课程读书报告
岩土测试技术
报告人： 班 级： 学 号： 学 院：
20xx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
锚(如果采用地锚提供反力)一定的距离，以避免地表变形对基准梁的影响。位移测量元件可以采用百分表或位移传感器。
静力触探试验
静力触探试验(static cone penetration test)简称静探（CPT），是利用静力以一恒定的贯入速率将圆锥探头通过一系列探杆压入土中，根据测得的探头贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的原位试验。适用于：软土、粘性土、粉土、（饱和）砂土和含少量碎石的土。
进行静力触探的主要目的：
（1）对地基土进行力学分层并判别土的类型；
（2）确定地基土的参数（强度、模量、状态、应力历史）
（3）砂土液化可能性
（4）浅基承载力
（5）单桩竖向承载力等。
静力触探的仪器设备分为三部分：贯入设备；量测系统；标定系统。
静力触探贯入系统由触探主机（贯入装置）和反力装置两大部分组成。触探主机按其贯入方式不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可分为机械式（手摇链条和电动齿轮式）和液压式；按其装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。
量测系统包括：探头和记录仪器 静力触探探头为地层阻力传感器，是静力触探仪的关键部件。探头包括摩擦筒和锥头两部分。按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探 国内静力触探量测仪器有数字式电阻应变仪、电子电位差自动记录仪、微电脑数据采集仪。
我国的静力触探几乎全部采用电阻应变式传感器。因此，与其配套的记录仪器主要有以下4种类型：①电阻应变仪；②自动记录绘图仪；③数字式测力仪；④数据采集仪（微机控制）
静力触探新技术
声学技术：在做静力触探试验过程中，探头连着电缆存在很多隐患，不但在处理探杆时耗费时间，而且电缆和连接头容易意外损坏。无缆静力触探系统取代传统的有缆静力触探系统，它使得静力触探试验变得更加方便、安全、高效。而且，使得试验过程中自动加接探杆成为可能。声学技术应用于静力触探试验是目前应用最为广泛的一种无缆静力触探解决方案，其传输距离取决于探杆和土层条件，可以达到20～200m。声学技术所解决的是，不用信号电缆而将测试数据从探头发送到地面，它通过一个微处理器将测量数据转换成音频信号，通过探杆传
送到安装在地面的检波器。
光学技术：光学传感器安装在探杆顶部，照相机安装在触探设备顶部。测试数据通过光学传感器传输给照相机。光学传感器在连接探杆时被安置于探杆顶部。数据采集仪将照相机传输来的数据进行即时数据储存和实时显示，而测试命令通过光学传送器从数据采集仪发送给电子锥。如果是人工加接探杆，数据传输可以中断10s钟而不会丢失数据。
无线电波技术：无线电波技术的应用，仍然是解决静力触探试验的测试数据无电缆传输的一种解决方案。无线电波在空心探杆内进行传播，从而将探头测试数据传输到地面。与声学无缆静力触探技术相比，应用无线电波无缆静力触探技术，其数据传输量将提高一千倍！这不但可以提高测试采样率和测试分辨率，而且它能实现地震探头SCPT测试数据的无缆传输，或者将探头内置照相机在贯入过程中拍摄的穿透地层的照片实时传输到地面。
静力触探连续贯入技术：传统静力触探需要一套活塞将探头压入土层中。然而当活塞每次结束向下行程后向上返回时测试即被中断，一直要等到活塞回复到顶部位置再次向下贯入，这个过程中，整米间隔处的细粒土薄层的数据会因消散效应或者摩阻力的累积而丢失或者受到影响。而解决这一问题的办法，人们想到了连续贯入！要实现连续贯入需要解决的三个技术前提是：无电缆数据传输技术、加接探杆过程中贯入过程不间断、探杆实现自动加接。
