土木工程師（巖土）2025年地下工程測試試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述巖土工程測試在地下工程設(shè)計(jì)和施工中的作用和意義。二、地下水位升高對基坑工程可能產(chǎn)生哪些不利影響？如何通過測試手段進(jìn)行監(jiān)測和控制？三、比較直接剪切試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)在測試原理、設(shè)備、優(yōu)缺點(diǎn)及適用性方面的主要區(qū)別。四、簡述進(jìn)行巖體力學(xué)參數(shù)測試（如室內(nèi)剪切試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)）時(shí)，試驗(yàn)設(shè)備選擇需考慮哪些因素？五、基坑開挖過程中，為什么要進(jìn)行坑底抗隆起試驗(yàn)？簡要說明試驗(yàn)方法及其目的。六、闡述地下工程中常用的幾種圍巖穩(wěn)定性測試方法（如點(diǎn)荷載試驗(yàn)、聲波測試、圍巖壓力監(jiān)測等）的原理及其適用范圍。七、簡述土釘墻支護(hù)體系施工過程中需要進(jìn)行哪些關(guān)鍵測試？分別說明各測試的目的。八、在進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)（如載荷試驗(yàn)、靜力觸探）時(shí)，如何確定地基承載力特征值？簡述確定過程需考慮的因素。九、地下工程降水施工前，為何需要進(jìn)行抽水試驗(yàn)？試驗(yàn)結(jié)果可以提供哪些工程信息？十、對于軟土地基上的深基坑工程，在測試方案設(shè)計(jì)中，除了常規(guī)的巖土參數(shù)測試外，還應(yīng)重點(diǎn)考慮哪些測試內(nèi)容？十一、簡述現(xiàn)場波速測試（如橫波法）在地下工程中的應(yīng)用，包括可測定哪些參數(shù)以及其基本原理。十二、在進(jìn)行錨桿/錨索拉拔試驗(yàn)時(shí)，如何確定錨桿/錨索的極限抗拔力？試驗(yàn)過程中需要注意哪些關(guān)鍵事項(xiàng)？十三、試述地下工程測試數(shù)據(jù)整理與分析的基本步驟。在分析過程中，如何判斷測試數(shù)據(jù)的可靠性？十四、結(jié)合某一具體的地下工程案例（如深基坑、隧道工程），說明測試工作在整個(gè)工程中的具體作用和地位。試卷答案一、巖土工程測試為地下工程設(shè)計(jì)提供必要的參數(shù)輸入（如巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)、狀態(tài)參數(shù)等），驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算的合理性，指導(dǎo)施工方法的選擇和參數(shù)控制，監(jiān)測地下工程在施工和運(yùn)營過程中的狀態(tài)變化，確保工程安全，并對工程質(zhì)量進(jìn)行評定。二、不利影響：降低基坑壁的主動土壓力，增加側(cè)向土壓力和地下水壓力，可能導(dǎo)致坑壁失穩(wěn)、變形過大甚至坍塌；增加坑底土的隆起風(fēng)險(xiǎn)；影響基坑周邊環(huán)境（如地面沉降、建筑物開裂）。監(jiān)測和控制測試：地下水位監(jiān)測（自動記錄儀、測管），基坑周邊環(huán)境沉降監(jiān)測，坑內(nèi)隆起監(jiān)測（如分層沉降儀），必要時(shí)進(jìn)行坑底抗隆起試驗(yàn)或進(jìn)行加固處理。三、區(qū)別：1.原理：直接剪切試驗(yàn)為剪切面固定的平面應(yīng)變狀態(tài)；三軸壓縮試驗(yàn)為三維應(yīng)力狀態(tài)，可控制圍壓，能更真實(shí)地模擬土體受力情況。2.設(shè)備：直接剪切儀（如應(yīng)變控制式、應(yīng)力控制式）；三軸壓縮試驗(yàn)儀。3.優(yōu)點(diǎn)：直接剪切試驗(yàn)設(shè)備簡單、操作方便、成本較低；三軸壓縮試驗(yàn)?zāi)芸刂瓶倯?yīng)力或有效應(yīng)力，可模擬真實(shí)的三維應(yīng)力條件，成果更可靠，能進(jìn)行應(yīng)力路徑試驗(yàn)。4.缺點(diǎn)：直接剪切試驗(yàn)剪切面人為設(shè)定，不能完全代表整個(gè)土體剪切破壞；三軸壓縮試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜、成本高，試驗(yàn)過程相對復(fù)雜。5.適用性：直接剪切試驗(yàn)適用于快速測定土的剪切強(qiáng)度指標(biāo)，用于某些初步計(jì)算或特定工程；三軸壓縮試驗(yàn)是測定巖土體力學(xué)參數(shù)最常用、最可靠的方法，廣泛用于重要工程的設(shè)計(jì)和科研。四、試驗(yàn)設(shè)備選擇需考慮：1.試驗(yàn)?zāi)康模菏沁M(jìn)行基本參數(shù)測定還是特定工程條件下的參數(shù)研究？2.試驗(yàn)對象：是土樣還是巖樣？土或巖的強(qiáng)度級別和性質(zhì)？3.