岩土工程勘查中土工试验质量规范化管理研究

2022-07-07赵璐

工程与建设 2022年3期

赵璐

(山东岩土勘测设计研究院有限公司，山东烟台 264000)

0 引言

在对市场现有工作的研究中发现，现有大部分岩体工程在实施前，没有采取有效的措施进行土工试验[1]。即便少数施工方制定了土工试验流程，但也由于试验过程缺乏规范性，导致土工试验的实施无法达到既定效果[2]。因此，下文将土工试验作为切入点，尝试提出针对试验的规范化管理措施，为岩土工程的实施提供科学与可靠的数据作为决策支撑。

1 岩土工程勘查中土工试验的意义、内容与存在问题

可以将地质调研、岩土勘查作为土建工程与岩土工程中的重要环节，在此过程中，土工试验又是岩土工程的核心步骤，只有采用标准的试验行为、科学的试验手段，对采集样本进行针对性分析，才能得到精准、有效且可靠的土工数据[3]。因此，也可以将通过土工试验得到的地质数据作为提高岩土工程质量的支撑，将试验数据作为参照，设计岩土工程项目建设方案，从而为后续的岩土施工提供更加坚实的支撑。同时，应明确土工试验数据的标准性、可靠性与时效性，这是保证岩土工程质量的基础。在一个完整的岩土工程项目中，建设方与施工方需要执行的首要工作是“建设地基”，只有保证了岩土下层地基的稳定性与牢固性，才能为工程项目的实施提供安全保障。而此时土工试验的作用，便是将地质学理论、项目建设力学性能作为参照，通过对项目建设区域的针对性采样，获取工程地质信息，并在掌握区域地形、地势、地貌等信息后，进一步描述地质稳定性系数、安全性系数、强度系数等[4]。

在明确了此项工作的重要意义后，下面再对土工试验的内容进行阐述。土木工程项目在建设过程中，会因受到施工区域岩土分布不均的影响，出现施工建设区域岩土特性不稳定的现象。因此，需要在建设施工前，派遣技术人员与专业的工程地质人员，到施工现场进行调查与测绘，使用专业的仪器设备进行地质初步勘探，确定土工试验的取样点，并在完成土体的采样后，采用原位测试联合实验室测试的方式，对土体性能与质量进行检测，以获取高精度的试验结果数据。试验的具体内容包括：土体力学、物理学性能的检验，土体质量与强度的测试等[5]。通过大量的试验与测试得到施工建设区域的岩土性质数据，按照工程标准，编制对应的实验数据报表，以保证工程项目的顺利实施。土工试验的内容可以划分为两个主要类别，分别为物理测试与力学试验，两个类别的试验内容具体见表1。

表1 土工试验类别与对应的试验内容

尽管实验室已针对此方面工作制定了完善的工作方案，但要在真正意义上落实此项工作，还需要做好对现有试验管理工作不足的分析。例如，在试验中，大部分技术人员存在专业能力不达标的问题，土工试验操作不准确，导致最终试验数据出现偏离；测试的土体样本针对性较差，无法将测试的结果作为决策参考依据，获取的数据无论在价值性层面分析，或是在可行性层面分析，均存在问题；实验室内的仪器设备需要定期投入资金进行养护维修与管理，但显而易见的是，大部分实验室忽略了此项工作步骤，或实验室没有额外的资金用于更新设备；等等。

2 岩土工程勘查中土工试验质量规范化管理

2.1 确定土工试验质量规范化管理标准

首先，针对当前岩土工程勘查中土工试验质量在管理方面存在的不合理问题，尝试通过对其进行规范化处理的方式，促进土工试验质量不断提升。针对上述土工试验问题，首先应当建立更加明确的质量管理规章制度，并在制度当中明确各个岗位的具体职责[6]。同时，试验人员在开展各项工作的过程中，都应当熟知并掌握具体流程以及试验的标准。在试验的过程中，能够按照明确的规章制度完成各项操作，结合具体岩土工程勘查得到的地质数据信息，实现土工试验的开展[7]。除此之外，试验过程中，还应当与其他各个专业以及各类工种实现协作试验，确保其相互之间起到良好的辅助作用。当前在岩土工程勘查当中，大部分土工试验都包含以下几个步骤：第一，接收获取到的样本及相关信息资料；第二，客户在完成对土工试验单的填写后，将其交由试验人员；第三，由试验人员按照任务单当中的具体操作内容，完成试验工作。土工试验基本流程如图1所示。

图1 土工试验基本流程示意图

结合图1中的内容完成土工试验，为了进一步促进土工试验质量的提升，在规范化管理标准当中，针对原状样和扰动样要求其应当分别采取不同的试验方式。针对原状样的试验应当首先完成对其开土制样和描述，并通过压缩试验、直接剪切试验、含水率试验等操作完成对原状样的试验。针对扰动样的试验主要是完成对其颗粒的分析，并在引入密度计法、筛析法、移液管法等基础上，完成对其的土工试验。按照上述标准流程完成对不同样本的土工试验，能够有效促进试验质量的提升，并为后续其他岩土工程勘查工作的开展提供更加有利的试验数据依据[8]。

