談提高室內(nèi)土工試驗準(zhǔn)確性的措施

劉宇輝 解亞雄 李 超

(1.天津市勘察院，天津 300191； 2.天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300051； 3.天津泰勘工程技術(shù)咨詢有限公司，天津 300191)

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談提高室內(nèi)土工試驗準(zhǔn)確性的措施

劉宇輝1解亞雄2李 超3

(1.天津市勘察院，天津 300191； 2.天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300051； 3.天津泰勘工程技術(shù)咨詢有限公司，天津 300191)

對提高室內(nèi)土工試驗的準(zhǔn)確性進(jìn)行了分析探討，分析了土工試驗人員、儀器設(shè)備以及土工試驗過程質(zhì)量對土工試驗準(zhǔn)確性的影響，并提出了相應(yīng)的保證土工試驗準(zhǔn)確性的措施，以供參考借鑒。

土工試驗，室內(nèi)，準(zhǔn)確性，措施

1 室內(nèi)土工試驗的條件

1.1 試驗人員素質(zhì)要求

土工試驗的準(zhǔn)確性最直接的影響因素就是土工試驗人員，通常情況下，技術(shù)負(fù)責(zé)人以及土工試驗操作人員是構(gòu)成土工試驗室人員的兩大部分。正規(guī)的土工試驗室，其技術(shù)負(fù)責(zé)人以及試驗室骨干的任職資格必須要具有工程師以及高級工程師職稱的人員，并且須經(jīng)過正規(guī)的巖土工程專業(yè)教育和培訓(xùn)。而土工試驗室的操作人員，其技術(shù)必須熟練，并且要經(jīng)過嚴(yán)格的專業(yè)培訓(xùn)，在考試合格之后取得相關(guān)技能認(rèn)證的人員才能夠上崗。

1.2 儀器設(shè)備的計量控制

土工試驗的質(zhì)量還會受到儀器設(shè)備的嚴(yán)重影響，合理的對所開展的試驗項目以及工作量進(jìn)行儀器設(shè)備的配備是土工試驗室的重要內(nèi)容之一，在選擇儀器設(shè)備的時候，主要考慮儀器設(shè)備測定的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性以及量程范圍等，避免選用質(zhì)量差、測定不精確的儀器設(shè)備。為了保證土工試驗的質(zhì)量，在試驗中選用的儀器設(shè)備應(yīng)當(dāng)從具有國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門頒發(fā)的“制造計量器具許可證”的供應(yīng)商中去選擇，所有儀器設(shè)備必須有出廠的合格證。如果是新進(jìn)的儀器設(shè)備，在使用之前要經(jīng)過國家級的計量鑒定部門的鑒定合格后才能使用。

1.3 建立土工實驗室質(zhì)量體系

《檢測和校準(zhǔn)試驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》中確立了土工實驗室計量認(rèn)證評審工作準(zhǔn)則，為土工實驗室質(zhì)量管理和內(nèi)部審核提供了依據(jù)。根據(jù)準(zhǔn)則的要求，土工實驗室應(yīng)建立與其承擔(dān)的土工試驗范圍，工作量相適應(yīng)的質(zhì)量體系。

以這個體系為基準(zhǔn)，質(zhì)量保證體系是土工試驗室必須建立的，其中要明確質(zhì)量職能的分配，并對相關(guān)的檢驗工作流程進(jìn)行確定，控制好可能對土樣試驗質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素，例如人員、設(shè)備、技術(shù)以及管理等。這樣才能夠建立起任務(wù)明確、職責(zé)協(xié)調(diào)的土工試驗室質(zhì)量體系。

