序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]一篇土工試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

我們通常所說的土工試驗(yàn)技術(shù)，其主要包括土工試驗(yàn)儀器、人員以及方法、標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境等內(nèi)容。單單就土工試驗(yàn)內(nèi)容而言，包括土的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等試驗(yàn)類型。土的物理性質(zhì)試驗(yàn)主要指土的三項(xiàng)基本指標(biāo)（含水率、密度、比重）及顆粒分析，液塑限、相對密度試驗(yàn)等，這類試驗(yàn)在土工試驗(yàn)中工作量較大、占用試驗(yàn)時(shí)間較多。儀器設(shè)備的先進(jìn)與否和自動(dòng)化程度決定了試驗(yàn)室的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。而力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)可分為擊實(shí)試驗(yàn)、回彈模量試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)、承載比試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、黃土濕陷試驗(yàn)、自由膨脹率試驗(yàn)、收縮試驗(yàn)、凍結(jié)溫度等試驗(yàn)；化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)分為酸堿度試驗(yàn)、易溶鹽試驗(yàn)、中溶鹽石膏試驗(yàn)、難溶鹽碳酸鈣試驗(yàn)、有機(jī)質(zhì)試驗(yàn)、陽離子交換量等試驗(yàn)類型。在工程實(shí)踐中，必須具體問題，具體分析，按照規(guī)程規(guī)范和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求等，根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際工況來選取所需做的土工試驗(yàn)項(xiàng)目。

1土工試驗(yàn)儀器與自動(dòng)化系統(tǒng)

1.1物理試驗(yàn)儀器

土工物理性質(zhì)試驗(yàn)，通常指的是對土的含水率、密度、比重三大基本指標(biāo)，以及土顆粒、液塑限等進(jìn)行分析試驗(yàn)的過程，此類試驗(yàn)不僅工作量大，而且面廣，耗時(shí)費(fèi)力。若能改進(jìn)儀器設(shè)備，增強(qiáng)土工試驗(yàn)儀器的自動(dòng)化程度，將會(huì)顯著提高土工試驗(yàn)的效率和效益。（1）電子天平。這是物理性質(zhì)試驗(yàn)中利用頻率最高的設(shè)備之一，我院土工試驗(yàn)室目前使用的電子天平型號是SPS402F，感量包括1g，0.1g，0.01g，分別可以對含水率、密度、比重、相對密度、膨脹率、收縮、顆粒分析、擊實(shí)、液塑限等試驗(yàn)進(jìn)行稱重。SPS402F電子天平有多種稱量單位，包括克、千克、磅等；和多種應(yīng)用模式,包括計(jì)數(shù)稱量、百分比稱量、累加稱量等。且選配USB或者RS232通訊接口，以便連接打印機(jī)、電腦和其他外圍設(shè)備。（2）顆粒分析儀。就粒徑大于0.075mm的顆粒而言，通常需要通過系列標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行分析，目前我院采用的是符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB6003-85要求的FB-2和FB-3標(biāo)準(zhǔn)土壤篩和符合國標(biāo)GB9909-88要求的SZS型三維振篩機(jī)。FB-2和FB-3標(biāo)準(zhǔn)土壤篩具有噪音低、篩濾樣品效率高、試驗(yàn)精度高等優(yōu)點(diǎn)。SZS型三維振篩機(jī)廣泛用于地質(zhì)﹑水利、冶金﹑化工﹑建筑﹑煤炭﹑國防﹑科研﹑水泥等部門的化驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室對物料進(jìn)行篩分分析，效率高、設(shè)計(jì)精巧耐用，三維動(dòng)力突出，處理土料效率高，精度細(xì)。就粒徑小于0.075mm的顆粒而言，則需要借助于懸液沉降分析方法，多數(shù)單位采用密度計(jì)法，也有一些單位采用移液管法。目前我院土工試驗(yàn)室采用的是甲種密度計(jì)法，甲種密度計(jì)是利用土壤不同顆粒的懸浮特性測量土壤密度的一種測量工具，是做土工試驗(yàn)顆粒分析必不可少的試驗(yàn)儀器，由于其簡單、易于操作、精度能夠滿足試驗(yàn)要求，因而被很多土工試驗(yàn)室廣泛應(yīng)用。（3）液塑限試驗(yàn)儀。就多數(shù)單位而言，當(dāng)前所采用的多為圓錐儀、搓條等方法，來對土的液限塑限進(jìn)行確定。但是，對于水電、鐵路、公路等很多部門而言，已開始全面推廣和應(yīng)用液塑限聯(lián)合測試儀，該儀器解決了人為因素的影響，提高了測定結(jié)果的精確度，解決了人為因素對試驗(yàn)質(zhì)量的影響，但目前國內(nèi)生產(chǎn)的液塑聯(lián)合測定儀的質(zhì)量及自動(dòng)化程度還有待進(jìn)一步提高。我院土工試驗(yàn)室使用的是GYS-2型光電式液塑限聯(lián)合測定儀。GYS-2型光電式液塑限聯(lián)合測定儀用于測定細(xì)粒土在可塑狀態(tài)的上限含水量（液限）和下限含水量（塑限）。液限、塑限聯(lián)合測定法是綜合國內(nèi)外長期研究的成果基礎(chǔ)上提出的測試方法，該儀器對土類的適用性廣，具有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，解決了在不同塑性狀態(tài)下圓錐儀入土深度的量測技術(shù)，提高了工效。儀器具有自動(dòng)放錐，無摩擦阻力，能測出圓錐任意入土深度等特點(diǎn)。

