室內(nèi)土工試驗(yàn)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的探討

王太春

（重慶川東南地質(zhì)礦產(chǎn)檢測(cè)中心，重慶 400038）

室內(nèi)土工試驗(yàn)的過(guò)程，就是試驗(yàn)人員按規(guī)范現(xiàn)程、試驗(yàn)委托要求，使用儀器設(shè)備對(duì)土樣進(jìn)行測(cè)試，以得到土體的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的一組有序的活動(dòng)。其最終試驗(yàn)成果以供工程設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí)使用，是巖土工程勘察的重要工作內(nèi)容。而在實(shí)際情況下，土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)往往受土樣自身的不均勻性，取樣、運(yùn)輸過(guò)程中的擾動(dòng)，測(cè)試人員水平、測(cè)試環(huán)境、儀器設(shè)備精度、采用的方法手段等因素的影響，使土試樣的測(cè)試結(jié)果與土體實(shí)際性狀之間存在不同程度的差別，且這種差別很難完全通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)準(zhǔn)確檢驗(yàn)，其可能的問(wèn)題有時(shí)在后續(xù)的施工中才能暴露。

1 制樣中應(yīng)注意的問(wèn)題

對(duì)土樣，先用削土刀將其圓柱土樣的兩端面削平，用眼觀察用手按捏，描述土樣的顏色、礦物成分、軟硬程度、塑性狀態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，查看與送樣單是否相符，同時(shí)對(duì)所切土樣的物理力學(xué)指標(biāo)值憑經(jīng)驗(yàn)作一個(gè)估計(jì)值，并記錄。對(duì)巖樣，在切樣過(guò)程中也要對(duì)其顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、風(fēng)化程度、巖石名稱進(jìn)行詳細(xì)的描述，并憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)巖石強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)。對(duì)巖土樣物理力學(xué)性質(zhì)的描述和估計(jì)，有利于后期數(shù)據(jù)整理時(shí)進(jìn)行對(duì)比，得出符合工程實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)也有助于試驗(yàn)人員積累經(jīng)驗(yàn)。

2 土的物理性試驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響

土的物理性質(zhì)表明土的密實(shí)程度和含水狀態(tài)，反映土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征。在含水量、密度、比重三個(gè)物理指標(biāo)中，含水量是最容易變化的，不同的土有不同的含水量；由于各種因素，如土層的不均勻，取樣不標(biāo)準(zhǔn)，土樣在運(yùn)輸和存放期間保護(hù)不當(dāng)而失水等等，都會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確度。土的密度雖然也是一個(gè)變化的值，不同的土樣密度值不同，但對(duì)于某一個(gè)土樣來(lái)說(shuō)，它的值較穩(wěn)定，一般要作平行測(cè)定，如果平行測(cè)定值相差較大，主要原因是土質(zhì)不均勻造成的，或是環(huán)刀變形，刮刀磨損呈凹形。因此，在試驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常檢查環(huán)刀，刮土刀是否符合質(zhì)量要求。土的物理性試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)之間是互相關(guān)聯(lián)的，當(dāng)試驗(yàn)指標(biāo)出來(lái)以后，應(yīng)對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行分析，從而對(duì)指標(biāo)的準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷。如有些結(jié)果中出現(xiàn)飽和度超過(guò)100%的現(xiàn)象，就說(shuō)明在天然含水量，天然密度，土粒比重的測(cè)試中存在問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)開(kāi)土記錄綜合考慮，可從含水量、密度中選擇反映土實(shí)際情況的指標(biāo)。比重的大小決定于土的礦物成分，當(dāng)粘土礦物成分較多時(shí)，比重值較大；一般砂土為 2.65～2.69，粉土為 2.70～2.7l，粉質(zhì)粘土為 2.72～2.73，粘土為2.74～2.76；土粒的比重變化較小，同一地區(qū)同一類型的土基本相同。但是，當(dāng)土中含有有機(jī)質(zhì)時(shí)，土的比重可降到2.40以下，此時(shí)應(yīng)改用中性液體測(cè)定，如煤油、汽油等，并采用抽氣法排氣。土的液限、塑限分別是細(xì)粒土處于可塑狀態(tài)的上限和下限含水量，目前對(duì)土的液限、塑限的測(cè)定。規(guī)程上規(guī)定土要過(guò)0.5 mm篩，才能進(jìn)行試驗(yàn)，但在實(shí)際操作中，有一些土用眼睛觀察含有較多砂粒，一旦過(guò)0.5 mm篩后做試驗(yàn)，測(cè)出的塑性指數(shù)可能很大，不能反映土的實(shí)際情況。因此，對(duì)于這種土應(yīng)先采用篩分法確定砂粒含量，如果砂粒含量已達(dá)到確定該土為砂土的標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)該按砂土的要求來(lái)進(jìn)行定名和測(cè)試其有關(guān)指標(biāo)。

