岩土工程测试技术论文

《岩土工程测试与检测技术》结课论文学院建筑工程学院专业土木工程班级土木2班学号2013443006姓名王浩指导教师冯震2016年6月5日论岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用摘要：当今社会人们对建筑物的要求越来越高，科学技术也在突飞猛进，为了满足人们日益提高的生活水平，各类土木工程也纷纷涌现，较之以过去土木工程，现代土木工程从各个方面都取得了长足的进步。而岩土工程测试与检测技术对各类工程都有非常重要的作用。岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用。测试技术也是保证岩土工程设计的合理性和保证施工质量的重要手段。关键字：岩土原位测试技术，地基加固的检验与检测，桩基础的测试与检测等。正文：岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。虚拟测试技术将会在岩土工程测试技术中得到较广泛的应用。及时有效地利用其他学科科学技术的成果，将对推动岩土工程领域的测试技术发展起到越来越重要的作用，如电子计算机技术、电子测量技术、光学测试技术、航测技术、电、磁场测试技术、声波测试技术、遥感测试技术等方面的新的进展都有可能在岩土工程测试方面找到应用的结合点。测试结果的可靠性、可重复性方面将会得到很大的提高。由于整体科技水平的提高，测试模式的改进及测试仪器精度的改善，最终将导致岩土工程方面测试结果在可信度方面的大大改进。新的岩土力学理论要变为工程现实，如果没有相应的测试手段，则是不可能的。因为，不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，而且也为岩土工程实际所必需。监测与检测可以保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。依据监测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。一、室内土工试验目前，土工试验大致可分为观察判别试验、物理性质实验、化学性质试验和力学性质实验等。室内试验项目包括：1、土的物理性能试验：土的物理性能试验,包括：含水率、密度、颗粒密度、界限含水率、颗粒分析、渗透、击实等试验。试验成果可分别用于土的工程分类、土的状态判定、渗透计算、填土工程施工方法的选择和质量控制。2、砂的相对密度试验：砂的相对密度试验：包括砂的最大和最小孔隙比试验，由此确定砂的相对密实度，可作为判断砂疏密状态的指标。3、土的变形试验：土的变形试验：包括固结、压缩、湿陷性和膨胀性等。这些试验可为设计提供变形参数，即：压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数、膨胀率、膨胀力等指标。4、土的强度试验：土的强度试验：包括直接剪切试验、反复直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等。这些试验可为设计提供抗剪强度指标参数(黏聚力、内摩擦角)、无侧限抗压强度、灵敏度等。用以计算地基、边坡及挡土墙等的稳定性，必要时用以计算地基承载力。5、土的化学性试验：土的化学性试验：包括黏土矿物鉴定、有机质和盐渍土试验等。黏土矿物成分是决定土的物理、化学性质的重要因素；有机质试验可测得土中的有机质含量，供研究其特性或供施工选择土料之用；盐渍土指土中易溶盐含量大于5％的土。随着其含量多寡和类别的不同，土的物理力学性质将有不同程度的改变，进行盐渍土试验，提供相应的指标，作为地基评价、采取工程措施或选料决策的依据。二、岩体力学实验岩体力学实验主要任务是进行常规力学指标测试和岩体变形与破坏机理的分析与研究。岩体力学实验项目包括：1.测定岩石的颗粒密度2.测定岩石的块体密度3.