水利水电工程地基基础岩土试验检测要点

引言

随着我国基础设施的逐步完善与经济的高质量发展，水利水电工程日益成为支撑工农业生产、能源供应以及社会经济稳定运转的关键基础设施。水利工程作为一门把水力学、工程力学当作核心理论基础，把设计、施工与管理结合起来的综合性工程技术，其核心任务是实现水资源的高效运用、合理布局与洪旱灾害的有效防范。

1 水利地基岩土试验检测

水利工程的地基基础具有保证主体结构稳定及安全的功能，开展基础岩土地基的检测，能为工程设计及施工提供重要依据。提升地基岩土检测质量、保障数据可靠性的核心，在于全面把握检测技术的要点，并获取准确的地基岩土数据。检测过程中应把定量分析与定性判断综合起来运用，科学选取具有代表性的岩土样品，并严格落实样品保管及处理的相关规范，防止样品失真导致试验结果出现偏差。由于检测结果的准确程度直接关系着工程后续施工方案的选择与落实，要是数据失真极有可能引发连锁反应，甚至造成极大经济损失以及工程隐患，因此检测前，需对试验区域开展合理规划与科学布点工作，进而为水利工程地基的设计与施工提供可靠的数据支持。

2 水利水电工程地基基础岩土试验检测技术的应用要求

2.1 做好岩土取样工作

岩土取样是水利水电工程地基基础岩土试验检测工作的初始与关键环节，其质量直接左右着后续试验结果的可靠性与工程设计的准确性。岩土样品大多分为岩石样品与原状土样品这两大类，二者因物理力学性质不一样，要采用不同的取样工艺与技术途径。以原状土样采集为例，应首先开展钻孔作业，形成取样通道，然后借助专业取土器深入孔内取得岩土样品。常用的取土工艺主要有两种：其一采用打入方式，采用冲击方式把取土器打入土层；其二采用的是压入法，用静压方式把取土器匀速压进泥土里。

2.2 做好岩土样品封存工作

样品采集活动完成后，需立即实施封存及标识操作，土壤样品跟岩石样品因物理特性存在差异，要采用不一样的保存办法。就原状土与扰动土的样品而言，应在取样结束后快速放到取土筒中且严格密封，密封可采用的方式是胶带缠绕封缝或熔蜡浇注，起到隔绝空气、防止水分蒸发及外界污染的作用。需同步附上标签，清楚标明样品编号、取样地点、深度、日期等关键要点，要是原状土样品未能把取土筒完全填满，为防止运输和储存阶段因振动造成结构破坏，需借助扰动土填充筒内空隙，起到缓冲及固定的实际作用，以此最大程度维持原状土结构的完整。在实际选取扰动土时，应当保证其湿度与自然状态下土层湿度尽量相符，做完取样相关工作后，要按照规范填写送样单，准确清晰地标注取土图纸编号、取样点位、深度、日期及样品标签等关键要点，保证样品信息的可追溯以及与试验数据的契合度。

2.3 科学开展岩土样品运输作业

样品采集与封存工作完成后，应抓紧组织运输事宜，以保证岩土样品能及时送到实验室，且其物理状态不发生明显变化，保证检测结果的精准无误与真实可靠。在实际的货物运输期间，要全面考虑运输距离、路况状态、样品特征及时效要求，科学选取适宜的运输工具与方案，最大幅度提升运输过程的稳定及安全水平。运输时，必须把岩土样品放在防震性能良好的专用箱里面，并拿柔软缓冲材料（比如稻草、锯末、麦秆、软纸或者谷壳等）填充箱体周边的空隙，以有效吸收振动及冲击能量，防止样品在运输路上因颠簸引起结构破坏或性质变化。

2.4 做好岩土实验工作

水利水电工程针对地基基础开展的岩石性能测试，是科学估量地基岩土工程属性、保障工程结构安全及建设质量的关键环节，岩土样品实验是岩土试验检测技术的核心要点，其结果直接选用到地基处理方案的选用与优化。在使用室内检测方法时，需在取样后立即开展实验，以避免样品状态的变动对数据真实性造成干扰。本文以水利水电工程地基基础岩土热响应测试为例，全面分析其具体实验办法，主要操作的事项如下：（1）开展岩土热物性参数的检测工作，岩土热物性参数是岩土热行为特征的基础指标，主要包括岩土容积比热容、导热系数以及热扩散系数，其基本关系可以由下面的公式表达：

式中： 为法线方向热流密度;aT/ 为法线方向温度梯度。

岩土的具体组成成分主要为空气、矿物质及水，其实际导热系数和容积比热容的具体取值范围见表1。

表1 岩土当中主要成分的热物性参数表

从表 1 可看出，实际组成比例对岩土的综合导热系数有显著影响。由于固态矿物质的导热系数远远超过空气，要是岩土里孔隙率偏高或者矿物质含量偏低，会引起整体导热性能下滑，岩土综合导热系数不是一个固定值，而是依照自身组分结构与孔隙特征动态演化。（2）开展岩土初始低温测试相关工作，岩土初始低温测试是获取岩土原始温度状态的关键实验阶段，其重点是采用科学手段让岩土温度恢复到原始地层状态，且依据实际的地质条件，合理明确温度恢复所需的时长，该测试会直接影响到后续热物性参数分析的准确性。经常用到的初始低温测试方法主要有外置温度传感器法、内置温度传感器法还有无加热循环法，不同的方法与不同的地质和实验条件相匹配，需依照实际情形进行挑选。以无加热循环法为例，这种方法要求把循环流体跟岩土初始温度的温差严格控制在不超过 0.5^∘C ，以最大程度减少对岩土原始热状态的干扰，为实现温度充分平衡及数据稳定，循环持续时间一般需要维持到24 小时以上。

结束语

我国水利水电工程建设中，地基基础岩土试验检测是不可或缺的环节，其检测数据的正确性、可靠程度及完整性，直接与工程设计的合理性、施工过程的安全性以及最终项目的长期稳定相关联，是保障工程总体质量与长久耐用性的重要根基。相关的技术及管理人员必须系统掌握当前主流的岩土试验检测办法，理解其原理、适用范畴与技术要点，并持续开展检测技术优化及创新应用的研究活动，从而为水利水电工程的地基处理、结构设计与风险控制提供支撑，推动我国水利水电事业朝着更安全、高效又可持续的方向发展。

参考文献：

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