3 土的力學(xué)性試驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響

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)。為了準(zhǔn)確提供壓縮指標(biāo)，首先要控制好土樣的驗(yàn)收和管理工作。注意觀察試樣是否擾動(dòng)。在試驗(yàn)過(guò)程中，要嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，出現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)解決。如在開(kāi)土的過(guò)程中，感到土是較軟的或測(cè)出的液性指數(shù)較大，而測(cè)出的壓縮模量較大，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作有誤，或記錄有誤，或是儀器有較長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有校正，致使儀器變形量過(guò)大等，要檢查各個(gè)環(huán)節(jié)。如在開(kāi)土?xí)r感到土較硬而測(cè)出的壓縮模量較小，則可能是所取土樣中已存在擾動(dòng)結(jié)構(gòu)面或已進(jìn)水。

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)指標(biāo)之一。在計(jì)算承載力，評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性以及計(jì)算擋土墻的土的壓力時(shí)，都要用到土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，因此正確地測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度在工程上具有重要意義?？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)。室內(nèi)測(cè)出的結(jié)果有時(shí)和理論上的數(shù)據(jù)相差很大。如抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)出粘聚力C值有時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象，主要原因是所取的一組試樣的性質(zhì)相差太大，自然不符合規(guī)律，故土樣制作時(shí)需取有代表性的土樣。

土的壓縮特性和抗剪強(qiáng)度有著一定的關(guān)系，利用這種關(guān)系，可直觀判斷壓縮結(jié)果和抗剪結(jié)果是否正確。一般情況下，土的壓縮性越高，壓縮模量越低，而它的抗剪強(qiáng)度則越小，即壓縮模量與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)正相關(guān)。當(dāng)然，在有些情況下，要求做固結(jié)快剪，這種關(guān)系就不一定成立，需要按實(shí)際測(cè)出的強(qiáng)度情況判斷。

4 土的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性

土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)是緊密相關(guān)的。土的物理性質(zhì)在很大程度上決定了它的力學(xué)性質(zhì)，土的強(qiáng)度隨外界環(huán)境的變化而變化，天然土體具有結(jié)構(gòu)性，對(duì)擾動(dòng)較為敏感，土在外力作用下的變形實(shí)質(zhì)上是土粒集合體及水和氣體相互作用與移動(dòng)的結(jié)果。在受力條件相同的情況下，其力學(xué)性質(zhì)主要取決于土的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特點(diǎn)及密度與含水量等，其壓縮曲線的形狀與土樣的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造以及密度與含水量等有關(guān)。

當(dāng)所有的試驗(yàn)指標(biāo)出來(lái)后，根據(jù)指標(biāo)之間的相關(guān)性對(duì)實(shí)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分析，對(duì)不符合規(guī)律和不符合實(shí)際情況的各項(xiàng)指標(biāo)作適當(dāng)調(diào)整或必要時(shí)應(yīng)重新補(bǔ)充試驗(yàn)。如土粒比重Gs決定于土的礦物成分，當(dāng)粘土礦物含量較多時(shí)，其值越大；而塑性指數(shù)Ip的大小與土中結(jié)合水的含量有關(guān)，粘土礦物越多，可能形成的結(jié)合水含量越高，Ip值就越大，即土中粘土礦物含量較多時(shí)，Gs和Ip值均較大，Ip與Gs三正相關(guān)。土的塑性指數(shù)Ip與抗剪強(qiáng)度也有～定的相關(guān)性，對(duì)同一類土，Ip越小，內(nèi)摩擦角中值越大，即Ip與負(fù)相關(guān)。含水率ω對(duì)土的力學(xué)指標(biāo)的影響最為明顯，一般情況下，同一類土，含水率越大，壓縮模量Es、內(nèi)摩擦角、粘聚力C越小，反之亦然。

5 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，而測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確程度與否，直接影響著工程質(zhì)量和使用安全。影響室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，除了以上需注意的問(wèn)題之外，還有儀器設(shè)備、環(huán)境、制度等方面因素的影響，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，建立必要的技術(shù)管理規(guī)章制度，注意提高土工試驗(yàn)專業(yè)人員的技術(shù)素質(zhì)及加強(qiáng)職業(yè)道德的教育，才能確保并提高室內(nèi)土工試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性。

[1]段保春.巖土工程勘察土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理實(shí)現(xiàn)方法[J].河北地質(zhì)礦產(chǎn)信息.

[2]GB/T 50123-1999,土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]徐曉宇.廣州亞運(yùn)城某居住區(qū)巖土試驗(yàn)參數(shù)可靠度控制研究[J].廣東土木與建筑.