土工試驗各單項試驗技術(shù)注意要點及其準確性措施

徐 婷張 強（.中冶成都勘察研究總院有限公司，四川 成都 60000；.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司工程地質(zhì)研究所，四川 成都 60000）

土工試驗各單項試驗技術(shù)注意要點及其準確性措施

徐 婷1張 強2
（1.中冶成都勘察研究總院有限公司，四川 成都 610000；
2.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司工程地質(zhì)研究所，四川 成都 610000）

在巖土工程的勘察工作過程中，土工試驗是非常重要的環(huán)節(jié)，是保證巖土工程得以順利開展的前提與基礎(chǔ)條件。通過嚴密的土工試驗?zāi)軌蛑缊龅刂型恋母黜椢锢砹W(xué)指標，對建筑工程的設(shè)計與建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義，并會影響到施工質(zhì)量。因此，技術(shù)工作人員應(yīng)當(dāng)對各項室內(nèi)土工試驗的單項試驗技術(shù)進行嚴格的監(jiān)測，把關(guān)土工試驗的質(zhì)量，提高準確性。本文主要分析在室內(nèi)土工試驗過程中需要密切注意的要點，同時提出提高室內(nèi)土工試驗準確性的相關(guān)對策，希望能夠提高技術(shù)人員對土工試驗工作的重視，提高我國土工試驗結(jié)果的客觀準確性。

土工試驗；單項試驗；指標；措施

在不斷發(fā)展的經(jīng)濟大環(huán)境下，我國各行各業(yè)都取得了卓越的成就，其中就包括建筑領(lǐng)域，人們生活水平的提高對于居住的環(huán)境要求也越來越高，影響到建筑質(zhì)量的因素有很多，土工試驗就是其中非常重要的一項，要求其測試方法和工藝必須符合國家法規(guī)標準。土工試驗是非常關(guān)鍵的巖土工程勘察環(huán)節(jié)，一旦這一部分的工作出現(xiàn)問題會導(dǎo)致巖土工程勘察質(zhì)量不佳，甚至出現(xiàn)嚴重的問題。比如在進行土工試驗的過程中土樣選取的工作不嚴謹，沒有對土樣的均勻性和含水量等屬性引起注意，在運輸過程中受到外部環(huán)境因素的影響以及在試驗過程中沒有嚴格執(zhí)行國家與行業(yè)相關(guān)規(guī)范，導(dǎo)致土工試驗的準確性大大的降低，進而影響到建筑質(zhì)量。因此，重視土工試驗中各個單項試驗技術(shù)和要點具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 開展土工試驗的意義

使用規(guī)定的設(shè)備和儀器按照國家和行業(yè)相關(guān)規(guī)范和標準對地基上的土樣實施土工試驗，能夠得到地基土樣的物理力學(xué)指標，對建筑工程的設(shè)計者和施工方的設(shè)計、材料選擇、施工機械和設(shè)備的選擇以及地基處理方案的選擇等具有重要的指導(dǎo)意義，能夠通過試驗結(jié)果分析出邊坡地基的穩(wěn)定性能，估算出建筑物可能發(fā)生的沉降，進而有效的進行建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計。如果土工試驗出現(xiàn)問題，如選取的土樣不能代表整個基地的土質(zhì)，土樣在運輸期間被風(fēng)干、擾動，影響到相關(guān)指標的測試就會造成試驗結(jié)果不具有客觀性和準確性，巖土勘察工作的目的沒有實現(xiàn)，工程質(zhì)量得不到保證。

土工試驗的質(zhì)量標準要求試驗得到的土樣的物理力學(xué)指標具有一定的可靠性，但是在實際的土工試驗工作中，試驗人員有很多，其專業(yè)素養(yǎng)存在較大的差異，試驗所使用的儀器設(shè)備也不一樣，試驗環(huán)境受到氣候、區(qū)域等因素的影響也會不同，但是要求將土樣的測試結(jié)果的誤差控制在一定的范圍內(nèi)。為了減少誤差的出現(xiàn)，確保室內(nèi)土工試驗的可靠性，應(yīng)當(dāng)對土樣的測試結(jié)果實施綜合性的分析與研究，加強對土樣的物理學(xué)特性以及力學(xué)特性之間關(guān)系的研究，從而找到出現(xiàn)誤差的原因，對于減少誤差具有非常重要的作用。

