淺析土常規試驗應注意的問題

【摘 要】準確的土工試驗成果是至關重要的。本文從土的常規物理試驗及力學試驗應注意的問題進行分析總結，探討試驗中異常現象及偏差的原因，綜合分析了土的物理性質與力學性質的相關性，并對提高土工試驗成果質量提出了自己的意見。

【關鍵詞】土工試驗；試驗指標；問題分析

室內土工試驗數據是土類定名和土層劃分的重要依據之一，為工程勘察和設計提供必要的計算數據和物理力學性質指標，土工試驗數據的準確性直接影響工程質量的安全性。然而由于土本身的不均勻性，取樣、包裝、保存、運輸過程中造成的擾動、風干，以及試驗過程中儀器設備、操作方法、人員素質等問題，使得試驗指標和土的實際情況有所偏差。因此研究土常規試驗應注意的問題有著非常重要的意義。

一、原狀土制備應注意的問題

土樣制備的質量直接影響試驗成果的真實性。制樣過程中應注意保持土樣的原始狀態，對比較硬的土，應垂直輕輕下壓，垂直壓力應均衡，并沿環刀外沿均勻的切削土樣，土柱略大于環刀直徑，使得試樣與環刀密合，邊壓邊削直至土樣高出環刀；而對于軟塑到流塑狀態的土，應快速將環刀壓入土中，以免土產生較大的變形。若試樣表面因礫石而成孔洞，應根據土的密實程度，用土填補平，填補時不許反復磨壓，并在開土記錄上注明。制樣過程中，應對土樣層次、氣味、顏色、軟硬程度、夾雜物、裂縫和均勻性進行描述。

二、含水率、密度和比重試驗應注意的問題

含水率、密度和比重反映土的物質組成和結構特征，是土的最基本的物理指標，其他物理指標都是由它們計算而得，因此，這三項指標的正確與否，直接影響其他物理指標和力學指標。含水率是三項指標中最不穩定的，由于各種因素，如土質的不均勻性，取樣、包裝、運輸、保存、制樣過程中對土樣的防風干措施、取樣的均勻性和代表性都會對含水率產生很大影響。制樣過程中，應盡量避免土樣水分的損失，含水率的取樣應棄除土柱外表面一層，取代表性土樣切碎，拌勻，平行測定含水率，烘干溫度控制及時間、平行結果誤差應符合規范要求。

土的密度由土的重量、孔隙大小、空隙中水的重量所決定，其綜合反映了土的物質組成和結構特性。環刀法測密度時，大多數試驗人員直接用切土刀整平環刀兩端土樣，這是一種極其錯誤的操作方法，因為經常制樣，切土刀刃口經長期使用會磨損呈凹形，這樣測得的密度偏大、飽和度偏大、孔隙比偏小等情況。因此，要準確測得土的密度，試驗人員從一開始就應當規范要求，若按規范操作與其本身物理指標不符，應及時查找原因，更換新的刮土刀或環刀以確保試驗質量。

土粒比重是計算孔隙比和評價土類的主要指標，是一個相對穩定的值，決定于土的礦物成分，同一地區同一類型的土粒比重基本相同，通常可以采用比重的經驗值，一般砂土 2.65 ～ 2.69， 粉土 2.70 ～ 2.71， 粉質黏土 2.72 ～ 2.73， 黏土 2.74 ～ 2.76。值得注意的是當土中含有有機質時，土的比重可降到2.4以下，此時應改用中性液體測定，如煤油、汽油甲苯和二甲苯，并采用抽氣法排氣。

