环刀法测定海积土含水率的方法探讨

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摘 要 海相沉积土普遍存在夹层、互层现象，土质不均，按现行《土工试验规程》烘干法测定海相沉积土的含水率在实际工作中存在大量的平行试验超差现象，因土质的差异性大，返工试验结果也存类似的情况，造成含水率准确取值的困惑。针对试验中的困难在实际工作中运用环刀取样法测定海积土含水率的试验方法，并通过比对试验验证了该方法是可行的，避免了平行试验超差及返工现象，测试结果可靠。

关键词 海积土； 环刀法； 含水率； 试验； 比对

1 前言

含水率是土的三大实测物性参数之一，国内现行的《土工试验规程》规定采用烘干法与酒精燃烧法进行测定。采用烘干法与酒精燃烧法进行测定含水率是取15～30g代表性试放入铝盒中烘至恒重或用酒精燃烧三遍测得。实践证明对均匀或比较均匀的土质采用《土工试验规程》规定的试验方法是合适的。海相沉积土大多以淤泥质土为主，这类土孔隙比较大，呈饱和流塑状态，饱和度均在95%以上，含碎贝壳，局部混多量的粉土、粉砂团块，夹粉土薄层或互层，土质不均。按《土工试验规程》规定的试验方法进行取样测定必然存平行试验超差，含水率取偏等试验现象，造成含水率准确取值的困惑，甚至延误工期。究其原因就是取样的代表性问题，因海积土的不均性，取15-30g无法代表非均质试样总体的含水率状况。笔者在实际工作中总结的采用环刀切取原状试样并通过比对试验确定最佳烘烤时间的环刀法测定海积土含水率方法有效地解决了该问题。

2 试验原理

在《土工试验规程》中土的含水率定义为，试样在105～110℃温度下烘至恒量时所失去水的质量和达恒量后干土质量的比值，用百分数表示。即：

%

式中 表示含水率，mw表示土中水的质量，ms表示干土质量；烘干时间对粘质土不

少于8小时，砂类土不少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65-70℃的恒温下烘至恒重。用环刀取样法测定含水率的原理与《土工试验规程》中土的含水率测定是完全一致的，只是用环刀直接切原状试

样或用测定天然密度后的环刀试样直接烘至恒重测定。非均质的海积土用环刀法取样显然更具代表性，但环刀法样量大，如按《土工试验规程》中规定的最小烘干时间进行烘烤测定，则可能导致测定试验结果失真，必须采用比对试验确定最短的烘干时间。

3 最短烘干的时间的确定

笔者选用某沿海工程50组海积土试样（试样有机质含量小于10%）进行烘烤恒重试验。用内径61.8mm，高度20mm密度环刀切取代表性的试样，切取试样时注意环刀上下两面保持平整，擦干净环刀壁后称量环刀质量，准确至0.01，将环刀试样分别放置在略大于环刀外径的容器中放入恒温箱中温度控制在105～110℃进行烘烤。烘烤到8小时时称量环刀与干土的质量，并计算试样的含水率。将试样放入恒温箱中继续烘烤，每间隔1小时称量一次干土质量，并计算含水率，依次类推，分别在累计烘烤8，9，10，11，12min时称重并计算含水率，试验结果见下表1：

从上表1试验结果可以看出烘烤10小时后试样质量基本保持恒重，8-10小时含水率差值为0.2%-1.0%，10-13小时含水率差值为0.0%-0.1%，这说明最短烘烧时间不小于10小时即可。

4 比对试验

本次选取某工程5组海积土试样分别采用环刀、铝盒取土进行含水率比对试验，铝盒试样取自环刀上下两面的余土，烘烤时间10～12小时。试验结果见表2：

表2中数据显示，烘烤10～12小时，环刀法取样测得的含水率与平均值基本一致，铝盒取样测得的两个平行含水率结果大部分超差。用环刀法取样测得的含水率计算的其它物理指标见表3：

表3中每组土的饱和度都在95%以上，液性指数与土的实际稠度状态完全一致，试验数据符合海积土的特性，综合指标正确。充分说明采用环刀法取样，在105～110℃烘烤10-12小时测定非均质海积土含水率方法是可行的。

5 环刀法含水率试验应用工程实例

含水率的测定是土工试验的一个重要测试项目，由于海积土的不均匀性导致含水率平行试验结果出现大量的超差现象，造成含水率取值困惑。渤海西岸的天津滨海新区是典型的海相沉积地区，以淤泥质土为主，该土流塑状，混粉土，土质不均，开始按规范采用铝盒取样法测定的含水率平行试验结果存在大量的超差现象，试验成果不能及时出来，造成工期延误；返工又因试验工作量大，留样没有得到很好的保护，造成试验数据失真。后来采用环刀取样法测定含水率，试验数据质量与试验工期得到了保证。

6 结束语

采用环刀法取样在105～110℃烘烤测定非均质土含水率方法的原理与规范是一致的，笔者通过比对与验证试验确定其最佳的恒温烘烤时间为10-12小时。采用该测定方法极大地提高了样品的代表性，从而确保了测试结果的准确性和有效性；采用该测定方法不需要进行平行测定，避免了常规的试验方法中超差与返工问题。

采用环刀法取样在105～110℃烘烤10-12小时测定非均土的含水率的测试方法是可行的，值得推广应用。

参考文献：

[1] SL237-1999 《土工试验规程》

[2] GB/50123-1999《土工试验规程》

[3] 《工程地质手册》第4版