土工试验成果在岩土工程勘察中的应用研究

何乐天

（广东省地质局第三地质大队，广东 韶关 512026）

根据建设工程要求，开展岩土工程勘察工作，通过对所获得到的数据进行分析和评价，以此来精准的掌握建设场地的地质和岩土工程条件，在岩土工程勘察中应用土工试验成果，明确各类工程建筑对地质条件的需求以及对地质环境的影响，在此基础上来制定合理的施工计划。岩土工程勘察中如何有效保证土工试验成果，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1 土工试验在岩土工程勘察中作用体现

松散堆积物是地壳表层岩石风化后形成的物体，风化过程也是岩土形成的过程。松散性、流动性以及自然性是岩土主要的三个特征，岩土不是连续的固体，因自身松散性特点，进而形成了较为明显的流动性特征；水、颗粒以及气体等是构成岩土的主要元素，加上不属于人工制成，是自然条件下形成的历史产物。

岩土工程项目建设性质的不同，对岩土的要求也有很大不同，不同类型的岩土所构成的颗粒大小与矿物质也各不相同，也就间接导致了岩土较为复杂的物理性质，为提升岩土工程勘察工作效率，开展土工试验是非常必要的，对确保岩土工程施工质量有着十分重要的作用[1]。

土工试验主要研究岩土界限系数与颗粒构成，最为明显的作用是帮助技术人员精准掌握岩土性质，通过分析岩土颗粒构成与分布情况，提取试验中具有导向价值的数据信息，以此来全面了解岩土的各项性质[1]。为保证土工试验数据分析精准性，技术人员在试验时需要对粗粒岩土进行划分和标记岩土物理性质，为后续岩土工程勘察工作提供强有力的参考依据。在土工试验的过程中，重点分析岩土三相构成比例，能够促使技术人员了解与掌握该地区岩土基本物理性质的同时，也能达到对岩土基本指标进行明确的目的。岩土界限系数主要是检测岩土中的含水率，主要用作于细粒岩土，岩土中含水率变化过大，就会形成不同的岩土形态。比如，当岩土出现固体状态、流动状态以及可塑状态等，技术人员就可通过检测界限含水率，来对细粒土进行界定，包括塑限、液限等。

针对岩土固结试验，试验中最为常用的两种数据分别是压缩模量和压缩系数，若岩土工程勘察工作中涉及基坑开挖等方面，还需要用到岩土的压缩指数和回弹指数等，土工试验原始数据、压缩值等数据对岩土工程后期基坑开挖有着较为突显的作用。针对岩土试验，通过检测岩石试验样品来确定岩土实际抗压强度，其相关数据是岩土工程后期地基处理重要的参考依据。为确保岩土工程整体施工质量，灵活运用相关技术，提升土工试验成果可行性以及可操作性，为岩土工程后期基坑开挖，地基处理以及基坑降水等施工程序提供有价值的操作依据。土工试验在岩土工程勘察中作用参考表1。

表1 土工试验在岩土工程勘察中作用

2 岩土工程勘察中应用土工试验成果应注意的问题

2.1 岩土含水率试验中需要注意的问题

含水率、密度以及比重是构成岩土测量的基本指标，岩土自身饱和度、孔隙度、干密度以及孔隙比等与上述三项测量指标有着十分密切的关系，三相指标一旦发生变化，不仅会影响其他岩土指标的测量，也会改变土工试验结果的性质。在实际试验的过程中，技术人员应注意这一点，含水率是这三项指标中最不稳定的，极易受到各类因素的影响，岩土地质条件的不同其含水量也会存在较大的差异，比如取样不标准、土层不均匀等因素都会影响土层含水量的试验结果，为确保土工试验成果准确性和勘察工作质量，必须要充分考虑这些影响因素，以此来避免岩土工程勘察工作出现偏差[2]。

2.2 岩土抗剪轻度及固结试验中需要注意的问题

岩土压缩性与抗剪强度之间存在着密切的关系，技术人员可根据这一关系性质来判断岩土压缩结果和抗剪结果。岩土压缩模量与压缩性强度有关，岩土压缩性越强，其压缩模量越低，其抗剪强度也会随之缩小。固结试验中上述关系并不能发挥效用，针对此问题，技术人员在进行试验时，应根据实际测量出的抗剪强度进行判断和分析。土工试验是岩土工程勘察中最为重要的环节，同时也是衡量测试结果的有效手段之一，测试结果精准性最终影响岩土工程质量和施工安全，因岩土自身复杂性特征，实际土工试验成果也有可能会出现一些异常现象，技术人员应注意此方面问题，秉持实事求是的工作态度，核查出现该异常现象的原因，最大程度上保障岩土工程质量。

2.3 岩土塑限及液限应用时需要注意的问题

岩土塑限和液限在岩土工程建设中有着十分重要的作用，其主要作用于对细粒土的分析和对比，测定可塑状态下岩土上限及下限含水量，通过提取试验中有价值导向的数据，对岩土塑性指数与液性指数进行计算，能够明确细粒土性质地基的实际承受力，是岩土工程后期地基处理主要需要用到的参考依据。在实际试验的过程中，部分岩土中含有许多沙粒，并不符合试验要求，若一旦对此类岩土进行试验，其岩土的塑性指数并不稳定，该试验成果也没有实际应用效果，因此，技术人员在试验时需要充分注意这一点，有利于确保土工试验成果精准性。

