面向水利工程勘察的土工试验技术研究

帅志强

摘 要：本文基于笔者从事土工试验的相关工作经验，以面向水利工程勘察的土工试验为研究对象，论文首先探讨了土工试验的主要仪器和设备，进而分析了工程勘查中土工试验应当注意的问题。

关键词：水利工程勘察 土工试验 问题 仪器 设备

中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0053-02

土工试验为工程设计或施工提供可靠的基础指标和参数。如果测试指标失真，不仅使按此设计的工程失稳甚至于破坏，就会造成财力、物力的浪费。土工试验成果因试验方法和试验技巧的熟练程度不同，会有较大差别。这种差别远大于计算方法所引起的误差。工程勘察的主要目的就是查明有无影响施工场地稳定的不良地质作用，经过检查发现，这一作用却是存在，那么就对其作用进行分析，找出导致现象的原因，并将其对工程建设的影响作出客观地评价。土工试验是工程勘察中不可缺少的一个环节。

1 土工试验主要仪器和设备（图1）

1.1 物理试验仪器

土工试验在水利工程勘察单位量大面广，要消耗巨大的时间和精力，仪器设备的改进会给提高试验效果以及实验资料的质量。（1）电子天平。在土工试验中，电子天平是利用率最高的设备。（2）液塑限试验仪器。液限塑限的确定目前很多单位还是采用圆锥仪法、搓条法来进行，但是水利部门已经开始使用液塑限联合测定仪，液限塑限采用这种仪器进行测定使试验结果受人为因素的影响这种问题解决了。（3）颗粒分析仪器。系列标准筛分析主要针对粒径大于0.075 mm的颗粒，在筛分的过程中基本上都是使用振筛机；悬液沉降分析法主要是针对粒径小于0.075 mm的颗粒，大多数的单位都采用密度计法，还有一些单位采用移液管法。

1.2 力学性能试验仪器

（1）固结试验仪器。近些年来，随着技术的不断发展，固结试验仪器种类和规格越来越多，系列和多功能化的格局初步形成。固结试验仪器种类主要有砝码杠杆式固结仪和气压固结仪。①砝码杠杆式固结仪。这种仪器是比较旧的，但是它随着时间的推移已经形成了系列化。从施加的压力大小来看，分为低压固结仪、中压固结仪和高压固结仪。砝码杠杆式固结仪适用于做高压回弹试验，它稳定性好，加荷直观，精度较高，但是其劳动强度大，自动化程度较低，加砝码时所产生的振动在一定程度上影响了试验结果。②气压固结仪。气压固结仪的压力源主要是采用高压气体，其加荷方便、操作简单，劳动强度得到大大减轻，试验的自动化程度得以提高，但是漏气、压力不稳定等现象比较容易发生。

（2）直剪试验仪器。在土的抗剪强度试验中，有以下几种比较常用：①双速电动等应变直剪仪，其应变速度为0.8 mm/min 和 2 mm/min，可进行固结快剪和快剪试验。②三速电动等应变直剪仪，在双速基础上剪切速度增加 0.02 mm/min，与此同时，还可以进行慢剪试验。③电动四联等应变直剪仪，它将四台直剪仪联为一体，经变速箱变成三种切速率，可以将慢剪、固结快剪和快剪试验同时进行，它具有手摇加荷装置，根本不需要将砝码每次都进行挪动。

（3）静三轴试验仪器。近年来，各勘察单位对三轴试验重视程度日益增加。目前，应变控制式三轴压缩仪是勘察单位所普遍使用的仪器，根据土的类别与工程要求，进行不固结不排水试验、固结不排水试验或固结排水试验。

1.3 土工试验数据采集与处理系统

随着计算机网络的快速发展，土工试验中数据采集和处理能力得到较大提高。土工试验中运用计算机，使得数据采集、数据处理、绘制曲线和打印成果融为一体，同时还完成了系统与微机的通讯，使得分散采集、集中处理的多重功能得以实现。

2 面向水利工程勘察的土工试验问题分析

2.1 土工试验人员素质问题

土工试验人员基本上都是由技术负责人和土工试验操作人员组成。我国的水利工程勘察设计单位有一部分是非正规的，而针对正规的水利工程勘察设计单位的人员而言，他们都在一定程度上受过正规的岩土工程专业教育，具有工程师或高级工程师的资质。但是也有一些小企业的人员根本没有经过专业的教育。目前，各试验人员都比较重视业务培训，经常开展技术性竞赛等活动，因此，他们具有较丰富的实践经验。但是随着信息技术的不断普及，很多土工试验人员不能熟练应用计算机。另外，长期以来，土工试验的工作都没有得到足够的重视，在人员安排方面也存在一些问题，在土工试验中，我们可以看到一些根本不懂这方面的工作人员，他们都是勘察单位无法安置的人员，这些人员根本没有专业的土工试验知识，没有经过专业的培训，也没有足够的多的操作经验。很多土工试验室处于成本的考虑，用民工和在校学校替代专业技术人员。