三、液限、塑限試驗應注意的問題

液限與塑限分別是細粒土處于可塑狀態的上限和下限含水率，并由此計算土的塑性指數，進行黏性土定名，判斷黏性土的軟硬程度，估算地基的承載力。在實際工作中，有的使用錐式液限儀做液塑限試驗，有的使用液塑限聯合測定儀，這樣難免因為手法不一致，得出的結果也不盡相同。有時會得出偏大的液限值，是因為調土的不均勻、不透、使用磨損嚴重的圓錐儀而導致的，這樣原本可以判定為可塑狀的土，卻出現了硬塑或堅硬，無形中增加了建筑的風險。搓條法測定塑限目前還被普遍認同，但標準不易掌握，人為因素影響較大，對低塑性土更為明顯。有些單位采用液塑限之間的相關公式計算出塑限值，這種間接計算法必須基于大量對比資料總結而得，否則盲目套用，測試結果嚴重失真。另外，國標規定土取過0.5mm的篩下土做液塑限試驗，有些土如殘積土用眼睛觀察含有較多砂礫、巖塊及礫巖、巖屑，一旦過篩后做界限試驗，可能測出很大的塑性指數，不能反映土的真實情況，應先采用篩分法確定土的砂粒含量，根據砂粒含量來判定是否要做液、塑限試驗。

四、固結試驗應注意的問題

固結試驗是通過測量各級垂直荷載下土體的變形來測定土的壓縮特性，用于判定土的壓縮性和天然土層的固結狀態，從而計算地基的沉降量。為了求得準確的壓縮指標，首先要控制好土樣的驗收和制樣工作，盡量避免或減少切削對試樣的影響，比如可采用切土器取代人工下壓，減少因人工下壓力不均勻而導致不密合，引起壓縮量增大。按規范施加各級壓力，第一級的加荷大小應視土的軟硬程度而定，最后一級壓力應大于土的自重壓力與附加壓力之和。另外固結加荷時間也是影響結果的一個因素，為使試驗時間縮短，容許黏性土最大固結壓力小于400kPa時，可用一小時加荷一級的快速法，采用綜合固結度校正。然而，有些單位在最大固結壓力大于400kPa時，仍采用快速法，快速法并未因為慢速法或用次固結增量法進行校正。

五、直接剪切試驗應注意的問題

土的抗剪強度參數在邊坡穩定分析、擋土墻壓力的估算、地基承載力計算及穩定性的評價中都是不可少的指標，因此正確測定土的抗剪強度在工程上具有重要意義。抗剪強度試驗方法主要有直接剪切試驗、三軸壓縮試驗和無側限抗壓試驗。就直接剪切試驗而言，試驗受力條件復雜（如發生剪切位移時法向加荷由最初的軸心受壓變為偏心受壓，剪切破壞面人為限制），排水條件不易控制，按GB/T50123-1999規定快剪試驗適用于滲透系數小于10-6cm/s的細粒土，粉質黏土滲透系數一般大于10-5cm/s，粉土的滲透系數更大，粉質黏土和粉土做快剪試驗時，發現四級荷載下很少存在峰值強度，絕大部分需剪切至6mm處，剪切強度指標回歸性差，尤其最后一級荷載強度偏低，再現性差，剪切強度指標僅能作參考。軟土即使滲透系數滿足要求，但要注意選擇合適的荷重，以免試樣被擠出無法剪切。有時測定的結果與理論值相差比較大，比如剪切試驗測出的凝聚力C值出現負值，主要是因為試驗所取一組試樣性質相差太大，因此在制樣時需取代表性土樣。對內摩擦角Φ≈0的軟黏土，可用Ⅰ級土試樣進行無側限抗壓強度試驗。

六、綜合分析試驗成果

土的物理性質和力學性質是密切相關的，力學性質很大程度上取決于物理性質，在整理報告時應分析各項指標之間的相關性，對出現異常的指標作適當調整或重做試驗。一般情況下，同一種土的含水率越高，則孔隙比越高，密度越低。液限指數越大，其壓縮性也越大，抗剪強度越小。對同一類土，一般塑性指數越小，抗剪強度越大。所以通過各項指標間關系的統一分析，可以判斷試驗成果的準確性。

七、提高土工試驗成果質量的措施

編制完善各項土工試驗操作規程，建立健全各項規章制度。做好儀器的保養、率定、期間核查等維護工作，對報廢的不符合標準的儀器應及時更新。提高試驗人員的素質及技術水平，實行崗前培訓、持證上崗、日常監督考核制度，組織學習國標和有關規范規程，參加土工試驗的各項技能培訓，經常與其他單位進行交流、學習、能力比對試驗。引進具有較高文化及業務水平、富有專業實際經驗的技術骨干，指導試驗工作、解決疑難問題，做好成果報告的審核審定工作。

參考文獻：

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