浅谈岩土工程测试与无损检测技术的应用

王琼

摘要：随着我国经济的不断发展，建筑事业也是在高速发展。在这个大环境下，岩土工程建筑的安全性自然变得极其重要。但因为建筑工程在自然环境和长期运营的共同作用下，发生损坏现象在所难免。通过岩土工程无损检测技术的应用，诊断岩土工程的损伤情况及其程度，评估出建筑工程的可靠性、耐久性以及承载能力等方面，进而为岩土工程出现异常时提前做出预警信号，从而为建筑工程的养护、维修等处理提供可靠的依据和指导。

关键词：岩土工程；测试技术；无损检测技术

中图分类号：TU472文献标识码：A 文章编号：1674―3024（2016）07―188―02

前言

岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。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， 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。

1岩土工程测试技术的分析

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。

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规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。

2岩土工程测试方法

2.1 极限平衡法

极限平衡法是由 Fredlund 于 1981 年基于非饱和土理论提出的，是目前对边坡瞬态情况下计算运用最广泛的方法之一。李兆平（2001）首先利用渗流求解软件，求得边坡瞬态渗流场，再利用极限平衡法结合已求的的渗流场分析边坡稳定性。刘建华（2009）对降雨过程中边坡土体内部的渗流情况进行了详细分析，得出边坡土体的内聚力c 和内摩擦角减小，边坡体内部局部区域软化结论。由于边坡体内不同位置的孔隙率、颗粒直径、排列方式、级配情况诧异很大，所以对边坡体内的渗流场计算的结果离散性较大。尽管如此，极限平衡法为边坡在暂态情况下的计算提供了依据，实现了计算的可能性，极限平衡法一般在对边坡做定量评价时运用。

2.2 极限分析法

极限分析法的依据是 Drucker 建立的塑性力学极限分析中的上下限理论。陈祖煜（1994）将该理论运用到边坡土体稳定性的分析中。殷建华（2003）在此基础上，考虑孔隙水的影响，采用极限分析法对边坡稳定状态进行了分析说明。王均星（2007）同样采取极限分析法，对降雨条件下的边坡稳定性进行研究，阐述了土体塑性分析中固结理论应用的必要性，同时提出要把如何精确模拟边坡孔隙水压力大小作为之后重点解决的问题。

2.3 有限元法

随着计算机的发展，使得大数量单元、大工程量的计算成为可能，这也推动了有限元方法在非饱和土边坡上的应用。有限元方法将边坡土体划分为足够小的单元，土体中渗流计算得到的空隙水压力和土体有效应力更加符合实际情况，并且能够实现对边坡土体从稳定到破坏整个渐进过程的实时反映。这类方法在目前的研究中最为常见。

Zienkiewicz（1975）首次提出有限元强度折减法并将该方法成功运用于非饱和边坡稳定性分析中。赵尚毅（2002）采用有限元强度折减法对大暴雨条件下边坡安全系数进行计算，所得结果与传统计算结果比较接近。刘金龙（2006）利用有限元法首先进

3关于岩土工程无损检测技术的概述

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。理论分析、室内外测试和工程实践是岩土工程分析三个重要的方面。岩土工程中的许多理论是建立在试验基础上的，如Terzaghi 的有效应力原理是建立在压缩试验中孔隙水压力的测试基础上的，Darcy 定律是建立在渗透试验基础上的，剑桥模型是建立在正常固结粘土和微超固结粘土压缩试验和等向三轴压缩试验基础上的。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。

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。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。

4岩土工程无损检测技术的具体应用

4.1 超声波检测技术

所谓超声波检测技术主要是对检测桥梁内的空隙，通过检测其瞬间应力波原理而进行的。通过使用小钢球来敲击混凝土的表层，通过较为短暂的机械撞击所产生的低频应力波，并传递到建筑工程结构的内部，然后再从断裂面反射出来，接着再进行反射波形态的分析，随后判断出建筑工程的空隙部位。该技术就是通过对来自多个方面的超声波加以利用，进而引发瞬间共振，对岩土工程的裂缝以及结构完整性加以检测，然后从所得信号记录中对空隙的位置进行了解。在超声波探伤中，有透射和反射两种方法，其中具有较高精确度的方法就是反射方法，脉冲发射器通过探头把超声波短脉送进试件中，当回波从试件存在缺陷的位置或者边缘返回来的时候，经过信号处理器会将其幅度以及传播时间显示在示波器中。当知道试件中的声速，那么就可以结合示波器上所得到的信息得出结果。但是该技术还是存在一定的不足之处，就是有多种因素会容易影响到该技术的检测结果。

4.2 光纤传感检测技术

光纤传感检测技术就是通过利用一些具有敏感特性的特定物理量，将外界的物理量转化为光信号，进而对其进行直接测量。在岩土工程的检测中也有光纤传感检测技术的应用，可以对工程多方面的状况进行有效检测，其中包含有钢索索力、应变特性以及预应力连续混凝土的内部应力等。尽管光纤应变传感器具有的优势如此多，但因为其较为昂贵的价格，使得其在岩土工程检测工作中很难得到推广。

4.3 探底雷达检测技术

探地雷达检测技术就是通过对10～1 000 MHz 或者更高的高频电磁脉冲波加以利用，所采用的方式是宽频带短脉冲，从在地下送入发射天线，在地下传播雷达脉冲波的期间，如果遇见其电性存在差异的介质交界面，那么地下就会有部分的雷达脉冲波的能量反射到地面上，再被接收天线接受。该检测技术能够精确检测出工程缺陷区域的大小、深度及其形状，同时其具备的优势还有简单的操作、高效率以及对人力资源的节省等方面，而且该检测技术的检测范围也较大，不会受到周边环境而影响其检测结果。该技术是通过对从地下介质交界面位置返回的反射波进行研究，记录反射波的波幅情况以及反射波到达地面所消耗的实践，然后结合其记录结果信息对工程进行地下介质具体分布情况的分析，且因为该技术所具有的高分辨能力，让其在检测浅层和超浅层等方面备受青睐。在检测岩土工程工作中，通常会在以下5 种情况中应用：

①检测挡土墙病害。

②检测基层厚度。

③检测基层含水情况。

④检测基层密实性。

⑤检测面层厚度

虽然在检测道路桥梁工程方面，该检测技术具有较好的前景，但是因为其成本较高，所以还需要不断研制和推广。

5结束语

总之，随着我国建筑工程及科学技术的逐渐发展岩土工程领域也有了新的目标对岩土工程的要求也逐渐提高。应采用标准化取样方法、工程地球物理探测技术、新仪器及新方法的研发、室内试验、现场试验、数据分析以及理论预测等使岩土工程测试及检测技术得到进一步发展。

参考文献：

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[2]陆浩科. 谈岩土工程测试与检测技术内容以及应用[J].地球，2013，28（5）：288-289.

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