1.2力學(xué)試驗(yàn)儀器

（1）固結(jié)試驗(yàn)儀。近幾年，固結(jié)試驗(yàn)儀的種類、規(guī)格開始向著系列化、功能多樣等格局發(fā)展，目前主要有如下類型：一是砝碼杠桿式固結(jié)儀，這是最傳統(tǒng)的固結(jié)試驗(yàn)儀器，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了系列化。就施加壓力程度而言低壓固結(jié)儀能夠?qū)?0cm2的面積加壓到400kPa，中壓、高壓固結(jié)儀分別可加壓到800kPa，1600kPa～2000kPa。對于30cm2的面積土樣而言，中壓固結(jié)儀能夠加壓到1600kPa，高壓固結(jié)儀則能夠加壓至3200kPa～4000kPa，并可用于高壓回彈試驗(yàn)，來求得土的先期固結(jié)壓力。目前我院使用的是WG型單杠桿固結(jié)儀(三聯(lián)中低壓)和WG型單杠桿固結(jié)儀(三聯(lián)高壓)。這種固結(jié)儀具有直觀、穩(wěn)定性能佳、精確度高等優(yōu)勢，但由于自動(dòng)化水平不高，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，加缷砝碼過程中的振動(dòng)會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果等問題，因而應(yīng)用越來越少；二是氣壓式固結(jié)儀。該試驗(yàn)儀器采用高壓氣體作壓力源，不僅加荷過程方便，而且操作簡便，減弱了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了自動(dòng)化水平，但易出現(xiàn)漏氣，壓力不穩(wěn)等一系列問題，但若能及時(shí)解決這個(gè)問題，其發(fā)展前景還是相當(dāng)樂觀的。我院以前使用過氣壓固結(jié)儀，由于諸多原因，現(xiàn)在已經(jīng)不再使用。我院目前使用的是WG型單杠桿固結(jié)儀(三聯(lián)中低壓)和WG型單杠桿固結(jié)儀(三聯(lián)高壓)。WG型系列中低壓和高壓固結(jié)儀都是用于土壤的壓縮試驗(yàn)，檢測土壤的壓力與變形的關(guān)系、計(jì)算土的單位沉積、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)以及固結(jié)系數(shù)等。（2）直剪試驗(yàn)儀。就土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)而言，主要采用如下類型：一是雙速電動(dòng)應(yīng)變控制式直剪儀，其應(yīng)變速率可以達(dá)到0.8mm/min或2mm/min，能夠進(jìn)行固結(jié)快剪或快剪試驗(yàn)；二是三速電動(dòng)應(yīng)變控制式直剪儀，應(yīng)變速率較雙速而言增加了0.02mm/min，還可以同時(shí)開展慢剪試驗(yàn)；三是四聯(lián)等應(yīng)變直剪儀，其集四臺(tái)直剪儀于一體，通過變速箱轉(zhuǎn)變?yōu)?.02，0.1，0.8，2.4mm/min.四種不同剪切速率，能夠進(jìn)行快剪、固結(jié)快剪、慢剪三種試驗(yàn)，且具有手搖加荷裝置，無須調(diào)節(jié)砝碼。目前我院使用的是ZJ型應(yīng)變控制直剪儀（四聯(lián)）。