2 土工試驗中各個單項試驗技術(shù)的要點

2.1 試驗土樣的選取與制備

選取試驗土樣是進行土工試驗最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，最重要的一點就是選擇的土樣要能夠代表整個基地的土質(zhì)，能夠反映出土層的物理學(xué)力學(xué)特征，在實際的土樣制備過程中需要注意的問題有：首先，采用環(huán)刀削試塊的過程中技術(shù)人員的垂直用力要均勻，保證試驗土樣與環(huán)刀的內(nèi)壁之間沒有間隙，如果出現(xiàn)角度的傾斜造成間隙的出現(xiàn)，就會讓土樣的天然密度指標在測試中減少，影響結(jié)果的準確性；其次，當(dāng)環(huán)刀內(nèi)側(cè)的土樣中出現(xiàn)顆粒較大的砂子或者其他物體時，不應(yīng)當(dāng)連帶著將土樣一起削掉或者是按壓到土樣內(nèi)部中去，應(yīng)當(dāng)將砂子清理出來然后在凹陷處補上一樣的土；最后，減少對土樣的擾動，特別是在試驗中可能出現(xiàn)敏感度非常高的土樣，也要減少刮削的次數(shù)，以免土樣發(fā)生觸變。

2.2 土樣的含水量試驗

含水量試驗指的是土樣在105℃-110℃（特殊土樣在65℃-70℃）的條件下烘至恒量狀態(tài)時失水的質(zhì)量與干土量之間的比值，使用百分比進行恒量。含水量是非常基本的土樣物理學(xué)指標之一，其得到的結(jié)果能夠進一步幫助計算土樣的干密度、孔隙比以及飽和度等指標。當(dāng)前世界各國用于測定土樣含水量的方式有很多，但是同時能夠兼顧操作方便簡單、滿足行業(yè)與國家標準與保證試驗質(zhì)量的方式較少，以烘干法使用最為廣泛，烘干法的適用范圍較廣，粘性土、有機質(zhì)類土以及砂性土都能夠使用該方法進行檢測。

雖然含水量的試驗方式較為簡單，但是其質(zhì)量要求同樣非常高，因為含水量的試驗結(jié)果貫穿整個土樣試驗的全過程中，對于每一步的計算都非常重要，所以一定要嚴格把關(guān)含水量的試驗。要求勘察人員認真對待取樣、運輸以及保存的每一個環(huán)節(jié)，試驗人員選擇具有代表性的土樣及時裝進相應(yīng)的容器中進行保存，采取兩個以上同時進行的平行試驗方式，去除掉結(jié)果離散程度高的，然后取試驗結(jié)果的平均值作為含水量指標。

2.3 土樣密度試驗

土的密度也是重要的物理學(xué)指標，得到土樣的密度之后就能進一步知道土樣的干密度、孔隙率等指標。在工程設(shè)計建設(shè)過程中，土樣的密度主要用于掌握土壤的工程特性、計算土層產(chǎn)生的壓力、計算地基壓縮的沉降指數(shù)以及土地的穩(wěn)定性能等。通常用于測量土樣密度的方式有環(huán)刀法、蠟封法以及灌砂法等。土樣的密度試驗過程中需要注意的要點有：首先土樣的密度試驗應(yīng)該在取樣之后馬上實施，不能進行延遲以免出現(xiàn)偏差；其次是保證刮土刀刀片的平整、鋒利、無磨損，因為刮土刀上出現(xiàn)的裂紋、缺口以及不平整的現(xiàn)象都會對密度測試的結(jié)果產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為土壤的密度與飽和度都增大而孔隙率指數(shù)下降的趨勢。雖然需要注意的問題有很多，但是只要在取樣過程中減少人為因素造成的破壞，還是能夠得到準確率較高的土樣密度指標的。

2.4 土樣的顆粒分析試驗

利用篩析法進行土樣的顆粒分析實驗，選用一套孔徑不同的標準篩來分離一定量土樣中與篩孔徑相應(yīng)的粒組，然后稱量，計算出各粒組的相對含量，確定土樣中的粒度成分，這樣便于了解土樣的粒度成為，成為工程建設(shè)選料的重要依據(jù)。篩分試驗過程中要注意的問題：首先，選取的樣品要具有代表性，要隨機抽??；其次，用四分法進行分料；最后，在試驗過程中，注意質(zhì)量損失問題，讀取各篩質(zhì)量時，一定要仔細，避免由于粗心，導(dǎo)致讀數(shù)錯誤，試驗無效。

