淺析土工試驗(yàn)中值得注意的若干問(wèn)題

程海英 王忠福

（1安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000 2華北水利水電學(xué)院資環(huán)學(xué)院 鄭州 450000）

淺析土工試驗(yàn)中值得注意的若干問(wèn)題

程海英1王忠福2

（1安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000 2華北水利水電學(xué)院資環(huán)學(xué)院 鄭州 450000）

本文闡述了野外取樣、樣品制備以及各項(xiàng)土工試驗(yàn)的技術(shù)要點(diǎn)及較易疏忽的一些問(wèn)題，以期達(dá)到更好的試驗(yàn)成果。

土工試驗(yàn) 問(wèn)題分析

1 引言

土工試驗(yàn)是土力學(xué)與土質(zhì)學(xué)的重要組成部分，試驗(yàn)數(shù)據(jù)是巖土工程勘察報(bào)告的重要依據(jù)，它不僅是研究土的工程性質(zhì)的重要手段，而且能為工程建設(shè)和施工提供重要的依據(jù)和參數(shù)。然而，由于巖土自身的不均勻性，取樣、運(yùn)輸過(guò)程中的擾動(dòng)，以及試驗(yàn)儀器和操作方法的差異及試驗(yàn)人員素質(zhì)不同，使得土工試驗(yàn)中測(cè)試的結(jié)果存在各種問(wèn)題，在一定程度上影響巖土工程勘察的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。不同的建筑工程場(chǎng)地土質(zhì)情況的變化是不同的。在實(shí)際工程中，沒(méi)有任何建筑地點(diǎn)呈現(xiàn)出與任何其他地點(diǎn)土質(zhì)情況特別相似的情形，即使在同一地點(diǎn)，土的性質(zhì)也可能發(fā)生變化，有時(shí)甚至相當(dāng)顯著。

本文總結(jié)了室內(nèi)土工試驗(yàn)應(yīng)注意的一些問(wèn)題，希望引起檢測(cè)人員的注意，確保土工試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，更好地為工程建設(shè)服務(wù)。

2 野外取樣與保管

2.1 野外鉆探取樣

影響取樣質(zhì)量的因素很多，除取土器結(jié)構(gòu)和取土方法等因素外，鉆孔的垂直度、取土?xí)r孔底的清潔程度、取樣器切入土層的速度等都會(huì)影響取樣質(zhì)量。鉆孔傾斜會(huì)使土樣受擠壓擾動(dòng)，傾斜孔取出的土樣也是傾斜的，所測(cè)試的指標(biāo)用于計(jì)算會(huì)產(chǎn)生誤差，所以取樣時(shí)要保持鉆孔垂直。如果取樣時(shí)孔內(nèi)沒(méi)清除殘余土?xí)斐赏翗邮軘D壓擾動(dòng)，并誤作原狀樣取土，這樣得出的壓縮系數(shù)會(huì)增大，壓縮模量會(huì)變小。規(guī)范要求到達(dá)取樣深度1m時(shí)，宜采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，并清孔。如果取土器切入土層的速度較慢，土樣的側(cè)向膨脹也會(huì)使土樣與取土器內(nèi)摩擦而產(chǎn)生擾動(dòng)，提高取土器進(jìn)入土層的速度是保證采取原狀土樣質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.2 土樣保管與運(yùn)輸

野外取的土樣不能立即送到試驗(yàn)室做試驗(yàn)的，必須放在野外好好保管，保存處的溫度與濕度要適當(dāng)，要將樣盒封嚴(yán)避免風(fēng)吹、日曬，要防凍。野外存放天數(shù)一般不宜超過(guò)3周，運(yùn)送途中盡量輕拿輕放，防震，以免土樣開(kāi)裂。

3 樣品制備

土樣在試驗(yàn)前必須經(jīng)過(guò)制備程序，包括土的風(fēng)干、碾散、過(guò)篩、勻土、分樣和貯存等預(yù)備程序，以及制備試樣程序。土樣制備是否真正符合試驗(yàn)規(guī)程的要求，是否具有足夠的代表性，都將影響到整個(gè)樣品的試驗(yàn)結(jié)果。在切削過(guò)程中，應(yīng)仔細(xì)記錄土樣的情況，如氣味、顏色、有無(wú)雜質(zhì)、土質(zhì)是否均勻等。有些土樣的土質(zhì)成分、顏色、狀態(tài)等是逐層變化的，所以取樣時(shí)應(yīng)注意其均勻性和代表性。同時(shí)還應(yīng)憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)土樣的物理、力學(xué)指標(biāo)值做一個(gè)估算，并做好記錄，這有利于后期數(shù)據(jù)整理時(shí)進(jìn)行對(duì)比和綜合分析處理，得出更真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4 土的物理性試驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 含水率試驗(yàn)

一般在開(kāi)樣后就立即進(jìn)行，否則會(huì)因不同程度的風(fēng)化而使試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏小。土的含水率數(shù)值變化最大，一方面由于不同的土或同一種土埋藏條件的不同，含水率本身就不一樣，另外由于取土器和筒壁的擠壓、土樣在運(yùn)輸期間保護(hù)不當(dāng)?shù)龋瑢?dǎo)致天然含水率發(fā)生一定變化，故依據(jù)試驗(yàn)規(guī)程，應(yīng)取3個(gè)以上的土樣進(jìn)行平行試驗(yàn)，去除離散較大的值后取平均值。用烘干法試驗(yàn)時(shí)烘干樣品的溫度：一般土取105℃～110℃，淤泥質(zhì)土取65℃～70℃。

4.2 密度試驗(yàn)

