巖土工程測試與檢測技術(shù)前沿技術(shù)的讀書(shū)報告
巖土工程測試與檢測技術(shù)前沿技術(shù)的讀書(shū)報告
篇一：巖土測試技術(shù)讀書(shū)報告
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學(xué) 院：
2014年5月
第一章 緒論
基本概念
巖土工程是歐美國家于20世紀60年代在土木工程實(shí)踐中建立起來(lái)的一種新的技術(shù)體制。巖土工程是以求解巖體與土體工程問(wèn)題，包括地基與基礎、邊坡和地下工程等問(wèn)題，作為自己的研究對象。
巖土工程專(zhuān)業(yè)是土木工程的分支，是運用工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)解決各類(lèi)工程中關(guān)于巖石、土的工程技術(shù)問(wèn)題的科學(xué)。按照工程建設階段劃分，工作內容可以分為：巖土工程勘察、巖土工程設計、巖土工程治理、巖土工程監測、巖土工程檢測。
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的繁榮與發(fā)展，各種建筑工程如雨后春筍般拔地而起，座座水庫波光粼粼，棟棟高樓鱗次櫛比。在各種土建工程中，巖土工程占有十分重要的地位。巖土工程是以土力學(xué)、巖體力學(xué)及工程地質(zhì)學(xué)為理論基礎，運用各種勘探測試技術(shù)對巖土體進(jìn)行綜合整治改造和利用而進(jìn)行的系統性工作。這一學(xué)科在國外某些國家和地區被稱(chēng)為“大地工程”、“土力工程”或“土質(zhì)工程”。巖土工程是土木工程的一個(gè)重要組成部分。智研咨詢(xún)資料統計，它包括巖土工程勘察、設計、試驗、施工和監測，涉及工程建設的全過(guò)程。在房屋、市政、能源、水利、道路、航運、礦山、國防等各種建設中，都有十分重要的意義。 主要研究方向
�、俪鞘械叵驴臻g與地下工程：以城市地下空間為主體，研究地下空間開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的各種環(huán)境巖土工程問(wèn)題，地下空間資源的合理利用策略，以及各類(lèi)地下結構的設計、計算方法和地下工程的施工技術(shù)（如淺埋暗挖、盾構法、凍結法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其優(yōu)化措施等等。
�、谶吰屡c基坑工程：重點(diǎn)研究基坑開(kāi)挖（包括基坑降水）對鄰近既有建筑和環(huán)境的影響，基坑支護結構的設計計算理論和方法，基坑支護結構的優(yōu)化設計和可靠度分析技術(shù)，邊坡穩定分析理論以及新型支護技術(shù)的開(kāi)發(fā)應用等。 ③地基與基礎工程：重點(diǎn)開(kāi)展地基模型及其計算方法、參數研究，地基處理新技術(shù)、新方法和檢測技術(shù)的研究，建筑基礎（如柱下條形基礎、十字交叉基礎、筏形基礎、箱形基礎及樁基礎等）與上部結構的共同作用機理和規律研究等。
模型研究 在經(jīng)典土力學(xué)中沉降計算將土體視為彈性體，采用布西奈斯克公式求解附加應力，而穩定分析則將土體視為剛塑性體，采用極限平衡法分析。采用比較符合實(shí)際土體的應力-應變-強度(有時(shí)還包括時(shí)間)關(guān)系的本構模型可以將變形計算和穩定分析結合起來(lái)。自Roscoe與他的學(xué)生(1958～1963)創(chuàng )建劍橋模型至今，各國學(xué)者已發(fā)展了數百個(gè)本構模型，但得到工程界普遍認可的極少，嚴格地說(shuō)尚沒(méi)有。巖體的應力-應變關(guān)系則更為復雜�？磥�(lái)，企圖建立能反映各類(lèi)巖土的、適用于各類(lèi)巖土工程的理想本構模型是困難的，或者說(shuō)是不可能的。因為實(shí)際工程土的應力-應變關(guān)系是很復雜的，具有非線(xiàn)性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等，同時(shí)，應力路徑、強度發(fā)揮度、以及巖土的狀態(tài)、組成、結構、溫度等均對其有影響。