这些人员往往都不经过专业培训就直接上岗，并且大部分人的文化素质不能满足生产的需求，大部分试验人员不能多元化发展。测试任务相对来说是非常繁重的，每天的任务量也是非常大的，进而导致很多人员在试验过程中不按照相关规定来进行操作，从而使得试验结果的可靠性和准确性受到很大影响。由此可知，必须加大土工试验的专业培训和继续教育力度，使土工试验人员能够更系统地掌握专业知识，从而培训出全方面发展的高级人才（具有很强的专业技术能力，能够及时发现问题、分析问题和解决问题）。

2.2 仪器设备管理问题

近些年，勘察市场发展速度非常快，进而也促进了仪器设备生产单位的发展，并且越来越多的这样的单位油然而生，尤其是个体仪器设备生产厂家增长速度较快，但是没有有效地监管土工试验仪器设备，导致在出厂时一些仪器设备就没有按照相关的规范和标准进行，因此出现了这一状况：同一仪器对不同性质的软件进行试验，其结果竟然是一样的。有威信的厂家生产出来的仪器价格较高，并且售后也不够好，而一些小的单位的仪器价格适当，具有很好的售后服务，基于上述因素，很多单位在购买仪器时就选择后者，而舍弃有威信的厂家的产品，从而导致试验结果的可信度受到怀疑。

随着ISO9000标准的推广执行，在绝大多数的单位中都已经重视计量认证工作，并普遍开展起来。在每个单位中，每年都必须进行计量认证，因此这些单位将会有一大部分的费用消耗在此处，这样就增加了企业成本，对于一些小企业而言，尤其是那些具有负债的土工实验室，每年进行计量工作有些困难。而且大多数的土工试验工序较复杂、工期较紧迫，根本没有时间停下来进行计量，计量合格证也只是通过某些渠道得来的，从而使得土工试验结果的可靠性和准确性有所降低。根本有关规定，土工仪器都要进行每年一次检定，检定不合格的则被淘汰。而现实工作中，土工试验所用的仪器设备严重老化，没有专门的部门对这些仪器进行专业的检定，加之部分单位为了节省成本，只要是仪器还能使用就继续使用，从而使得土工试验检测结果的准确性和可靠性严重受到影响。

在现在的土工试验相关规程中，没有明确要求试验室的环境，尤其是对温度和湿度没有明确要求。针对土木试验室环境条件而言，很多单位都比较差，尤其是在冬、夏两个季节，室外温度偏低或者偏高，使用空调随意控制工作环境的温度，导致没有及时试验的试样失去水分，导致上下午试验的数据有很大差别，从而使得试验数据的真实性受到很大影响。

总而言之，在进行土工试验时，实验室仪器设备的监督管理是不可忽视的，并且这项工作是非常重要的。淘汰掉经检定后不合格的仪器设备；当采购仪器设备时，首先对厂家要有较高的要求，即选择质量好、正规的厂家，其次，对仪器设备要有较高的要求，即选择以自动化为主的仪器设备，这样在保证试验质量的同时，从而减弱了或者消灭了土工试验的重复劳动。

2.3 体制及制度问题

在水利工程勘察单位中，一个必不可少的部门就是管理土工实验仪器设备的部门。随着市场经济的快速发展，面对新的市场经济条件下的制度，传统的计划经济条件下的管理制度已经无法满足它的需求，在时代的发展下，必须对其进行更新和完善。有些单位长远目标意识较弱，只是看到目前的短期经济效益，为此，忽视了试验室内部管理，导致试验室内部管理混乱，甚至有些已经将试验室管理承包出去，导致缺乏有效的技术控制和管理，从而使得土工试验质量逐渐下降。土工试验室隶属于水利工程勘察单位，没有明确的行业标准和要求来规范土工试验室的资质，也没有有关的监督管理部门。

近些年来，土工试验常存在重复劳动，严重影响了土工试验进度，加之专业技术人员缺乏，他们比较重视土工试验成果的审核，因此，为了将这一项工作做好，几乎将所有的仅有的专业技术人员都应用于此，而致使对工程的分析总结没有重视起来，从而使得土工试验技术水平的提高受到阻碍。随着水利工程建设的快速发展，水利工程勘察单位也越来越多，按照国家相关部门规范要求。就目前情况而言，必须进一步加强勘察资质和土工试验的规范化管理，从而促进水利工程建设的顺利进行，这也是它们亟须解决的一个问题。总而言之，土工试验为水利工程勘察提供了可靠地数据支持。

总而言之，土工试验是水利工程勘察过程中的一种重要环节。土工试验的结果对水利工程勘察效果有着很大的影响。因此，在土工试验过程中，要将所有因素影响其准确性的现象降至最低，从而提高水利工程勘察的准确度。

参考文献

[1] 廖世淼.土工试验质量管理措施研究[J].科技资讯，2014（2）.

[2] 孙秀英.工程勘察中土工试验应用流程研究[J].科技创新导报，2013（12）.