岩土工程测试与检测技术

《岩土工程测试与检测技术》

结课论文

学院工商学院

专业土木工程

班级2010级土木1班

学号20104830**

姓名常俊松

指导教师冯震

2013年5月12 日

河北大学工商学院2010级土木工程一班常俊松

目录

摘要 (3)

1、室内土工试验 (5)

2、岩体力学实验 (6)

3、岩土的原位测试技术 (7)

3.1地基静载荷试验 (7)

3.1.1试验设备 (8)

3.1.2设备的现场布置 (8)

3.1.3基本测试原理 (9)

3.2静力触探试验 (9)

3.2.1试验设备 (10)

3.2.2设备的现场布置 (10)

3.2.3基本测试原理 (11)

3.3圆锥动力触探和标准贯入试验 (14)

3.3.1、试验设备 (14)

3.3.2标准贯入试验 (15)

3.3.3基本原理 (15)

4.现场监控 (16)

5、计算机在岩土工程测试技术中的应用 (17)

5.1室内试验 (18)

5.2野外检测 (18)

5.3统计计算与分析评价 (19)

5.4专家系统 (19)

6、钻探技术与应用 (20)

6.1施工及运营会引起岩状变化 (21)

6.2深部土压力测试 (21)

6.3分层位移测试 (21)

6.4.抽芯验桩以检查桩体质量 (22)

7、岩土工程检测技术前景 (22)

参考文献 (23)

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论岩土工程检测技术的理论及其应用

摘要

21世纪是一个充满竞争和挑战的时代，是一场以高新技术为前导的产业革命，岩土工程检测技术必将在这场革命中获得新生。当然，我们更应该看到技术的每一次革命性进步，都伴随着矛盾与冲突，特别是体制和机制问题，是生产力与生产关系的相互作用，需要协调与适应，改革就成为必然。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得生活水平，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：原位测试技术；计算机在岩土工程测试技术中的应用;钻探技术与应用

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

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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

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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。下面介绍几种重要的岩土工程测试。

1、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：

1.1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。1.2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。

1.3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。

1.4.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

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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。1.5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。

2、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

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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

3、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。

3.1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

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压板的尺寸效应。

3.1.1试验设备

平板载荷试验因试验土层软硬程度、压板大小和试验面深度等不同，采用的测试设备也很多。除早期常用的压重加荷台试验装置外，目前国内采用的试验装置，大体可归纳为由承压板、加荷系统、反力系统、观测系统四部分组成，其各部分机能是：加荷系统控制并稳定加荷的大小，通过反力系统反作用于承压板，承压板将荷载均匀传递给地基土，地基土的变形由观测系统测定。

3.1.2设备的现场布置

当场地尚未开挖基坑时，需在研究的土层上挖试坑，坑底标高与基底设计标高相同。如在基底压缩层范围内有若干不同性质的土层，则对每一土层均应挖一试坑，坑底达到土层顶面，在坑底置放刚性压板。试坑宽度不小于压板宽度的三倍。设备的具体布置方式有如下两种：

1.堆载平台方式：

堆载

2.

设备安装时应确保荷载板与地基表面接触良好且反力系统和加荷系统的共同作用力与承压板中心在一条垂线上。当对试验的要求较高

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时，可在加荷系统与反力系统之间，安设一套传力支座装置，它是借助球面、滚珠等，调节反力系统与加荷系统之间的力系平衡，使荷载始终保持竖直传力状态。

3.1.3基本测试原理

平板载荷试验（Plate Loading Test，简称PL T）是一种最古老的、并被广泛应用的土工原位测试方法。平板载荷试验是指在板底平整的刚性承压板上加荷，荷载通过承压板传递给地基，以测定天然埋藏条件下地基土的变形特性，评定地基土的承载力、计算地基土的变形模量并预估实体基础的沉降量。平板载荷试验的理论依据，一般是假定地基为弹性半无限体（具有变形模量E0和泊松比v），按弹性力学的方法导出表面局部荷载作用下地基土的沉降量s计算公式。

3.2静力触探试验

静力触探测试〔static cone penetration test〕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。

静力触探具有下列明显优点：

（1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼有勘探与测试的双重作用；

（2）采用电测技术后，易于实现测试过程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，大大减轻了人的工作强度。

由于以上原因，电测静力触探是目前应用最广的一种土工原位测试技术，本章将重点加以叙述和讨论。

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静力触探的主要缺点是对碎石类土和密实砂土难以贯入，也不能直接观测土层。在地质勘探工作中，静力触探常和钻探取样联合运用。

静力触探技术在岩土工程中的应用在于：对地基土进行力学分层并判别土的类型；确定地基土的参数（强度、模量、状态、应力历史）；砂土液化可能性；浅基承载力；单桩竖向承载力等

