土工試驗中常見問題的研究

【摘 要】將土工試驗中較為常見的一些問題進行了歸類，以便使土工試驗的結果更加可靠和精確，最終為工程的設計提供更優良的服務。

【關鍵詞】土工試驗；密度；顆粒；比重

1、土工試驗的重要性

土工試驗不只是進行巖石勘察的一項重要內容，還是地質工作的非常重要的部分。可以說土工試驗的結果不僅影響著工程的勘察效果，還為土體的地質性質與變形機理提供了力學等方面的指標，在實際工程中，每一個施工現場的地質情況都是不一樣的，即使是在相同的地方，土質也會有所變化。

在進行工程設計時，一定要對工程所在地的土質進行仔細的測試，因為土本身的特性，在進行取樣等活動時的擾動，以及試驗所采用的設備、方法和人員的差異，都會使試驗結果出現一些偏差，進而導致工程設計的準確性降低，對工程的安全性和穩定性造成不利影響。所以，一定要嚴格按照有關程序和要求進行土工試驗，對出現的問題妥善處理，并對測試的手段和方法不斷地進行完善，從而提高施工的安全性和經濟效益。

2、土工試驗中存在的問題

2.1 密度試驗中的問題

土的顆粒重量、空隙的大小、空隙中的水的質量都會對土的密度造成影響。密度試驗的操作相對簡單，但是，在對開土進行切樣時使用的刮土刀的刀刃卻有可能因為磨損而出現凹口，這樣就會使得測試到的密度和飽和度偏大、空隙的比例變小，造成測試結果與實際物理特征的不符，所以在進行切樣時要及時對刮土刀進行更換，保證試樣準確度。另外，要想利用試驗的土體準確的計算出土的密度，最好在進行野外取樣時對合理的部分進行切取。在切除的過程中還要注意刀的使用方式，要確保刀刃始終是垂直向下的，切忌左右晃動，以免出現空隙，刀兩側的平整度要完好，從而確保測量到的土樣密度真實準確。

2.2 比重試驗的問題

土的比重是由土本身的礦質成分決定的，是一個比較穩定的數值，通常為2.6- 2.8之間，具體的數值主要取決于所含的礦質、顆粒的大小等因素，如果有機質含量較大，比重就會相對較小。在進行第一次試驗時通常具有較大難度，其中既有操作程序較為復雜的原因，也與要求的數據準確度較高有關，所以，在進行試驗時一定要減少那些人為的誤差。在使用器皿之前（例如重瓶）一定要將其洗凈烘干，確保裝入的土樣不會被瓶口和瓶身所污染；在進行煮沸處理時要防止溶液從器皿中濺出，在進行稱量時不要接觸到電子秤，避免由于出現晃動而造成讀取的數據有誤差。另外，試驗還可能出現下面的情況：通常情況下，土樣的比重都在2.65- 2.74之間，土的顆粒小比重就會有所偏大，但是在進行第一次測試的時候，其結果不管是淤泥還是砂石，其實際數據都小于上面的數據，通常，比重瓶會有100 ml和50 ml兩種類型，而比重瓶具體采用哪種型號對試驗的結果都不會造成太大的影響，在編寫試驗內容時都偏向使用100 ml的作為標準，裝到瓶里的土樣會選擇15 g。但在實際中，50 ml的比重瓶就顯得太多了，由于在進行煮沸之前加入的水量不能太多，將液體攪拌均勻之后可能仍然有一定的干土沒有被浸濕或者凝結成塊狀，當液體煮沸的時候就可能由于土中含有的氣體沒有排盡以至于檢測到的顆粒比重比實際的數值要小。

2.3 顆粒分析試驗中存在的問題

對土體的顆粒進行室內分析往往采用的是密度計法，這種試驗方法所取用的試樣一般是土體粒徑小于0.075毫米，對土粒的粒徑進行計算時大多采用STOCKS公式，但是在實際試驗當中，幾乎無法滿足假設的條件，所以通過試驗所得到的結果都會或多或少的有一些誤差，造成誤差的原因主要有兩點：第一，土粒其實并不是球狀的，往往呈現的是不規則的圖形，這就必然要產生誤差。當顆粒的體積相同時，顆粒的形狀越不規則，其沉降的速度就會越慢，這樣通過計算所得到的土粒粒徑就比實際小。第二，溫度的變化而造成的誤差。S是通過層流的條件所導出的，而在水力學中，表示流態的雷諾數小于0.5的時候才適用。這使處于紊流狀態下的懸浮液不能夠滿足STOCKS公式中層流的相關要求，所以，在進行試驗的時候，要將懸液的溫度控制在28℃以內，從而在最大程度上縮短測試的結果與實際值之間的偏差。

2.4 土體固結試驗存在的問題

進行土體的固結試驗時通常可以根據垂直固結的試驗方法進行采樣，在進行試驗時可以使用多孔徑排水容器，用銅塊放置在樣品的兩面，以便于樣品在固結的時候可以進行徑向排水。進行土體固結試驗的主要目的是檢測當土體受到壓力時的形變過程，從而獲得樣品在受到穩定的荷重作用和軸向的排水時的空隙比與壓力、形變與壓力、形變與時間的相互關系。以便對土體的壓縮特性與土層固結狀態進行判斷。為了獲得準確的相關壓力指標必須要對土體的管理和驗收工作進行嚴格的處理，要認真觀察樣本是否出現變動。在進行試驗時，要按照相關標準嚴格地做好測試工作，盡力消除各種不利的條件，如果發現了問題要及時解決。比方說，在曾經的描述記錄中出現過這樣的現象，記錄中提到的土質非常均勻，質地較軟，含水量也較高，液體指數為0.75，但是檢測得到的壓縮系數卻較小，而壓縮模量卻偏大。需要及時地檢查錯誤原因，快速進行更正。

3、結語

土工試驗的主要任務是進行土工工程的勘察工作，其數值的結果直接關系到土層的劃分和土類的定名，同時還在一定程度上影響著工程的設計與具體施工，因此無論工程規模大小，都必須要進行室內的土工試驗。本文主要對密度試驗、比重試驗、抗剪強度試驗、顆粒分析試驗、土體固結試驗中容易出現的問題進行了分析和討論，筆者認為，正是因為在試驗過程中難免會出現這樣或那樣的問題，所以相關人員必須要提高自身認識，嚴格按照有關要求進行操作，以確保試驗結果的準確性，為工程的合理性和安全性做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]侍傅.土工試驗與測試技術[M].北京： 化學工業出版社，2009.

[2]土工離心模型試驗規程[S].上海：上海科學技術出版社，2010.