岩土工程测试与检测技术课程论文

摘要：本文简要论述了环境岩土工程的定义，环境岩土工程中的基本观点以及以及环境岩土工程的研究现状，并对我国环境岩土工程进行了展望。 关键词：环境岩土工程 研究 随着和、的迅速，人们越来越意识到人类活动对环境产生的两个负面：环境污染和生态破坏。因此，应运产生了一门新兴学科——环境岩土工程学。它既是一门性的工程学，又是一门学。它把技术和、经济和文化相结合的跨学科的新型学科。 1.环境岩土工程定义 环境岩土工程（EnvironmentalGeotechnology）一词，源自1986年4月美国宾州里海大学土木系美籍华人方晓阳教授主持召开的第一届环境岩土工程国际学术研讨会，并在其著名的“Introductory Remarks on EnvironmentalGeotechnology”论文中，将环境岩土工程定位为“跨学科的边缘，覆盖了在大气圈、生物圈、水圈、岩石圈及地质微生物圈等多种环境下土和岩石及其相互作用的”，主要是研究在不同环境周期（循环）作用下水土系统的工程性质。 2.环境岩土工程研究的及分类 环境岩土工程是研究应用岩土工程的概念进行环境保护的一门学科。这是一门跨学科的边缘学科，涉及面很广，包括：气象、水文、地质、农业、化学、医学、工程学等等。 环境岩土工程研究的内容大致可以分为三类： (1)环境工程。主要指用岩土工程的方法来抵御由于天灾引起的环境问题。例如：抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海啸等。这些问题通常泛指为大环境问题。 (2)环境卫生工程。主要指用岩土工程的方法抵御由于各种化学污染引起的环境问题。例如城市各种废弃物的处理、污泥的处理等。 (3)人类工程活动引起的一些环境问题。例如在密集的建筑群中打桩时，由于挤土、振动、噪声等对周围居住环境的影响；深基坑开挖时，降水和边坡位移等。 3.环境岩土工程研究中基本观点及研究方法 补充： 3.1 基本观点 (1) 岩土 实践的范围是地球表层, 而地球对于宇宙来讲是一个子系统, 它的变化受其他子系统的影响, 它们之间有物质和能量的交换, 是一个开放的系统; (2) 资源是有限的。 我们 只有一个地球 , 并且随着人口的增长, 资源与人口相比越来越小, 所以我们应实施 可持续发展战略 , 而不能盲目地掠夺式地利用, 以防止对环境造成不利的影响; (3) 人类无计划的活动会毁灭人类自身; (4) 界在不断地变化, 有一些直接危害人类, 反过来人类要避开危害, 就必须采取措施; (5) 虽然 岩土工程 曾带来一些消 极影 响, 但它是由于人类认识上的片面性和的局限性造成的, 所以从上讲, 所有的环境岩土工程问题是可以解决的, 但它依赖于人们 环境意识 的提高, 岩土工程技术的进步和法制建设的健全。 3.2 研究方法 环境岩土工程是一个系统工程。它涉及许多学科领域, 所以在研究中应从学科间的交叉处着眼, 以辩证的观点和解决问题。 其次, 应用岩土工程的观点去改善环境, 使其更符合人类的生存需求。 4.环境岩土工程与相关学科的关系 与环境岩土工程相关的学科有: 工程地质学 、岩土力学、岩土工程学、地质工程、环境工程 地质学 。 工程地质学的基础理论是地质学, 指导它的理论主要是自然历史观1 它的基本理论是认为地质成因和演化过程决定地质体的工程特性, 相应地在研究方法上就是从地质体局部特性的研究, 探索地质体在生成时的地质环境以及形成地质体的地质作用和演化过程, 从而在整体上认识和把握地质体的组成和结构以及发育, 并进一步探讨和预测它在工程建筑物作用下的表现和工程行为。 工程地质学的服务对象完全是人为设计, 人为施工的建物。 这一应用性决定了工程地质学的边缘性、交叉性和综合性等特性。 所谓边缘性指它处在地质学科的外层, 位于和 工程学 科接壤的部位。 所谓交叉性表明在它的学科发展中不断吸收工程学科的理论、概念和方法, 并和地质学结合起来。所谓综合性是指工程地质学的目标是解决问题, 它是借助于地质学各基础学科的成就来综合地工作的. 补充： 岩土力学、 岩土工程 和 工程地质学 在研究对象和目标上有很大的相同之处, 是密切相邻的学科。但是岩土力学属于力学学科的边缘, 而岩土工程属于 工程学 科的边缘1 虽然对 岩土 的地质认识是建立岩土力学模型和本构关系的重要基础, 但岩土力学更偏于模型及建模后的力学研究。 岩土工程是将岩土作为工程结构物的一部分工程学科。不过岩土力学和岩土工程与其他的力学或工程学科相比, 需要更多 地质学 科的支持, 或者说更需要与地质学科的结合。 5.环境岩土工程的研究现状 20世纪50-60年代公害事件的显现，人们不断探索，反思，并已取得了基本的共识。国外对环境岩土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土的性质、理论与控制等方面，而国内则在此基础上有较大的扩展，就目前涉及的问题来分，可以归纳为两大类：第一类是人类与自然环境之间的共同作用问题。这类问题的动因主要是由自然灾变引起的。例如 地震灾害 、土壤退化、洪水灾害、 温室效应 等。这些问题通常称为大 环境问题 。第二类是人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。它的动因主要是人类自身。例如 城市垃圾 、工业生产中的废水、废液、废渣等有毒有害废弃物对生态环境的危害；工程建设活动如 打桩 、 强夯 、基坑开挖、 盾构 施工对周围环境的影响；过量抽汲地下水引起的 地面沉降 等等。有关这方面的问题，统称为小环境问题。 6.环境岩土工程的展望 20世纪90年代后，我国进入了大规模工程建设时期。从沿 海地 区开始，逐步向内陆扩展， 高层建筑 、地铁、道路、隧道等等的建设以及 城市化进程 步伐的加快向环境岩土工程不断提出新的挑战。同时，环境的变化，地震、 洪涝灾害 的频频发生，温室效应的加剧， 水土流失 ，土壤退化等大环境，也引发了一系列新的环境岩土工程问题。相对 发达国家 来说，我国的岩土工程工作者面临更为艰巨的任务。一方面，我国正处于大规模工程建设时期，有许多 工程问题 需要解决;另一方面，基于 可持续发展 要求，我们面临严峻的 环境保护 与治理工作。在环境岩土工程问题上，未来几年应重点并解决下面几个问题。其中，西部问题，包括生态环境建设与保护区域稳定性与地下工程。东部问题，包括大城市地面变形不稳定性、悬河化 水资源 、水环境等。在一些方面还急需解决的问题如下：卫生填埋场的设计问题;大规模工程建设的区域环境岩土工程问题评估;城市施工环境岩土工程问题;岩土工程手段在环境的治理中的应用等。 补充： 具体是这样了自己慢慢看把

