岩土工程测试与检测技术前沿技术的读书报告
岩土工程测试与检测技术前沿技术的读书报告
篇一：岩土测试技术读书报告
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2014年5月
第一章 绪论
基本概念
岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。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，作为自己的研究对象。
岩土工程专业是土木工程的分支，是运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。按照工程建设阶段划分，工作内容可以分为：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。
随着我国经济的繁荣与发展，各种建筑工程如雨后春笋般拔地而起，座座水库波光粼粼，栋栋高楼鳞次栉比。在各种土建工程中，岩土工程占有十分重要的地位。岩土工程是以土力学、岩体力学及工程地质学为理论基础，运用各种勘探测试技术对岩土体进行综合整治改造和利用而进行的系统性工作。这一学科在国外某些国家和地区被称为“大地工程”、“土力工程”或“土质工程”。岩土工程是土木工程的一个重要组成部分。智研咨询资料统计，它包括岩土工程勘察、设计、试验、施工和监测，涉及工程建设的全过程。在房屋、市政、能源、水利、道路、航运、矿山、国防等各种建设中，都有十分重要的意义。 主要研究方向
①城市地下空间与地下工程：以城市地下空间为主体，研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题，地下空间资源的合理利用策略，以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术（如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其优化措施等等。
②边坡与基坑工程：重点研究基坑开挖（包括基坑降水）对邻近既有建筑和环境的影响，基坑支护结构的设计计算理论和方法，基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术，边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。 ③地基与基础工程：重点开展地基模型及其计算方法、参数研究，地基处理新技术、新方法和检测技术的研究，建筑基础（如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等）与上部结构的共同作用机理和规律研究等。
模型研究 在经典土力学中沉降计算将土体视为弹性体，采用布西奈斯克公式求解附加应力，而稳定分析则将土体视为刚塑性体，采用极限平衡法分析。采用比较符合实际土体的应力-应变-强度(有时还包括时间)关系的本构模型可以将变形计算和稳定分析结合起来。自Roscoe与他的学生(1958～1963)创建剑桥模型至今，各国学者已发展了数百个本构模型，但得到工程界普遍认可的极少，严格地说尚没有。岩体的应力-应变关系则更为复杂。看来，企图建立能反映各类岩土的、适用于各类岩土工程的理想本构模型是困难的，或者说是不可能的。因为实际工程土的应力-应变关系是很复杂的，具有非线性、弹性、塑性、粘性、剪胀性、各向异性等等，同时，应力路径、强度发挥度、以及岩土的状态、组成、结构、温度等均对其有影响。
