土工試驗質量管理與常見問題分析

文/齊艷霞 河北省地礦局石家莊綜合地質大隊 河北省 石家莊 050085

土工試驗質量管理與常見問題分析

文/齊艷霞 河北省地礦局石家莊綜合地質大隊 河北省 石家莊 050085

土工試驗是為了測定土的基本工程性質，為工程設計和施工提供可靠的參數，是正確評價工程地質條件不可缺少的依據。現從土樣、試驗方法的選擇、試驗過程控制、試驗成果的整理、質量保證幾個方面來分析。

土樣；試驗；土的程度關系

1、土樣

1.1 取樣要求

取樣的數量應滿足試驗項目和試驗方法的要求。采取原狀土或擾動土樣，應根據工程需要和土的特性確定，所取土樣應具有代表性。采取原狀土樣時應防止土樣受到沖擊和擠壓，以保持土樣的原狀性及天然濕度。

1.2 土樣包裝運輸

原狀土樣和需測定含水率的擾動土樣應立即密封，表明上下方向，貼好編號標簽。在運輸過程中要有防震、防曬、防凍、防潮措施。原狀土樣在現場采取后，應在7 ～10天內送到實驗室；特殊狀態的土樣，應立即送實驗室進行試驗。

1.3 土樣管理

實驗室應將送達的樣品統一編號、登記、順序存放。樣品自取樣之日起至開始試驗的時間應不超過三周，試驗后的余土應儲存于適當容器內，一般保存到試驗報告提出三個月以后，委托單位對試驗報告未提出任何疑義，方可處理。

1.4 土樣制備

原狀試樣應按自然沉積方向開啟土樣筒，應對土樣進行詳細描述，做好開樣記錄。開樣記錄在驗證取土質量、復核測試成果時，有很重要作用。

用環刀切取試樣時，應垂直下壓，不能傾斜。當土樣較軟時，應將土樣水平放置，切成略大于環刀高度的土樣段，用環刀一次壓人制成試樣。對堅硬狀態的土，用硬物敲擊會使土的密度變小，超出了誤差范圍，并且使壓縮系數增大，壓縮模量減小，粘聚力、摩擦角減小，降低了該土樣的強度。粉土中的夾雜物，如小礫石等，會影響土的力學性質；若挑出夾雜物后，該土樣的壓縮系數增大、壓縮模量減小，粘聚力降低；對于含有鈣質結核的試樣，在影響開土的情況下應去除，但必須用原樣填補起來，否則會使土的天然密度變小，土的壓縮系數增大、壓縮模量減小，同時粘聚力和摩擦角都減小。

土樣制備是很關鍵的，直接影響以后的各種試驗，會影響土工試驗結果的準確性、可靠性。

2、試驗方法的選擇

試驗方法的選擇應滿足客戶要求，符合相應的標準，規范和規程。采用《土工試驗方法標準》GB/T50123-1999；《土工試驗規程》SL237-1999；《公路土工試驗規程》JTG E40-2007；《鐵路工程土工試驗規程》TB10102-2010。對有多個試驗方法的，應根據土的具體特性和實際工程的技術要求選用合適的試驗方法。

3、試驗過程控制

3.1 土的物理性質試驗控制

土的物理性質試驗以重復性平行試驗控制，以平均值作為最終結果。

土的含水率是土的基本物性指標之一，也是工程施工質量控制的依據。控制好烘箱內的溫度，一般在105℃～110℃，對含有機質超過干土質量5%的土，溫度應控制在65℃～70℃。

土的密度綜合反映了土的物質組成和結構特征，應取2個以上平行試驗，去除離散較大的值后取平均值，差值不得大于0.03g/cm3。.刮土刀經長期使用會磨損，中間呈凹狀，環刀兩端凸起、不平，造成測得的密度值會偏大，注意及時更換。

土粒的比重決定于土的礦物成分，它的數值一般是2.6～2.8。煮沸時間砂土不少于30分鐘，粘土、粉土不少于1小時，注意比重瓶內懸液不要溢出。必須進行兩次平行測定，兩次測定的差值不大于0.02。

做界限含水率試驗時，要注意將土樣調拌均勻，填入土樣杯時，杯中不要留孔隙，要密實刮平，否則數據不準確，會有誤差。

3.2 土的力學性質試驗控制

制備直接剪切的試樣，應將土樣上、下方向顛倒放置，剪切試樣不得少于四個。有時做剪切試驗，會出現粘聚力c為負值的現象，這是因為土樣不均勻，所取試樣的性質相差太大造成的。直剪儀要經常檢查保養，測力環要每年校準，每次校準后要重新計算測力環系數，只有這樣才能保證數據的準確性。