测定岩石的吸水率与饱和吸水率4.测定岩石的静力变形参数5.测定岩石的单轴抗压强度6.测定岩石的抗拉强度7.测定岩石的剪切强度8.测定岩石的抗折强度9.测定岩石的点荷载强度10.测定岩石的动力变形参数11.测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数12.测定结构面的抗剪强度参数三、岩土的原位测试技术原位测试一般是指在现场基本保持地籍图的天然结构、天然含水量、天然应力状态的情况下测定地基土的物理-力学性质指标的试验方法。通过这些方法测定地基土的物理力学指标，进而依据理论分析或经验公式评定岩土的工程性能和状态。有些岩土工程由于地质条件复杂或者结构条件与荷载条件复杂，难以用理论计算方法对土体的应力-应变的变化做出准确的预计，也难以在室内模拟现场地层条件和现场荷载条件进行试验。这是，可以通过原位实验为设计提供可靠的依据。原位测试不仅是岩土工程勘察与评价中获得岩土体实际参数的最重要手段，而且是岩土工程监测与检测的主要方法，并且可用于施工过程中或地基加固处理后地基土的物理力学性质及状态的变化或检测。岩土的原位测试又可以分为两种，一种是作为获取实际参数的原位实验，另一种则是作为提供施工控制和反演分析参数的原位监测。1、地基静载荷试验试验目的：确定地基的承载力和变性特性，螺旋板载荷试验尚可估算地基土的固结系数。地基静载荷试验包括平板载荷试验和螺旋板载荷试验。载荷试验相当于在工程原位进行的缩尺原型试验，即模拟建筑物地基土的受荷条件，比较直观地反映地基土的变形特性。该法具有直观和可靠性高的特点，在原位测试中占有重要地位，往往成为其他方法的检验标准。载荷试验的局限性在于费用较高，周期较长和压板的尺寸效应。2、静力触探试验静力触探测试〔staticconepenetrationtest〕简称静探（CPT）。静力触探试验是把一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压人土中，并测定探头阻力等的一种测试方法，实际上是一种准静力触探试验。目前在我国使用的静力触探仪以电测式为主。原位测试有以下几种优点：1、避开了取土样的困难，可以测定难以采取不扰动试样的土层的有关工程性质；2、在原位应力条件下进行试验，避免采样过程中应力释放的影响；3、实验的岩土体体积较大，代表性强；4、工作效率较高，可大大缩短勘探实验的周期。原位测试尽管有很多优点，但也有一定的不足之处：1、各种原位测试都有其针对性和适用条件，如使用不当则会影响结果的准确性和合理性；2、原位测试所得参数与图的工程性质间的关系往往是建立在统计关系上；3、影响原位测试结果的因素较为复杂，使得对策定制的准确判定造成一定的困难；4、原位测试中的主应力方向与实际岩土工程问题中多变的主应力方向往往并不一致。四、现场监控现场监控就是以实际工程作为对象，在施工期及工后期对整个岩土体和地下结构以及周围环境，于事先设定的点位上，按设定的时间间隔进行应力和变形现场观测。现场监测工作主要包括三个方面内容：1、对岩土所受到的施工作用、各类荷载的大小以及在这些荷载作用下岩土反应性状的监测。2、对建设中或运营中结构物的监测。3、监测岩土工程在施工及运营过程中对周围环境的影响，比如对地基加固的检验与检测随着我国国民经济的飞速发展，不仅事先要选择在地质条件良好的场地上从事建设，而且有时也不得不在地质条件良好的场地上从事建设，而且有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建。因此为了保证工程质量，往往需要通过现场测试对加固效果进行严格的监测与检测。因此现场测试就成为地基加固的重要环节。现场测试可以为工程设计提供依据；对施工过程进行控制、检验和指导；为理论研究提供试验手段。