土工試驗中的問題及數(shù)據(jù)處理

□王新民 □林軍亮（河南省白龜山水庫管理局）

一、土工試驗

土工試驗是解決土工問題的一個工作環(huán)節(jié)，它與勘探取樣、設(shè)計、施工都有關(guān)系，因此要制定好符合設(shè)計要求且能反映實際情況的試驗規(guī)劃，對成果作出合理評價。

二、土工試驗成果綜合分析

土的顆粒大小和礦物成分差別很大，土的三相間的數(shù)量比例不盡相同，且土粒與其周圍的水分又發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)作用，因此，造成了其物理性質(zhì)的復(fù)雜性；那么，通過室內(nèi)試驗測出土的性質(zhì)，就存在是否準(zhǔn)確的問題，要對各項指標(biāo)作出分析判斷確定結(jié)果。

三、土的相對密度、密度、含水量試驗

土粒的相對密度是一個相對穩(wěn)定的值，決定于土的礦物成分，不同的土含水量就可能不一樣；而且由于各種因素，如土層的不均勻、取樣不標(biāo)準(zhǔn)、取土器和筒壁的擠壓、土樣在運輸和存放期間保護不當(dāng)?shù)鹊?，均會影響成果的?zhǔn)確度。土的密度指標(biāo)，也是一個變化的值，不同的土樣密度值不同，但對于某一個土樣來說，它的值較穩(wěn)定和較容易測準(zhǔn)的。土的這三個指標(biāo)是基礎(chǔ)，土的其它指標(biāo)也將通過換算計算出來，計算出來的指標(biāo)，有時會出現(xiàn)和實際不符的情況，如飽和度超過100%等，這就說明，原始指標(biāo)的測定有問題，大多數(shù)情況下，問題出在含水量和相對密度的測定上，需對這兩個指標(biāo)作進一步的確定，以保證這兩項指標(biāo)試驗值的準(zhǔn)確，從而提高其它指標(biāo)的準(zhǔn)確度。

四、土的液限與塑限

液塑限的測定，存在不少問題，取樣規(guī)定土要過0.5mm的篩，才能進行試驗。在操作中，一些土用眼觀察含有較多砂粒，一旦過0.5mm篩后做試驗，測出的土塑性指數(shù)可能很大，不能反映土的實際情況，因此，對于這種土最好采用篩分法確定砂粒含量，如果砂粒含量已達確定該土為砂土的標(biāo)準(zhǔn)，那么就不必再做液、塑限試驗，反之可進行相應(yīng)的液、塑限試驗確定土的名稱。

五、土的壓縮試驗

測定土的壓縮性，除一些特殊工程要在現(xiàn)場做測試外，多數(shù)試驗是在室內(nèi)進行的，影響成果準(zhǔn)確度的因素也很多，如：在開土取土的過程中，感到土是較軟的或測出的液性指數(shù)較低，測出的壓縮系數(shù)小，這說明該操作有誤或記錄有誤，要檢查各環(huán)節(jié)，找不出原因要重新取土測試。

六、土的抗剪強度試驗

該試驗方法有多種，在試驗室內(nèi)常用的有直接剪切試驗、三軸壓縮試驗和無測限抗壓試驗，在現(xiàn)場原位測試的有十字板剪切試驗、大型直接剪切試驗等。相對來說，室內(nèi)試驗的規(guī)律性，要比現(xiàn)場原位測試好得多，雖然如此，室內(nèi)試驗測出的結(jié)果，有時和理論上的數(shù)據(jù)存在很大的差距。因此，判斷試驗結(jié)果是否準(zhǔn)確，要考慮多方面客觀因素，結(jié)合實際分析，以便對土的受力情況有一個正確的判斷，土是不均勻的，密度、含水量是影響抗剪強度的重要因素。因而測定試驗前的密度、含水量可以了解試樣的均勻性，按其變化規(guī)律，來判斷試驗成果的正確性。剪切試驗方法及其指標(biāo)的具體選用，應(yīng)結(jié)合工程實際，考慮工程土體的透水性、含水率、受荷情況、應(yīng)力分布及透水條件等因素，盡可能地選擇與其固結(jié)排水條件相一致的剪切試驗方法及其強度指標(biāo)進行試驗，才能保證數(shù)據(jù)既真實可靠又經(jīng)濟合理。

七、土工試驗數(shù)據(jù)的整理

（一）數(shù)據(jù)整理

數(shù)據(jù)分析和整理可采用多次測定值的算術(shù)平均值，并計算出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，以反映實際測定值對算術(shù)平均值的變化程度，從而判別其采用算術(shù)平均值時的可靠性。對于主要計算指標(biāo)的成果整理，如果測定的組數(shù)較多，此時指標(biāo)的最佳值接近于實測值的算術(shù)平均值，仍可按一般特性指標(biāo)的方法確定其設(shè)計計算值，但通常由于試驗的數(shù)據(jù)較少，考慮到測定誤差、土體本身不均勻性和施工質(zhì)量的影響等，對初步設(shè)計和次要建筑物宜采用標(biāo)準(zhǔn)差平均值。一個標(biāo)準(zhǔn)差的絕對值，對不同應(yīng)力條件下測得的某種指標(biāo)，應(yīng)經(jīng)過綜合整理求取，在有些情況下，尚需求出不同土體單元綜合使用時的計算指標(biāo)，這種綜合性的土性指標(biāo)，一般采用圖解法或最小二乘方分析法確定。