試驗(yàn)指標(biāo)：需要測定哪些力學(xué)參數(shù)（如抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、變形模量等）？4.設(shè)備精度和量程：能否滿足試驗(yàn)所需精度和所需測試的最大荷載/變形？5.試驗(yàn)環(huán)境條件：是否需要模擬特定的圍壓條件（如三軸試驗(yàn)）？6.經(jīng)濟(jì)性和可行性：設(shè)備的購置、維護(hù)成本以及操作人員的技能要求。五、原因：基坑底部土體可能因開挖卸荷而產(chǎn)生向上隆起，尤其在地下水位較高或土體強(qiáng)度較低時(shí)，可能發(fā)生隆起破壞，導(dǎo)致基坑失穩(wěn)。試驗(yàn)方法：常用坑底平板載荷試驗(yàn)或坑底自重固結(jié)試驗(yàn)。目的：測定坑底土在自重和附加應(yīng)力（如支撐軸力）作用下的承載力或抗隆起穩(wěn)定性，驗(yàn)證基坑底部是否安全，為支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。六、圍巖穩(wěn)定性測試方法及原理適用范圍：1.點(diǎn)荷載試驗(yàn)：通過測量巖樣在兩點(diǎn)間的荷載-位移關(guān)系，評估巖石強(qiáng)度和完整性。原理基于局部應(yīng)力集中。適用于快速估算巖石強(qiáng)度、劃分巖石類別、評價(jià)巖體完整性。2.聲波測試（如P波、S波速度測試）：通過測量超聲波在巖體中傳播的速度，評價(jià)巖體的完整性、均勻性和致密性。原理基于波在介質(zhì)中傳播速度受介質(zhì)性質(zhì)影響。適用于工程地質(zhì)勘察、圍巖分類、施工過程監(jiān)控、地質(zhì)缺陷（如裂隙）探測。3.圍巖壓力監(jiān)測：通過安裝傳感器測量圍巖內(nèi)部應(yīng)力或外部對支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力。原理基于應(yīng)力傳感原理。適用于監(jiān)測隧道、基坑等地下工程開挖后的圍巖應(yīng)力狀態(tài)和變形，指導(dǎo)支護(hù)設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整。七、關(guān)鍵測試及目的：1.土釘拉拔試驗(yàn)：測定土釘?shù)目拱瘟?，?yàn)證土釘?shù)某休d力是否滿足設(shè)計(jì)要求，確定土釘設(shè)計(jì)參數(shù)（如間距、長度）。目的：確保土釘墻的穩(wěn)定性。2.噴射混凝土強(qiáng)度測試：檢測噴射混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度，評價(jià)其是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。目的：保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。3.土釘墻變形監(jiān)測：監(jiān)測墻頂、墻腳的水平和垂直位移，以及地表沉降。目的：掌握土釘墻的變形發(fā)展規(guī)律，判斷其穩(wěn)定性，指導(dǎo)施工，評估支護(hù)效果。4.（根據(jù)具體情況可能還包括）初噴混凝土厚度測試、注漿壓力和水量監(jiān)測等。目的：保證施工質(zhì)量。八、確定地基承載力特征值方法及考慮因素：方法：1.基于載荷試驗(yàn)：根據(jù)載荷試驗(yàn)P-s曲線，確定比例界限荷載或極限荷載，并取其標(biāo)準(zhǔn)值的一半作為承載力特征值。2.基于規(guī)范公式：根據(jù)巖土參數(shù)（如內(nèi)聚力c、內(nèi)摩擦角φ）、基礎(chǔ)埋深、寬度、地下水位等，按相關(guān)規(guī)范（如GB50007）提供的承載力公式計(jì)算。3.基于其他原位測試：如根據(jù)靜力觸探試驗(yàn)的比貫入阻力Ps值、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊數(shù)N值等，通過經(jīng)驗(yàn)公式或規(guī)范關(guān)系曲線查表確定。4.基于經(jīng)驗(yàn)：對于某些地區(qū)或類似工程，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。綜合考慮因素：地基土的性質(zhì)（類型、狀態(tài)、均勻性）、基礎(chǔ)類型和尺寸、基礎(chǔ)埋置深度、地下水位及其對土性質(zhì)的影響、上部結(jié)構(gòu)荷載大小和分布、施工方法、地區(qū)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)等。九、原因：地下工程（如隧道、地下室）開挖前，地下水位過高會浸泡基坑底部和邊坡土體，降低其有效強(qiáng)度，增加滲流壓力，導(dǎo)致基坑邊坡失穩(wěn)、坑底隆起，并可能引發(fā)周邊環(huán)境問題（地面沉降、建筑物開裂）。抽水試驗(yàn)結(jié)果可提供：1.含水層水文地質(zhì)參數(shù)：如滲透系數(shù)、含水率、水位降深與時(shí)間關(guān)系（S-t曲線）、影響半徑等。2.地下水流動規(guī)律：了解地下水的補(bǔ)給來源、流向、水力梯度等。3.