土工试验成果在岩土工程勘察中的应用及常见问题浅析

赵雅帆

近些年来，各地加大资源投入力度，有计划地扩大岩土基础设施建设规模，实现岩土工程的有效供给，厚植区域发展内生性优势。根据国家相关部委公布的数据，2020年国内岩土工程业增加值达到72996亿人民币，同比增长3.5%，为保持行业平稳有序发展，应当对现有产业形态作出适度调整，突出技术要素、数据要素作用，通过土工试验等路径，引导设计团队、施工企业整合资源，优化体系，确保项目开发质量，降低质量隐患以及成本风险，兼顾项目建设经济价值与社会价值。

1 岩土工程勘察土工试验概述

岩土工程勘察土工试验涉及多项技术要求，涵盖不同任务指标，为确保土工试验有序开展，应当从整体角度出发，全面掌握了解土工试验内容与方法，梳理技术定位与实践价值，为后续试验成果应用的研究奠定坚实基础。

1.1 岩土工程勘察内容

岩土工程勘察作为建设项目的前置环节，是确保项目可行性，提升工程的整体质量，降低管理难度的有效方式，随着我国岩土工程体系日益成熟，岩土工程勘察重大作用逐步凸显，相关团队投入大量技术，进行勘察体系的健全与完善，旨在提升岩土勘察成效。现阶段岩土工程勘察大致可以划分为可行性勘察、初步勘察、详细勘察等三个阶段，不同阶段的任务定位有所不同，可行性勘察主要对某一区域地质条件进行初步调查，掌握地质结构、地质环境，论证项目建设可行性。初步勘察、详细勘察则主要配合项目设计工作要求，借助系列技术手段，汇总区域地质、水文等各类信息，辅助设计团队定向优化完善设计方案。

1.2 土工试验职责定位

土工试验作为岩土工程勘察核心组成部分，是测定工程地基性能的重要举措，依托对各类试验数据的验证分析，对地基牢固程度以及填筑料质量进行科学评估，从而避免了项目建设施工的盲目性，减少质量问题的发生。经过长期实践探索，土工试验项目类型更为多元，试验方法更为多样，较好地满足不同场景下的岩土工程勘察需求。具体来看，在土工试验过程中，借助系列技术设备与试验手段，工作人员实现了对密度、孔隙比、含水量、液限塑限等核心参数的快速获取，为可行性勘察、初步勘察、详细勘察提供了数据支撑。同时，考虑到不同试验对象的差异性，土工试验环节，工作人员可以利用烘干法、环刀法、灌砂法、数显式土壤液塑限联合测定仪、渗透试验、三轴试验、固结试验等多种手段，快速掌握试验区域基本情况。土工试验稳步有序推进，可以帮助工作人员快速掌握土壤品类、型号、力学性质等主要数据，同时对整个土壤情况开展实时试验。在实际试验试验环节，工作人员要搭建起完备化工作模式，排除误差干扰，保证土工试验结果精准性。由于整个土工试验涉及不同指标，工作人员在整个试验周期内，需要严格遵循系列试验标准与规范，落实试验制度要求，避免人为因素对于整个土工试验结果的影响，保证试验成果的精准性。

2 岩土工程勘察土工试验常见问题

岩土工程勘察土工试验开展过程中，受到多种因素影响，在外业与内业试验过程中暴露出诸多问题，分析梳理问题短板，有助于技术团队厘清工作目标，细化工作要点，确保土工试验成果科学应用的有效性。

2.1 试验样本制备不达标

在土工试验工作当中应加强试验细节管控，有序做好样品提取、制备以及分析工作，实现对样品含水量、塑限等形状的科学分析，确保顺利完成相关试验任务。取样工作科学性与有效性，对于试验试验结果有着最为直接的影响。在整个所选取的试验样本，应当具有代表性，样本选取后，采取密封方式将其放入到实验室之中，避免样品在运输过程中出现受潮的情况。试验人员在获取到试验样本后，严格按照内业试验操作规范，对试验样本进行科学处理，当样品温度与实验室温度一致时，调试相关试验设备，选择恰当的试验方法，组织开展后续试验活动。但是从实际情况来看，部分工作人员没有落实各项试验操作规范要求，依规开展土工试验样本制备工作，导致样本制备不达标，影响最终的试验效果。例如，根据土工试验内业试验样品制备要求，对于粉土的粒径应当达到0.075mm，质量不应当超过样品总质量的50%，塑性指数小于10。但是在实际样品制备过程中，样品颗粒构成往往较为复杂，影响了实验室业内试验工作顺利开展。同时对于部分粉砂在进行塑性指数分析过程中，部分工作人员没有结合岩土勘察区域地质环境，进行综合分析，沿用原有的塑性指数进行测试分析，从而诱发试验误判。

