土工试验技术现状与发展趋势研究
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[摘 要]土工试验是一门检测项目工程土层特性的测试技术，在工程实践中的地位和作用是不可忽视的。本文针对土工试验的现状，各类试验仪器设备的使用方法进行了较为详细、全面的阐述，指出了土工试验目前存在的一些问题，并针对试验方法的优点及缺点进行了客观分析，提出了土工试验的建议及发展方向。
[关键词]土工试验技术；现状；发展趋势
中图分类号：TU41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0189-01
可靠的检测土样性质参数是从根本上确保岩土工程设计的经济合理性及精确性的关键，所以土工试验技术和设备的发展都是工程实践中的重要组成部分。从试验内容的角度上可将土工试验分为物理性质试验、化学性质试验和力学性质试验，本文主要针对土工试验技术和常用设备上目前存在的一些问题进行分析和探讨。
一、土工试验的仪器设备
（一）物理试验仪器
土工物理性质试验，指的是对土的含水量、密度、比重三大基本指标，以及颗粒、液限塑限等进行分析的过程，此类试验不仅工作量大，而且面广，耗时、耗力，若改进仪器设备将会收到显著的效益，并获取极具价值的试验资料。①电子天平。这是物理性质试验中利用频率最高的设备之一，就使用种类而言，感量包括1g，0.1g，0.01g，0.001g，分别对颗粒、击实、含水量、重度、液塑限等进行分析和试验。②颗粒分析仪。就粒径超过0.075mm的颗粒而言，通常需要通过系列标准筛进行分析，筛时多采用的是振筛机，就粒径小于0.075mm的颗粒而言，则需要借助于悬液沉降分析方法，就多数单位而言，所采用的是密度计法，当然，也有部分采用的是移液管法。③液塑限试验仪。就多数单位而言，当前所采用的多为圆锥仪、搓条等方法，来对液限塑限进行确定，但是，对于铁路、公路、水电等很多部门而言，已开始全面推广和应用液塑限测试仪，该仪器解决了人为因素的影响，提高了测定结果的精确度。
（二）力学试验仪器
①固结试验仪。近几年，固结试验仪的种类、规格开始朝着系列、多功能等格局转变，主要包括如下类型：一是砝码杠杆式仪，这已经成为最传统的固结试验仪器，但也实现了系列化。就施加压力程度而言，低压固结仪能够对50cm2的面积加压到400kPa，中压、高压固结仪分别可达到800kPa，1600kPa～2000kPa。就30cm2的面积而言，中压固结试验仪能够加压到1600kPa，高压固结试验仪则能够加至3200kPa～4000kPa，并适用于进行高压回弹试验。这种固结仪具有直观、稳定性能佳、精确度高等优势，但由于自动化水平不高、劳动强度较大，砝码过程中的振动会影响结果等问题，因而应用越来越少；二是气压式固结仪。就单联、四联低压式固结测试仪，可加至600kPa，而单联、双联高压式固结测试仪可加到2000kPa。该试验仪器采用高压气体作压力源，不仅加荷过程方便，而且操作简便，减弱了劳动强度，提高了自动化水平，但易出现漏气、压力不稳等一系列问题。②直剪试验仪。就土抗剪强度试验而言，主要采用如下类型：一是双速电动等应变直剪仪，其应变速度可以达到0.8mm/min或2mm/min，能够进行固结或快剪试验；二是三速电动等应变直剪仪，应变速度较双速而言增加了0.02mm/min，还可以同时开展慢剪试验；三是四联等应变直剪仪，其集四台直剪仪于一体，通过变速箱转变为0.02mm/min，0.8mm/min，2.4mm/min三种剪切率，能够进行慢剪、固结快剪、快剪三种试验，且具有手摇加荷装置，无须调节砝码。③静三轴试验仪。当前，勘察时常采用三轴压缩仪，结合土类、工程等需求，分别进行不固结不排水、固结不排水、固结排水等试验。
（三）土工数据采集及自动化处理
计算机等高新技术的应用，推动了土工试验数据的自动化采集与处理。该技术将数据采集、处理、曲线绘制、打印等融合于一体，并增加了三轴、直剪等试验数据采集、处理，实现了分散化采集、集中化分析和处理等多种功能。
二、土工试验发展现状和趋势研究
随着我国现代化进程的不断加进，土工试验技术也同时得到了较大的发展，但是我们也应该清楚的认识到目前的土工试验技术存在着发展不平衡、工作人员专业素质层次不齐，仪器设备陈旧落后，规程标准要求过低，方法和技术不够先进等令人担忧的问题。
（一）缺乏统一的土工试验规范和标准
统一规范土工试验方法标准时目前土工试验亟待解决的问题，目前我国施行的有关土工试验规程标准仍存在争议，没有一个统一的规范的施行标准，有相当一部分的土工试验室仍在采用一些部门或地区已在长期使用的没有经过验证或验证不充分使试验结果存在较大误差的方法，比如快速固结试验用塑限来推算液限、塑限指数来推算土粒的比重等的方法，这些方法的使用范围和适用性都还需要进一步的研究和落实。甚至还有部分试验室在采用错误的试验方法。比如快速固结试验在最后一级荷重还没有稳定下来时就随意的进行修正，精度不够规范等。
（二）土工试验进一步研究方法和趋势
围绕现行土工试验标准和规范，结合实际试验工作中遇到的各种新问题、新情况，需要开展进一步探讨和研究，随着大量试验证明，在长期的工作实践中不断总结和改正，其成果都是有目共睹的。但目前我国施行的技术和方法仍存在着大大小小的问题，所以仍需要试验技术人员不断的发现新问题和新情况，并不断的提出新方法。如非饱和土的力学性质试验研究，室内袖珍式贯入仪的研究和应用，软土、黄土等特殊性的土类试验方法等等问题的进一步研究，以不断的提高土工试验的质量及技术水平。
以项目为单位建立土工试验数据大数据库，通过多个参数的应用延伸分析来提高对工程质量的控制。在日常工作中经常会遇见委托方在委托试验时指标不全面不能有效反映出样品工程特性的情况，或者检测的参数相互孤立，例如在高速公路设计过程中设计规范中要求的CBR強度与最大干密度/最佳含水量之间的数据对应关系，与原状土样的数据对应关系是数据库建立的主要方向，建立数据库的最终目标是利用数据库中的数据分析结果来服务于工程设计施工的全过程，提高生产效率，做到多指标控制施工质量的目的，找出之间相对于的关系可以有效的在施工过程中控制施工质量，减少人为误差和一些人为的方法误差。
三、结束语
综上所述，当前随着经济的不断发展，土工试验技术也得到了快速的发展。不管是土工试验方法和技术，还是土工试验所用仪器设备都有了较大的提升改良，但一些试验方法的落后和理念的缺乏创新已经不能够满足现下工程质量目标控制的需要，生产效率仍未获得有效的提升所以作为工程技术人员仍需不断努力，不断的解决新问题，发现新方法。在前辈总结的方法上顺应时代发展在发展在升华，以点带面的完善方法创造新思维，总结新路径更好的为工程发展来服务。
参考文献
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