动力触探试验
圆锥动力触探试验(DPT:dynamic penetration test)是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，然后依据贯入击数或动贯入阻力判别土层的变化，确定土的工程性质，对地基土做出岩土工程评价。
动力触探试验指标主要用于以下几个目的:
(1)评定砂土的孔隙比或相对密实度、粉土及粘性土的状态。
(2)估算土的强度和变形模量。
(3)评定场地地基的均匀性及承载力。
(4)探查土洞、滑动面、软硬土层界面等。
(5)估算桩基持力层和承载力。
(6)检验地基加固与改良的质量效果。
十字板剪切试验
十字板剪切试验( Vane Shear Test ,简称VST)适用于原位测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。所测得的抗剪强度值，相当于试验深度处天然土层在原位压力下固结的不排水抗剪强度;由于十字板剪切试验不需要采取土样，避免了土样扰动及天然应力状态的改变，是一种有效的现场测试方法。
根据十字板仪的不同，十字板剪切试验可分为普通十字板和电测十字板;根据贯入方式的不同,又可分为预钻孔十字板剪切试验和自钻式十字板剪切试验(Self-Boring Vane Shear Test,简称SBVST)。从技术发展和使用方便的角度，自钻式电测十字板仪具有明显的优势。
十字板剪切试验在我国沿海软土地区被广泛使用。它可在现场基本保持原位应力条件下进行扭剪。适用于灵敏度小于10的均质饱和软粘土。对于不均匀土层，特别是夹有薄层粉细砂或粉土的软粘土。十字板剪切试验会有较大的误差，使用时必须谨慎。
旁压试验
旁压试验是在现场钻孔中进行的一种水平向荷载试验。可以得到钻孔横向扩张的体积-压力或应力-应变关系曲线，据此可用来估计地基承载力，测定土的强度参数、变形参数、基床系数，估算基础沉降、单桩承载力与沉降。 压入式旁压试验又分为圆锥压入式和圆筒压入式，都是用静力将旁压器压入指定的试验深度进行试验。目前，国际上出现一种将旁压腔与静力触探探头组合在一起的仪器，在静力触探试验的过程中可随时停止贯入进行旁压试验，从旁压试验的角度，这应属于压入式。预钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、极软岩和软岩。自钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂土，尤其适用于软土。
扁铲侧胀试验
扁铲侧胀试验(Dilatometer Test,简称DMT)最早是19xx年由意大利入Silvano Marchetti发明的一种原位测试的方法。
扁铲侧胀试验是利用静力或锤击动力将一扁平铲形测头贯入土中，达到预定深度后，利用气压使扁铲测头上的钢膜片向外膨胀，分别测得膜片中心向外膨胀不同距离(分别为0.05mm和1.10mm这两个特定值)时的气压值。
可用于土层划分与定名、不排水剪切强度、应力历史、静止土压力系数、压缩模量、固结系数等的原位测定。
扁铲测头其实是一个不锈钢钢板，在钢板的一侧安装了一片平坦的圆形钢膜，扁铲测头通过一条气电管路连接着在地表的侧控箱，气电管路穿过贯入设备的探杆到达测头，连续地传输气压和电信号。
测控箱通过气压管和一个气源相连接，以提供气压使膜片膨胀，测控箱由一个压力调控器，压力计，信号发生器和排气阀组成。
岩体原位应力测试
岩体应力是泛指存在于岩体内部的应力，它包括岩体初始应力和围岩应力。 岩体初始应力是指天然状态下岩体内赋存的应力，它又称原岩应力，在地震地质领域常称地应力，它主要由上覆岩层重力形成的自重应力和由地壳运动所产生的构造应力(包括现今构造应力和残余构造应力)所组成。
围岩应力是指岩体被扰动后引起重分布的应力，又称二次应力，它是由于入工开挖等工程活动而形成。