開(kāi)展巖土的本構模型研究可以從兩個(gè)方向努力：一是努力建立用于解決實(shí)際工程問(wèn)題的實(shí)用模型；一是為了建立能進(jìn)一步反映某些巖土體應力應變特性的理論模型。理論模型包括各類(lèi)彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內時(shí)模型和損傷模型，以及結構性模型等。它們應能較好反映巖土的某種或幾種變形特性，是建立工程實(shí)用模型的基礎。工程實(shí)用模型應是為某地區巖土、某類(lèi)巖土工程問(wèn)題建立的本構模型，它應能反映這種情況下巖土體的主要性狀。用它進(jìn)行工程計算分析，可以獲得工程建設所需精度的滿(mǎn)意的分析結果。例如建立適用于基坑工程分析的上海粘土實(shí)用本構模型、適用于沉降分析的上海粘土實(shí)用本構模型，等等。筆者認為研究建立多種工程實(shí)用模型可能是本構模型研究的方向。
在以往本構模型研究中不少學(xué)者只重視本構方程的建立，而不重視模型參數測定和選用研究，也不重視本構模型的驗證工作。在以后的研究中特別要重視模型參數測定和選用，重視本構模型驗證以及推廣應用研究。只有這樣，才能更好為工程建設服務(wù)。
測試技術(shù)
巖土工程測試技術(shù)不僅在巖土工程建設實(shí)踐中十分重要，而且在巖土工程理論的形成和發(fā)展過(guò)程中也起著(zhù)決定性的作用。理論分析、室內外測試和工程實(shí)踐是巖土工程分析三個(gè)重要的方面。巖土工程中的許多理論是建立在試驗基礎上的，如Terzaghi的有效應力原理是建立在壓縮試驗中孔隙水壓力的測試基礎上的，Darcy定律是建立在滲透試驗基礎上的，劍橋模型是建立在正常固結粘土和微超固結粘土壓縮試驗和等向三軸壓縮試驗基礎上的。測試技術(shù)也是保證巖土工程設計的合理性和保證施工質(zhì)量的重要手段。
巖土工程測試技術(shù)一般分為室內試驗技術(shù)、原位試驗技術(shù)和現場(chǎng)監測技術(shù)等幾個(gè)方面。在原位測試方面，地基中的位移場(chǎng)、應力場(chǎng)測試，地下結構表面的土壓力測試，地基土的強度特性及變形特性測試等方面將會(huì )成為研究的重點(diǎn)，隨著(zhù)總體測試技術(shù)的進(jìn)步，這些傳統的難點(diǎn)將會(huì )取得突破性進(jìn)展。虛擬測試技術(shù)將會(huì )在巖土工程測試技術(shù)中得到較廣泛的應用。及時(shí)有效地利用其他學(xué)科科學(xué)技術(shù)的成果，將對推動(dòng)巖土工程領(lǐng)域的測試技術(shù)發(fā)展起到越來(lái)越重要的作用，如電子計算機技術(shù)、電子測量技術(shù)、光學(xué)測試技術(shù)、航測技術(shù)、電、磁場(chǎng)測試技術(shù)、聲波測試技術(shù)、遙感測試技術(shù)等方面的新的進(jìn)展都有可能在巖土工程測試方面找到應用的結合點(diǎn)。測試結果的可靠性、可重復性方面將會(huì )得到很大的提高。由于整體科技水平的提高，測試模式的改進(jìn)及測試儀器精度的改善，最終將導致巖土工程方面測試結果在可信度方面的大大改進(jìn)。
第二章 讀書(shū)筆記
第一節 巖土測試實(shí)驗的目的與作用
目的
巖土測試實(shí)驗作為巖土工程研究的重要手段，其目的主要可分為以下三種：
�。�1）測試巖土各種狀態(tài)下的性狀
�。�2）監測建筑物與邊坡等的變形
�。�3）檢測巖土工程治理的質(zhì)量效果
作用
�。�1）確定場(chǎng)地的適宜性
�。�2）為巖土工程設計提供物理力學(xué)數據
�。�3）保證巖土工程或基礎工程的順利進(jìn)行
