探讨土工试验设计在岩土工程勘察中的应用
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摘要：土工试验设计的核心理念，是最大限度地模拟工程运行状况。土工试验设计的任务是确定试验项目、选定取样方法及试验方法，提出试验要求，编制土工试验委托书。
关键词：岩土工程；地质勘察；土工试验设计；
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
近年，在地质勘察报告中出现土的力学指标不能满足设计人员需要。分析其原因大致有两种，一是地质人员与设计者缺乏沟通，不能全面了解设计意图，不知道将来工程的运营状况，无法有针对性提出试验要求；二是地质人员虽然了解设计意图，但没有明确传达给土工试验人员，即在送交土样时，没有对试验提出具体要求。于是，试验工作按照常规做法开展，致使试验成果或缺少某些指标，或虽有指标，但其试验条件与工程运行条件不符，不能满足设计人员需要。要解决这一题，需要在岩土工程勘察中增加土工试验没计这一环 节。
1.土工试验设计原则
勘察取得的土样代表的是勘察期间的土体状态(可称为原始状态)，而在工程运行条件下，土体状态一般都将发生大的变化。根据可比性原则，只有试验条件与工程运行条件相同的情况下，运用试验指标完成的相关计算才是可靠的。由于技术水平的制约，以及土体因素的复杂，试验条件无法做到与工程运行条件完全相同，但是做到近似还是可以的。因此，土工试验设计的基本原则，就是要做到试验条件最大限度地模拟工程运行的环境状况。
2．土工试验设计的基本资料
2．1工程设计意图
每个工程都有其特殊性，其所处环境不同、功能不同，就决定了其运行条件的不同。如：渠道修建后会经常过水，渠坡土体将处于饱和状态。堤防、水坝修建的目的在于挡水，最危险的工况是，在长时间浸水后(土体饱和)水位突然快速下降。这些环境条件及运行工况，是土工试验设计的基本资料。同时随着科学技术的不断发展，土工计算理论及方法也在不断充实完善，产生了一些新的计算理论及方法，设计人员采用不同的计算方法，也就要求提供不同试验条件下的试验指标。因此。对设计意图要了解两方面内容，一是工程的运行环境，二是设计人员将要采用的计算理论及方法。
2．2场地土体现状
场地土体现状，包括：土的种类及名称、土层均匀程度、土层埋藏深度、地下水位埋藏深度等。了解了这些内容。才能根据设计意图，找出土体现状与工程运行期土体状况的差别，有针对性地进行土工试验设计。
3．土工试验设计的内容
3．1确定试验项目
试验项目应根据设计意图、按照规范要求、结合土体现状确定，包括土的物理性指标、力学性指标两类。常用的土的物理性质试验有：含水率、密度(容重)、比重试验，对粘性土加做界限含水率试验，对砂土加做颗粒分析、相对密度试验。对粉土则既做界限含水率又做颗粒分析试验。常用的土的力学性质试验有：直剪试验、三轴压缩试验、固结(压缩)试验。对于挡水工程，应重视土的渗透试验，颗粒分析试验。对于边坡、基坑工程应重视土的抗剪强度试验(一般应进行三轴试验)。对于填筑工程，各项物理力学指标应在设计的压实度下进行试验。对于涉及沉降计算的土层，应重视固结（压缩）试验。如果是黄土、膨胀土等特殊土，要选择特殊试验，如黄土湿陷试验、膨胀率试验等。
3．2土样采取及运输要求
对于天然地基、天然边坡应取原状土样，对于填筑工程应采取扰动土样。取样要求包括两个方面，一是质量，二是数量。一般力学性试验，要求土样要保持原始状态，不能扰动，应采取I级土样。含水率、密度试验，允许土样有轻微扰动，应采取Ⅱ级土样。含水率可采用扰动土样。但应保持天然含水状态。颗粒分析采用扰动土样或使用试验弃土，但应保持土的天然级配不变。黄土湿陷试验应在竖井或探坑中取保持天然孔隙比的“大样”。取样数量应满足试验项目要求。如三轴压缩试验、黄土湿陷试验、膨胀性试验需要土样较多，应注意多取l～2个原状土样。击实试验需要土样较多，一般做一个细粒土击实试验需要土样30～50kg。根据土样状况，选择适当的密封及运输方式。原则是保证土样的天然含水率及原状土样不受扰动。
3．3试验样品的预处理
为了最大限度地模拟工程运行状况，应根据设计意图、工程运行工况，对土样预处理进行选择。如：对于长期在浸水条件下运行的工程，应要求试验前对土样进行饱和处理。
3．4试验方法的选择
根据工况，选择试验方法。主要针对力学性试验。如直剪试验。是进行快剪试验呢?还是进行固结快剪或慢剪试验?并确定试验的最大荷载。对渗透试验，是垂直方向呢?还是水平方向?若选择垂直方向，水流是自下而上呢?还是自上而下?扰动土样的力学性试验要提出设计干密度和控制含水率。这些都需要在土工试验设计时确定。
3．5编制试验委托书
土工试验委托书(或任务书)是勘察单位，为得到设计需要的土层特征指标给试验单位下达的任务，也是土工试验单位开展试验工作的依据。其内容可按照以上所述编写。土工试验委托书应包括：试验单位，委托单位，工程项目名称，试验目的，试验方法及要求，送样日期，并附土样送样单及其他有关资料。土样送样单应包括：工程项日名称、钴孔编号、孔口高程、地下水位高程、取样日期土样编号、取土深度、野外定名、试验项目。如有需要，还可以附土样现场鉴别、描述及取土方法等。
4. 结语
土工试验设计的核心理念，是最大限度地模拟工程运行状况。土工试验设计的任务是确定试验项目、选定取样方法及试验方法，提出试验要求，编制土工试验委托书。如果能够认真完成此项工作，试验成果就能够满足设计人员需 要，文章开头提到的情况就能够避免。