岩石和土工测试技术现状与发展

摘要:岩石和土工测试技术随着近现代科技水平发展推动下发展迅速。现在已经涵括了室内试验技术、室内模型技术、现场原位测试技术、土的特殊性质试验等众多的岩土测试技术。通过整理与分析可以看出适合我国未来发展的技术方向和国际主流发展方向相同，既原位测试技术和监测技术。

关键词：室内试验；现场原位测试技术；监测技术

中图分类号：TN931文献标识码： A

1 前言

岩土工程中，对于岩土质地的测试是基础，它直接关系着工程质量的好坏，同时也是工程利益最大化的关键。无论对于工程的施工技术选取、步骤、进度安排等都是至关重要。另一方面岩土测试也和工程管理息息相关。岩石和土工检测的重要性这是一个不言而喻的问题。岩土测试技术的发展发展经过了一个复杂精度低到简单高精度的过程，到今天形成了一原位测试方法和监测技术为主的现状。

2 室内试验现状与发展

岩土测试在工程中一般只重视岩土的力学参数测试，这关系工程建设的方案和成本。最先采用是小应变试验，是由Burland在1989年提出，此后得到了广泛的应用。此方法一般应用在隧道工程、开挖工程、土质墙体建设等领域。在试验的方面发展了弯曲元试验和现场试验等方法，利用土质的电阻率特点，初步建立了吸力和电阻率的相关关系。洪振舜等人采用了改进的轻型固结仪进行了试验，在实际工程中扩展了Burland的关于软土的固有压缩曲线的适用范围。温度作用下黏性土的力学特性课题是岩土测试方向的重要课题。测试装置发展出现了可控温度的测试仪器，从而出现了等温三轴试验、等温固结试验等。例如：陈正汉利用热恒温箱和常规的三轴仪与压力室，对不同温度下非饱和膨胀土变形的特性进行了相关试验。近些年的科技发展检测技术日新月异，室内试验可以满足大部分的要求，在土工新材料、新用途上有了长足发展。

3 原位测试技术现状与发展

3.1CPT技术

原位测试技术的优点突出。第一不用采样，能够省去采样土壤，可以克服扰动的影响；第二能测试大范围的、大量的岩土特性，结果准确；第三时效性高，提高了工作效率。原位性测试是指在基本保持原来的含水量、天然结构以及应力状态下，对地基土物理力学特性指标进行测试。主要是通过数学理论公式处理，以此来估算出力学指标，进而确定岩土工程状态。一般工程采用的技术包括CPT、BAT、TDR三种方法。

原位测试技术主要的方法是CPT技术，它的优点：不需采样、方便快捷、干扰小、数据多、费用低廉等，广泛应用在高等级公路建设等大型工程中。国内外的CPT技术的发展涵盖了大致四个时代。第一1932年至1948年的机械测试年代，它的主要特点是：简单、经济；主要缺点是套管和钢杆存在摩擦、易进泥土等都干扰了贯入阻力测量值的准确性。第二1949年至今的电测试年代，其主要利用地层阻力引起空心柱体形变，导致柱体的电阻变化，从而影响电压变化的原理，实用起来很简单。但其缺点是：造价高、电缆噪声干扰数据大。第三1970年至今的电子式测量，其主要采用探头中的电子装置测量信息，通过电缆传输到采集系统。其主要优点是抗干扰性强；自身不足是每一个探头都需要独立的线路，限制了探头个数的扩展。第四1985年至今的数字式时代，数字式是在电子式上改造的，每一个探头都有独立微处理器、模数转换电路板、温度补偿等结构，通过一条电缆传输信号，扩展了探头数目，同时也实现了多参数测量。

现在CPT技术发展迅速，探头的种类、原理都有很大的创新，出现了海上CPT技术。在我国岩土测试中一般采用上世纪中叶的单桥静力触探和双桥静力触探技术，近几十年内没有发展，已经远远落后于国际先进的CPT技术。近期东南大学进行了相关的课题研究，正在积极的同世界先进技术接轨。

3.2 BAR技术

BAR技术是由他的发明人瑞典科学家在上实际80年代提出的并且用其名字简写命名的，它应用于专业测试地基原位孔隙压力以及固结系数和渗透系数，此项技术在欧洲和美国应用十分广泛，我国在九十年代有浙江大学引进并且应用到了工程实际中。

BAR系统的主要构成有：滤头、玻璃容器、电子压力传感器、控制系统以及其他辅助设备。具体的工作方法是主要分析测试地域的水压和玻璃容器的水压正负关系，从而计算出固结土的原位渗透系数。另外其对于地基水平的测试过程，主要利用滤头贯入，引起超静孔隙水压消散，在这个工程中采用特制的圆柱形空腔和一维的固结理论分析求取水平固结系数；同时还能够取得水的样本，是一种很有前途的原位测试方法。

3.3 TDR技术

所谓的TDR技术中文的翻译为时间域反射测量技术，它是有其他的应用技术拓展到岩石和土工测试中来的，最早的此类技术应用在物体的定位和轮廓确定。其技术的主要核心就是利用电磁波反射原理的遥测技术。具体的设备主要部件有探头、同轴电缆、计算机系统组成，一般应用于土体的含水量、以及和其相关的电导率等。对于监测岩土的形变、含水量等很有效。在应用方面美国已经制定了相关的标准；近几年研制出了新型的性价比高的探头，能够在大型室内模型试验应用，在以后的岩土监测应用上十分有市场。

4监测技术现状与发展

在线实时监测技术在土工测试技术发展过程中，是一个重要的进步，其自身的位置也在土工测试中占有重要的地位。近些年自动化技术的发展大大推进了岩石和土工监测技术的发展和应用。

光纤监测技术是当下土工监测技术的主流，基本上的取代了大型项目中人工监测的。首次利用光纤监测技术是在1989年由Mendzez应用在混凝土结构中进行监控，此后发达国家纷纷采用光纤监测技术，大大发展了此项技术，使得光纤监测技术日益成熟。与此同时，我国光纤监测技术的发展相对比较落后，但是正在赶超国际先进技术。国内的监测技术主要集中在高等院校以及部级的重大项目中。其中有代表性的是哈尔冰工业大学欧进萍院士和苑立波为代表的两个方向应用，前者主要建立了海洋平台健康监测系统，后者主导了各种桥梁的监测系统，例如山东滨州黄河大桥、南京长江第三大桥等等。另外三峡大学教授蔡德带领的团队对三峡相关项目应用了光纤监测系统，获得了一定的研究价值。总体上我国的光纤监测技术发展晚，但是正在以飞速的步伐赶超世界的顶端技术。

5总结

岩石和土工测试技术，随着电子科技技术的发展，越来越先进。现阶段大有有前途的是原位测试技术和实时监测系统，相对室内的试验和模型试验有着自身独特的优越性，是我国今后主要发展的方向；但是对于室内试验和室内模型试验在有些特定的环境中仍然有其巨大的价值，也应该不能放松。在我国土工测试技术发展上要突出原位测试技术和监测技术的重点，同时相应照顾传统的方法，有侧重的发展本土技术核心，使得相对落后的国内技术尽快接近国际先进技术，为我国的经济建设带来巨大的价值。

参考文献

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