�。�4）對建筑物長(cháng)期監測，保證建筑物的正常運營(yíng)
第二節 巖土測試實(shí)驗分類(lèi)
巖土工程測試技術(shù)一般可以分為室內試驗、原位測試和原型監測三大類(lèi)，還有各種模型試驗，極其多樣，各有各的特點(diǎn)和用途，同一種參數，又因測試方法不同而得出不同的成果數據。選用合理的測試方法成為巖土工程計算能否達到預期效果的重要環(huán)節。例如土的模量有壓縮模量、變形模量、旁壓模量、反演模量；土的抗剪強度室內試驗有直剪和三軸剪；直剪又有快剪、固結快剪和慢剪；三軸剪又有不固結不排水剪、固結不排水剪、固結排水剪和固結不排水剪測孔隙水壓力；原位測試有十字板剪切試驗和野外大型剪切試驗。測試方法的多樣性，也是巖土工程區別于其他工程技術(shù)一個(gè)重要特點(diǎn)。
載荷試驗
載荷試驗是在現場(chǎng)用一個(gè)剛性承壓板逐級加荷，測定天然地基、復合地基、單樁的變形隨荷載的變化，借以確定地基承載力的試驗。實(shí)際上是模擬建筑物地基基礎在受荷條件下工程性能的一種現場(chǎng)模型試驗。
載荷試驗按不同的應用范圍可分類(lèi)為：淺層平板載荷（3m，水上）；深層平板載荷（3m，水下）；螺旋板載荷；動(dòng)載荷四個(gè)基本類(lèi)型。
實(shí)驗目的
�。�1）確定地基土的比例界限壓力、破壞壓力，評定地基土的承載力；
�。�2）確定地基土的變形模量；
�。�3）估算地基土的不排水抗剪強度；
�。�4）確定地基土基床反力系數；
�。�5）地基處理效果檢測和測定樁的極限承載力。
實(shí)驗裝置（以淺層平板載荷試驗為例）
試驗設備由加荷系統、反力系統和量測系統三部分組成。
加荷系統包括承壓板和加荷裝置。對于一般粘性土地基，常用面積為0. 5m2的圓形或方形承壓板;對于碎石類(lèi)土,承壓板直徑(或寬度)應為最大碎石直徑的10-20倍;對于巖石類(lèi)土，承壓板的面積以0.1m2為宜。加荷裝置總體上可分為重物加荷裝置和千斤頂加荷裝置。
載荷試驗的反力可以由重物、地錨單獨或地錨與重物共同提供，由地錨(或重物)和梁架組合成穩定的反力系統。
位移量測系統包括基準梁和位移測量元件.基準梁的支撐柱應離承壓板和地
篇二：論述巖土工程測試與檢測技術(shù)的主要內容及其應用
作者：葉平華
來(lái)源：《科技創(chuàng )新與應用》2013年第13期
摘 要：隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對建筑物的要求越來(lái)越高，為提高人們的生活水平，出現了各式各樣的土木工程，與過(guò)去的土木工程相比，現代土木工程各方面都取得較大的進(jìn)步。其中巖土工程測試與檢測技術(shù)對工程起到關(guān)鍵的作用。巖土工程測試技術(shù)不僅在巖土工程建設實(shí)踐中廣泛應用，且在形成和發(fā)展巖土工程理論起決定性的作用。測試技術(shù)使巖土工程設計更合理，確保施工質(zhì)量。文章就巖土工程測試與檢測技術(shù)的主要內容做以下論述。關(guān)鍵詞：巖土測試技術(shù)；地基加固；檢測
在巖土工程中測試工作是必須進(jìn)行的重要步驟，它既是學(xué)科理論研究與發(fā)展的基礎，且是巖土工程實(shí)踐的必要。監測與檢測可確保工程的施工質(zhì)量和安全，從而提高工程效益。在工程實(shí)際建設中巖土工程的現場(chǎng)監測與檢測是重要的環(huán)節，使工程師們在理論和實(shí)踐上更好地認識上部結構與下部巖土地基共同作用及施工和建筑物運營(yíng)過(guò)程。通過(guò)運用反演分析的方法，依據監測結果，計算出使理論分析與實(shí)際測試、基本一致的工程參數。巖土工程測試包括室內土工試驗、巖體力學(xué)實(shí)驗、原位測試、原型實(shí)驗和現場(chǎng)監測等，在巖土工程中占有特別而關(guān)鍵的作用。下面介紹幾種重要的巖土工程測試。
1 室內土工試驗
