土工試驗(yàn)常見問題

齊勇

摘要：土工試驗(yàn)的主要任務(wù)是進(jìn)行土工工程的勘察工作，其數(shù)值的結(jié)果直接關(guān)系到土層的劃分和土類的定名，同時(shí)還在一定程度上影響著工程的設(shè)計(jì)與具體施工。本文主要對密度試驗(yàn)、比重試驗(yàn)、抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、顆粒分析試驗(yàn)、土體固結(jié)試驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：土工工程勘察;土工試驗(yàn);常見問題

引言

土工試驗(yàn)是工程勘察中十分關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，它能為后續(xù)工程的開展提供必要的數(shù)據(jù)信息。因此，勘察人員不僅要確保試驗(yàn)成果的真實(shí)性與可靠性，還要在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中根據(jù)現(xiàn)場的具體狀況來開展相關(guān)工作。特別對于一些極易發(fā)生問題的特殊地質(zhì)，勘察人員不能直接應(yīng)用一般的規(guī)范。因此，探究土工試驗(yàn)成果在土工工程勘察中的應(yīng)用具有重要意義。

1土工試驗(yàn)的重要性

土工試驗(yàn)不但是巖石勘察的重要內(nèi)容，還是地質(zhì)工作的非常重要的部分。土工試驗(yàn)的結(jié)果不僅影響著工程的勘察效果，還為土體的地質(zhì)性質(zhì)與變形機(jī)理提供了力學(xué)等方面的參數(shù)指標(biāo)。進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，要對工程所在地的土質(zhì)進(jìn)行認(rèn)真測試。由于土本身的特性，進(jìn)行取樣活動(dòng)時(shí)的擾動(dòng)、試驗(yàn)所采用的設(shè)備、方法以及人員的差異，都會影響到試驗(yàn)結(jié)果，從而導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性降低。其結(jié)果對工程的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響[1]。所以，必須嚴(yán)格按照相關(guān)程序和要求進(jìn)行土工試驗(yàn)，對出現(xiàn)的問題妥善處理。此外，還需對測試的手段和方法不斷地完善，最終提高施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2土工試驗(yàn)中存在的主要問題

2.1密度試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題

土的顆粒重量、空隙的大小、空隙中的水都會對土的密度造成影響。密度試驗(yàn)的操作相對簡單。但是，在對開土進(jìn)行切樣時(shí)使用的刮土刀刃有可能因?yàn)槟p而出現(xiàn)凹口，這樣就會使得測試的密度和飽和度偏大、空隙的比例變小，造成測試結(jié)果與實(shí)際物理特征的不符，所以在進(jìn)行切樣時(shí)要及時(shí)對刮土刀進(jìn)行更換，保證試樣準(zhǔn)確度。另外，要想利用試驗(yàn)的土體準(zhǔn)確的計(jì)算出土的密度，進(jìn)行野外取樣時(shí)要對合理的部分進(jìn)行切取。在切除的過程中還要注意刀的使用方式，確保刀刃始終是垂直向下的，切忌左右晃動(dòng)，避免出現(xiàn)空隙，刀兩側(cè)的平整度要完好，確保測量到的土樣密度真實(shí)準(zhǔn)確。

2.2比重試驗(yàn)的問題

土的比重是由土本身的礦質(zhì)成分決定的，是一個(gè)比較穩(wěn)定的數(shù)值，通常為2.6—2.8之間，具體的數(shù)值主要取決于所含的礦質(zhì)、顆粒的大小等因素，如果有機(jī)質(zhì)含量較大，比重就會相對較小。在進(jìn)行第一次試驗(yàn)時(shí)通常具有較大難度，其中既有操作程序較為復(fù)雜的原因，也與要求的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高有關(guān)，所以，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)一定要減少那些人為的誤差[2]。在使用器皿之前一定要將其洗凈烘干，確保裝入的土樣不會被瓶口和瓶身所污染;在進(jìn)行煮沸處理時(shí)要防止溶液從器皿中濺出，進(jìn)行稱量時(shí)不要接觸到電子秤，避免出現(xiàn)晃動(dòng)而造成讀取的數(shù)據(jù)有誤差。另外，試驗(yàn)還可能出現(xiàn)如下情況，通常情況下，土的顆粒小比重就會有所偏大，不管是淤泥還是砂石，其實(shí)際數(shù)據(jù)都小于理論的數(shù)據(jù)。比重瓶有100ml和50ml兩種類型，在編寫試驗(yàn)內(nèi)容時(shí)多采用100ml的作為標(biāo)準(zhǔn)，由于在進(jìn)行煮沸之前加入的水量不能太多，將液體攪拌均勻之后仍然有一定的干土沒有被浸濕或者凝結(jié)成塊狀，當(dāng)液體煮沸的時(shí)候可能由于土中含有的氣體沒有排盡，以至于檢測到的顆粒比重比實(shí)際的數(shù)值小。