ZJ四聯(lián)應(yīng)變控制式直剪儀用于測定土的抗剪強(qiáng)度，通常采用四個(gè)試件在不同的垂直壓力下，施加剪切力進(jìn)行剪切，求得破壞時(shí)的剪應(yīng)力，根據(jù)庫侖定律確定抗剪強(qiáng)度系數(shù)，內(nèi)摩擦角和凝聚力。ZJ四聯(lián)應(yīng)變控制式直剪儀由于有4臺(tái)可以進(jìn)行單獨(dú)操作的剪切儀，結(jié)構(gòu)緊湊，故工作效率較高，可做快剪、固結(jié)快剪、慢剪試驗(yàn)，能夠滿足試驗(yàn)室對于不同試驗(yàn)方法的要求。（3）靜三軸試驗(yàn)儀。當(dāng)前，一般土工試驗(yàn)時(shí)常采用三軸壓縮儀，結(jié)合土類、不同的工況要求，分別進(jìn)行不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水、固結(jié)排水等試驗(yàn)。目前我院使用的是TSZ10-1.0型應(yīng)變控制式三軸儀，TSZ10-1.0型輕型臺(tái)式三軸儀用于一般土工實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。儀器為應(yīng)變控制式，用于測量最大周圍壓力在1.0MPa，直徑為39.1mm的土試樣。在軸向靜負(fù)荷條件下強(qiáng)度和變形特性的三軸剪切力試驗(yàn)，可以進(jìn)行不固結(jié)不排水剪（UU）、固結(jié)不排水剪（CU）和固結(jié)排水剪（CD）的三軸試驗(yàn)。

1.3土工數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)化處理系統(tǒng)

如今隨著計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)了土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與處理。該技術(shù)將數(shù)據(jù)采集、處理、曲線繪制、打印等融合于一體，并增加了三軸、直剪、固結(jié)、含水率、密度、界限含水率等試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、處理，實(shí)現(xiàn)了分散化采集、集中化分析和處理等多種功能。目前我院使用的是南京土壤儀器廠的新型TWJ-1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)裝置由傳感器、采樣盒、計(jì)算機(jī)組成，其間用導(dǎo)線連接，一個(gè)采樣器可以連接8個(gè)傳感器，根據(jù)每個(gè)試驗(yàn)室所需通道數(shù)的不同，可將若干個(gè)采樣盒用導(dǎo)線連起來構(gòu)成一種并聯(lián)形式。此設(shè)備便攜且體積小，連線少，安裝方便，可靠性高、適合室內(nèi)和野外現(xiàn)場使用。任何標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)都可工作，計(jì)算機(jī)可以任意更換和升級。純Windows數(shù)據(jù)采集處理軟件，兼容現(xiàn)有計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)，方便、穩(wěn)定、可靠。