2 土工試驗過程質(zhì)量控制

2.1 土樣的驗收和管理

在送達(dá)土樣的時候，送樣單以及試驗委托書包括其余相關(guān)的資料是送樣人需要一并附送的。

取土深度、取土日期、工程名稱、鉆孔編號等原始記錄以及編寫是送樣單上必須具備的內(nèi)容。

其中取土方法、土樣現(xiàn)場鑒別、地下水位高程等是原狀土送樣單上需要包含的內(nèi)容。而試驗?zāi)康摹㈨椖俊⒎椒ā⒁笠约肮こ堂Q、項目等是試驗委托書中應(yīng)當(dāng)包括的內(nèi)容。

在土樣到達(dá)試驗室之后，土樣試驗人員對土樣的驗收應(yīng)當(dāng)按照試驗委托書來進(jìn)行。在驗收的過程中，需要對編號、土樣數(shù)量、試驗方法以及送達(dá)的土樣與試驗項目是否相符等等進(jìn)行驗收查明。如果有必要，可以將土樣進(jìn)行質(zhì)量的抽驗，之后進(jìn)行編號的登記。

在驗收、登記好土樣之后，應(yīng)當(dāng)在陰涼的地方放置原狀土樣以及保持天然含水率的擾動土樣，盡可能的減少水分的蒸發(fā)以及擾動的發(fā)生。試驗之后的土樣，應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)將余土進(jìn)行貯存，并將土樣編號以及工程的名稱標(biāo)記好，進(jìn)行妥善的保管，以便于日后審核試驗成果所用。

2.2 樣品制備

土的樣品作為土工試驗的輸入，其正確制備在土工試驗過程中起到了極其重要的作用。開土描述以及試樣質(zhì)量等級的鑒別成為土的樣品制備關(guān)鍵所在。在對樣品進(jìn)行制備之前，需要對土樣的質(zhì)量進(jìn)行檢查，將土樣的4個質(zhì)量等級根據(jù)土樣的結(jié)構(gòu)特征所發(fā)生的變化程度來進(jìn)行確定。其中，1級為不擾動土樣，2級為輕微擾動土樣，3級為顯著擾動土樣，4級為完全擾動土樣，在這里，不應(yīng)當(dāng)制備力學(xué)性質(zhì)試樣的是2，3級土樣樣品。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，測試結(jié)果準(zhǔn)確性受到了影響，很多土樣試驗人員將擾動的土樣取作力學(xué)試驗的事情時有發(fā)生。有的試驗人員為了趕時間，沒有對一組樣品的含水率以及密度之差進(jìn)行控制，以至于在對原狀土樣進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)試驗項目的時候造成了離散性大以及不合理的土樣試驗結(jié)果數(shù)據(jù)。

除此之外，許多土樣試驗操作人員在進(jìn)行開樣時，沒有將圖樣樣品的顏色、氣味、結(jié)構(gòu)以及包含物、裂縫、均勻性等情況進(jìn)行詳細(xì)的觀察以及記錄，過于簡單的描述開土情況，并且在開樣時急于將試驗的樣品進(jìn)行切取和安裝。

土樣樣品的制備不但要對工程項目的特點進(jìn)行考慮，同時還要考慮到試驗要求、取土深度以及野外描述，因此需要選擇有代表性的樣品進(jìn)行制備。如果出現(xiàn)試樣或者試驗不符合試驗要求，出現(xiàn)了漏項的情況，應(yīng)當(dāng)立即聯(lián)系送樣單位及時地解決問題。在土樣試驗結(jié)果的異常分析過程中，開土描述起到了極為重要的作用，除了能夠作為指標(biāo)異常或者是各試驗指標(biāo)之間不匹配的解釋依據(jù)之外，還大大有利于工程技術(shù)人員利用好土樣試驗結(jié)果。

