土工试验成果在岩土工程中的应用及影响(上)

1. 工程勘察的基本概念与任务
岩土工程勘察是根据建设工程要求，运用各 种勘测技术方法和手段，为查明建设场地的地质、 环境特征和岩土工程条件而进行的调查研究工作； 并在此基础上，按现行国家、行业相关技术规范、 规程以及岩土工程理论方法，去分析和评价建设 场地的岩土工程条件，解决存在的岩土工程问题， 编制并提交用于工程设计与施工等的各种岩土工 程勘察技术文件。 因此，岩土工程勘察是一项集现场调查、试 验测试、资料整理、分析评价与制图于一体的工 程活动，是岩土工程的重要组成部分。
工程勘察研究的对象：建设场地的地质特征 及岩土工程条件。工程地质条件，水文地质条件。 天津平原地区，第四系覆盖层巨厚，一般工 程建设影响深度内都是土层，分析评价工程地质 条件首要就是对土层特性的掌握。 从细观到宏观，从局部到整体。
2. 土的基本认识
2.1 土的演变及与工程的关系
2.1.1 土的形成 土是岩石风化的产物。 物理风化------岩石暴露在大气层内，受风、 霜、雨、雪的侵蚀，以及受温度升降变化的影响， 裂隙水结冰等原因，使岩石崩解成块。 化学风化-------这些碎块再与水、二氧化碳、 氧气接触发生化学作用。 生物风化-------岩石在风化过程中与自然界 的生物发生相互作用。 土层，有直接风化残积形成；也有风化后的 土碎屑受到风力、重力、冰川、水动力等作用， 经过漫长复杂的搬运而后冲积、沉积等形式形成。
自由水中，重点是重力水。指在土孔隙中受 重力作用而自由流动的水。存在于地下水位面以 下的可透水土层中。
重力水特性：具有溶解和潜蚀作用。（潜蚀： 水流把土体粗粒孔隙中充填的细粒土带走，破坏 土的结构，形成地表塌陷、掏空）
传递静水压力并具有浮力；运动时服从流体 力学规律；对土的物理、力学性质影响较大，尤 其对于黏性土，重力水会使其强度降低，压缩性 增大。
细分包括岩土工程的勘察、设计、施工、检 测和监测等。广义上讲，地质灾害治理也属于岩 土工程的范畴。
岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包 括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为研 究对象。关心的是如何根据工程目标和地质条件， 建造满足使用要求和安全要求的工程机场桥梁、水库大坝、海上固定式平 台，等等，都涉及到岩土工程。
2. 土的基本认识
2.3 土的组成和基本性质
2.3.5 土的气相——土中的气体 土的孔隙中未被水占据的部分都是气体。包 括： 1)自由气体：指土的孔隙中与大气相连通的 气体，当土体压缩时，自由气体逸出，对工程无 很大影响。 2)封闭气体：这部分气体与大气隔绝，以封 闭气泡的形式存在于黏性土中，当土体压缩时， 封闭气泡被压小。封闭气泡愈多，土的压缩性就 愈大，工程性质越差；而且封闭气泡愈多，土的 透水性也会变差水。
2. 土的基本认识
2.3 土的组成和基本性质
2.3.3 土的固相——土中的固体颗粒 主要是土的粒组划分和颗粒级配。
2. 土的基本认识
2.3 土的组成和基本性质
2.3.4 土的液相——土中的水 主要包括结合水结合水、自由水。 结合水中，重点是弱结合水。特性：呈黏滞 状态，不传递静水压力，不能自由流动，但有一 定的活动能力。在较强的外电场作用下，薄膜水 可以缓慢流动，自厚的部位向薄的部位作被动移 动。 弱结合水对黏性土的性质影响最大，使湿黏 土具有可塑性，并减小其抗剪强度；黏性土的一 系列物理、力学性质都与弱结合水有关。砂性土 由于矿物成份不同及土粒比表面积较小，吸着力 差，故一般可认为砂土不含弱结合水。
2. 土的基本认识
2.2 土工试验的重要意义
工程勘察中，为掌握土层的特性，简单来说， 关注点主要分为数、理、化三方面。 数，主要是几何特性，即土层的埋藏情况、 分层深度及厚度、空间展布规律等；通过各种勘 察手段直接或间接揭示进行量测。 理，包括物理特性和力学特性；化，则是土 中易溶盐等一些特定物质的含量及化学性质。土 用于地基，会出现地基的变形和稳定问题；用作 填料，存在土的压实和变形问题；用于介质，需 考虑土的渗流和抗渗稳定性问题。研究解决以上 问题，需要考虑土的物理、力学、化学性能。土 工试验就是获取这些特性指标的重要手段。 除了为工程勘察服务，一些地基检测类项目 也会用到土工试验。
2.3.2 三相组成与工程性质的关系 干黏土：坚硬；干砂：松散；湿黏土：具有可塑性； 饱和细砂：受振动荷载后可产生液化。 饱和黏土：这种地基完成固结沉降需要的时间很长， 因排水期长。 由此可见，土的三相组成不同，其工程性质差异很 大。因此研究土的工程性质应从土的最基本的三相组成 开始。
目录
1
工程勘察的基本概念与任务
2
土的基本认识
3
土工试验成果在勘察中的具体运用
4
土工试验成果对岩土工程的影响
5
土工试验质量控制建议
1. 工程勘察的基本概念与任务
岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、 处理或改良的科学技术，理论基础主要是工程地 质学、岩石力学和土力学，研究内容涉及岩土体 作为工程的承载体、作为工程荷载、作为工程材 料、作为传导介质或环境介质等诸多方面。
2. 土的基本认识
2.3 土的组成和基本性质
2.3.1 土的三相体概念 土是由固体颗粒、水分和空气三相组成。其 中每种成分的质量、体积的相对比例有所增减， 都会引起土的物理力学性质的变化。 有的时候，土只有二相：如饱和土：只有固 相和液相（孔隙完全充满水）。干土：只有固相 和气相（液体蒸发，孔隙中充满气体）。 影响因素：土是天然产物，必然会遭到自然 环境的影响。例如：天气和晴雨、季节的变化 （温度高低）、地下水位的升降等等。 三相组成改变，土的工程性质必然改变。
2.1.2 土与工程的关系 地基-----作为建筑物(桥涵、楼房等)或构筑 物(路基等)的地基，提供承载力，产生变形； 填料-----作为土工构筑物(路基、堤坝等)的 填料； 介质-----作为构筑物(渠道、隧道等)的周围 介质，如基坑支护结构接触的土体，产生土压力 及变形，发生渗流等。 由此可见，土与工程有着密切的关系。