降水效果評估：為設(shè)計(jì)降水方案（如井點(diǎn)布置、數(shù)量、抽水設(shè)備選型、運(yùn)行時(shí)間）提供依據(jù)，預(yù)測降水對周邊環(huán)境的影響（如地面沉降），為保障基坑工程安全提供信息。十、除了常規(guī)的巖土參數(shù)測試（如土的物理性質(zhì)試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)等）外，對于軟土地基上的深基坑工程，還應(yīng)重點(diǎn)考慮的測試內(nèi)容：1.地基承載力測試：由于軟土承載力較低，需精確測定。2.基坑變形監(jiān)測：軟土變形量大，需進(jìn)行嚴(yán)密、全面的變形監(jiān)測（包括水平位移、垂直位移、支撐軸力、坑底隆起等）。3.周邊環(huán)境沉降監(jiān)測：軟土地區(qū)基坑開挖易引起較大范圍的環(huán)境沉降，需重點(diǎn)監(jiān)測周邊建筑物、地下管線等。4.降水影響測試：評估降水對地基承載力、基坑變形及環(huán)境的影響。5.（可能還包括）軟土固結(jié)特性測試（如固結(jié)系數(shù)）、流變特性測試、抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間變化測試等。十一、應(yīng)用：1.可測定參數(shù)：巖石或土體中的縱波（P波）速度、橫波（S波）速度，以及巖石的動彈性模量、密度等參數(shù)。2.基本原理：利用人工激發(fā)的振動源（如敲擊、瞬態(tài)激勵(lì)）在介質(zhì)中產(chǎn)生彈性波，通過布置在介質(zhì)中或介質(zhì)表面的傳感器（檢波器）接收波信號，測量波在已知距離間的傳播時(shí)間，計(jì)算波速。波速的大小與介質(zhì)的彈性性質(zhì)（剛度、密度）密切相關(guān)。通過分析波的傳播特征（如波速、振幅衰減、波形變化），可以評價(jià)巖土體的完整性、均勻性、密實(shí)度、是否存在軟弱夾層、裂隙等地質(zhì)缺陷。十二、確定錨桿/錨索極限抗拔力：通常采用現(xiàn)場直接拉拔試驗(yàn)，緩慢施加荷載，直至錨桿/錨索或其周圍土體發(fā)生破壞（如錨桿桿體拉斷、錨固段土體被拔出、錨頭混凝土破壞等），記錄此時(shí)的最大荷載值，即為極限抗拔力。試驗(yàn)過程中需注意：1.試錨桿/錨索的布置應(yīng)具有代表性，數(shù)量應(yīng)符合規(guī)范要求。2.加載設(shè)備應(yīng)精度滿足要求，并應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。3.加載過程應(yīng)平穩(wěn)、均勻，防止沖擊。4.應(yīng)量測并記錄加載過程中的錨桿/錨索伸長量、荷載位移曲線。5.確定破壞標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)明確、統(tǒng)一。6.試驗(yàn)環(huán)境（如溫度）應(yīng)進(jìn)行記錄。7.試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。十三、基本步驟：1.數(shù)據(jù)整理：檢查原始數(shù)據(jù)是否完整、有效，進(jìn)行單位換算、格式統(tǒng)一，剔除異常值。2.數(shù)據(jù)圖表化：將整理后的數(shù)據(jù)繪制成圖表（如Q-s曲線、時(shí)程曲線、頻率譜圖等）。3.參數(shù)計(jì)算：根據(jù)圖表或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所需參數(shù)（如強(qiáng)度指標(biāo)、變形模量、固結(jié)系數(shù)、波速等）。4.結(jié)果分析：分析計(jì)算參數(shù)的物理意義，與巖土體的性質(zhì)、試驗(yàn)條件等結(jié)合進(jìn)行解釋，判斷參數(shù)的合理性。5.成果評價(jià)：評價(jià)測試結(jié)果的可靠性和精度，對巖土工程性質(zhì)做出評價(jià)或建議。判斷數(shù)據(jù)可靠性的方法：1.檢查試驗(yàn)過程記錄，看是否存在異常情況。2.檢查數(shù)據(jù)是否在合理范圍內(nèi)，與經(jīng)驗(yàn)值或類似工程值比較。3.檢查數(shù)據(jù)圖表是否光滑、規(guī)律性是否好。4.對于重復(fù)試驗(yàn)，檢查結(jié)果是否在允許誤差范圍內(nèi)。5.分析誤差來源，評估其對結(jié)果的影響程度。十四、以深基坑工程為例：測試工作在深基坑工程中起著至關(guān)重要的基礎(chǔ)性、指導(dǎo)性和控制性作用，處于工程設(shè)計(jì)的先導(dǎo)、施工過程的監(jiān)控和工程安全的保障地位。1.設(shè)計(jì)階段：通過巖土工程勘察測試，獲取場地地質(zhì)條件、巖土參數(shù)，是進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型、設(shè)計(jì)計(jì)算（如支擋結(jié)構(gòu)受力、基坑變形、基坑底抗隆起、坑外環(huán)境影響評估等）的基礎(chǔ)依據(jù)。通過載荷試驗(yàn)、觸探等測試確