3 試驗操作

3.1 使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的儀器或元部件

為了求得可靠的土工試驗數(shù)據(jù)，其使用到的儀器設(shè)備必須要符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。現(xiàn)階段，不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的舊型輕便擊實儀、直剪儀以及C80低壓氣壓固結(jié)儀等儀器都不能夠在土工試驗中使用。除此之外，還有許多儀器設(shè)備在生產(chǎn)過程中，其質(zhì)量就達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，會對試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，這種類型的儀器設(shè)備也不能夠使用。比如在土樣顆粒分析過程中應(yīng)用到的標(biāo)準(zhǔn)篩，經(jīng)常會出現(xiàn)篩網(wǎng)孔徑達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的現(xiàn)象。最后，土工試驗的儀器在長期使用過程中一定要定時進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)以及更新。

3.2 嚴(yán)格按國標(biāo)及有關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行試驗操作

在1999年的時候，我國出臺了兩部關(guān)于土工試驗的規(guī)程以及標(biāo)準(zhǔn)，一部是水利部出臺的由南京水利科學(xué)研究院主編的《中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL 237—1999土工試驗規(guī)程》，另一部是由中國建設(shè)部以及國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局共同發(fā)布的《中華人民共和國GB/T 50123—1999土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》，這兩部有關(guān)土工試驗的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)至今仍是我國土木工程中開展土工試驗的最主要依據(jù)。

土工試驗的準(zhǔn)確性是由這兩部有關(guān)規(guī)范規(guī)定的試驗操作來決定的，因此，在土工試驗過程中，務(wù)必要根據(jù)土工試驗規(guī)程中的規(guī)定來進(jìn)行，避免出現(xiàn)以下情況：

1)土樣的密度及含水量測試。

在測試的時候，采取環(huán)刀測試法，這里必須要保證土的平整，尤其是環(huán)刀上下表面。如果測試過程中出現(xiàn)土樣密度過大的現(xiàn)象，那么就要檢查刮土刀的刃口，檢查刃口是否出現(xiàn)凹形。如果測試過程中，飽和度出現(xiàn)偏大或者偏小的反常現(xiàn)象，那么就要考慮在選取土樣過程中，是否出現(xiàn)在土樣試驗的含水量中，其物理性與力學(xué)性試樣的土質(zhì)土性不一致，導(dǎo)致了力學(xué)性與物理性指標(biāo)產(chǎn)生了突出的矛盾。

2)固結(jié)試驗。

在進(jìn)行固結(jié)試驗的時候，大多數(shù)工程都會采取逐漸增加負(fù)荷、使用綜合固結(jié)度法校正的快速固結(jié)試驗，逐漸增加負(fù)荷的時間間隔是1 h。在對土樣進(jìn)行加荷的過程中，有兩種不同的加荷方法可供選擇。如果是小于400 kPa的低壓階段，適用于上述所說的1 h間隔快速固結(jié)試驗，如果大于400 kPa則可以使用24 h慢固結(jié)，或者是12 h間隔的逐級加荷固結(jié)法。

3)直剪試驗。

固結(jié)快剪不按國標(biāo)規(guī)定0.8 mm/min的剪切速率施剪，采取過快的速率給出偏低的抗剪強(qiáng)度參數(shù)值。預(yù)壓儀不采用導(dǎo)向環(huán)，壓頂板不能對中試樣，擱在試樣環(huán)刀上。

4 試驗數(shù)據(jù)處理

4.1 利用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

土工試驗之所以容易出現(xiàn)差錯，是因為其數(shù)據(jù)信息龐大，過于繁瑣的計算過程以及很多參數(shù)的確定需要通過作圖來得到答案，因此過大的數(shù)據(jù)處理工作量造成了土工試驗數(shù)據(jù)處理過程中出現(xiàn)差錯。現(xiàn)如今，計算機(jī)在各行各業(yè)已經(jīng)普及，它在處理各種數(shù)據(jù)的速度、精度以及結(jié)果的準(zhǔn)確性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了手工計算的速度、精度以及準(zhǔn)確度，因此土工試驗的數(shù)據(jù)處理應(yīng)當(dāng)利用計算機(jī)來完成。在土工試驗數(shù)據(jù)處理過程中，可以利用微軟公司的Excel軟件，土工試驗的數(shù)據(jù)處理需求都可以通過圖表、制表、數(shù)據(jù)庫以及邏輯判斷等強(qiáng)大的功能來實現(xiàn)，并且土工試驗過程中所涉及到的所有關(guān)系曲線都可以通過Excel來進(jìn)行處理。