3.2.1试验设备

静力触探仪一般由三部分构成，即：①触探头，也即阻力传感器；

②量测记录仪表；③贯入系统：包括触探主机与反力装置，共同负责将探头压人土中。目前广泛应用的静力触探车集上述三部分为一整体，具有贯入深度大（贯入力一般大于100kN）、效率高和劳动强度低的优点。但它仅适用于交通便利、地形较平坦及可开进汽车的勘测场地使用。贯入力等于或小于50kN者，一般为轻型静力触探仪，使用时，一般都将上述三部分分开装运到现场，进行测试时再将三部分有机地联接起来。在交通不便、勘测深度不大或土层较软的地区，轻型静力触探应用很广。它具有便于搬运、测试成本较低及灵活方便之优点。静力触探仪的贯入力一般为20~100kN，最大贯入力为200kN，因为细长的探杆受力极限不能太大，太大易弯曲或折断。贯入力为20~30kN者，一般为手摇链式电测十字板-触探两用仪。贯入力大于50kN者，一般为液压式主机。在参考资料中对触探仪有较为详尽的介绍。

3.2.2设备的现场布置

1．贯入、测试及起拔要点

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2.探头的归零检查应按下列要求进行：

1）使用单桥或双桥探头时，当贯入地面以下0.5~1.0m后，上提5~10cm，待读数漂移稳定后，将仪表调零即可正式贯入。在地面以下1~6m内，每贯入1~2m提升探头5~10cm，并记录探头不归零读数，随即将仪器调零。孔深超过6m后，可根据不归零读数之大小；放宽归零检查的深度间隔。终孔起拔时和探头拔出地面后，亦应记录不归零读数。

2）使用孔压探头时，在整个贯入过程中不得提升探头。终孔后，待探头刚一提出地面时，应立即卸下滤水器，记录不归零读数。

3.使用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m应记录一次读数；使用自动记录仪时，应随时注意桥压、走纸和划线情况，做好深度和归零检查的标注工作。

4.若计深标尺设置在触探主机上，则贯入深度应以探头、探杆人土的实际长度为准，每贯入3~4m校核一次。当记录深度与实际贯入长度不符时，应在记录本上标注清楚，作为深度修正的依据。

5.当在预定深度进行孔压消散试验时，应从探头停止贯入之时起，用秒表记时，记录不同时刻的孔压值和锥尖阻力值。其计时间隔应由密而疏，合理控制。在此试验过程中，不得松动、碰撞探杆，也不得施加能使探杆产生上、下位移的力。

6.对于需要作孔压消散试验的土层，若场区的地下水位未知或不确切，则至少应有一孔孔压消散达到稳定值，以连续2h内孔压值不变为稳定标准。其它各孔、各试验点的孔压消散程度，可视地层情况和设计要求而定，一般当固结度达60%~70%时，即可终止消散试验。

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3.2.3基本测试原理

静力触探自问世以来，不仅仪器几经更新换代，而且对触探机理研究也很活跃，如1974年和1978年召开了二届欧洲触探会议，1988年又召开了第一届国际触探会议。同时，历届国际土力学与基础工程会议、国际工程地质大会，以及近年来的国际地质大会的论文集中，都有原位测试及触探机理的研究文章。20世纪80年代以来，国内也有不少单位进行了这方面的工作，如同济大学、铁道部科学研究院、第四勘测设计院、长沙铁道学院、长春地质学院、中国地质大学及武汉水利水电大学等都进行了大量的研究工作，发表了论文，出版了专著或教材。有很多单位还进行了原型模拟试验，如西南交通大学、长沙铁道学院和中国地质大学。综观国内外的研究，一般都用纯砂做为试验介质。这主要是因为砂的抗剪强度只有内摩擦角一个指标，便于解释静力触探机理。但由于在纯砂土中难以测得触探时产生的超孔隙水压力，所以用纯砂不便于研究孔压触探机理。为克服此缺点，中国地质大学进行了以粘土为介质的原型试验，并取得了可喜的研究成果。静力触探机理的试验和理论研究对其测试方法和成果应用都有直接关系。因此，触探机理研究是很有意义的。但由于土的性质的不定性和复杂性以及触探时产生的土层大变形等，都对机理研究带来很大困难。因此，到目前为止，触探机理的理论研究成果仍不尽人意，很多方面的研究工作还在探索之中。

一. 承载力理论

由于CPT的贯入类似于桩的贯入过程，故很早就有人将两者进行

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13 比拟，提出用深基础极限承载力的相关理论来解释静力触探的工作机理并由静力触探的测试结果推求深基础的极限承载力。