开展岩土的本构模型研究可以从两个方向努力：一是努力建立用于解决实际工程问题的实用模型；一是为了建立能进一步反映某些岩土体应力应变特性的理论模型。理论模型包括各类弹性模型、弹塑性模型、粘弹性模型、粘弹塑性模型、内时模型和损伤模型，以及结构性模型等。它们应能较好反映岩土的某种或几种变形特性，是建立工程实用模型的基础。工程实用模型应是为某地区岩土、某类岩土工程问题建立的本构模型，它应能反映这种情况下岩土体的主要性状。用它进行工程计算分析，可以获得工程建设所需精度的满意的分析结果。例如建立适用于基坑工程分析的上海粘土实用本构模型、适用于沉降分析的上海粘土实用本构模型，等等。笔者认为研究建立多种工程实用模型可能是本构模型研究的方向。
在以往本构模型研究中不少学者只重视本构方程的建立，而不重视模型参数测定和选用研究，也不重视本构模型的验证工作。在以后的研究中特别要重视模型参数测定和选用，重视本构模型验证以及推广应用研究。只有这样，才能更好为工程建设服务。
测试技术
岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用。理论分析、室内外测试和工程实践是岩土工程分析三个重要的方面。岩土工程中的许多理论是建立在试验基础上的，如Terzaghi的有效应力原理是建立在压缩试验中孔隙水压力的测试基础上的，Darcy定律是建立在渗透试验基础上的，剑桥模型是建立在正常固结粘土和微超固结粘土压缩试验和等向三轴压缩试验基础上的。测试技术也是保证岩土工程设计的合理性和保证施工质量的重要手段。
岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。虚拟测试技术将会在岩土工程测试技术中得到较广泛的应用。及时有效地利用其他学科科学技术的成果，将对推动岩土工程领域的测试技术发展起到越来越重要的作用，如电子计算机技术、电子测量技术、光学测试技术、航测技术、电、磁场测试技术、声波测试技术、遥感测试技术等方面的新的进展都有可能在岩土工程测试方面找到应用的结合点。测试结果的可靠性、可重复性方面将会得到很大的提高。由于整体科技水平的提高，测试模式的改进及测试仪器精度的改善，最终将导致岩土工程方面测试结果在可信度方面的大大改进。
第二章 读书笔记
第一节 岩土测试实验的目的与作用
目的
岩土测试实验作为岩土工程研究的重要手段，其目的主要可分为以下三种：
（1）测试岩土各种状态下的性状
（2）监测建筑物与边坡等的变形
（3）检测岩土工程治理的质量效果
作用
（1）确定场地的适宜性
（2）为岩土工程设计提供物理力学数据
（3）保证岩土工程或基础工程的顺利进行
（4）对建筑物长期监测，保证建筑物的正常运营
第二节 岩土测试实验分类
岩土工程测试技术一般可以分为室内试验、原位测试和原型监测三大类，还有各种模型试验，极其多样，各有各的特点和用途，同一种参数，又因测试方法不同而得出不同的成果数据。选用合理的测试方法成为岩土工程计算能否达到预期效果的重要环节。例如土的模量有压缩模量、变形模量、旁压模量、反演模量；土的抗剪强度室内试验有直剪和三轴剪；直剪又有快剪、固结快剪和慢剪；三轴剪又有不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪和固结不排水剪测孔隙水压力；原位测试有十字板剪切试验和野外大型剪切试验。测试方法的多样性，也是岩土工程区别于其他工程技术一个重要特点。
载荷试验
载荷试验是在现场用一个刚性承压板逐级加荷，测定天然地基、复合地基、单桩的变形随荷载的变化，借以确定地基承载力的试验。实际上是模拟建筑物地基基础在受荷条件下工程性能的一种现场模型试验。
载荷试验按不同的应用范围可分类为：浅层平板载荷（3m，水上）；深层平板载荷（3m，水下）；螺旋板载荷；动载荷四个基本类型。
实验目的
（1）确定地基土的比例界限压力、破坏压力，评定地基土的承载力；
（2）确定地基土的变形模量；
（3）估算地基土的不排水抗剪强度；
（4）确定地基土基床反力系数；
（5）地基处理效果检测和测定桩的极限承载力。
实验装置（以浅层平板载荷试验为例）
试验设备由加荷系统、反力系统和量测系统三部分组成。