包括土的物理、力學(xué)、化學(xué)和礦物等分析試驗。目前土工試驗分為觀(guān)察判別試驗、化學(xué)性質(zhì)試驗、物理性質(zhì)實(shí)驗和力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗等。土的化學(xué)和礦物分析在工程中一般不做�；瘜W(xué)分析包括測定土中石膏、易溶鹽和難溶鹽碳酸鈣的含量，腐植酸含量，離子交換量和酸堿度等。在巖土工程中測定粘土礦物的類(lèi)型采用礦物分析，確定礦物類(lèi)型除化學(xué)分析，還用差熱分析和X射線(xiàn)衍射分析等物理化學(xué)分析法。粒徑分析試驗是室內土工實(shí)驗的一種。粒徑分析試驗是烘干碾散一定量的土后，過(guò)篩、稱(chēng)重，確定各粒徑范圍內土粒重的百分數。
2 巖體力學(xué)實(shí)驗
巖體力學(xué)實(shí)驗主要是測試常規力學(xué)指標和分析研究巖體變形與破壞機理。
一般簡(jiǎn)稱(chēng)為抗壓強度。依據巖石不同的含水狀態(tài)，分干抗壓強度和飽和抗壓強度。巖石的單軸抗壓強度，常在壓力機上直接壓壞標準試樣測得，也可同時(shí)進(jìn)行巖石單軸壓縮變形試驗，或者用其它方法。巖石的單軸抗壓強度主要應用于巖體的強度分級和巖性描述。
篇三：《巖土工程學(xué)科的前沿問(wèn)題》讀書(shū)報告
巖土工程學(xué)科是一門(mén)具有悠久歷史而又具有新的內涵的邊緣學(xué)科，它是由巖土力學(xué)和巖石力學(xué)交叉而成，涉及到國民經(jīng)濟建設的多個(gè)領(lǐng)域，是土木工程、交通工程、礦業(yè)工程等學(xué)科的主要支撐學(xué)科，具有迅速而廣闊的發(fā)展前景。
一、巖土工程問(wèn)題的特點(diǎn)
1地應力的控制作用
在開(kāi)挖過(guò)程中,單純地應力作用就可能引起巖體破壞,發(fā)生巖爆,這已是眾所周知的。在土力學(xué)中,又何嘗不是如此。開(kāi)挖邊坡中,假定不同的初始側壓力系數,計算得出的位移將有很大差別。由于高側壓力的影響,超固結土邊坡可能多次發(fā)生滑動(dòng)。
2體積力構成荷載的主要部分
除了地基問(wèn)題中體積力相對不重要以外,無(wú)論邊坡工程、隧道工程還是堤壩工程,體積力都是作用于巖土體結構上的主要荷載甚至唯一荷載。因此,巖土體結構的主要破壞方式是自重作用下的剪切破壞。這時(shí),剪切面的相當一部分位于巖土體的深部,圍壓的影響很大。因此,把金屬力學(xué)和結構力學(xué)中的研究方法生硬地搬到巖土力學(xué)研究中,自然難于符合實(shí)際。有的研究論文采用平面應力問(wèn)題的研究方法,不考慮圍壓的影響,所得結論只能反映巖土體表層的破壞過(guò)程。
3 多相耦合作用
由于孔隙和裂隙的存在,巖土工程問(wèn)題往往涉及固相、液相和氣相的耦合作用,而凍土問(wèn)題中還要考慮冰相和溫度場(chǎng)。因此,與金屬和混凝土結構工程相比,巖土工程問(wèn)題的控制方程要復雜得多,需要研究的領(lǐng)域也要多得多。
4 邊界條件和初始條件的不確定性
巖土工程問(wèn)題邊界條件的不確定性包括兩個(gè)方面,一是邊界位置的不確定性,二是邊界上的要素值的不確定性。巖土工程修建在地殼上,人們不能把整個(gè)地球或地殼作為研究的范圍,只能從其中劃出一塊進(jìn)行考察,但如何劃法帶有一定的任意性,這就是邊界位置的不確定性。巖土工程暴露在自然環(huán)境中,最不確定的倒不是邊界荷載,而是耦合分析中降水量、蒸發(fā)量等自然要素的變化。初值條件的不確定性除了前面提到的地應力的不確定以外,還有孔隙中的初始吸力的分布和節理裂隙分布的不確定性等。
二、 現有巖土力學(xué)理論的不足
1難于測定天然巖土材料的計算參數
土體由于取樣擾動(dòng),巖體由于體積太大,導致原狀巖土材料的力學(xué)參數無(wú)法測定。例如,一段時(shí)期,廣東在良好的殘積土上修建多層建筑也普遍采用樁基,就是因為取樣擾動(dòng)造成測定的壓縮系數偏高,在此背景下導致設計中的不恰當決策。