2.5 土樣的固結(jié)試驗

進行土樣的固結(jié)試驗主要是用于測定土樣在軸向排水以及側(cè)限情況下產(chǎn)生的變形情況與壓力值，同時還能夠得知土樣的孔隙比與壓力之間的關(guān)系、產(chǎn)生的變形和時間的關(guān)系等，有助于計算土體的壓縮指數(shù)與系數(shù)、模量、固結(jié)系數(shù)等。在實施固結(jié)試驗的過程中，為了確保壓縮指標的可靠性，首先需要進行土樣的驗收與保存工作。仔細觀察土樣的擾動情況，使用環(huán)刀過程中避免對土樣造成擠壓，以及嚴格按照國家與行業(yè)相關(guān)標準進行。在開土期間，如果記錄的土樣軟以及測出非常大液性指數(shù)，同時測出的壓縮模量也非常大，證明試驗有誤或者是讀數(shù)過程中出現(xiàn)失誤，也不排除是因為試驗儀器長時間沒有進行校準導(dǎo)致出現(xiàn)較大的變形量的原因；在開土過程中記錄的土樣硬，同時壓縮模量小，則有可能是因為土樣存在擾動或者浸水情況。

2.6 土樣的直接剪切試驗

剪切試驗的注意要點有：盡量選擇使用性質(zhì)均勻、軟硬程度相近的土體進行實驗；如果出現(xiàn)樣品不均勻的情況，應(yīng)該先對土樣實施分類，按照其軟硬程度進行排列試驗，當(dāng)按照軟軟——硬硬的排列順序進行試驗時，土樣會產(chǎn)生粘聚力C值是負數(shù)或者是內(nèi)摩擦角數(shù)值偏大的情況。應(yīng)當(dāng)采用較低的荷載順序進行加壓試驗，調(diào)整剪切過程的時間長短，最好是在30秒之內(nèi)，這樣得出的試驗結(jié)果準確性較高。

3 提高土工試驗準確度的措施

3.1 土樣制備階段的措施

在開樣之前需要進行開樣記錄，將土樣在這個過程中呈現(xiàn)的顏色進行記錄，同時更為重要的是對土樣的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、狀態(tài)以及成分等進行觀察測定，經(jīng)驗豐富的檢測人員可以預(yù)先估算出土樣的物理學(xué)性質(zhì)和指標，在開樣期間選擇土樣能夠代表土體的部分，采用環(huán)刀進行取樣，在取樣過程中注意垂直用力要均勻，減少因為人為因素造成土樣的孔隙大的現(xiàn)象出現(xiàn)，同時使用環(huán)刀取樣時速度要快。盡量的貼近環(huán)刀部分，能夠有效的減少水分的損失，保證土樣含水率計算結(jié)果的準確性。

3.2 土樣的綜合分析實驗指標策略

土樣的物理學(xué)性質(zhì)指標和力學(xué)性質(zhì)指標之間存在著非常明顯的相關(guān)性，當(dāng)將這些指標測算出來之后應(yīng)當(dāng)實施綜合性能的分析，進而判斷實驗結(jié)果的準確性。比如在實際土工試驗過程中，會出現(xiàn)土樣的飽和度結(jié)果大于100%的情況，就表明土樣測定得出的含水量、密度以及比重等方面存在誤差，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際需要進行改動，必要的情況下應(yīng)當(dāng)重新進行測定。

3.3 嚴格按照國家與行業(yè)規(guī)范標準進行試驗

遵守國家與行業(yè)標準是保障試驗結(jié)果準確性的重要條件，違反標準和規(guī)范進行的試驗是沒有意義的。其中使用標準的儀器設(shè)備非常關(guān)鍵，落后的儀器難以保證試驗結(jié)果的準確。同時對于試驗儀器應(yīng)當(dāng)進行定期的維護和檢修，百分表、天平一定要定時進行標定；刮土刀要及時更新，防止出現(xiàn)缺口和裂痕對試驗造成影響；環(huán)刀也要定期檢查道口的平整性以及是否出現(xiàn)銹蝕等現(xiàn)象。

結(jié)語

總而言之，土工試驗是非常重要的建筑設(shè)計和施工前的保障工作，當(dāng)前土工試驗中存在一些問題，但是只要工作人員掌握土工試驗各個單項試驗之間的要點，采取有效的措施解決問題，一定能夠?qū)⑼凉ぴ囼灥臏蚀_度提升，保障土工試驗的質(zhì)量。

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