岩土工程检验与监测主要有两个方面的任务：一是实现对岩土工程施工质量的控制；二是了解岩土施工的效果，为进一步的岩土体利用提供依据。岩土工程检测与岩土工程勘察阶段的试验测试相比较有相同之处，也有明显的差别。相同之处，在于两者都是要通过试验测试来定量了解工程岩土体的工程特性；不同之处在于，前者的测试对象是处理加固之前的岩土体，目的是为岩土工程设计提供依据，而后者的测试对象是处理加固之后的岩土体，目的是控制岩土工程施工的质量和检验施工处理的效果。从两者的相同之处可知，岩土工程检测中的许多测试方法与岩土工程勘察中的测试方法相同，例如，岩土体原位静载荷试验既是岩土工程勘察中测试地基土层承载能力的重要测试手段之一，也是岩土工程检测中测试处理加固后的复合地基和桩基础的重要手段。但是，经过处理加固之后的工程岩土体与处理加固之前的岩土体相比会有很大变化，处理加固后的岩土体常常是在原来天然岩土体的基体上增加了一些人工材料和功能构件。例如，在洞室围岩支护时可能会使用锚索加固围岩，并构筑混凝土衬砌进行支护。这时，岩土工程检测就要对锚索对围岩的锚固力是否能够达到设计要求进行测试，同时还要检测混凝土衬砌质量是否能够满足设计要求。又如，因地基土体不能满足上部结构对地基变形或承载力的要求而使用桩基础时，岩土工程检测就必须对桩基础的承载力和完整性进行检验测试，以确保桩基础能够达到设计所预定的功能。可见，岩土工程检测中的试验测试常常需要延拓到工程岩土体之外。