（二）數(shù)據(jù)的校核

1.數(shù)據(jù)誤差的原因和避免措施

可以從野外取樣和室內(nèi)試驗兩個方面，對土的試驗指標(biāo)與土的真實物性指標(biāo)產(chǎn)生偏差的原因進行分析：

取樣時對土樣沖擊次數(shù)多。有時取樣器里的土樣由于受到次數(shù)過多的沖擊，人為無意的對土樣沖擊作用，使土樣相當(dāng)于受到一定的壓力，水分從孔隙中被擠出，因而土樣變硬，密度ρ變大，自然試驗得出的結(jié)果是壓縮系數(shù)a變小、壓縮模量Es增大、孔隙比e變小等，而承載力又是根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定的，由此試驗結(jié)果所確定的承載力就會比實際土層的承載力大。

取出的土樣為擾動土。取樣時，孔內(nèi)沒清除殘壁土或已經(jīng)為擾動土樣，仍誤作原狀土取出送至試驗室，對該土樣進行試驗將得出壓縮系數(shù)增大，壓縮模量變小等，這樣的試驗數(shù)據(jù)不是原狀土的各項指標(biāo)，不能應(yīng)用；為此要求野外技術(shù)人員認(rèn)真取樣，仔細(xì)清孔，室內(nèi)試驗人員要善于識別，對于已經(jīng)擾動的土樣只提供含水量、土名，除非是擾動樣的試驗。

取樣位置與實際不符。有的工作人員不按規(guī)范要求取樣，使土樣沒有真實代表性，比如：應(yīng)在20m取的樣，實際卻在15m處取樣，導(dǎo)致所測的物性指標(biāo)失去真實性和代表性，這樣的土樣不能應(yīng)用。

野外土樣保管工作不好。野外取的土樣保管處理不善，以至不良因素的影響，改變了其原狀，直接影響著試驗數(shù)據(jù)的真實性。

試驗前的準(zhǔn)備工作。應(yīng)先擬定土工試驗計劃，且在試驗前不應(yīng)開啟土樣，試驗前如需進行土樣鑒別和分類必須開啟時，則在檢驗后，應(yīng)迅速妥善封好貯藏，盡量使土樣少受擾動，以免影響試驗結(jié)果真實性。

開土要按規(guī)范嚴(yán)格操作。開土?xí)r要小心開啟原狀土樣包裝皮，辨別土樣上下和層次，整平土樣兩端，無特殊要求時，切土方向與天然層垂直，取樣時應(yīng)取整個樣的最有代表性部分；同時含水量試驗樣應(yīng)取貼進環(huán)刀部分，并且取樣速度要快、以避免水分的散失，否則樣品水分的散失將導(dǎo)致含水量w、孔隙比e、液性指數(shù)IL變小的試驗結(jié)果，使地基承載力變大。

儀器、視覺、繪圖的誤差。同一指標(biāo)、使用不同的儀器試驗，其數(shù)值也會有所差別，如固結(jié)試驗，同一密度的土樣在不同的固結(jié)儀上進行試驗，所得的數(shù)據(jù)會略有不同，從而所得壓縮系數(shù)a、壓縮模量Es也略有差別，人的視覺也會產(chǎn)生觀察誤差；同一數(shù)值，不同人讀數(shù)，數(shù)值也可能為不同，液塑限的試驗是采用聯(lián)合測定法試驗，通過作圖求得液限、塑限的值；同一數(shù)值不同人在圖上畫得直線，其求得的液、塑限值也可能有差別；這三種誤差雖不大，但為了確保試驗的精確度，最好同一項試驗由一人做，一人讀、另一人過后再校核。

2.數(shù)據(jù)成果的校核

土工試驗成果應(yīng)在各項試驗成果之間進行校核，因為土的性質(zhì)指標(biāo)之間至少是有定性關(guān)系的，如土的顆粒組成與液、塑、縮限，液限與滲透系數(shù)，滲透系數(shù)與固結(jié)系數(shù)，顆粒組成、密度與強度、壓縮性之間的關(guān)系等，一般說來，某一土樣的各種指標(biāo)之間，應(yīng)該符合一定規(guī)律，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就應(yīng)先檢查單項試驗是否有錯，這往往是發(fā)現(xiàn)試驗和計算錯誤的簡捷方法，但有的時候，所謂異常情況恰好是土的特殊性質(zhì)。所以，對于異常性質(zhì)的土要了解深入一步，也是很有意義的研究，通過這些校核，可以幫助我們進一步認(rèn)識試驗所得到的數(shù)據(jù)的可靠性和適用性，以解決土工試驗數(shù)據(jù)的多變性、復(fù)雜性和不確定性問題。