淺析土工試驗中值得注意的若干問題

程海英 王忠福

（1安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院 蚌埠 233000 2華北水利水電學院資環(huán)學院 鄭州 450000）

淺析土工試驗中值得注意的若干問題

程海英1王忠福2

（1安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院 蚌埠 233000 2華北水利水電學院資環(huán)學院 鄭州 450000）

本文闡述了野外取樣、樣品制備以及各項土工試驗的技術(shù)要點及較易疏忽的一些問題，以期達到更好的試驗成果。

土工試驗 問題分析

1 引言

土工試驗是土力學與土質(zhì)學的重要組成部分，試驗數(shù)據(jù)是巖土工程勘察報告的重要依據(jù)，它不僅是研究土的工程性質(zhì)的重要手段，而且能為工程建設(shè)和施工提供重要的依據(jù)和參數(shù)。然而，由于巖土自身的不均勻性，取樣、運輸過程中的擾動，以及試驗儀器和操作方法的差異及試驗人員素質(zhì)不同，使得土工試驗中測試的結(jié)果存在各種問題，在一定程度上影響巖土工程勘察的準確評價。不同的建筑工程場地土質(zhì)情況的變化是不同的。在實際工程中，沒有任何建筑地點呈現(xiàn)出與任何其他地點土質(zhì)情況特別相似的情形，即使在同一地點，土的性質(zhì)也可能發(fā)生變化，有時甚至相當顯著。

本文總結(jié)了室內(nèi)土工試驗應(yīng)注意的一些問題，希望引起檢測人員的注意，確保土工試驗結(jié)果的準確性和可靠性，更好地為工程建設(shè)服務(wù)。

2 野外取樣與保管

2.1 野外鉆探取樣

影響取樣質(zhì)量的因素很多，除取土器結(jié)構(gòu)和取土方法等因素外，鉆孔的垂直度、取土時孔底的清潔程度、取樣器切入土層的速度等都會影響取樣質(zhì)量。鉆孔傾斜會使土樣受擠壓擾動，傾斜孔取出的土樣也是傾斜的，所測試的指標用于計算會產(chǎn)生誤差，所以取樣時要保持鉆孔垂直。如果取樣時孔內(nèi)沒清除殘余土會造成土樣受擠壓擾動，并誤作原狀樣取土，這樣得出的壓縮系數(shù)會增大，壓縮模量會變小。規(guī)范要求到達取樣深度1m時，宜采用回轉(zhuǎn)鉆進，并清孔。如果取土器切入土層的速度較慢，土樣的側(cè)向膨脹也會使土樣與取土器內(nèi)摩擦而產(chǎn)生擾動，提高取土器進入土層的速度是保證采取原狀土樣質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.2 土樣保管與運輸

野外取的土樣不能立即送到試驗室做試驗的，必須放在野外好好保管，保存處的溫度與濕度要適當，要將樣盒封嚴避免風吹、日曬，要防凍。野外存放天數(shù)一般不宜超過3周，運送途中盡量輕拿輕放，防震，以免土樣開裂。

3 樣品制備

土樣在試驗前必須經(jīng)過制備程序，包括土的風干、碾散、過篩、勻土、分樣和貯存等預(yù)備程序，以及制備試樣程序。土樣制備是否真正符合試驗規(guī)程的要求，是否具有足夠的代表性，都將影響到整個樣品的試驗結(jié)果。在切削過程中，應(yīng)仔細記錄土樣的情況，如氣味、顏色、有無雜質(zhì)、土質(zhì)是否均勻等。有些土樣的土質(zhì)成分、顏色、狀態(tài)等是逐層變化的，所以取樣時應(yīng)注意其均勻性和代表性。同時還應(yīng)憑經(jīng)驗對土樣的物理、力學指標值做一個估算，并做好記錄，這有利于后期數(shù)據(jù)整理時進行對比和綜合分析處理，得出更真實的試驗數(shù)據(jù)。

4 土的物理性試驗應(yīng)注意的問題

4.1 含水率試驗

一般在開樣后就立即進行，否則會因不同程度的風化而使試驗數(shù)據(jù)偏小。土的含水率數(shù)值變化最大，一方面由于不同的土或同一種土埋藏條件的不同，含水率本身就不一樣，另外由于取土器和筒壁的擠壓、土樣在運輸期間保護不當?shù)龋瑢?dǎo)致天然含水率發(fā)生一定變化，故依據(jù)試驗規(guī)程，應(yīng)取3個以上的土樣進行平行試驗，去除離散較大的值后取平均值。用烘干法試驗時烘干樣品的溫度：一般土取105℃～110℃，淤泥質(zhì)土取65℃～70℃。

