淺談工程地質土工試驗應注意問題

摘 要:土工試驗就是對土樣進行天然結構、密實度、自然濕度、天然容重、抗剪強度、壓縮系數、滲透系數、承載能力、穩定性等的測試工作。本文對工程地質土工試驗過程應注意的問題加以論述。

關鍵詞:工程地質土工試驗物理性質試驗液限、塑限試驗

中圖分類號:U2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0108-01

在工程地質土工試驗過程中，常有各種各樣的問題，雖然往往都是一些細小的問題，但是，任何復雜的過程都是由一個個細小的環節所組成，只有把試驗過程中可能發生的問題，都加以重視，把各種隱患消除于萌芽中，才能保證測試成果的最終質量，從而為工程設計提供準確的數據。

1 土的物理性質試驗

土的比重、含水率、密度，是反映土最基本工程地質性質的三項指標，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，不僅影響其它指標的變化，而且將使巖土工程分析評價產生偏離。

1.1 土的比重

土粒的比重是一個相對穩定的值，是土粒在溫度105～110℃下烘干至恒重時的質量與同體積4℃時純水質量的比值，為無量綱指標，土力學中稱相對密度。它決定于土的礦物成分，其數值一般在2.6～2.8之間，數值大小與所含礦物、粒度成份等有關，若含有機質較多時比重較小。同一地區同一類型土的比重比較接近，通常可按經驗數值選用。

土的比重是計算孔隙比、孔隙率、飽和度的主要物性指標，它的測量精度將影響到導出指標的準確性。

1.2 土的含水率

土的含水率是土的三項物質中最活躍最不確定的一個因素，是土中水的重量(質量)與固體顆粒重量(質量)之比。含水率的變化影響到整個土樣的稠度狀態、飽和程度和結構強度等一系列物理力學性質。是研究土物理力學性質必不可少的指標。

含水率的數值變化較大，主要是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，砂土可從0～40％，堅硬的粘性土可小于25％，而飽和狀態的軟粘土則可達60％或更大，其次是土樣在運輸和存放期間保護不當等，影響測試成果的準確性。

1.3 土的密度

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組成和結構特征。密度的測定可以了解土結構的密實程度，同時也是計算檔土墻土壓力、人工和天然斜坡穩定的設計與核算、基礎承載力和沉降量的計算以及路基面施工時壓實度控制必不可少的指標。正確求得土的密度，試驗中應對照送樣單的野外定名，在合適的部位切取試件。切樣時應保持環刀垂直，避免左右晃動產生空隙，環刀兩端的土面應平整完好，土樣才充滿環刀容積，密度值才真實可靠。

上述三個指標是土的物理性質基礎性指標，土的其它指標可以通過換算得出。計算指標有時會出現和實際明顯不符的情況，大多數情況下，問題出在含水率和密度的測定上，需要對這兩個指標作進一步的復核，保證這兩項指標試驗值的準確，從而提高其它指標的準確度。

2 土的液限、塑限試驗

液限、塑限對于巖土工程勘察來說，有著比較重要的實用意義。液限、塑限可以判斷土的可塑性，塑性指數往往作為土的分類依據;液性指數則概略地反映了土抵抗外力的能力，也常與地基承載力的經驗值相關連。當前對土的液限、塑限的測定，存在不少問題。值得注意的有:

(1)液限標準的確定，還處在過渡時期。要明確液限含水量可以通過圓錐儀法或碟式儀法測定，圓錐儀法又可以測出下沉深度10mm和17mm相對應的液限含水量。測定液限時，應根據分類評價的要求確定，當確定土的液限值用于了解土的物理性質及按塑性圖分類時，應采用碟式儀法或17mm時的含水率確定液限。同時，應在試驗報告上注明所用的標準。

(2)長期應用的滾搓法塑性試驗，標準不易掌握，人為因素影響較大，對低塑性土更為明顯。如果不直接測定，而利用液、塑限之間的相關公式計算出塑限值。這種間接計算塑限值，一般是限定在有大量對比資料的基礎上的，其誤差可事先估計，但如盲目計算，套用失控，就會使測試成果嚴重失真。

3 土的力學試驗

3.1 固結試驗

固結試驗的目的是通過測量各級垂直荷載下土的變形來測定土的壓縮特性。除一些特殊工程要在現場做測試外，大多數實驗是在室內進行的。目前，固結試驗存在的問題是:對于飽和試樣，按規定應在施加第一級壓力后立即向水槽中注水浸沒試樣。但在實際操作中，有的忘了注水，使試樣的含水狀態發生了改變:有的對非飽和試樣也加注水，造成在較低壓力階段試樣吸水后產生膨脹。

3.2 土的抗剪強度試驗

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之一。在計算承載力，評價地基、基坑穩定性以及計算擋土墻上土壓力時，都要用到土的抗剪強度指標，因此正確地測定土的抗剪強度在工程上具有重要意義。

抗剪強度的試驗方法有多種，在實驗室內常用的有直接剪切試驗、三軸壓縮試驗和無測限抗壓強度試驗。土的抗剪強度和荷載類型、加荷速率、排水條件等有關，因此，應按土體在工程中的實際工作狀況，選擇試驗方法。在切取抗剪試驗樣品時，應注意所取試樣的代表性，如果所取試件的性質相差太大，測試結果會離散很大。

雖然直剪試驗受儀器結構的限制，存在不少缺點，但由于直剪試驗指標在生產實踐中已積累了大量經驗，在一般工程中還是廣泛應用。

4 土的各項指標間的關系

土的各項指標是相互關聯的，因此，可以將各項指標進行綜合分析、互為驗證，對其準確性進行判別。一般情況，同一種土的含水率高則密度較低、孔隙比較高。土的物理性質基本上能夠決定土的力學性質，土的液性指數越大其壓縮性也越大 ，而抗剪強度越小。

土的壓縮特性和抗剪強度有著一定的關系，利用這種關系，我們可以直觀判斷壓縮結果和抗剪結果是否準確。一般情況下，土的壓縮性越高，壓縮模量越低，而它的快剪強度則越小。通過各項指標間關系的統一分析，可以檢驗試驗成果的準確性。

對于指標的偏差，也要遵循具體情況具體分析的原則。比如飽和度超過100%，有人就認為比重、密度或含水率三個指標存在問題。其實，只要超過的量不大，比如1%～3%，也屬正常。這是由于天然含水率是實測指標，而飽和含水率是假定水的比重等于1計算得來，粘性土孔隙中主要充滿著結合水，其比重大于一般液態水，因此，計算所得的飽和度有時會大于100%。當然，飽和度超得過多時，應該檢查是否存在問題，作必要的糾正。

5 結語

為了測定土的基本工程性質，給工程設計和施工提供可靠的計算指標和參數，除現場原位測試外，室內土工試驗也是巖土工程勘察的一個重要環節。因此，掌握由于各種原因，使土工試驗中測試的結果存在的各種問題，在土工試驗中加以預防，以達到正確評價工程地質勘察的目的。

參考文獻

[1]魏紅.土工試驗的規劃[J].河南地質，2000(1).

[2]梅美云.土工試驗中值得注意的若干問題[J].計量與測試技術，2008(2).