帥志強(qiáng)

摘 要：本文基于筆者從事土工試驗(yàn)的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以面向水利工程勘察的土工試驗(yàn)為研究對(duì)象，論文首先探討了土工試驗(yàn)的主要儀器和設(shè)備，進(jìn)而分析了工程勘查中土工試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：水利工程勘察 土工試驗(yàn) 問題 儀器 設(shè)備

中圖分類號(hào)：TV523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（a）-0053-02

土工試驗(yàn)為工程設(shè)計(jì)或施工提供可靠的基礎(chǔ)指標(biāo)和參數(shù)。如果測(cè)試指標(biāo)失真，不僅使按此設(shè)計(jì)的工程失穩(wěn)甚至于破壞，就會(huì)造成財(cái)力、物力的浪費(fèi)。土工試驗(yàn)成果因試驗(yàn)方法和試驗(yàn)技巧的熟練程度不同，會(huì)有較大差別。這種差別遠(yuǎn)大于計(jì)算方法所引起的誤差。工程勘察的主要目的就是查明有無影響施工場(chǎng)地穩(wěn)定的不良地質(zhì)作用，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，這一作用卻是存在，那么就對(duì)其作用進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致現(xiàn)象的原因，并將其對(duì)工程建設(shè)的影響作出客觀地評(píng)價(jià)。土工試驗(yàn)是工程勘察中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

1 土工試驗(yàn)主要儀器和設(shè)備（圖1）

1.1 物理試驗(yàn)儀器

土工試驗(yàn)在水利工程勘察單位量大面廣，要消耗巨大的時(shí)間和精力，儀器設(shè)備的改進(jìn)會(huì)給提高試驗(yàn)效果以及實(shí)驗(yàn)資料的質(zhì)量。（1）電子天平。在土工試驗(yàn)中，電子天平是利用率最高的設(shè)備。（2）液塑限試驗(yàn)儀器。液限塑限的確定目前很多單位還是采用圓錐儀法、搓條法來進(jìn)行，但是水利部門已經(jīng)開始使用液塑限聯(lián)合測(cè)定儀，液限塑限采用這種儀器進(jìn)行測(cè)定使試驗(yàn)結(jié)果受人為因素的影響這種問題解決了。（3）顆粒分析儀器。系列標(biāo)準(zhǔn)篩分析主要針對(duì)粒徑大于0.075 mm的顆粒，在篩分的過程中基本上都是使用振篩機(jī)；懸液沉降分析法主要是針對(duì)粒徑小于0.075 mm的顆粒，大多數(shù)的單位都采用密度計(jì)法，還有一些單位采用移液管法。

1.2 力學(xué)性能試驗(yàn)儀器

（1）固結(jié)試驗(yàn)儀器。近些年來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，固結(jié)試驗(yàn)儀器種類和規(guī)格越來越多，系列和多功能化的格局初步形成。固結(jié)試驗(yàn)儀器種類主要有砝碼杠桿式固結(jié)儀和氣壓固結(jié)儀。①砝碼杠桿式固結(jié)儀。這種儀器是比較舊的，但是它隨著時(shí)間的推移已經(jīng)形成了系列化。從施加的壓力大小來看，分為低壓固結(jié)儀、中壓固結(jié)儀和高壓固結(jié)儀。砝碼杠桿式固結(jié)儀適用于做高壓回彈試驗(yàn)，它穩(wěn)定性好，加荷直觀，精度較高，但是其勞動(dòng)強(qiáng)度大，自動(dòng)化程度較低，加砝碼時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)在一定程度上影響了試驗(yàn)結(jié)果。②氣壓固結(jié)儀。氣壓固結(jié)儀的壓力源主要是采用高壓氣體，其加荷方便、操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度得到大大減輕，試驗(yàn)的自動(dòng)化程度得以提高，但是漏氣、壓力不穩(wěn)定等現(xiàn)象比較容易發(fā)生。

（2）直剪試驗(yàn)儀器。在土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)中，有以下幾種比較常用：①雙速電動(dòng)等應(yīng)變直剪儀，其應(yīng)變速度為0.8 mm/min 和 2 mm/min，可進(jìn)行固結(jié)快剪和快剪試驗(yàn)。②三速電動(dòng)等應(yīng)變直剪儀，在雙速基礎(chǔ)上剪切速度增加 0.02 mm/min，與此同時(shí)，還可以進(jìn)行慢剪試驗(yàn)。③電動(dòng)四聯(lián)等應(yīng)變直剪儀，它將四臺(tái)直剪儀聯(lián)為一體，經(jīng)變速箱變成三種切速率，可以將慢剪、固結(jié)快剪和快剪試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，它具有手搖加荷裝置，根本不需要將砝碼每次都進(jìn)行挪動(dòng)。