土的密度取決于土粒的重量、孔隙體積的大小和孔隙中水的重量，其綜合反映了土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征。為了正確求得土的密度，試驗(yàn)中應(yīng)對(duì)照送樣單的野外定名，在合適的部位切取試件。切樣時(shí)應(yīng)保持環(huán)刀垂直，避免左右晃動(dòng)產(chǎn)生空隙，環(huán)刀兩端的土面應(yīng)平整完好，只有這樣，土樣才充滿環(huán)刀容積，密度值才真實(shí)可靠。需注意的是開(kāi)土切樣時(shí)要用刮土刀，但刃口經(jīng)長(zhǎng)期使用會(huì)磨損呈凹形，造成測(cè)得的密度偏大、孔隙比偏小、飽和度偏大等情況，這時(shí)應(yīng)及時(shí)更換新的刮土刀以確保試樣質(zhì)量。

4.3 比重試驗(yàn)

試驗(yàn)操作程序較復(fù)雜，且對(duì)數(shù)值要求很精確（稱(chēng)量精確到0.001g），因而試驗(yàn)過(guò)程中的任何疏忽都可能造成較大的試驗(yàn)誤差。一般需注意使用前將比重瓶洗凈烘干，裝入土樣時(shí)不污染瓶口或瓶身，煮沸時(shí)不讓溶液濺出，每次稱(chēng)重時(shí)不觸碰電子秤，以防震動(dòng)導(dǎo)致讀數(shù)不精確。土粒的比重是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值，它決定于土的礦物成分，它的數(shù)值一般是2.6～2.8，數(shù)值大小與所含礦物、粒度成分等有關(guān)，若含有機(jī)質(zhì)較多時(shí)比重較小，如土中有機(jī)質(zhì)大于5%時(shí)，土的比重可降到2.4以下，應(yīng)對(duì)土樣進(jìn)行實(shí)測(cè)，才能真實(shí)反映土的工程特性。

在土的物理性試驗(yàn)中，含水量、密度、比重是三個(gè)最基本的物理指標(biāo)，是直接測(cè)定指標(biāo)，利用這三項(xiàng)指標(biāo)可以換算土的干密度、孔隙比、孔隙度、飽和度等指標(biāo)。這三項(xiàng)指標(biāo)的變化，不僅影響其他指標(biāo)的變化，而且將使巖土工程分析評(píng)價(jià)產(chǎn)生偏離。

5 土的力學(xué)性試驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題

5.1 固結(jié)試驗(yàn)

土的固結(jié)試驗(yàn)是測(cè)定土體在壓力作用下產(chǎn)生變形的過(guò)程。通過(guò)計(jì)算求得的各項(xiàng)壓縮指標(biāo)，可用來(lái)分析判別土的壓縮特性和天然土層的固結(jié)狀態(tài)，借以計(jì)算建筑物或構(gòu)筑物的沉降量，作為設(shè)計(jì)的計(jì)算數(shù)據(jù)。在試驗(yàn)過(guò)程中，要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，消除各種不利因素，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。如果在開(kāi)土記錄是土質(zhì)均勻，測(cè)出的含水率較低，液性指數(shù)IL＜0.25的硬塑土，而測(cè)出的壓縮系數(shù)卻偏大，壓縮模量偏小。這說(shuō)明試驗(yàn)操作中有錯(cuò)誤或誤差，要及時(shí)查找原因，包括讀數(shù)記錄及儀器設(shè)備等原因。

5.2 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)

土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學(xué)性質(zhì)之一。在計(jì)算承載力，評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性以及擋土墻的土的壓力時(shí)，都要用到土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)?？辜魪?qiáng)度的試驗(yàn)方法有多種，在試驗(yàn)室內(nèi)常用的有直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)和無(wú)測(cè)限抗壓試驗(yàn)；在現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試的有十字板剪切試驗(yàn)、大型直接剪切試驗(yàn)等。室內(nèi)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)出的結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常情況，和理論上的數(shù)據(jù)存在很大的差距。比如有時(shí)會(huì)出現(xiàn)粘聚力c為負(fù)值，無(wú)粘性土的c值不為0等，前者主要因?yàn)樗魅≡嚇拥男再|(zhì)不均勻，后者是因?yàn)閺睦碚撋现v只有潔凈干燥的砂土及水下的飽和砂土，其c值才為0。

6 結(jié)語(yǔ)

土工試驗(yàn)是為巖土工程勘察工作提供測(cè)試結(jié)果的有效手段之一，其質(zhì)量對(duì)工程勘察報(bào)告有著直接的影響，并最終影響工程建設(shè)項(xiàng)目的安全性和經(jīng)濟(jì)性。除了以上需注意的問(wèn)題之外，還有儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、環(huán)境、制度等方面因素的影響土工試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性。因而要求土工試驗(yàn)儀器設(shè)備要按檢定周期進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，并經(jīng)檢定或校準(zhǔn)合格后予以使用。另外，檢測(cè)人員定期有針對(duì)性地進(jìn)行培訓(xùn)，并經(jīng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)考試和操作技能考核，持證上崗，也是控制土工試驗(yàn)成果不可忽略的一環(huán)節(jié)。

所以，要明確土工試驗(yàn)對(duì)基本建設(shè)所起的重要作用，使用符合標(biāo)準(zhǔn)的儀器設(shè)備，建立必要的管理規(guī)章制度，提高檢測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)人員的職業(yè)道德教育。對(duì)所測(cè)結(jié)果綜合分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)查找原因并及時(shí)采取補(bǔ)救措施，最終提交合理準(zhǔn)確的土工試驗(yàn)報(bào)告