2.2 试验环节把控不严

土工试验环节，环境因素对于试验试验结果精准性有着深远影响。就材料构成来看，为实现土工试验效果，试验工作推进过程中，应当做好实验室湿度等环境因素管控，实现对环境要素精准化调节，为土工试验营造出良好环境。基于这种认知，在整个土工试验过程中，应当认真做好环境因素管控，采取人工介入方式，营造良好试验环境，确保湿度、温度等要素达到土工试验要求，为后续试验工作有序开展创造条件。部分工作人员在整个试验过程中，没有能够建立起标准化试验机制与流程，对试验测试环节把控不够严格，这种情况的发生，破坏了土工试验外业与内业工作环境，对于试验对象含水量等相关指标的评估产生了干扰。例如在进行试验过程中，工作人员没有按照样品处理要求对试验样品进行封装，导致样品受潮，进而使得后期含水量试验过程中，样品试验结果超标。现阶段，土工试验主要采取半手工半自动化的方式进行，在样品提取、设备准备等方面仍需要人工介入，由于不同人员理论认知以及操作习惯存在差异，使得试验试验结果也会出现一定误差，从而影响整个土工试验结果精准度。为适应这种局面，应当定期做好试验人员业务培训等系列工作，打造规范化操作机制，引导良好心态的形成，降低人为因素对于土工试验工作的影响，保证试验数据的准确性与全面性。尤其在土工试验外业试验工作推进环节，工作人员需要遵循地质调查、测绘、勘测、采样以及原位测试等基本流程，有序开展系列操作，但是从实际情况来看，部分人员在原位测试过程中，没有结合试验对象，进行试验方式的科学选择，诱发系统性试验误差。例如对于含水量较大的淤泥区域，在原位测试过程中，仍旧选择标贯试验，以判定土壤性质以及承载力。但是标贯试验受到技术原理等因素限制，无法全面反馈淤泥含水量、液限以及塑限等参数，影响土工试验结果，对于后续施工活动产生较大干扰。

3 岩土工程勘察土工试验主要参数

岩土工程勘察土工试验受到自身技术定位与使用场景等因素影响，在土工试验开展环节，应当立足实际，梳理土工试验主要参数，通过参数分析与应用，廓清工作思路，搭建完整的土工试验应用体系。

从土壤结构组成来看，其主要由固体颗粒、空气以及水分构成，三种分成之间的相互关系，是影响土壤物理形态的重要因素。系统掌握土壤内部固体颗粒粒径、空气比重以及水分含量等核心数据，可以精准判定土壤物理性状，为岩土工程建设可行性验证。基于含水率参数的重要性，在整个土工试验过程中，应当认真做好系列检测评估工作，实现对土壤物理性状全面掌握。液限与塑限作为细粒土物理性状评估的重要属性，是区分岩土特性的重要指标，对于岩土勘察成效有着最为直接影响。基于这种认知，土工试验过程中，应当系统性做好液限、塑限分析等系列工作，论证土壤性状变化界限范围，为土壤处理提供数据支撑。

4 土工试验成果应用成效提升策略与方法

土工试验成果应用过程中，技术团队应当从实践角度出发，以科学性原则、实用性原则为框架，坚持问题导向，坚持技术牵引，采取切实可行的技术举措，优化调整土工试验成果应用路径，提升成果应用成效。

4.1 实现样品有效管理

土工试验样品处理工作，对于最终试验结果有着深远影响。实际工作环节，试验团队需要加强岩土勘察样品管理系列工作，依据样品管理程序，开展试验样品接收、制备、流转、存储、处理等系列工作，实现样品全过程管理，避免样品管理不当，影响土工试验结果。例如试验团队需要着眼于试验样品特点，建立土工试验样品标识系统，通过样品标识处理，确保不同试验状态下，样品不发生混淆。同时划定专门区域，分类开展好试验样品保管，考虑到检验样品数量较多，试验团队可以借助RFID技术，实现试验样品类别与数量信息快速识别、精准采集，提升试验人员对于样品调控能力，搭建起岩土勘察样品调取平台，压缩岩土勘察获取周期，提升样品调取成效。样品处理后，还应当系统性做好土工试验结果质量控制，实时记录样品试验结果，借助横向对比，及时发现样品试验结果中存在的系统性偏差，确保土工试验样品结果科学性。

4.2 理顺试验实施流程

考虑到差异化试验要求，试验团队可以采取实验室试验与现场试验等多种方式，稳步推动土工试验工作。实验室试验环节，试验人员需要认真核对试验样品信息，准确评估试验样品的可检性，确定样品具有可检性后，试验人员做好实验室试验标识，避免样品转接流转中出现差错，减少试验误差。上述工作完成后，试验人员严格按照实验室试验规范，对试验环境、试验条件、试验设备等做好调试，有序做好试验工作，试验过程中，认真填写试验记录，形成试验历史数据，完善试验信息数据库，确保实验室试验任务顺利完成。现场试验环节，试验人员要根据岩土勘察现场基本情况，灵活做好试验设备布局，以确保试验设备可以正常运转。对试验设备输出数据，试验人员需要开展数据记录、存储以及分析等工作，同时做好试验仪器复位、停机相关操作，构建起完善的现场试验实施流程。