岩体应力在有些地区表现很高，在那里进行地下洞室等岩土工程建设时，常会遇到岩层剥落、弯曲变形、隆起或其他稳定问题。在这些地区了解场地的岩体应力大小和方向，对工程设计与施工是至关重要的。在另一些地区岩体应力虽然不是很高，但它对重大地下工程的最佳形状、布置方向、支护系统和最终费用也可能有重大影响。所以岩体应力已成为岩土工程建设极其重要的基本资料。
岩体应力与场地的地质构造、地形地貌、岩体特性、成岩过程以及入为的工程活动有关。
岩体应力测量分为：应力恢复法和 应力解除法两种。
第三章 读书感想
经过一个学期的学习，由不懂何为岩土工程，到接触岩土工程先进仪器设备，慢慢对岩土工程感兴趣，再到脚踏实地的学习掌握岩土工程基本知识和岩土工程研究常用的测试技术以及实验手段，并试将这些基础知识和理论来分析解决一些简单的岩土工程问题。在这过程当中，基本掌握岩土工程测试的基本概念和分类
体系，了解岩土工程设计、施工的基本机理，运用合理的工程方法分析模型，对岩土工程安全评估提供可靠的依据。并掌握岩土工程安全的基本原理。
课堂上老师通过大量的实景图片，仪器设备实图，具体事例，图文并茂，用实例教会了我们解决具体事例的思路，方法，初步了解了岩土工程测试技术的系统，包含方法，老师教学生动，有趣，通过老师所传发的PDF《岩体工程测试监测手册》，和PPT又给予了我们更多的可供复习重温的资料，但本课程博大精深，仍需要我们在课后时间和课程结束之后继续阅读大量书籍和文献，进行深入探索和研究，同时需要更多实践实习来弥补理论上的缺陷。
在此，向陈陈剑文老师以及代课的老师表示衷心的感谢！
另外，在上课的过程中，我们也可以发现岩土测试工作的开展中其实还存在下列问题：手段单一，结果缺乏合理性的解释，管理制度不健全，人员培训不及时等问题。故岩土工程测试应该向以下几个方向发展：取样标准化；开发新仪器新方法；工程地球物理勘探；现场测试、室内试验、理论预测和数值反分析法及其在预测的有机结合与循环。
而计算机作为现代社会的主流工具，随着计算机技术的发展及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。新的岩土力学理论要变为工程现实，如果没有相应的测试手段，则是不可能的。因为不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以计算机在岩土工程测试技术中的发展和应用，将会给岩土工程领域带来巨大的活力，同时也提出了更高的要求。
附录
参考文献 [1]刘勇健，岩土工程系列课程的建设
[2]刘汉龙，岩土工程技术创新方法与实践
[3]黄民强，岩土工程学科的研究现状及其发展
[5]龚晓南，21世纪岩土工程发展展望
[6]史佩栋，高大钊，千年更替话岩土
[7]赵彩飞，梁仁旺，论岩土工程的发展与展望
[8]何辉祥，岩土工程专业的特点与发展前景概述
[9]常士骠，我国岩土工程回顾与展望
[10]《岩土工程纵横谈》，苗国航，人民交通出版社
[11]《土木工程概论》，周新刚，中国建筑工业出版社
[12] 宋克强 孙超图 袁继国 杨作栋 田正逊 黄土滑坡的模型试验研究
[J]. 《水土保持学报》 19xx年02期
[13] 闫莫明，徐祯祥，苏自约．岩土锚固技术手册[M]．北京：人民交通出版社，2004，36-37
[14] 刘国彬，王卫东．基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009，82-83
[15] 陈忠汉，程丽萍．深基坑工程[M]．北京：机械工业出版社，1999，28-30
[16] 陈岩．土钉墙支护技术在实际工程中的应用[J]．中国煤炭地质，2010，8 ( 22 )：56-59
[17] 程功文．土钉墙法在边坡支护中的应用[J]．小水电，2010 ( 3 )76-78
[18] 聂淼，郑玉元．贵阳某深基坑土钉支护设计研究[J]．山西建筑，200935( 3 )：124-125