（3）靜三軸試驗(yàn)儀器。近年來，各勘察單位對(duì)三軸試驗(yàn)重視程度日益增加。目前，應(yīng)變控制式三軸壓縮儀是勘察單位所普遍使用的儀器，根據(jù)土的類別與工程要求，進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)、固結(jié)不排水試驗(yàn)或固結(jié)排水試驗(yàn)。

1.3 土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，土工試驗(yàn)中數(shù)據(jù)采集和處理能力得到較大提高。土工試驗(yàn)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)，使得數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、繪制曲線和打印成果融為一體，同時(shí)還完成了系統(tǒng)與微機(jī)的通訊，使得分散采集、集中處理的多重功能得以實(shí)現(xiàn)。

2 面向水利工程勘察的土工試驗(yàn)問題分析

2.1 土工試驗(yàn)人員素質(zhì)問題

土工試驗(yàn)人員基本上都是由技術(shù)負(fù)責(zé)人和土工試驗(yàn)操作人員組成。我國的水利工程勘察設(shè)計(jì)單位有一部分是非正規(guī)的，而針對(duì)正規(guī)的水利工程勘察設(shè)計(jì)單位的人員而言，他們都在一定程度上受過正規(guī)的巖土工程專業(yè)教育，具有工程師或高級(jí)工程師的資質(zhì)。但是也有一些小企業(yè)的人員根本沒有經(jīng)過專業(yè)的教育。目前，各試驗(yàn)人員都比較重視業(yè)務(wù)培訓(xùn)，經(jīng)常開展技術(shù)性競(jìng)賽等活動(dòng)，因此，他們具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但是隨著信息技術(shù)的不斷普及，很多土工試驗(yàn)人員不能熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)。另外，長(zhǎng)期以來，土工試驗(yàn)的工作都沒有得到足夠的重視，在人員安排方面也存在一些問題，在土工試驗(yàn)中，我們可以看到一些根本不懂這方面的工作人員，他們都是勘察單位無法安置的人員，這些人員根本沒有專業(yè)的土工試驗(yàn)知識(shí)，沒有經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)，也沒有足夠的多的操作經(jīng)驗(yàn)。很多土工試驗(yàn)室處于成本的考慮，用民工和在校學(xué)校替代專業(yè)技術(shù)人員。

這些人員往往都不經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)就直接上崗，并且大部分人的文化素質(zhì)不能滿足生產(chǎn)的需求，大部分試驗(yàn)人員不能多元化發(fā)展。測(cè)試任務(wù)相對(duì)來說是非常繁重的，每天的任務(wù)量也是非常大的，進(jìn)而導(dǎo)致很多人員在試驗(yàn)過程中不按照相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行操作，從而使得試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性受到很大影響。由此可知，必須加大土工試驗(yàn)的專業(yè)培訓(xùn)和繼續(xù)教育力度，使土工試驗(yàn)人員能夠更系統(tǒng)地掌握專業(yè)知識(shí)，從而培訓(xùn)出全方面發(fā)展的高級(jí)人才（具有很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)能力，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題）。

2.2 儀器設(shè)備管理問題

近些年，勘察市場(chǎng)發(fā)展速度非常快，進(jìn)而也促進(jìn)了儀器設(shè)備生產(chǎn)單位的發(fā)展，并且越來越多的這樣的單位油然而生，尤其是個(gè)體儀器設(shè)備生產(chǎn)廠家增長(zhǎng)速度較快，但是沒有有效地監(jiān)管土工試驗(yàn)儀器設(shè)備，導(dǎo)致在出廠時(shí)一些儀器設(shè)備就沒有按照相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，因此出現(xiàn)了這一狀況：同一儀器對(duì)不同性質(zhì)的軟件進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果竟然是一樣的。有威信的廠家生產(chǎn)出來的儀器價(jià)格較高，并且售后也不夠好，而一些小的單位的儀器價(jià)格適當(dāng)，具有很好的售后服務(wù)，基于上述因素，很多單位在購買儀器時(shí)就選擇后者，而舍棄有威信的廠家的產(chǎn)品，從而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的可信度受到懷疑。