但是现场测试在地基加固过程中需要注意下列问题：加固后的现场测试应在地基加固施工结束后经一定时间的休止恢复后再进行；为了有较好的可比性，前后两次测试应尽量由统一组织人员、用同一仪器、按统一标准进行；由于各种测试方法都有一定的适用范围，故必须根据测试目的和现场条件，选用最好的的方法；无论何种测试方法都有一定的局限性，顾应尽可能采用多种方法，进行综合评价。五、原型试验原型试验以实际地下结构物为对象在现场地质条件下按设计荷载条件进行试验，其试验结构具有直观、可靠等优点。通过原型试验可以进一步验证工程勘察结果和设计结果的正确性与可靠性。比如桩基础的测试与检验。桩基础是一种应用十分广泛的基础形式，桩基的质量直接关系到整个建筑物的安危。装的施工具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故处理更难，因此，桩基础的监测工作是整个桩基工程中不可缺少的重要环节，只有提高基桩的监测评定结果的可靠性，才能真正保证桩基工程的质量与安全。桩的静荷载试验是确定单桩承载能力、提供合理设计参数以及检验装机质量最直观、最可靠的方法。近年来，我国的桩基检测技术，特别是基桩动测技术得到了飞速发展。。基桩的动力测试，一般是在桩顶施加一激振能量，引起桩身的震动，利用特定的仪器记录下桩身的振动信号并加以分析，从中提取能够反映桩身性质的信息，从而达到确定桩身材料强度、检验桩身的完整性、评价桩身施工质量和桩身承载力等目的。六、钻探技术与应用岩土工程施工及运营会引起岩土性状和周围环境条件发生变化。监测就是在施工期和施工后运用专用仪器和工艺测试这些变化,以了解施工产生的影响程度和规律,科学地指导设计与施工。随着高科技的发展,监测技术日益更新,但基本上可分为浅层和深层监测两类,而钻孔是实现深层监测的重要手段。下面结合工程实例,从深部土压力测试、分层位移(垂直和水平)测试和基桩抽芯三方面介绍钻探技术的具体运用。深部土压力测试①钻孔:为了减少地基土的扰动范围和程度,终孔直径应比压力盒直径大一级,采用注水回转钻进工艺以压差护孔。②埋盒:先回填同类土,夯平孔底,再用自制工具兜吊装压力盒,要求膜面朝向被测压力方向,倾角10°。③回填:选用原位土体填孔压密,要求密实度接近原状土,一段时间后补填,方可施加测试荷载。分层位移测试1、钻孔时采用合金回转、套管护壁工艺。要求套管总长小于孔深1.5～2.0ｍ以上,便于回填料箍住沉降管总成底部;上段套管安装多段0.5ｍ/根的短节,确保拔管时沉降管总成不上升。2、安装前,测试管底部均应采用透水隔泥砂装置。透水是为了减少浮力,隔泥砂是为了确保探测器顺利沉入管底测试点。安装时,需在管内灌水,逐段连接。3、管底到位后,在测试管外壁和孔内壁的环状间隙中用原位土或中、细砂加水回填。当回填料升至套管底部时,逐段起拔套管,借缩径作用箍住测试管下部,及时回填。4、拔除套管后将底端用砼嵌固的长约0.6ｍ、直径为127ｍｍ的钢管套住沉降管总成上端,以提供测深的基准点;周围用沙袋围护,以保护沉降管总成不堵塞和破坏。抽芯验桩抽芯验桩即在桩体(如钢筋混凝土桩、搅拌桩和旋喷桩等)内钻孔以检查桩体质量。钻进采用110～130ｍｍ的人造金刚石孕镶平底钻头和立轴式油压岩芯钻机及其配套矩形螺纹钻杆。钻进规程为中等压力、较高转速及中等泵量,并保持钻进参数一致,进行匀速钻进。七、岩土工程检测技术前景如今各类建设工程和科学技术不断开发和应用，给岩土工程领域带来了巨大的活力，同时也提出了更高的要求。在岩土测试工作的开展中还存在下列问题：手段单一，结果缺乏科学合理的解释，管理制度不健全，人员培训不及时等问题。今后岩土工程测试应该向以下几个方面发展：取样标准化；开发新仪器新方法；工程地球物理探测；现场测试、室内试验、理论预测和数值反分析法及其再预测的有机结合与循环。虚拟测试技术将会在岩土工程测试技术中得到较广泛的应用。及时有效地利用其他学科科学技术的成果，将对推动岩土工程领域的测试技术发展起到越来越重要的作用，如电子计算机技术、电子测量技术、光学测试技术、航测