做三軸試驗時，必須要制備3個以上性質相同的試樣，在不同周圍壓力下進行試驗。周圍壓力應根據工程實際荷重確定。在只要求提供土的強度指標時，淺層土可采用較小壓力50、100、200、300、kPa，10m以下采用100、200、300、400kPa。現在很多實驗室購買了全自動三軸儀，數據都是自動采集、自動傳輸，儀器要經常運行檢查、保養，傳感器要每年進行校準，要保證儀器的可靠性、數據的準確性。

做固結試驗，加壓設備應垂直在瞬間施加各級壓力，不能有沖擊力。固結儀及加壓設備應定期校準，并應做儀器變形校正曲線。

3.3 土的化學性質控制

土的化學性質分析以標準物質控制準確度，重量分析控制精密度并與空白試驗相結合。應根據土的特性正確選擇標準物質，每批次帶標準物質應不少于10%。以標準物質選擇是否合適；準確度、精密度、空白試驗是否合格以及巖礦分析的基本要求作為判定依據。

4、試驗成果的整理

試驗結束后，要整理試驗數據，出最終的試驗報告。試驗報告所依據的試驗數據，應進行整理、檢查、分析，經確定無誤后方可采用。對試驗資料中明顯不合理的數據、超出誤差范圍的數據應分析原因，進行一定的補充試驗后，決定對可疑數據的取舍。

5、質量保證

試驗室的人員、設備、環境條件和質量管理體系的有效運行是質量的保證。

5.1 測試人員

土工試驗室應確保具有從事本專業試驗、審核及簽署試驗報告能力的專業技術人員和管理人員。當使用合同制人員和在培人員時應對其安排適當的監督。對所有從事試驗的人員應進行培訓、考核持證上崗。試驗室應確定培訓需求，建立并保持人員培訓程序和計劃。

5.2 試驗設備

使用符合標準的室內土工試驗儀器設備。其基本參數、計量特性及土工儀器的結構、材料、工作環境應符合GB/T15046-94《土工儀器的基本參數及通用條件》中的有關規定。試驗室的儀器設備要按規定期限送到有資質的計量單位，檢定或校準，有些需要自校的設備要經常進行自校。易磨損設備要及時更新換代。有些需要期間核查的儀器設備要按規定的程序進行。要經常對儀器設備進行運行檢查和維修保養。設備應該由經過授權的人員操作。

6、綜合分析

試驗完成后，將所有試驗結果匯總到一張成果表上，認真檢查試驗項目是否滿足委托單的要求，試驗方法是否合適，土的定名與相關標準、規范是否相符，同一個土樣各項指標間關系是否合理。

6.1 土的天然含水率、天然密度與孔隙比、天然飽和度之間的關系：

一般情況，同一種土的天然含水率高，天然密度小，則孔隙比較大。

6.2 土的力學性質與天然密度、塑性指數、液性指數之間的關系：

孔隙比大時e-p壓縮曲線較陡，壓縮性較大；孔隙比較小時，e-p壓縮曲線平緩，壓縮性較小。塑性指數大時，e-p壓縮曲線較陡，壓縮系數較大；塑性指數較小時，e-p壓縮曲線平緩，壓縮系數較小。

土的粘聚力隨土的密度增大而增大，內摩擦角則相應降低。土的液性指數越大其壓縮性也越大，而抗剪強度越小。

6.3黃土濕陷性與相關指標之間的關系：

黃土濕陷性系數隨含水率的增大而逐漸減小，一般含水率大于25%時，就不應具有濕陷性。天然孔隙比隨深度的增加而減小，濕陷性隨天然孔隙比的減小而減弱。天然飽和度隨深度的增加而增大，濕陷性隨飽和度增大而減弱，當飽和度大于75%時，就不應具有濕陷性。當液限小于30%時，濕陷較強烈。

6.4 開土描述驗證取土質量、復核測試成果：

在開樣過程中，開樣記錄描述土是軟塑，而測出的液性指數較小，壓縮系數也小，這需要查找原因是操作有誤還是記錄有誤，需要復查試驗過程，及時改正。

綜上所述，土工試驗測試結果準確與否，直接影響著工程質量和安全性。認真做好自取樣到試驗成果的整理等各個環節，使提交的試驗報告最大限度地反映實際工程地質情況，對地基工程作出正確的評價。

[1］中華人民共和國地質礦產行業標準 《地質礦產實驗室測試質量管理規范》DZ/T 0130-2006 中華人民共和國國土資源部發布中國標準出版社

[2］中華人民共和國國家標準 《土工試驗方法標準》GB/T 50123-1999

中華人民共和國建設部、國家質量技術監督局聯合發布中國計劃出版社

[3］中華人民共和國行業標準 《鐵路工程土工試驗規程》TB10102-2010 中華人民共和國鐵道部發布中國鐵道出版社

[4]中華人民共和國行業標準 《公路土工試驗規程》JTG E40-2007 中華人民共和國交通部發布人民交通出版社

[5］中華人民共和國行業標準 《土工試驗規程》SL237-1999 中華人民共和國水利部發布中國水利水電出版社