2未考慮逐漸破壞過(guò)程
現有的邊坡穩定分析和土壓力計算等方法均基于極限分析理論,未考慮逐漸破壞過(guò)程。造成的后果必然是采用峰值強度計算太冒進(jìn),而采用殘余強度計算又太保守。
3未考慮地應力的影響
在地下洞室開(kāi)挖中,地應力的影響已得到普遍的重視。但是在其它巖土工程問(wèn)題中往往不考慮這一影響。例如邊坡穩定分析中,無(wú)論是條分法或有限元強度折減法均是如此。而超固結土坡中由于水平應力很大導致滑坡的易發(fā)性,這早已是眾所周知的事實(shí)。
4 對多節理裂隙巖體還缺乏有效分析手段
對于含少量節理的巖體,已經(jīng)發(fā)展了一批計算方法,如節理元、接觸力元、剛體彈簧元。但對大量裂隙的巖體,只有走等效連續介質(zhì)的途徑。從斷裂力學(xué)觀(guān)點(diǎn)出發(fā)或是從損傷力學(xué)觀(guān)點(diǎn)出發(fā)建立等效介質(zhì)的本構關(guān)系,均是可以考慮的方案。但是未能考慮圍壓的影響,是目前研究中普遍存在的不足之處。巖土破損力學(xué)可以在一定程度上克服這一缺點(diǎn)。
三、巖土力學(xué)發(fā)展前景展望
1發(fā)展原位測試技術(shù),停止原狀土取土技術(shù)的研究
土樣從土層取出后地應力就被卸除,即使再精細的取土技術(shù)也不能保證室內測定的參數與原位一致。節理巖體更無(wú)法取樣試驗。因此,發(fā)展原位測試技術(shù),是獲得可靠計算參數的唯一途徑。
2 加強破壞和變形的細觀(guān)機制研究,減少湊合表觀(guān)現象的假設性研究。
“大膽假設,小心求證”仍是科學(xué)研究的一種手段,但是,如果只求表觀(guān)現象上的吻合,不深究真實(shí)的機理,只求知其然,不求知其所以然,這一態(tài)度不符合真正的科學(xué)精神。當前巖土力學(xué)中大行其道的屈服面的研究,在某種意義上正是這一種研究思路
的反映。從等向硬化到運動(dòng)硬化,從單屈服面到多屈服面,再到邊界面和次加荷屈服面及超加荷屈服面,越來(lái)越復雜的屈服面假設無(wú)非為了湊合試驗結果。但如要湊出主應力軸旋轉也能產(chǎn)生體積收縮的實(shí)驗現象,恐怕還要增加屈服面的復雜性�；仡櫼幌驴茖W(xué)史上托勒密的地心說(shuō),不難發(fā)現兩者在一定程度上有相似之處。
3建立漸進(jìn)破壞理論
巖土力學(xué)能否自立,關(guān)鍵在于漸進(jìn)破壞理論能否建立起來(lái)。到目前為止,有關(guān)巖土材料的漸進(jìn)破壞和剪切帶形成過(guò)程的研究對象仍限于室內二軸或三軸壓縮試樣,遠未涉及實(shí)際工程問(wèn)題,而且許多學(xué)者純粹把這一過(guò)程當作數學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究。筆者認為,解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵在于建立能合理反映巖土材料結構破損過(guò)程的本構模型,并且研究的重點(diǎn)應當是針對邊坡和洞室開(kāi)挖等圍壓降低過(guò)程中的結構體破損現象。
4開(kāi)展風(fēng)化過(guò)程的數值模擬研究
如果說(shuō)前面提到的漸進(jìn)破壞是指修建工程引起的話(huà),風(fēng)化引起的巖土材料弱化破壞則是自然過(guò)程。如果這一過(guò)程發(fā)生在工程影響的范圍內,則就不僅僅是地質(zhì)學(xué)家研究的事。當然,研究這一問(wèn)題的難度很大,因為除了力學(xué)因素外,還涉及溫度循環(huán)和濕度循環(huán)等物理因素及雨水淋溶和地下水侵蝕等化學(xué)因素。
如果以上幾方面有所突破,并且在其它方面繼續取得進(jìn)展,就可以認為巖土力學(xué)已經(jīng)達到成熟的階段。
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