2.3顆粒分析試驗(yàn)中存在的問題

土體的顆粒進(jìn)行室內(nèi)分析一般采用密度計(jì)法，該試驗(yàn)方法所取用的試樣土體粒徑小于0.075毫米，采用STOCKS公式對土粒的粒徑進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際試驗(yàn)當(dāng)中，造成誤差的原因主要是：首先，土粒其實(shí)并不是球狀的，往往呈現(xiàn)的是不規(guī)則的圖形，這就必然要產(chǎn)生誤差。當(dāng)顆粒的體積相同時(shí)，顆粒的形狀越不規(guī)則，其沉降的速度就會越慢，這樣通過計(jì)算所得到的土粒粒徑就比實(shí)際小。其次，溫度的變化而造成的誤差。S是通過層流的條件所導(dǎo)出的，而在水力學(xué)中，表示流態(tài)的雷諾數(shù)小于0.5的時(shí)候才適用。這使處于紊流狀態(tài)下的懸浮液不能夠滿足STOCKS公式中層流的相關(guān)要求。在進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，要將懸液的溫度控制在28℃以內(nèi)，最大程度上縮短測試的結(jié)果與實(shí)際值之間的偏差。

2.4土體固結(jié)試驗(yàn)存在的問題

進(jìn)行土體的固結(jié)試驗(yàn)時(shí)可根據(jù)垂直固結(jié)的試驗(yàn)方法進(jìn)行采樣。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可使用多孔徑排水容器，用銅塊放置在樣品的兩面，便于樣品在固結(jié)的時(shí)候可以進(jìn)行徑向排水。進(jìn)行土體固結(jié)試驗(yàn)的主要目的是檢測當(dāng)土體受到壓力時(shí)的形變過程，從而獲得樣品在受到穩(wěn)定的荷重作用和軸向的排水時(shí)的空隙比與壓力、形變與壓力、形變與時(shí)間的相互關(guān)系。為了獲得準(zhǔn)確的相關(guān)壓力指標(biāo)必須要對土體的管理和驗(yàn)收工作進(jìn)行嚴(yán)格的處理，要認(rèn)真觀察樣本是否出現(xiàn)變動(dòng)。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格地做好測試工作，盡力消除各種不利的條件，如果發(fā)現(xiàn)了問題要及時(shí)解決。

3土工工程土工試驗(yàn)發(fā)展策略

3.1完善土工試驗(yàn)規(guī)章制度

土工試驗(yàn)工作實(shí)施環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)制度與章程，每一項(xiàng)試驗(yàn)都有著對應(yīng)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。因此，監(jiān)管部門可結(jié)合當(dāng)前土工試驗(yàn)行業(yè)的具體現(xiàn)狀，制定相應(yīng)的技術(shù)法規(guī)與規(guī)范體系。此外，我國復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地貌特征，讓不同地區(qū)所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差異。對此，監(jiān)管部門可在原有法律法規(guī)的基礎(chǔ)上，對這些具體操作過程進(jìn)行優(yōu)化與完善，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)操作制度層面的統(tǒng)一性與合理性，為各項(xiàng)土工試驗(yàn)工作的開展打下良好基礎(chǔ)，避免人為因素對土工試驗(yàn)結(jié)果的負(fù)面影響。

3.2注重含水率試驗(yàn)環(huán)節(jié)處理手段的優(yōu)化

土工試驗(yàn)工作人員應(yīng)注重具體手段的針對性與有效性，結(jié)合土工試驗(yàn)的最終目的，對試驗(yàn)方法進(jìn)行優(yōu)化，合理分析相關(guān)數(shù)值，確保含水率試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。含水率試驗(yàn)通常會配合剪切試驗(yàn)與密度試驗(yàn)，因此，取樣環(huán)節(jié)應(yīng)沿著上面或下面進(jìn)行橫切，取樣后獲得的樣本需要滿足其他試驗(yàn)環(huán)節(jié)的使用需求，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果與真實(shí)數(shù)據(jù)之間的差異最小化。此外，含水率試驗(yàn)環(huán)節(jié)也要注重溫度控制，避免試驗(yàn)樣本有機(jī)質(zhì)因高溫而分解，影響到最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3數(shù)據(jù)校核

針對數(shù)據(jù)誤差，勘察人員可以直接采用室內(nèi)試驗(yàn)和室外取樣兩種手段，全面分析試驗(yàn)指標(biāo)和實(shí)物指標(biāo)出現(xiàn)偏差的具體原因。一般產(chǎn)生誤差的原因較多，主要分為以下幾種。①在取樣過程中，沖擊次數(shù)較多。取樣時(shí)一旦給樣本帶來較大的沖擊，則會使其受到很大的壓力，其孔隙中的水分會被直接擠出，導(dǎo)致樣本硬度增大，壓縮系數(shù)和孔隙比等轉(zhuǎn)小[3]。在此影響下，試驗(yàn)結(jié)果得到的承載力就會比土層本身的承載力大很多。②所取樣本屬于擾動(dòng)土。在實(shí)際取樣過程中，勘察人員沒有清除殘壁土，或者將被誤認(rèn)為是原狀土的擾動(dòng)土運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室，導(dǎo)致整體壓縮系數(shù)變大——這種結(jié)果和原狀土的相關(guān)指標(biāo)完全相反。因此，在取樣的時(shí)候，工作人員必須仔細(xì)清孔，及時(shí)發(fā)現(xiàn)被擾動(dòng)的土樣。③在野外，勘察人員沒有有效保管土樣，土樣原狀被改變，最終導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。

4結(jié)束語

由于試驗(yàn)過程中難免會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，所以相關(guān)人員必須要提高自身認(rèn)識，嚴(yán)格按照有關(guān)要求進(jìn)行操作，以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為工程的合理性和安全性做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]土工離心模型試驗(yàn)規(guī)程[S]。上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010.

[2]林向宇.淺談土工工程勘察工作中土工試驗(yàn)相關(guān)問題[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)（中旬）.2013（01）.

[3]土工工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）（2009年版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.