除岩土工程勘察中的常规试验测试外，岩土工程检测中经常开展的监测和测试工作主要有桩基检测、地基变形观测、边坡变形监测、地下洞室围岩观测等。

一、桩基检测

随着城市建设规模的日益扩大，采用桩基改善地基土体的承载能力已经成为较为普遍的工程方案。桩基检测的主要内容包括桩基承载力和桩身完整性两个方面。对护坡桩、抗滑桩需要进行水平抗力测试，有时也需要进行桩的抗拔力测试。然而，大量进行的主要是作为承受上部建筑荷载的桩基竖向承载力检测。

桩基检测的主要方法有钻孔取芯、静载荷试验、高应变动测、低应变动测和声波透射测试等。静载荷试验是工程地质测试中的常规手段之一，也是最直接、最可靠的桩基承载力测试方法。然而，载荷试验方法费用高、时间长，只能进行少量的抽测。尽管近年来出现了Osterberg试桩新方法，但仍然受成本限制，难以达到理想的检测率。因此，便捷的桩基动测技术在工程检测中得到了推广应用。近代桩基动测技术是以波动理论为基础发展起来的。20世纪30年代，D.V.Isaacs首先提出用一维波动方程描述桩顶受到桩锤冲击后沿桩体的波传播。1960年E.N.Smith发表了著名论文“打桩分析的波动方程法”，使波动方程分析方法开始进入实用阶段。1972年，湖南大学周光龙教授提出了桩基动测的动参数法，推动了我国桩基动测方法的研究。动测方法既可以检测桩基承载力又可以检测桩身完整性，克服了载荷试验只能测试桩基承载力的局限。高应变动测采用自由落锤（锤重应大于单桩极限承载力的1%）冲击桩顶，在桩体内部产生沿桩长方向传播的应力波，利用加速度传感器和力传感器测定桩顶附近某一桩截面上的质点振动加速度和桩身受力，然后利用波动方程分析拟合求出桩身各个截面的轴力和桩侧摩阻力。低应变动测采用较轻便的手锤在桩头激发波动，根据在桩顶设置的传感器所测定的桩基振动和波动信号推算桩基承载力和判断桩身完整性。大直径桩基的桩身质量检测多采用声波透射法。声波测试前，根据桩截面的大小对称埋设2～6根钢管，并保证钢管相互平行。测试时，发射探头在管内某一深度上发射超声波，接受探头在对称的钢管中同一深度上接受穿透过来的波动信号，由此测定桩身材料的声速。根据声速的大小和变化即可对桩身质量做出判断。

二、地基变形及边坡变形观测

变形观测的主要任务是定期对设置在被测目标上的观测点进行重复观测，以求得观测点的点位或高程随时间的变化量，为评价岩土工程施工质量、了解地基与边坡的稳定性和设计参数的合理性提供技术依据。

地基变形观测工作主要包括基坑回弹观测、基坑侧向变形和基坑开挖对邻近建筑物的影响观测、建筑物沉降和位移观测、场地沉降观测等。地基变形观测主要有以下几方面的意义：一是估计地基可能产生的再压缩变形，以改进基础设计；二是估计基坑开挖卸荷对邻近建筑物的影响，以便及时采取保护措施；三是检测支护结构的稳定性，保证工程施工的安全；四是通过地基变形观测积累工程经验，为地基长期变形的反演分析提供依据。

边坡变形观测包括地表变形监测、钻孔变形监测以及边坡岩土体声发射监测等内容。其中钻孔变形监测项目主要有：沉降、倾斜、挠曲以及地下水位或渗透压力等。边坡变形观测的主要目的是及时掌握边坡的稳定状态，为边坡稳定性的发展趋势的预测和边坡岩土体治理方案的制定提供依据。

三、地下洞室围岩观测

地下洞室开挖前，岩体处于应力平衡状态。洞室开挖破坏了原始应力平衡状态，随着围岩变形的发展，应力发生重分布。实践表明，利用地下洞室围岩观测所提供的信息，及时调整施工方案和加固措施，预测预报险情，是地下工程施工行之有效的方法和途径，这也正是所谓新奥法施工的特征。近年来，在信息及计算机技术发展的基础上有人又提出了智能岩土工程的新思路，应该说是对新奥法的进一步发展。地下洞室围岩观测主要有地下洞室围岩收敛观测、钻孔岩体轴向位移和横向位移观测、锚杆应力观测以及岩体锚固荷载观测及地下水渗透压力观测等内容。