加荷系统包括承压板和加荷装置。对于一般粘性土地基，常用面积为0. 5m2的圆形或方形承压板;对于碎石类土,承压板直径(或宽度)应为最大碎石直径的10-20倍;对于岩石类土，承压板的面积以0.1m2为宜。加荷装置总体上可分为重物加荷装置和千斤顶加荷装置。
载荷试验的反力可以由重物、地锚单独或地锚与重物共同提供，由地锚(或重物)和梁架组合成稳定的反力系统。
位移量测系统包括基准梁和位移测量元件.基准梁的支撑柱应离承压板和地
篇二：论述岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用
作者：叶平华
摘 要：随着科学技术的发展，人们对建筑物的要求越来越高，为提高人们的生活水平，出现了各式各样的土木工程，与过去的土木工程相比，现代土木工程各方面都取得较大的进步。其中岩土工程测试与检测技术对工程起到关键的作用。岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中广泛应用，且在形成和发展岩土工程理论起决定性的作用。测试技术使岩土工程设计更合理，确保施工质量。文章就岩土工程测试与检测技术的主要内容做以下论述。关键词：岩土测试技术；地基加固；检测
在岩土工程中测试工作是必须进行的重要步骤，它既是学科理论研究与发展的基础，且是岩土工程实践的必要。监测与检测可确保工程的施工质量和安全，从而提高工程效益。在工程实际建设中岩土工程的现场监测与检测是重要的环节，使工程师们在理论和实践上更好地认识上部结构与下部岩土地基共同作用及施工和建筑物运营过程。通过运用反演分析的方法，依据监测结果，计算出使理论分析与实际测试、基本一致的工程参数。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在岩土工程中占有特别而关键的作用。下面介绍几种重要的岩土工程测试。
1 室内土工试验
包括土的物理、力学、化学和矿物等分析试验。目前土工试验分为观察判别试验、化学性质试验、物理性质实验和力学性质实验等。土的化学和矿物分析在工程中一般不做。化学分析包括测定土中石膏、易溶盐和难溶盐碳酸钙的含量，腐植酸含量，离子交换量和酸碱度等。在岩土工程中测定粘土矿物的类型采用矿物分析，确定矿物类型除化学分析，还用差热分析和X射线衍射分析等物理化学分析法。粒径分析试验是室内土工实验的一种。粒径分析试验是烘干碾散一定量的土后，过筛、称重，确定各粒径范围内土粒重的百分数。
2 岩体力学实验
岩体力学实验主要是测试常规力学指标和分析研究岩体变形与破坏机理。
一般简称为抗压强度。依据岩石不同的含水状态，分干抗压强度和饱和抗压强度。岩石的单轴抗压强度，常在压力机上直接压坏标准试样测得，也可同时进行岩石单轴压缩变形试验，或者用其它方法。岩石的单轴抗压强度主要应用于岩体的强度分级和岩性描述。
篇三：《岩土工程学科的前沿问题》读书报告
岩土工程学科是一门具有悠久历史而又具有新的内涵的边缘学科，它是由岩土力学和岩石力学交叉而成，涉及到国民经济建设的多个领域，是土木工程、交通工程、矿业工程等学科的主要支撑学科，具有迅速而广阔的发展前景。
一、岩土工程问题的特点
1地应力的控制作用
在开挖过程中,单纯地应力作用就可能引起岩体破坏,发生岩爆,这已是众所周知的。在土力学中,又何尝不是如此。开挖边坡中,假定不同的初始侧压力系数,计算得出的位移将有很大差别。由于高侧压力的影响,超固结土边坡可能多次发生滑动。
2体积力构成荷载的主要部分
除了地基问题中体积力相对不重要以外,无论边坡工程、隧道工程还是堤坝工程,体积力都是作用于岩土体结构上的主要荷载甚至唯一荷载。因此,岩土体结构的主要破坏方式是自重作用下的剪切破坏。这时,剪切面的相当一部分位于岩土体的深部,围压的影响很大。因此,把金属力学和结构力学中的研究方法生硬地搬到岩土力学研究中,自然难于符合实际。有的研究论文采用平面应力问题的研究方法,不考虑围压的影响,所得结论只能反映岩土体表层的破坏过程。
