取樣方法差異對(duì)室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果的影響分析

沈櫻濤

工程勘察中土工試驗(yàn)是作為對(duì)土層性質(zhì)判別的主要指標(biāo)，因此土工試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)工程師評(píng)價(jià)土層的工程性質(zhì)起著決定性的作用。因此如何獲取準(zhǔn)確的土工試驗(yàn)結(jié)果一直是土工實(shí)驗(yàn)工程人員一直關(guān)心的問(wèn)題［1，2］。

室內(nèi)土工試驗(yàn)主要分為兩大類(lèi):物理性試驗(yàn)，測(cè)土在天然狀態(tài)下的特性指標(biāo);力學(xué)性試驗(yàn)，測(cè)土在外力作用下土體抵抗外力能力的特性指標(biāo)。

對(duì)于這兩種性質(zhì)測(cè)試的結(jié)果準(zhǔn)確與否，不但與測(cè)試人員的經(jīng)驗(yàn)、對(duì)測(cè)試方法的熟練程度有關(guān)，同時(shí)還與勘察過(guò)程所采用的取樣方法有著直接的關(guān)系。

我們知道，在《巖土工程勘察規(guī)范》［3］中，對(duì)不同等級(jí)的勘察，對(duì)原狀土樣的取樣方法有著要嚴(yán)格的要求，但目前的勘察行業(yè)中，很多的勘察并未能按規(guī)范要求進(jìn)行，這勢(shì)必會(huì)對(duì)所取回來(lái)的土樣進(jìn)行測(cè)試其物理力學(xué)性質(zhì)有著不同程度的影響。

1 現(xiàn)場(chǎng)取樣方法

根據(jù)目前勘察工程中常用的取樣方法主要有鉆孔取樣、探坑取樣以及豎井取樣，但用得最多的是鉆孔取樣，其中鉆孔取樣又可以分為:

1)壓入法:

分為連續(xù)壓入法和斷續(xù)壓入法;

2)擊入法:

擊入法一般適用于較硬與堅(jiān)硬的土層取樣，分為孔外擊入法和孔內(nèi)擊入法兩種;

3)回轉(zhuǎn)擊入法:

探井、探槽采取的原狀土試樣一般采用盒裝。

不同的取樣方法均對(duì)土體造成擾動(dòng)，根據(jù)目前的研究，取樣使土體產(chǎn)生擾動(dòng)的兩種擾動(dòng)源為:一種是取土器本身結(jié)構(gòu)對(duì)土體的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)，另一種是取土卸荷引起的土體膨脹所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)。

為此本文重點(diǎn)分析不同的現(xiàn)場(chǎng)原狀樣取樣方法、不同取樣尺寸對(duì)土體力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

2 現(xiàn)場(chǎng)原狀樣取樣方案

為研究取樣方法的不同對(duì)土性室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果造成的影響，在一個(gè)海相沉積場(chǎng)地進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)取樣。取樣分別采用鉆孔取樣，探井取樣以及探槽取樣。對(duì)于鉆孔取樣，分別采用連續(xù)靜壓法、斷續(xù)靜壓放法。

三種不同方法均在一個(gè)面積為10 m×10 m的場(chǎng)地上取，深度分別為2.0m以及4.0m位置。同時(shí)土體取樣的尺寸分別為常用直徑(10 cm)與大體積(50 cm×50 cm)土樣分別進(jìn)行含水量、孔隙比、壓縮系數(shù)、壓縮模量、不排水抗剪強(qiáng)度等試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

對(duì)所采用不同方法所取回的土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1，表2所示。

表1 不同取樣方法條件下小直徑土樣(10 cm)常規(guī)試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表2 不同取樣方法條件下大直徑土樣(50 cm)常規(guī)試驗(yàn)結(jié)果匯總表

由試驗(yàn)結(jié)果分析可知，對(duì)目前常用的取樣直徑(10 cm)所取回的土樣進(jìn)行土工試驗(yàn)，其結(jié)果均存在著較大的差異，這主要是在現(xiàn)場(chǎng)取樣過(guò)程中對(duì)原狀土樣產(chǎn)生了擾動(dòng)，導(dǎo)致在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)其試驗(yàn)結(jié)果存在差異。

采用鉆孔取樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果表明，連續(xù)壓入與斷續(xù)壓入法所獲得的試驗(yàn)結(jié)果差異較大，含水量相對(duì)較低，主要是由于土體在取樣過(guò)程中被擾動(dòng)后，土體中的水分有一定的流失造成的。而采用探井和探槽取回的土樣，含水量相對(duì)較為穩(wěn)定。土體的孔隙比相對(duì)而言，采用大直徑土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)相對(duì)擾動(dòng)較小，結(jié)果與實(shí)際情況較符合，土體的粘聚力以及內(nèi)摩擦角在多種取樣方法中基本一致，而小直徑土樣離散性較大。

4 結(jié)語(yǔ)

大直徑土樣現(xiàn)場(chǎng)取樣過(guò)程對(duì)土體的擾動(dòng)性較小，在室內(nèi)進(jìn)行土工試驗(yàn)所得結(jié)果與實(shí)際較為吻合，但由于大直徑土樣現(xiàn)場(chǎng)取樣費(fèi)時(shí)也費(fèi)力，難于在一般的工程中適用，因此，為減少現(xiàn)場(chǎng)取樣對(duì)土體的擾動(dòng)，確保所取土樣能真實(shí)反映土體的物理力學(xué)指標(biāo)，在有條件的情況下可使用大直徑取樣盒進(jìn)行取樣。

［1］ 高大釗，張少欽，姜安龍，等.取樣擾動(dòng)對(duì)土的工程性質(zhì)指標(biāo)影響的試驗(yàn)研究［J］.工程勘察，2006(3):36-37.

［2］ 李家平.取土擾動(dòng)對(duì)土的抗剪強(qiáng)度的影響機(jī)理研究［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2002.

［3］ GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］.