2土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前，國內(nèi)有關(guān)土工試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)包括：《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123-1999，還有其他部門的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。土工試驗(yàn)室執(zhí)行國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鐵路、公路、水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，其中所規(guī)定的試驗(yàn)方法幾乎相同，只是結(jié)合不同行業(yè)特點(diǎn)，在細(xì)節(jié)方面進(jìn)行了具體要求，或增減了試驗(yàn)項(xiàng)目。為了有效規(guī)范土工試驗(yàn)市場，亟需出臺(tái)更為規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。而且有相當(dāng)一部分土工試驗(yàn)室仍采取現(xiàn)行規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中不提倡或沒有列入的，但在一些地區(qū)或部門已長期使用并進(jìn)行過大量對比試驗(yàn)的半經(jīng)驗(yàn)性或經(jīng)驗(yàn)性的方法如：快速固結(jié)試驗(yàn)法，三軸試驗(yàn)中一個(gè)試樣多級加荷剪切法，使用經(jīng)驗(yàn)公式利用塑限推算液限，利用塑指數(shù)給土樣定名后推算土的比重等方法，這種方法雖然簡單可行，但準(zhǔn)確性不夠，這些方法的適用性和適用范圍有待進(jìn)一步研究落實(shí)。所以要開展土工試驗(yàn)新方法，新問題的研究，如室內(nèi)袖珍貫入儀試驗(yàn)的研究與應(yīng)用；非飽和土力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)研究；黃土、軟土、鹽漬土等特殊土類試驗(yàn)方法的進(jìn)一步研究等等，這些成果的取得將會(huì)豐富土工試驗(yàn)方法，解決一些新的土工試驗(yàn)問題，提高土工試驗(yàn)的技術(shù)的發(fā)展水平。

3加強(qiáng)土工試驗(yàn)的技術(shù)管理和行業(yè)管理

近年來，隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷深化，有些單位逐漸改變了土工試驗(yàn)的技術(shù)管理，土工試驗(yàn)的行業(yè)管理也出現(xiàn)了一些混亂局面，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）有些單位放棄了土工試驗(yàn)技術(shù)負(fù)責(zé)人和審核制度，實(shí)行包產(chǎn)到人、包產(chǎn)到組的承包方式，只管進(jìn)度和效益，不管試驗(yàn)質(zhì)量，從開土到提交成果報(bào)告只有少數(shù)幾個(gè)人負(fù)責(zé)，沒有一套行之有效的技術(shù)管理程序來保證試驗(yàn)質(zhì)量，沒有嚴(yán)格執(zhí)行三級校審制度，致使出具的土工試驗(yàn)參數(shù)準(zhǔn)確性不高，甚至存在謬誤，使工程項(xiàng)目存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。（2）有些地區(qū)沒有健全土工試驗(yàn)資質(zhì)管理制度，也沒有規(guī)范土工試驗(yàn)市場的管理，致使一些單位和個(gè)人在沒有充分技術(shù)保證的前提下，隨意購置設(shè)備(有些還是不合格的設(shè)備)，從外面臨時(shí)應(yīng)聘一些沒有土工試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和未經(jīng)培訓(xùn)的人員操作土工試驗(yàn)儀器，開展土工試驗(yàn)業(yè)務(wù)。有些還隨意壓價(jià)，擾亂土工試驗(yàn)市場，致使土工試驗(yàn)市場亂象叢生。上述情況必須要引起有關(guān)單位和部門的足夠重視，必須要加強(qiáng)土工試驗(yàn)的技術(shù)管理和行業(yè)管理，以確保我國土工試驗(yàn)技術(shù)的健康和可持續(xù)發(fā)展。