隨著ISO9000標(biāo)準(zhǔn)的推廣執(zhí)行，在絕大多數(shù)的單位中都已經(jīng)重視計(jì)量認(rèn)證工作，并普遍開展起來。在每個(gè)單位中，每年都必須進(jìn)行計(jì)量認(rèn)證，因此這些單位將會(huì)有一大部分的費(fèi)用消耗在此處，這樣就增加了企業(yè)成本，對(duì)于一些小企業(yè)而言，尤其是那些具有負(fù)債的土工實(shí)驗(yàn)室，每年進(jìn)行計(jì)量工作有些困難。而且大多數(shù)的土工試驗(yàn)工序較復(fù)雜、工期較緊迫，根本沒有時(shí)間停下來進(jìn)行計(jì)量，計(jì)量合格證也只是通過某些渠道得來的，從而使得土工試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性有所降低。根本有關(guān)規(guī)定，土工儀器都要進(jìn)行每年一次檢定，檢定不合格的則被淘汰。而現(xiàn)實(shí)工作中，土工試驗(yàn)所用的儀器設(shè)備嚴(yán)重老化，沒有專門的部門對(duì)這些儀器進(jìn)行專業(yè)的檢定，加之部分單位為了節(jié)省成本，只要是儀器還能使用就繼續(xù)使用，從而使得土工試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性嚴(yán)重受到影響。

在現(xiàn)在的土工試驗(yàn)相關(guān)規(guī)程中，沒有明確要求試驗(yàn)室的環(huán)境，尤其是對(duì)溫度和濕度沒有明確要求。針對(duì)土木試驗(yàn)室環(huán)境條件而言，很多單位都比較差，尤其是在冬、夏兩個(gè)季節(jié)，室外溫度偏低或者偏高，使用空調(diào)隨意控制工作環(huán)境的溫度，導(dǎo)致沒有及時(shí)試驗(yàn)的試樣失去水分，導(dǎo)致上下午試驗(yàn)的數(shù)據(jù)有很大差別，從而使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性受到很大影響。

總而言之，在進(jìn)行土工試驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的監(jiān)督管理是不可忽視的，并且這項(xiàng)工作是非常重要的。淘汰掉經(jīng)檢定后不合格的儀器設(shè)備；當(dāng)采購儀器設(shè)備時(shí)，首先對(duì)廠家要有較高的要求，即選擇質(zhì)量好、正規(guī)的廠家，其次，對(duì)儀器設(shè)備要有較高的要求，即選擇以自動(dòng)化為主的儀器設(shè)備，這樣在保證試驗(yàn)質(zhì)量的同時(shí)，從而減弱了或者消滅了土工試驗(yàn)的重復(fù)勞動(dòng)。

2.3 體制及制度問題

在水利工程勘察單位中，一個(gè)必不可少的部門就是管理土工實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的部門。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，面對(duì)新的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的制度，傳統(tǒng)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下的管理制度已經(jīng)無法滿足它的需求，在時(shí)代的發(fā)展下，必須對(duì)其進(jìn)行更新和完善。有些單位長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)意識(shí)較弱，只是看到目前的短期經(jīng)濟(jì)效益，為此，忽視了試驗(yàn)室內(nèi)部管理，導(dǎo)致試驗(yàn)室內(nèi)部管理混亂，甚至有些已經(jīng)將試驗(yàn)室管理承包出去，導(dǎo)致缺乏有效的技術(shù)控制和管理，從而使得土工試驗(yàn)質(zhì)量逐漸下降。土工試驗(yàn)室隸屬于水利工程勘察單位，沒有明確的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和要求來規(guī)范土工試驗(yàn)室的資質(zhì)，也沒有有關(guān)的監(jiān)督管理部門。

近些年來，土工試驗(yàn)常存在重復(fù)勞動(dòng)，嚴(yán)重影響了土工試驗(yàn)進(jìn)度，加之專業(yè)技術(shù)人員缺乏，他們比較重視土工試驗(yàn)成果的審核，因此，為了將這一項(xiàng)工作做好，幾乎將所有的僅有的專業(yè)技術(shù)人員都應(yīng)用于此，而致使對(duì)工程的分析總結(jié)沒有重視起來，從而使得土工試驗(yàn)技術(shù)水平的提高受到阻礙。隨著水利工程建設(shè)的快速發(fā)展，水利工程勘察單位也越來越多，按照國家相關(guān)部門規(guī)范要求。就目前情況而言，必須進(jìn)一步加強(qiáng)勘察資質(zhì)和土工試驗(yàn)的規(guī)范化管理，從而促進(jìn)水利工程建設(shè)的順利進(jìn)行，這也是它們亟須解決的一個(gè)問題?？偠灾?，土工試驗(yàn)為水利工程勘察提供了可靠地?cái)?shù)據(jù)支持。

總而言之，土工試驗(yàn)是水利工程勘察過程中的一種重要環(huán)節(jié)。土工試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)水利工程勘察效果有著很大的影響。因此，在土工試驗(yàn)過程中，要將所有因素影響其準(zhǔn)確性的現(xiàn)象降至最低，從而提高水利工程勘察的準(zhǔn)確度。

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