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

土工試驗(yàn)，室內(nèi)，準(zhǔn)確性，措施

1 室內(nèi)土工試驗(yàn)的條件

1.1 試驗(yàn)人員素質(zhì)要求

土工試驗(yàn)的準(zhǔn)確性最直接的影響因素就是土工試驗(yàn)人員，通常情況下，技術(shù)負(fù)責(zé)人以及土工試驗(yàn)操作人員是構(gòu)成土工試驗(yàn)室人員的兩大部分。正規(guī)的土工試驗(yàn)室，其技術(shù)負(fù)責(zé)人以及試驗(yàn)室骨干的任職資格必須要具有工程師以及高級(jí)工程師職稱的人員，并且須經(jīng)過(guò)正規(guī)的巖土工程專業(yè)教育和培訓(xùn)。而土工試驗(yàn)室的操作人員，其技術(shù)必須熟練，并且要經(jīng)過(guò)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(jì)量控制

土工試驗(yàn)的質(zhì)量還會(huì)受到儀器設(shè)備的嚴(yán)重影響，合理的對(duì)所開(kāi)展的試驗(yàn)項(xiàng)目以及工作量進(jìn)行儀器設(shè)備的配備是土工試驗(yàn)室的重要內(nèi)容之一，在選擇儀器設(shè)備的時(shí)候，主要考慮儀器設(shè)備測(cè)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(cè)定不精確的儀器設(shè)備。為了保證土工試驗(yàn)的質(zhì)量，在試驗(yàn)中選用的儀器設(shè)備應(yīng)當(dāng)從具有國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門頒發(fā)的“制造計(jì)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(guò)國(guó)家級(jí)的計(jì)量鑒定部門的鑒定合格后才能使用。

1.3 建立土工實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系

《檢測(cè)和校準(zhǔn)試驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》中確立了土工實(shí)驗(yàn)室計(jì)量認(rèn)證評(píng)審工作準(zhǔn)則，為土工實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立與其承擔(dān)的土工試驗(yàn)范圍，工作量相適應(yīng)的質(zhì)量體系。

以這個(gè)體系為基準(zhǔn)，質(zhì)量保證體系是土工試驗(yàn)室必須建立的，其中要明確質(zhì)量職能的分配，并對(duì)相關(guān)的檢驗(yàn)工作流程進(jìn)行確定，控制好可能對(duì)土樣試驗(yàn)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(yàn)室質(zhì)量體系。

2 土工試驗(yàn)過(guò)程質(zhì)量控制

2.1 土樣的驗(yàn)收和管理

在送達(dá)土樣的時(shí)候，送樣單以及試驗(yàn)委托書(shū)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(hào)等原始記錄以及編寫(xiě)是送樣單上必須具備的內(nèi)容。

其中取土方法、土樣現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)?zāi)康?、?xiàng)目、方法、要求以及工程名稱、項(xiàng)目等是試驗(yàn)委托書(shū)中應(yīng)當(dāng)包括的內(nèi)容。

在土樣到達(dá)試驗(yàn)室之后，土樣試驗(yàn)人員對(duì)土樣的驗(yàn)收應(yīng)當(dāng)按照試驗(yàn)委托書(shū)來(lái)進(jìn)行。在驗(yàn)收的過(guò)程中，需要對(duì)編號(hào)、土樣數(shù)量、試驗(yàn)方法以及送達(dá)的土樣與試驗(yàn)項(xiàng)目是否相符等等進(jìn)行驗(yàn)收查明。如果有必要，可以將土樣進(jìn)行質(zhì)量的抽驗(yàn)，之后進(jìn)行編號(hào)的登記。

在驗(yàn)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(dòng)土樣，盡可能的減少水分的蒸發(fā)以及擾動(dòng)的發(fā)生。試驗(yàn)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(hào)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(yàn)成果所用。

2.2 樣品制備

土的樣品作為土工試驗(yàn)的輸入，其正確制備在土工試驗(yàn)過(guò)程中起到了極其重要的作用。開(kāi)土描述以及試樣質(zhì)量等級(jí)的鑒別成為土的樣品制備關(guān)鍵所在。在對(duì)樣品進(jìn)行制備之前，需要對(duì)土樣的質(zhì)量進(jìn)行檢查，將土樣的4個(gè)質(zhì)量等級(jí)根據(jù)土樣的結(jié)構(gòu)特征所發(fā)生的變化程度來(lái)進(jìn)行確定。其中，1級(jí)為不擾動(dòng)土樣，2級(jí)為輕微擾動(dòng)土樣，3級(jí)為顯著擾動(dòng)土樣，4級(jí)為完全擾動(dòng)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(jí)土樣樣品。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性受到了影響，很多土樣試驗(yàn)人員將擾動(dòng)的土樣取作力學(xué)試驗(yàn)的事情時(shí)有發(fā)生。有的試驗(yàn)人員為了趕時(shí)間，沒(méi)有對(duì)一組樣品的含水率以及密度之差進(jìn)行控制，以至于在對(duì)原狀土樣進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)項(xiàng)目的時(shí)候造成了離散性大以及不合理的土樣試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)。