3 多相耦合作用
由于孔隙和裂隙的存在,岩土工程问题往往涉及固相、液相和气相的耦合作用,而冻土问题中还要考虑冰相和温度场。因此,与金属和混凝土结构工程相比,岩土工程问题的控制方程要复杂得多,需要研究的领域也要多得多。
4 边界条件和初始条件的不确定性
岩土工程问题边界条件的不确定性包括两个方面,一是边界位置的不确定性,二是边界上的要素值的不确定性。岩土工程修建在地壳上,人们不能把整个地球或地壳作为研究的范围,只能从其中划出一块进行考察,但如何划法带有一定的任意性,这就是边界位置的不确定性。岩土工程暴露在自然环境中,最不确定的倒不是边界荷载,而是耦合分析中降水量、蒸发量等自然要素的变化。初值条件的不确定性除了前面提到的地应力的不确定以外,还有孔隙中的初始吸力的分布和节理裂隙分布的不确定性等。
二、 现有岩土力学理论的不足
1难于测定天然岩土材料的计算参数
土体由于取样扰动,岩体由于体积太大,导致原状岩土材料的力学参数无法测定。例如,一段时期,广东在良好的残积土上修建多层建筑也普遍采用桩基,就是因为取样扰动造成测定的压缩系数偏高,在此背景下导致设计中的不恰当决策。
2未考虑逐渐破坏过程
现有的边坡稳定分析和土压力计算等方法均基于极限分析理论,未考虑逐渐破坏过程。造成的后果必然是采用峰值强度计算太冒进,而采用残余强度计算又太保守。
3未考虑地应力的影响
在地下洞室开挖中,地应力的影响已得到普遍的重视。但是在其它岩土工程问题中往往不考虑这一影响。例如边坡稳定分析中,无论是条分法或有限元强度折减法均是如此。而超固结土坡中由于水平应力很大导致滑坡的易发性,这早已是众所周知的事实。
4 对多节理裂隙岩体还缺乏有效分析手段
对于含少量节理的岩体,已经发展了一批计算方法,如节理元、接触力元、刚体弹簧元。但对大量裂隙的岩体,只有走等效连续介质的途径。从断裂力学观点出发或是从损伤力学观点出发建立等效介质的本构关系,均是可以考虑的方案。但是未能考虑围压的影响,是目前研究中普遍存在的不足之处。岩土破损力学可以在一定程度上克服这一缺点。
三、岩土力学发展前景展望
1发展原位测试技术,停止原状土取土技术的研究
土样从土层取出后地应力就被卸除,即使再精细的取土技术也不能保证室内测定的参数与原位一致。节理岩体更无法取样试验。因此,发展原位测试技术,是获得可靠计算参数的唯一途径。
2 加强破坏和变形的细观机制研究,减少凑合表观现象的假设性研究。
“大胆假设,小心求证”仍是科学研究的一种手段,但是,如果只求表观现象上的吻合,不深究真实的机理,只求知其然,不求知其所以然,这一态度不符合真正的科学精神。当前岩土力学中大行其道的屈服面的研究,在某种意义上正是这一种研究思路
的反映。从等向硬化到运动硬化,从单屈服面到多屈服面,再到边界面和次加荷屈服面及超加荷屈服面,越来越复杂的屈服面假设无非为了凑合试验结果。但如要凑出主应力轴旋转也能产生体积收缩的实验现象,恐怕还要增加屈服面的复杂性。回顾一下科学史上托勒密的地心说,不难发现两者在一定程度上有相似之处。
3建立渐进破坏理论
岩土力学能否自立,关键在于渐进破坏理论能否建立起来。到目前为止,有关岩土材料的渐进破坏和剪切带形成过程的研究对象仍限于室内二轴或三轴压缩试样,远未涉及实际工程问题,而且许多学者纯粹把这一过程当作数学问题进行研究。笔者认为,解决这一问题的关键在于建立能合理反映岩土材料结构破损过程的本构模型,并且研究的重点应当是针对边坡和洞室开挖等围压降低过程中的结构体破损现象。
4开展风化过程的数值模拟研究
如果说前面提到的渐进破坏是指修建工程引起的话,风化引起的岩土材料弱化破坏则是自然过程。如果这一过程发生在工程影响的范围内,则就不仅仅是地质学家研究的事。当然,研究这一问题的难度很大,因为除了力学因素外,还涉及温度循环和湿度循环等物理因素及雨水淋溶和地下水侵蚀等化学因素。
如果以上几方面有所突破,并且在其它方面继续取得进展,就可以认为岩土力学已经达到成熟的阶段。