3 岩土工程勘察中土工试验成果的具体应用

通过对各项数据的调研和分析，发现土工试验成果有着十分显著的应用效果，尤其是一些地质条件较为复杂的岩土工程，不但为岩土工程建设提供强有力参考依据的同时，也极大地提升了岩土工程质量。

3.1 岩土含水率、密度以及比重试验参数的应用

岩土三相体系的构成分别是水、空气以及固体颗粒，三相体系比例如实反映着岩土的物理状态，比如岩土干燥或松散或潮湿或密实等。这几种状态是岩土基本的物理性质指标，对精准的评估岩土工程土层性质起到了关键性的作用。通过土工试验可直接测定含水量、密度以及比重，饱和度、孔隙度等数据都可借助上述三个指标计算而出。地质环境条件影响着岩土矿物质值大小，其矿物质值大小也影响着岩土密实程度，当岩土中矿物质成本越高，其岩土表面所吸附的水分也就越高。通常土粒比重在2.63～2.80范围内，大小值受岩土中矿物质成分影响，沙土比重大约在2.60～2.25之间；黏土比重则是在2.65～2.80之间，以上数据为同质量土粒中水分比重。在实际试验的过程中，由于沙土的密度要比黏土密度较大一些，当岩土中有机质过高，其比重值会相对缩减，若无特殊试验要求，技术人员在进行多方面试验时，选择经验值即可。此外，为确保土工试验成果精准性，对于试验样本的存储和运输应做好相对应的防护措施，严格按照试验流程来进行操作，并保持小心谨慎的试验态度，最大限度上确保土工试验成果准确性，缩小误差。

3.2 岩土界限含水率参数的应用

界限含水率主要应用于细粒土性质的测定，当细粒土从某一状态改变为另一种状态，则称之为岩土的界限含水率，岩土从流动状态转向为可塑状态，则称之为塑性上限含水率（液限）；反之，岩土从可塑状态转向半固定状态，则称之为塑性下限含水率（塑限）。这两项指标是细粒土进行测定的重要参数，主要是为了判断岩土工程建设中所涉及到的岩土状态。

液塑限联合测定仪是现阶段岩土工程勘察中最为常用的一种测定方式，该测定方式可以精准的计算出岩土可塑性范围，当测定出岩土中的可塑性指数越大，则表明岩土中所含有的水分也就越多，相对应的岩土与水之间的作用也就越强烈。液性指数是指岩土中天然含水率与塑限及塑性指数三者之间的比值，也是表示岩土天然含水率与界限含水率之间的相对关系[3]。在实际试验的过程中，技术人员需要注意所测定出来的液塑限数值并不能将岩土天然含水率完全反映出来，也不能将液限指数作为判断岩土物理状态的唯一数据，尤其是测定含有颗粒较多的岩土。因此，技术人员在进行试验时，并不能完全依靠过去的经验值，应该根据岩土工程周围实际情况，并结合所测定的数据来进行判断，在此基础上来制定适合该地区岩土工程建设的施工方案，保障岩土工程质量。

3.3 岩土抗剪强度试验参数应用

抗剪强度由岩土黏聚力和内摩擦力构成，土粒之间表面所产生的摩擦力和咬合力，则称之为内摩擦力。原始黏聚力、固化黏聚力以及毛细黏聚力是组成土粒间黏聚力的主要参数，岩土抗剪强度与内摩擦力之间存在着密切的联系。较为松散的岩土中因湿度不够，所产生的毛细黏聚力会相对较小，在试验中可忽略不计；而黏性较强岩土的抗剪强度则由黏聚力和内摩擦力形成；所以，岩土黏聚力作用强度会随着岩土颗粒大小而变化，其岩土塑性也会有一定影响。

岩土抗剪强度的测定通常采用以下三种方式：第一，快剪试验。主要应用于抗剪强度要求不高的岩土工程，若工程现场出现短暂的固结现象，可采用固结快剪试验，岩土工程排水条件也会影响快剪试验应用的方式；第二，剪切试验。该方式主要应用于要求地基土强度的岩土工程中，对基坑和边坡的稳定性进行测定，通过进一步分析试验成果的准确性，来确定岩土工程质量和安全。在实际试验的过程中，技术人员必须严格按照相应的试验流程来进行操作，一旦出现误操作，不仅会给岩土工程造成无法挽回损失的同时，其岩土工程建设施工也无法得到安全保障。

4 结语

综上所述，岩土工程勘察中应用土工试验成果，有利于确保岩土工程勘察工作顺利开展的同时，也能有效提升岩土工程勘察工作效率和精准性。重视土工试验成果在应用时需要注意的问题，根据实际应用情况，合理应用土工试验成果，制定科学且针对性的岩土工程勘察计划方案，为后期各项基础工作实施提供参考依据的同时，也能最大程度上保障工程质量。