試樣土含水率試驗(yàn)影響因素分析

王 波

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 土的液相概念及性質(zhì)

自然土壤由固相、液相和氣相三部分組成，通常稱為土壤三相比。土的含水率是表征土壤中液相在三相組成中所占比例的質(zhì)量指標(biāo)，是地基土最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)。通過含水率，可以計(jì)算出土的干密度、孔隙比、飽和度等其他物理力學(xué)指標(biāo)，可以評(píng)價(jià)土的承載力和凍脹性。因此，準(zhǔn)確測(cè)定土的含水率，在工程地質(zhì)中至關(guān)重要。下文通過試驗(yàn)對(duì)影響含水率測(cè)定結(jié)果的因素進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

2 土樣含水率試驗(yàn)

2.1 主要儀器設(shè)備

電熱烘箱：應(yīng)能控制溫度為105~110℃。天平：稱量200g，最小分度值0.01g。

2.2 試驗(yàn)步驟

一般取具有代表性試樣15~30g，有機(jī)質(zhì)土和砂質(zhì)類土為50g，放入稱量盒內(nèi)，蓋上盒蓋，稱盒加濕土質(zhì)量，精確至0.01g。然后打開盒蓋，將盒置于烘箱內(nèi)，在105~110℃的恒溫下烘至恒重。烘干時(shí)間為：黏性土、粉土不得少于8h，砂土不得少于6h。含有機(jī)質(zhì)超過干土質(zhì)量5%的土，應(yīng)將溫度控制在65~70℃的恒溫下烘至恒重。將稱量盒取出，蓋上盒蓋，放入干燥容器內(nèi)冷卻至室溫，稱盒加干土質(zhì)量，精確至0.01g。

2.3 試驗(yàn)計(jì)算

土樣的含水率按下式計(jì)算，精確至0.1%。

式中：Wo——土樣含水率，%；

mo——濕土質(zhì)量，g；

md——干土質(zhì)量，g。

2.4 測(cè)定要求

試驗(yàn)必須對(duì)兩個(gè)試樣進(jìn)行平行測(cè)定，比較其差值：當(dāng)含水率小于40%時(shí)，誤差為1%；當(dāng)含水率不小于40%時(shí)，誤差為2%，取兩個(gè)測(cè)值的平均值，以百分?jǐn)?shù)表示。

3 影響因素分析

3.1 野外取土要求

野外勘察施工過程中，采取試樣的方式有探井取樣和鉆孔取樣兩種。取樣過程中，夏天要防止試樣暴曬，冬天要防止試樣受凍，取出的試樣要及時(shí)密封，送往實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儲(chǔ)存。在采用濕法鉆探技術(shù)鉆進(jìn)時(shí)，采取試樣時(shí)要避免鉆探液浸入試樣。

3.2 試樣儲(chǔ)存要求

對(duì)于送到實(shí)驗(yàn)室的試樣，冬天要采取防凍措施，但試樣不能放置在靠近暖氣的地方。采用膠帶紙密封的試樣儲(chǔ)存時(shí)間不應(yīng)超過7d，蠟封試樣儲(chǔ)存時(shí)間不應(yīng)超過15d。

3.3 所取試樣質(zhì)量

規(guī)定所取代表性試樣質(zhì)量為15~30g，有機(jī)質(zhì)土和砂質(zhì)類土為50g。試樣太少時(shí)，測(cè)定差值容易超差需進(jìn)行返工重測(cè)，且所測(cè)得的含水率不準(zhǔn)確；試樣太多，需延長(zhǎng)烘干時(shí)間，易造成試樣含水率的測(cè)定差值超差而需返工重測(cè)。

3.4 試樣采取方法

為真實(shí)反映土壤含水量，試樣取樣要具有代表性。試驗(yàn)時(shí)所用的試樣應(yīng)從樣品里部采取，不應(yīng)該用作其他試驗(yàn)項(xiàng)目樣品的剩余樣。對(duì)于野外探井所取的樣品，如果用樣品外圍切削下的試樣來測(cè)定含水率，其測(cè)定結(jié)果由于外圍土的失水而使測(cè)定值較試樣的實(shí)際含水率偏小；對(duì)于野外采用泥漿護(hù)壁所取的鉆孔樣品，如果用樣品外圍切削下的試樣來測(cè)定含水率，其測(cè)定結(jié)果由于外圍土可能與泥漿接觸而使測(cè)定值較試樣的實(shí)際含水率偏大；對(duì)于樣品中零星或局部含有礫石或鈣質(zhì)結(jié)核時(shí)，所取試樣應(yīng)將礫石或鈣質(zhì)結(jié)核去除，否則試樣測(cè)定結(jié)果將比實(shí)際含水率偏小。

3.5 溫度控制

自動(dòng)控制溫度的烘箱應(yīng)將溫度調(diào)整在105~110℃。溫度過低，土試樣烘到恒重時(shí)需要延長(zhǎng)時(shí)間，掌握不好容易造成含水率測(cè)定值超差需返工重測(cè)，且測(cè)定的含水率不準(zhǔn)確；溫度過高，容易將土試樣中其他物質(zhì)在高溫下分解，造成土試樣的含水率測(cè)定值比實(shí)際含水率偏大。對(duì)于有機(jī)質(zhì)超過干土質(zhì)量5%的土，必須將溫度調(diào)控在65~70℃恒溫烘烤；高于此溫度，土試樣中的有機(jī)質(zhì)將分解而使所測(cè)土的含水率比實(shí)際含水率偏大。在此溫度下，試樣的烘干時(shí)間要相應(yīng)延長(zhǎng)，否則測(cè)出試樣的含水率將比實(shí)際含水率偏小。

3.6 冷卻方式

從烘箱中取出的稱量盒放入干燥容器內(nèi)冷卻至室溫。干燥容器內(nèi)的干燥劑必須處于有效狀態(tài)，在冷卻過程中不易從空氣中吸濕。如果將烘箱中取出來的試樣直接在空氣中冷卻，則熱的試樣容易從空氣中吸濕而使干土質(zhì)量增加，從而使測(cè)定值較試樣的實(shí)際含水率偏小，特別是室內(nèi)空氣濕度較大時(shí)影響更大。

4 結(jié)語(yǔ)

含水率可定量反映土中液相所占的比例，是土的最基本的物理指標(biāo)之一，與土的工程性質(zhì)評(píng)價(jià)直接相關(guān)。野外鉆探取樣、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、試驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)均會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。為使測(cè)出的土試樣含水率值最大限度地接近土的實(shí)際含水率，在實(shí)際勘察測(cè)試工作中，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)把握好各個(gè)環(huán)節(jié)，使所測(cè)的結(jié)果偏差最小、最準(zhǔn)確。