基本思路是假设地基为刚塑体，在极限荷载的作用下地基中出现滑裂面，不同学者假定了不同的滑裂面，由此导出探头阻力和基础承载力之间的关系式。

然而，由传统极限状态出发的理论不能解释稳定贯入的许多特征，基于对滑移破坏面的不同假设而得出的结果也差异颇大。其根源可能与该法将地基土理想化为刚塑体，可以破坏而不会产生压缩有关。静力触探的实际贯入过程主要还在于迫使土体产生压缩，这与桩的贯入是有差异的。还有，作用荷载的性质也有差异。但有意思的是，Janbu 等人的理论结果和实测值相当吻合。估计这是理论本身内含的正负影

二. 孔穴扩张法methods ，简称土力学中，用柱状孔穴扩张解释旁压试验机理和沉桩，用球形孔穴扩张来估算深基础承载力和沉桩对周围土体的影响。CEM 在土力学中已有较深入的应用。球穴在均布内压P 作用下的扩张情况如图2-4所示。当P 逐步增加时，孔周区域将由弹性状态进入塑性状态。塑性区随P 值的增加而不断扩大。设孔穴初始半径为R 0，扩张后半径为R u ，

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塑性区最大半径为R p，相应的孔内压力最终值为P u，在半径R p以外的土体仍保持弹性状态。圆柱形孔穴在内压力下的扩张情况与上类似，只不过一个属于球对称情况，另一个属于轴对称情况。

用孔穴扩张理论来研究CPT的机理有两种实用成果，即估算静力触探的贯入阻力和在饱和粘土中不排水贯入时初始孔隙水压的分布。

孔穴扩张理论用于静力触探的机理分析主要有两点不足：一个是静力触探时的土体位移实际上并不是球对称或轴对称的；另一个是随着探头的贯入，孔穴中心实际上是在不断向下移动的，而并非是固定在一个位置。

除了上述理论外，还有将观察点固定在探头上，将土体视为流体的研究方法，以及有限单元法等，都获得了不少研究成果，但也都有其不足之处。

3.3圆锥动力触探和标准贯入试验

圆锥动力触探试验习惯上称为动力触探试验（DPT：dynamic penetration test）或简称动探，它是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥形探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数（或贯入能量）来判定土的物理力学特性和相关参数的一种原位测试方法。标准贯入试验习惯上简称为标贯。它和动力触探在仪器上的差别仅在于探头形式不同，标贯的探头是一个空心贯入器，试验过程中还可以取土。

3.3.1、试验设备

动力触探使用的设备包括动力设备和贯入系统两大部分。动力设备的作用是提供动力源，为便于野外施工，多采用柴油发动机；对于

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轻型动力触探也有采用人力提升方式的。贯入部分是动力触探的核心，由穿心锤、探杆和探头组成。

3.3.2标准贯入试验

试验方法

标准贯入试验的设备和测试方法在世界上已基本统一。按水电部土工试验规程SD128-86规定，其测试程序和相关要求如下：（1）先用钻具钻至试验土层标高以上0.15m处，清除残土。清孔时，应避免试验土层受到扰动。当在地下水位以下的土层中进行试验时，应使孔内水位保持高于地下水位，以免出现涌砂和塌孔；必要时，应下套管或用泥浆护壁。

（2）贯入前应拧紧钻杆接头，将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度。孔口宜加导向器，以保证穿心锤中心施力。贯入器放入孔内后，应测定贯入器所在深度，要求残土厚度不大于0.1m。

（3）将贯入器以每分钟击打15~30次的频率，先打入土中0.15m，不计锤击数；然后开始记录每打入0.10m及累计0.30m的锤击数N，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，锤击数超过50击时，不应强行打入，并记录50击的贯入深度。

（4）旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述记录，并测量其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。

（5）重复1~4步骤，进行下一深度的标贯测试，直至所需深度。一般每隔1m进行一次标贯试验。

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3.3.3基本原理

动力触探是将重锤打击在一根细长杆件（探杆）上，锤击会在探杆和土体中产生应力波，如果略去土体震动的影响，那么动力触探锤击贯入过程可用一维波动方程来描述。

动力触探基本原理也可以用能量平衡法来分析，现将分析方法叙述如下。

对于一次锤击作用下的功能转换，按能量守恒原理，其关系可写成：

E m=E k+E c+E f+E p+E e（3-1）式中：E m——穿心锤下落能量；

E k——锤与触探器碰撞时损失的能量；

E e——触探器弹性变形所消耗的能量；

E f——贯入时用于克服杆侧壁摩阻力所耗能量；

E p——由于土的塑性变形而消耗的能量；

E e——由于土的弹性变形而消耗的能量。

除上列种类外，近年来还发展起来一些新的原位测试技术。岩土工程原位测试技术是岩土工程的重要组成部分。岩土工程多为隐蔽性工程，由于岩土性质的复杂多变，加之结构体与岩土体之间的相互作用难以把握，故岩土工程中发生事故的机率很大而且难于发现和补救。因此，重视和强化岩土工程中的监测和检测工作是十分必要的，而原位测试（检测）是实际工作中最常用也是最直观可靠的技术手段。