4土工試驗(yàn)技術(shù)未來發(fā)展趨勢

（1）試驗(yàn)環(huán)境日趨優(yōu)化。當(dāng)前土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)還未對土工試驗(yàn)環(huán)境提出明確規(guī)范要求，但已經(jīng)有很多土工試驗(yàn)室配備了完善的溫度和濕度調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)區(qū)域的獨(dú)立化管理，基本滿足了土工試驗(yàn)環(huán)境要求，但仍有很多單位為節(jié)省開支，采用條件較差的場所進(jìn)行試驗(yàn)，致使土樣變質(zhì)，土樣受擾動(dòng)較大，難以確保土工試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和科學(xué)性。未來我國將會(huì)出臺(tái)一系列規(guī)范，土工試驗(yàn)環(huán)境將得到逐步優(yōu)化。（2）自動(dòng)化技術(shù)日臻成熟。有些試驗(yàn)儀器由半自動(dòng)化向全自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，我國土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)自動(dòng)化的發(fā)展徹底改變了土工試驗(yàn)需人工記錄、手工計(jì)算結(jié)果的傳統(tǒng)模式，大大提高了勞動(dòng)效率，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，確保了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性?？梢灶A(yù)見，隨著我國土工試驗(yàn)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國土工試驗(yàn)自動(dòng)化技術(shù)給土工試驗(yàn)領(lǐng)域帶來全新的技術(shù)革命。如南京土壤儀器廠生產(chǎn)的TSZ系列全自動(dòng)三軸儀。TSZ系列全自動(dòng)三軸儀使用當(dāng)代最新科技，及機(jī)械、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器自動(dòng)檢測技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，一機(jī)多用?；九渲每蛇M(jìn)行常規(guī)應(yīng)力應(yīng)變式無測限試驗(yàn)，UU，CU、CD等壓縮剪切試驗(yàn)，若配備不同的試驗(yàn)容器和控制模塊還可進(jìn)行KO固結(jié)、靜止測壓力系數(shù)、多種應(yīng)力路徑三軸實(shí)驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、彈性模量試驗(yàn)、承載經(jīng)試驗(yàn)等。該系統(tǒng)還可以做全自動(dòng)控制振動(dòng)三軸試驗(yàn)。試驗(yàn)過程全電腦控制。（3）隨著土工試驗(yàn)技術(shù)的快速發(fā)展，相應(yīng)的土工試驗(yàn)人員綜合素質(zhì)也在逐步提升。土工試驗(yàn)對于相關(guān)技術(shù)操作人員的要求越來越高，技術(shù)人員通常都具有正規(guī)教育，在實(shí)踐過程中有專人傳幫帶，并開展技術(shù)評比、試驗(yàn)室比對等多項(xiàng)活動(dòng)，積累豐富經(jīng)驗(yàn)。但依然存在部分技術(shù)人員雖文化基礎(chǔ)高，但缺乏實(shí)際操作能力，加之缺乏吃苦精神，致使土工試驗(yàn)技術(shù)能力不高，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，對于土工試驗(yàn)技術(shù)人員的要求也越來越高，不少單位開始關(guān)注技術(shù)人才引進(jìn)和現(xiàn)有人才培訓(xùn)，未來我國土工試驗(yàn)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)將逐步提高。（4）行業(yè)準(zhǔn)入及監(jiān)管制度日趨完善。隨著勘察市場改革的逐步深入，外業(yè)鉆探逐漸實(shí)現(xiàn)了勞務(wù)分包，勘察資質(zhì)對于土工試驗(yàn)單位的要求較弱，某些缺乏資質(zhì)的單位也能夠承攬項(xiàng)目。隨著土工試驗(yàn)逐步被推向市場，我國勢必將出臺(tái)行業(yè)準(zhǔn)入和監(jiān)管規(guī)范，并進(jìn)一步對勘察土工試驗(yàn)市場加以完善。

5結(jié)語

作為一門研究土的試驗(yàn)技術(shù)，土工試驗(yàn)技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域的地位和作用不容置疑。隨著土工試驗(yàn)技術(shù)的逐步發(fā)展，其對于巖土工程理論及實(shí)踐發(fā)展均將帶來巨大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50021，巖土工程勘察規(guī)范[S].2001.

[2]SL237，土工試驗(yàn)試驗(yàn)規(guī)程[S].1999.

[3]工程地質(zhì)手冊（第四版）[S].2007.

[4]孫秀莢.工程勘察中土工試驗(yàn)應(yīng)用流程研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013.11

作者:李健 單位:安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院