4.2 密度試驗

土的密度取決于土粒的重量、孔隙體積的大小和孔隙中水的重量，其綜合反映了土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征。為了正確求得土的密度，試驗中應(yīng)對照送樣單的野外定名，在合適的部位切取試件。切樣時應(yīng)保持環(huán)刀垂直，避免左右晃動產(chǎn)生空隙，環(huán)刀兩端的土面應(yīng)平整完好，只有這樣，土樣才充滿環(huán)刀容積，密度值才真實可靠。需注意的是開土切樣時要用刮土刀，但刃口經(jīng)長期使用會磨損呈凹形，造成測得的密度偏大、孔隙比偏小、飽和度偏大等情況，這時應(yīng)及時更換新的刮土刀以確保試樣質(zhì)量。

4.3 比重試驗

試驗操作程序較復(fù)雜，且對數(shù)值要求很精確（稱量精確到0.001g），因而試驗過程中的任何疏忽都可能造成較大的試驗誤差。一般需注意使用前將比重瓶洗凈烘干，裝入土樣時不污染瓶口或瓶身，煮沸時不讓溶液濺出，每次稱重時不觸碰電子秤，以防震動導(dǎo)致讀數(shù)不精確。土粒的比重是一個相對穩(wěn)定的值，它決定于土的礦物成分，它的數(shù)值一般是2.6～2.8，數(shù)值大小與所含礦物、粒度成分等有關(guān)，若含有機質(zhì)較多時比重較小，如土中有機質(zhì)大于5%時，土的比重可降到2.4以下，應(yīng)對土樣進行實測，才能真實反映土的工程特性。

在土的物理性試驗中，含水量、密度、比重是三個最基本的物理指標，是直接測定指標，利用這三項指標可以換算土的干密度、孔隙比、孔隙度、飽和度等指標。這三項指標的變化，不僅影響其他指標的變化，而且將使巖土工程分析評價產(chǎn)生偏離。

5 土的力學性試驗應(yīng)注意的問題

5.1 固結(jié)試驗

土的固結(jié)試驗是測定土體在壓力作用下產(chǎn)生變形的過程。通過計算求得的各項壓縮指標，可用來分析判別土的壓縮特性和天然土層的固結(jié)狀態(tài)，借以計算建筑物或構(gòu)筑物的沉降量，作為設(shè)計的計算數(shù)據(jù)。在試驗過程中，要嚴格按照國家標準進行操作，消除各種不利因素，出現(xiàn)問題及時解決。如果在開土記錄是土質(zhì)均勻，測出的含水率較低，液性指數(shù)IL＜0.25的硬塑土，而測出的壓縮系數(shù)卻偏大，壓縮模量偏小。這說明試驗操作中有錯誤或誤差，要及時查找原因，包括讀數(shù)記錄及儀器設(shè)備等原因。

5.2 抗剪強度試驗

土的抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學性質(zhì)之一。在計算承載力，評價地基穩(wěn)定性以及擋土墻的土的壓力時，都要用到土的抗剪強度指標。抗剪強度的試驗方法有多種，在試驗室內(nèi)常用的有直接剪切試驗、三軸壓縮試驗和無測限抗壓試驗；在現(xiàn)場原位測試的有十字板剪切試驗、大型直接剪切試驗等。室內(nèi)抗剪強度指標測出的結(jié)果有時會出現(xiàn)異常情況，和理論上的數(shù)據(jù)存在很大的差距。比如有時會出現(xiàn)粘聚力c為負值，無粘性土的c值不為0等，前者主要因為索取試樣的性質(zhì)不均勻，后者是因為從理論上講只有潔凈干燥的砂土及水下的飽和砂土，其c值才為0。

6 結(jié)語

土工試驗是為巖土工程勘察工作提供測試結(jié)果的有效手段之一，其質(zhì)量對工程勘察報告有著直接的影響，并最終影響工程建設(shè)項目的安全性和經(jīng)濟性。除了以上需注意的問題之外，還有儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、環(huán)境、制度等方面因素的影響土工試驗成果的準確性。因而要求土工試驗儀器設(shè)備要按檢定周期進行檢定或校準，并經(jīng)檢定或校準合格后予以使用。另外，檢測人員定期有針對性地進行培訓，并經(jīng)專業(yè)知識考試和操作技能考核，持證上崗，也是控制土工試驗成果不可忽略的一環(huán)節(jié)。

所以，要明確土工試驗對基本建設(shè)所起的重要作用，使用符合標準的儀器設(shè)備，建立必要的管理規(guī)章制度，提高檢測人員的專業(yè)技術(shù)水平，加強對檢測人員的職業(yè)道德教育。對所測結(jié)果綜合分析，發(fā)現(xiàn)問題及時查找原因并及時采取補救措施，最終提交合理準確的土工試驗報告