在土工試驗中，對數(shù)坐標(biāo)類、直角坐標(biāo)類曲線也可以利用Excel軟件來進(jìn)行處理，并且不需要借助其他的繪圖軟件就能夠輕松的將參數(shù)指標(biāo)通過制圖來求得答案。

4.2 綜合分析試驗指標(biāo)

土的含水狀態(tài)以及密實程度是通過土的基本物理性質(zhì)來表達(dá)的，它能夠?qū)⑼恋慕Y(jié)構(gòu)特征以及物質(zhì)組成反映出來，并且土的各項指標(biāo)之間都是相互聯(lián)系的。因此，應(yīng)當(dāng)綜合分析土的試驗指標(biāo)，從而才能夠正確判別土的指標(biāo)。假如在一些土工試驗結(jié)果中出現(xiàn)超過了100%的飽和度現(xiàn)象，這就說明了在測定土樣的天然密度、含水量以及土粒比重的過程中出現(xiàn)了問題，需要綜合考慮開土的記錄，然后將能夠反映土樣實際情況指標(biāo)的密度以及含水量選擇相應(yīng)的指標(biāo)來進(jìn)行分析，之后再計算各項指標(biāo)。

土的物理性質(zhì)指標(biāo)和力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)間的綜合分析：土樣的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成成分以及構(gòu)造特點決定了土樣的力學(xué)性質(zhì)，另一方面受力條件也是決定土樣力學(xué)性質(zhì)的重要因素。由于土粒與各種類型的水或者氣體互相移動而造成土樣在外力作用下的變形，因此，土樣的物理性質(zhì)與力學(xué)性質(zhì)是息息相關(guān)的。在相同的受力條件下，土樣的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成成分以及構(gòu)造特點決定了土樣的力學(xué)性質(zhì)，土樣的成分、狀態(tài)以及結(jié)構(gòu)、受力時長等決定了土樣的壓縮曲線形狀。

5 結(jié)語

巖土工程的勘查工作最為重要的一項內(nèi)容就是土工試驗，因此，室內(nèi)土工試驗的準(zhǔn)確性對于巖土工程的勘查工作具有極其重大的現(xiàn)實意義。要想提高室內(nèi)土工試驗的準(zhǔn)確性，就需要做好三方面的工作，包括室內(nèi)土工試驗人員專業(yè)以及素質(zhì)的提高，土工試驗儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性以及土工試驗質(zhì)量的保證。如此一來，工程地質(zhì)條件所需要的正確評價才能夠從土工試驗數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確的獲得，從而保證了建筑工程健康有序的開展，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]GB/T 50123—1999，土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn).

[2]SL 237—1999，土工試驗規(guī)程.

Discussion on measures of improving indoor soil test accuracy

Liu Yuhui1Xie Yaxiong2Li Chao3

(1.TianjinSurveyInstitute,Tianjin300191,China;2.TianjinSubwayGroupCo.,Ltd,Tianjin300051,China;3.TianjinTaikanEngineeringTechnologyConsultingCo.,Ltd,Tianjin300191,China)

The paper explores how to improve indoor soil test accuracy, analyzes the impact of soil test personnel, instrument equipment and soil test process quality upon soil test accuracy, and puts forward corresponding measures of guaranteeing soil test accuracy, with a view to provide some guidance.

soil test, indoor, accuracy, measures

1009-6825(2015)21-0061-02

2015-05-20

劉宇輝(1975- )，女，工程師； 解亞雄(1971- )，男，高級工程師； 李 超(1992- )，男，助理工程師

TU411

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