4、现场监控

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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。

5、计算机在岩土工程测试技术中的应用

计算机科学的飞速发展和岩土工程理论及方法日益完善，计算机与岩土工程测试技术的结合也就成为理所当然的结果。过去计算机应

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用多限于数值计算及数理统计如有限差分法、有限单元法、边界单元法、概率统计法等。目前计算机的应用已拓展到岩土工程数据库、专家系统、图形处理技术、智能式计算机以及AutoCAD 等方面。计算机与岩土工程测试技术的结合，已在国防机械、地矿石油、土木建筑、铁道交通等系统获得日益广泛的应用。表现在以下几个主要方面。

5.1室内试验

土工试验种类繁多，工作量大，易出差错。例如固结试验，如果多台固结仪同时工作，一个人是无法在规定的时间内同时记录几台仪器的沉降量的，即使稍微错开各台仪器的开始时间，一个人也显得十分忙碌，且常出差错。如果采用计算机进行自动数据采集处理，那么一台计算机可以同时监控几台甚至几十台同结仪，一个操作人员就可应付自如．又如动三轴试验，由于试验频率高，使得普通数显仪器的数码显示速度大大超过人眼的反应速度，因此靠人工是无法记录多个参量的变化值的，如果没有各类传感器及与配套的计算机自动数据采集系统，这类试验是不可想象的．现在已有不少单位建成了自动化程度相当高的土工试验室，从对各种土的物理、力学试验数据的实时采集到所需曲线图形的绘图及各种成果报表的打印等，均由计算机完成。

5.2野外检测

野外检测、原位测试是掌握土的物理力学性质的重要手段，计算机在这方面的应用也毫不逊色。目前，计算机已与旁压仪、动静触探仪、测桩仪等结合使用，进行野外数据的实时自动采集处理。如计算机测桩系统，不但能测出桩身完整性及单桩承载力，还能根据实

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测结果绘出桩长、桩径、缺陷位置及程度等信息，供有关单位和人员参考。此外，高速铁路、高速公路在动荷载作用下路基的动力特性，也要借助计算机快速采集和处理应力、应变、加速度等传感器传来的信号，才能分析得到。

5.3统计计算与分析评价

计算机在这方面的应用主要是指在特定的软件支持下，进行常规的统计，如回归、方差、相关、判别、趋势面、主因子等分折。一般的诸如沉降、边坡稳定性、土压力、地基强度等计算，比较复杂的如有限元、边坡单元、渗流、协同作用等的分析计算，可靠性理论和随机方法等等都能通过计算机的辅助解决。

5.4专家系统

专家系统是一个取自人类专家知识并贮存于知识库之中的信息体系。它能形成与回答涉及该信息中的各类同题．是用适当的人工智能技术将专家的某些理论知识和经验存放在计算机里的知识系统。由于专家系统利用了计算机具有大容量贮存记忆和运算速度极大这两个显著的优越性，并能模拟人的思维对同题求解．因此其在许多领域广为应用．在岩土工程中，南京大学的基于优势面理论的斜坡稳定分析、中科院地质所的地下工程岩体稳定分析、东北大学的围岩人类及支护设计等等专家系统，已开发并推广应用。专家系统隶属人工智能，是计算机技术在非纯数值分析中应用于实际同题的一个重要方面。目前岩土工程专家系统可分为两类：

第一类专家系统，是基于某个或某几个专家的知识、经验构造的，以专家的丰富知识、经验为系统的内容，由计算机再现专家的思维过

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程和解题水平，这类专家系统犹如专家大脑的复制，具有很强的模仿性，经验成分占很大的比倒．

第二类专家系统，是基于某类问题的起源、变化与发展而构造的，其知识获取不限于某个专家，而是许多专家，并且还包括与问题有关的研究成果、工程实例、理论分析等。与第一类专家系统相比，该类专家系统能让多因素互相取长补短，更好地解决工程实际问题。

除了上面提到的四方面应用之外，在土工试验汇总报表、计算机辅助成图等方面，计算机的广泛应用已非常成功，且图表整洁标准，大大减轻了试验人员的劳动强度，降低了误差，提高了工作效率。

随着计算机技术的发展及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。所以计算机在岩土工程测试技术中的发展和应用，将会给岩土工程领域带来巨大的活力，同时也提出了更高的要求。

6、钻探技术与应用

6.1 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

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河北大学工商学院2010级土木工程一班常俊松

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)测试和基桩抽芯叁方面介绍钻探技术的具体运用。

6.2深部土压力测试

杭州市运河截污工程需要在沟槽地面以下4ｍ处量测大直径污水干管地基中垂直土压力分布情况,其安装工艺[为:

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。

6.3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,如图2(ａ)。(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。如图2(ｂ)所示。

(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,

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