細粒土進行測定的重要參數，主要是為了判斷巖土工程建設中所涉及到的巖土狀態。

液塑限聯合測定儀是現階段巖土工程勘察中最為常用的一種測定方式，該測定方式可以精準的計算出巖土可塑性范圍，當測定出巖土中的可塑性指數越大，則表明巖土中所含有的水分也就越多，相對應的巖土與水之間的作用也就越強烈。液性指數是指巖土中天然含水率與塑限及塑性指數三者之間的比值，也是表示巖土天然含水率與界限含水率之間的相對關系[3]。在實際試驗的過程中，技術人員需要注意所測定出來的液塑限數值并不能將巖土天然含水率完全反映出來，也不能將液限指數作為判斷巖土物理狀態的唯一數據，尤其是測定含有顆粒較多的巖土。因此，技術人員在進行試驗時，并不能完全依靠過去的經驗值，應該根據巖土工程周圍實際情況，并結合所測定的數據來進行判斷，在此基礎上來制定適合該地區巖土工程建設的施工方案，保障巖土工程質量。

3.3 巖土抗剪強度試驗參數應用

抗剪強度由巖土黏聚力和內摩擦力構成，土粒之間表面所產生的摩擦力和咬合力，則稱之為內摩擦力。原始黏聚力、固化黏聚力以及毛細黏聚力是組成土粒間黏聚力的主要參數，巖土抗剪強度與內摩擦力之間存在著密切的聯系。較為松散的巖土中因濕度不夠，所產生的毛細黏聚力會相對較小，在試驗中可忽略不計；而黏性較強巖土的抗剪強度則由黏聚力和內摩擦力形成；所以，巖土黏聚力作用強度會隨著巖土顆粒大小而變化，其巖土塑性也會有一定影響。

巖土抗剪強度的測定通常采用以下三種方式：第一，快剪試驗。主要應用于抗剪強度要求不高的巖土工程，若工程現場出現短暫的固結現象，可采用固結快剪試驗，巖土工程排水條件也會影響快剪試驗應用的方式；第二，剪切試驗。該方式主要應用于要求地基土強度的巖土工程中，對基坑和邊坡的穩定性進行測定，通過進一步分析試驗成果的準確性，來確定巖土工程質量和安全。在實際試驗的過程中，技術人員必須嚴格按照相應的試驗流程來進行操作，一旦出現誤操作，不僅會給巖土工程造成無法挽回損失的同時，其巖土工程建設施工也無法得到安全保障。

4 結語

綜上所述，巖土工程勘察中應用土工試驗成果，有利于確保巖土工程勘察工作順利開展的同時，也能有效提升巖土工程勘察工作效率和精準性。重視土工試驗成果在應用時需要注意的問題，根據實際應用情況，合理應用土工試驗成果，制定科學且針對性的巖土工程勘察計劃方案，為后期各項基礎工作實施提供參考依據的同時，也能最大程度上保障工程質量。