2.2 土工试验样本规范化采集管理

国家标准中针对岩土工程勘查提出了明确的要求，在开展土工试验时，必须保证所有获取到的试验样本都应当符合土质性能指标提出的试验要求，并且对于各类仪器设备的使用，其基本参数和技术也同样需要符合国家标准。在具体开展土工试验时，检测的主要内容包括对试验样本的含水量测定、密度测定、颗粒分析等[9]。因此，若采集的试验样本本身存在问题，则会造成最终试验结果的不准确。针对这一问题，除了要针对土工试验质量制定规范化管理标准以外，还应当针对土工试验样本进行更加规范化的采集管理。将提高试验样本质量，提高样本代表性作为规范化采集管理的目标，在对样本进行采集、保存、运输以及检测的过程中，试验人员应当按照明确的规范标准完成各项操作[10]。具体而言，测定时，常常会由于试验人员的取样不规范、样品采集质量未达标等，影响到最终试验测定的含水量结果。对此，在进行土工试验样本采集时，应当首先利用削土刀对两个断面进行修理和平整处理，并初步实现对外在表现特征的判断。结合试验人员的工作经验，完成对岩土质量等级的划分[11]。表2为常见的岩土质量等级及试验内容。

表2 常见的岩土质量等级及试验内容

在具体开展土工试验的过程中，结合表2中的内容实现对岩土质量的等级评定，同时针对岩土的具体物理学性质进行描述和评估。在选择测定方法时，应当确保各项数据的准确和可靠，并且在测定时试验人员应当做到小心谨慎，每一个环节都应当认真按照规范标准完成操作。

2.3 土工试验设备规范化维护与保养

土工试验中为了进一步提高试验数据的科学性和准确性，还应当针对试验过程中使用的各类仪器设备进行规范化管理，并实现对其定期或不定期的维护与保养。具体而言，首先在试验开始前，针对各类试验仪器设备进行检定和校准，确保试验过程中所使用的所有仪器设备都符合规定标准。其次，针对正在使用中的土工仪器设备进行二次检定和校准，并在试验期间也需要进行反复地核查，确保仪器设备能够始终保持良好的可行度检定和校准状态。再次，针对未使用的试验仪器设备应当以季度为单位，对其进行维护和保养，保证每个季度完成一次完整的校验和保养工作，尽可能避免有缺陷的设备被应用到试验项目当中，造成对试验及试验结果的影响，同时也为了避免设备故障积小成大、积少成多，造成最终设备无法正常使用。最后，还应当根据岩土工程勘查工作的实际开展情况，投入必要的资金，配置各类现代化的高精密度仪器设备，以促进土工试验结果的精度不断提升。

2.4 构建规范化土工试验软硬件环境

对于土工试验而言，构成其试验环境的各类硬件设备和软件都是其最基础的工具。针对这一方面存在的问题，需要构建更具规范化的土工试验软硬件环境。在构建的过程中，应当结合国家对土工试验提出的规定要求，选择精度高、偏差小的仪器设备，并针对现存老化、精度低、使用超年限的设备进行及时替换，积极引入国内外先进的试验仪器设备，以此为土工试验提供更加可靠的试验数据打下更坚实的基础。在软件条件方面，当前大部分土工试验使用的计算机软件开发技术相对落后，进而造成硬件设备也无法做到及时地更新以及充分发挥作用。

3 管理方法输出结果价值评估检验

选择某岩土工程勘查项目作为此次对比实验的研究对象，在勘查前，在工程项目建设区域进行试验区域的针对性采样，圈定土体采样点，使用专业的仪器设备进行土体采样，实验中，应分别按照本文设计的流程与管理方案、传统的试验管理方案，对土工试验质量进行规范化管理。

在使用两种方案完成对试验的管理后，可以得到多组针对土体物理测试与力学试验的结果。将使用本文管理方法得到的实验数据标记为A组数据，将使用传统管理方法得到的实验数据标记为B组数据，将两组数据传输到专家库，进行数据的综合决策与比对，将数据可用性与价值性作为实验指标。试验数据的价值性评价计算公式如下：

(1)

式中：JA,B为A组数据与B组数据的价值；i为试验结果数据价值评价指标；γ为数据的冗余性；α为数据可用性；β为结果数据重复性。将JA,B的取值定义在0～1。JA,B取值为1时，证明数据实用性较高，可以发挥对应的价值；JA,B的取值为0时，证明数据的实用性较低，无法在岩土工程勘查中发挥对应的价值。将A组数据与B组数据的评估结果绘制成折线图，如图2所示。