4.3 持续发挥设备优势

土工试验有赖于系列检测设备的支持，为确保试验工作稳步开展，土工试验工作开展过程中，试验团队一方面需要根据试验目标、试验对象，做好土工试验检测设备选型工作，确保检测设备符合土工试验各项要求。另一方面应当根据设备类型，制定系统化设备管理方案，做好设备参数调试。例如数显式土壤液塑限联合测定仪作为现阶段应用频率较高的土工试验检测设备，其操作简单，实用性较强，具有性能稳定、数据可靠以及测量精度较高等优势，在实际操作过程中，试验团需要严格按照操作规程，做好数显式土壤液塑限联合测定仪操作相关工作。在检测工作开展之前，将仪器放置在水平工作台上，并调整水平螺旋脚，使其固定在相关区域。固定操作完成后，对设备进行3分钟的预热处理，然后将检测样本放入到检测设备之中，为确保测量精度，往往采取往复两次的测量方式，以消除检测误差，提升土工试验精准度。

4.4 健全试验报告流程

从过往经验来看，土工试验成果作为岩土勘察的重要组成，是评估工程建设方案可行性的重要依据，为消除工作漏洞，确保勘察工作成效的发挥，需要利用好土工试验成果，构建土工试验成果获取、分析模式。土工试验工作结束后，为提升试验数据实用性，降低成果数据获取难度。试验团队需要对试验过程中获得的试验数据开展整理，按照系列要求，梳理试验数据，梳理过程中，对错误数据、误差数据及时进行处置。同时为降低数据获取难度，试验团队需要依据相关格式，编制试验报告，并对试验报告进行编号处理。在报告编制完成后，试验人员需要对报告开展二次核对，核对无误后，在报告相关区域进行签字，以细化工作责任，确保土工试验工作成果得以全面呈现。试验团队完成在试验报告编制后，需要安排专业人员，对试验报告开展常规整理，开展科学存档，建立试验报告目录，为后续档案资料查阅以及使用提供便利条件，发挥土工试验工作在项目施工管理中的积极作用。同时积极进行土工试验成果档案电子化进程，依托计算技术、信息技术、云计算技术等，搭建起土工试验成果报告数据库平台，实现对土工试验数据的智能化管理，增强土工试验数据使用效能，扩大适用场景，更好地满足岩土勘察工作开展要求。

4.5 精准把握试验参数要求

土工试验进行过程中，考虑到整个试验周期较长，往往需要同步进行系列试验检测，以确保土工试验效率。基于这种目标定位，工作人员需要做好系列准备工作，根据试验对象，提前进行试验准备，选择最优化的试验方案。以土工试验的含水量与塑限分析评估为例，实际操作过程中，工作人员可以使用含水率、密度以及比重试验，获取试验土壤水分含量情况。实际操作过程中，考虑到相关指标难以进行直观性表达，工作人员可以通过孔隙比、孔隙率以及饱和度换算的方式，进行试验对象转换，获得系列数据，借助数学模型，计算含水量等相关指标。在这一思路指导下，工作人员可以采取压缩试验，同步取得孔隙比、孔隙率以及饱和度等参数，在压缩试验过程中，工作人员需要率先确定压缩系数与压缩模量，通过相关换算公式结合压缩试验结果曲线，获得土壤样品中的含水量数据。为确保最终试验成果，工作人员应当做好钻探取样工作，避免过度挤压影响样品相撞，引发孔隙比变化，同时认真做试验数据评估，排除干扰因素影响，确保检测结果精准性。土壤塑限试验过程中，为了保证了测试有效性，可以利用液塑限联合测定仪开展综合性试验评估，借助其技术优势，快速完成相关数据测试任务。在实际试验测试过程中，除了依据设备操作流程，对设备参数进行调试，确保设备良性运转之外，还应当对测试深度进行灵活调整，针对于不同测试对象，采取差异化处理方式。例如在岩土工程中，液塑限测试使用的76g锥，其测试深度应当为10mm，将这一深度作为液限测试深度，数据获取后，继续锥子继续下沉2mm，将其作为塑限测试深度。公路项目中，液塑限测试使用的76g锥，其测试深度应当为17mm，将这一深度作为液限测试深度，数据获取后，继续锥子继续下沉2mm，将其作为塑限测试深度。通过这种试验方式，可以确保整个试验结果精准度，排除干扰因素影响。借助上述处理手段，可以有效提升岩土测试水平，科学应对岩土工程管理盲目性。

5 结语

岩土工程勘察土工试验对于整个工程项目质量等级与安全系数有着最为直接的影响，基于这种内在联系，工程项目各参与主体对于岩土工程勘察系列数据采取了更加审慎的态度，对于数据精准度、完整度提出了更高要求。文章以岩土工程勘察土工试验作为研究对象，从多个角度出发，积极探讨土工试验开展策略与方法，实现试验成果的科学转换，辅助设计团队以及施工企业有序做好系列工作。