除此之外，許多土樣試驗(yàn)操作人員在進(jìn)行開(kāi)樣時(shí)，沒(méi)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(guò)于簡(jiǎn)單的描述開(kāi)土情況，并且在開(kāi)樣時(shí)急于將試驗(yàn)的樣品進(jìn)行切取和安裝。

土樣樣品的制備不但要對(duì)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)進(jìn)行考慮，同時(shí)還要考慮到試驗(yàn)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(yàn)不符合試驗(yàn)要求，出現(xiàn)了漏項(xiàng)的情況，應(yīng)當(dāng)立即聯(lián)系送樣單位及時(shí)地解決問(wèn)題。在土樣試驗(yàn)結(jié)果的異常分析過(guò)程中，開(kāi)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(yàn)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(yàn)結(jié)果。

3 試驗(yàn)操作

3.1 使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的儀器或元部件

為了求得可靠的土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其使用到的儀器設(shè)備必須要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求?，F(xiàn)階段，不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的舊型輕便擊實(shí)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(yàn)中使用。除此之外，還有許多儀器設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中，其質(zhì)量就達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，會(huì)對(duì)試驗(yàn)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(guò)程中應(yīng)用到的標(biāo)準(zhǔn)篩，經(jīng)常會(huì)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(yàn)的儀器在長(zhǎng)期使用過(guò)程中一定要定時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)以及更新。

3.2 嚴(yán)格按國(guó)標(biāo)及有關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)操作

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

土工試驗(yàn)的準(zhǔn)確性是由這兩部有關(guān)規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)操作來(lái)決定的，因此，在土工試驗(yàn)過(guò)程中，務(wù)必要根據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程中的規(guī)定來(lái)進(jìn)行，避免出現(xiàn)以下情況：

1)土樣的密度及含水量測(cè)試。

在測(cè)試的時(shí)候，采取環(huán)刀測(cè)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(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)土樣密度過(guò)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(cè)試過(guò)程中，飽和度出現(xiàn)偏大或者偏小的反?，F(xiàn)象，那么就要考慮在選取土樣過(guò)程中，是否出現(xiàn)在土樣試驗(yàn)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(yàn)。

在進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn)的時(shí)候，大多數(shù)工程都會(huì)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(yàn)，逐漸增加負(fù)荷的時(shí)間間隔是1 h。在對(duì)土樣進(jìn)行加荷的過(guò)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(shuō)的1 h間隔快速固結(jié)試驗(yàn)，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(jí)加荷固結(jié)法。

3)直剪試驗(yàn)。

固結(jié)快剪不按國(guó)標(biāo)規(guī)定0.8 mm/min的剪切速率施剪，采取過(guò)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(duì)中試樣，擱在試樣環(huán)刀上。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

4.1 利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

土工試驗(yàn)之所以容易出現(xiàn)差錯(cuò)，是因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)信息龐大，過(guò)于繁瑣的計(jì)算過(guò)程以及很多參數(shù)的確定需要通過(guò)作圖來(lái)得到答案，因此過(guò)大的數(shù)據(jù)處理工作量造成了土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)。現(xiàn)如今，計(jì)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(guò)了手工計(jì)算的速度、精度以及準(zhǔn)確度，因此土工試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理應(yīng)當(dāng)利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成。在土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，可以利用微軟公司的Excel軟件，土工試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理需求都可以通過(guò)圖表、制表、數(shù)據(jù)庫(kù)以及邏輯判斷等強(qiáng)大的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且土工試驗(yàn)過(guò)程中所涉及到的所有關(guān)系曲線都可以通過(guò)Excel來(lái)進(jìn)行處理。

在土工試驗(yàn)中，對(duì)數(shù)坐標(biāo)類、直角坐標(biāo)類曲線也可以利用Excel軟件來(lái)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(guò)制圖來(lái)求得答案。

4.2 綜合分析試驗(yàn)指標(biāo)

土的含水狀態(tài)以及密實(shí)程度是通過(guò)土的基本物理性質(zhì)來(lái)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(lái)，并且土的各項(xiàng)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(yàn)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(yàn)結(jié)果中出現(xiàn)超過(guò)了100%的飽和度現(xiàn)象，這就說(shuō)明了在測(cè)定土樣的天然密度、含水量以及土粒比重的過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題，需要綜合考慮開(kāi)土的記錄，然后將能夠反映土樣實(shí)際情況指標(biāo)的密度以及含水量選擇相應(yīng)的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行分析，之后再計(jì)算各項(xiàng)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(diǎn)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(dòng)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(diǎn)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(shí)長(zhǎng)等決定了土樣的壓縮曲線形狀。

5 結(jié)語(yǔ)

巖土工程的勘查工作最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是土工試驗(yàn)，因此，室內(nèi)土工試驗(yàn)的準(zhǔn)確性對(duì)于巖土工程的勘查工作具有極其重大的現(xiàn)實(shí)意義。要想提高室內(nèi)土工試驗(yàn)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(yàn)人員專業(yè)以及素質(zhì)的提高，土工試驗(yàn)儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性以及土工試驗(yàn)質(zhì)量的保證。如此一來(lái)，工程地質(zhì)條件所需要的正確評(píng)價(jià)才能夠從土工試驗(yàn)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(kāi)展，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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

[2]SL 237—1999，土工試驗(yàn)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(jí)工程師； 李 超(1992- )，男，助理工程師

TU411

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