关于土工试验问题的探讨

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摘 要：本文阐述了土工试验中应注意的问题，提出了试验成果的一些建议，仅供参考。

关键词：土工试验；问题分析

中图分类号：TU41文献标识码： A 文章编号：

1 土工试验的问题解决土工问题的一般步骤是：设计单位提出比较原则的要求，设计人员接受土工任务后，向勘探和试验单位下达勘探取样和试验任务。钻探取样人员往往按照勘测规范的一般要求进行勘探和取样，然后把了解到的情况写成报告连同土样送交试验室。试验人员则按照《试验规程》来完成试验任务的，而设计和试验人员很少与勘探人员一起参加部分野外鉴别工作，试验计划也不是三方共同制订，这样就会出现一些问题，勘探人员对土层的变化了解的多，但由于对工程情况知道得不多，因此，容易忽略其中很薄的、但对该工程却颇为重要的土层。在试验过程中，设计人员不是经常到试验室去了解试验方法是否与所采用的设计计算方法相协调或试验细节是否需要改造，他们主要从勘探报告中了解地层情况，从试验报告中选择土性指标作为设计依据建立在这样基础上的设计，难免出差错。岩土自身的不均匀性，取样、运输过程中的扰动以及试验仪器和操作方法的差异及试验人员的素质不同，使得土工试验中测试的结果存在这样那样的问题，导致测试结果失真，在一定程度上影响工程设计的准确性。不论是哪个工程，碰到的土都可能有特殊性质，或可能要求进行特种试验，而勘探取样、试验项目和方法都基本相同，试验重点也不太明确。因此，在某一项工程的土工试验之前，应制订好试验规划，决定哪一些土是主要研究对象，需要测定哪些性质指标，采用哪几种试验才能测得这些指标，选择哪种试验方法最能反映实际情况，至少应进行多少数量的试验，在必要时甚至可推荐《试验规程》中尚未规定的，但更适合该工程的新试验项目，其目的是使试验成果既具有要求的精度，又与设计计算方法相配合，试验计划制订得切合实际，不但能大大提高试验成果的质量，而且可省掉许多不必要的试验工作量。

2土工试验问题的分析

2.1样品制备对土样，先用削土刀将其圆柱土样的两端面削平，用眼观察，用手按捏，描述土样的颜色、矿物成分、软硬程度、塑性状态、结构构造，与送样单是否相符，同时对所切土样的物理力学指标值凭经验作一个估计值，并记录。对岩样，在切样过程中也要对其颜色、矿物成分、结构构造、风化程度、岩石名称进行详细的描述，并凭经验对岩石强度进行估计。对岩土样物理力学性质的描述和估计，有利于后期数据整理时进行对比，得出符合工程实际的试验数据，同时也有助于试验人员积累经验。

试验人员在选择好试验标；隹或规程后，可根据委托方的要求制备各种试验样品。例如用烘干样制备界限含水率样品时，须浸泡过夜方可试验，否则试验结果偏低。

对于细粒均质的软土不应烘干样品后碎样，而是采用直接调土的方式试验，否则会造成结果偏低的现象。在直接调土时必须充分调拌均匀并破坏其结构，否则结果会偏高。笔者用三组软土样进行不同方式试验。从实验结果可知，软土样品测量液限应直接调土试验且必须充分调匀破坏其原结构，这样才能得出准确可靠的结果。

2.2含水率试验烘箱温度的选择烘干样品温度控制。一般土取105～110℃ ，淤泥质土取65～70℃。若淤泥质土含有机质成分或含硫化物较高时需采用五氧化二磷真空法进行吸干。

2.3水平固结试验土的固结试验是测定土体在压力作用下的压缩特性，借以计算建筑物或构筑物的沉降量，作为设计的控制数据。除一些特殊工程要在现场做测试外，大多数试验是在室内进行的。影响成果准确度的因素也很多，有一些是比较容易找到原因的，如在开土的过程中，感到土是较软的或测出的液性指数较大，而测出的压缩模量较大，这说明试验操作有误或记录有误或是仪器有较长时间没有校正，致使仪器变形量过大等等，要检查各个环节。如在开土时感到土较硬而测出的压缩模量却较小，这可能是所取环刀样中已存在扰动结构面或已进水；如在固结试验过程中，发现某一级荷载作用下，百分表测出变形量接近甚至小于同级荷载作用下的仪器变形量，这可能是安装试样时仪器归零有问题；同时透水石要经常清洗，其直径略小于试样直径，做试验时要浸湿，加荷时一定要轻轻加，不能用力冲击。

水平固结试验一般可按垂直固结试验的方法切取样品，但试验时应用多孔径向排水容器，样品上下两面放置铜块，使之在固结的过程中径向排水。笔者在多年的工作中得出以下经验：若采用样品横切，按做垂直固结试验的方法做水平固结试验时，对于均质各向同性的粘土或淤泥，多孔径向排水和横切垂直方向排水两种试验方法结果较接近。但是遇到样品不均质、各向异性和层理发育时，后一种试验方法结果偏低。

2.4土的直剪试验。土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。在计算承载力，评价地基、基坑稳定性以及计算挡土墙上土压力时，都要用到土的抗剪强度指标，因此正确地测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。该试验方法有多种，在试验室内常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验和无测限抗压试验。

就直接剪切试验而言，与荷载类型、加荷速率、排水条件等有关，受仪器结构的限制，存在不少缺点，但由于直接剪切试验指标在生产实践中已积累了大量经验，在一般工程中还是广泛应用。有时试验数据和理论数据存在很大的差距，比如：无粘性土的c值应为0，而大多数试验中，测出的值不一定为0。这是因为在所测出的抗剪强度指标中，并不是c值完全代表土的凝聚力，而φ值也不完全代表内摩擦力，而是两者互相包含，都代表土的抗剪强度的一部分。在有些直接剪切试验结果中，有时甚至会出现粘聚力c为负值的现象，其主要原因在于取样的不均匀，所取试样的性质相差太大所致。因此，试验时应按土体在工程中的实际工作状况，选择试验方法。在切取抗剪试验样品时，应注意所取试样的代表性，如果所取试件的性质相差太大，测试结果会离散很大。剪切试验遇到样品不均匀时，可将样品按软、硬、软、硬的顺序排列做试验。若按软、软、硬、硬的顺序排列试验，出现粘聚力c值为负数或内摩擦角值偏大的现象。另外，虽然直接剪切试验方便简单，但其对粉土、粉质黏土及较软弱的土强度指标可信度不足，因此对粉土、粉质黏土及较软弱的土用直接剪切试验时，应注意要明确加荷条件，控制剪切速率，对土质松软的土样，要分次轻轻施加垂直压力，以防土样挤出。在资料整理时应按最小二乘法或作图法求出c、φ，避免随意连线或无依据地给出参数。

2.5土的固结试验。土的固结试验是测定土体在压力作用下产生变形的过程，其目的是测定试样在荷重作用下的变形和压力、孔隙比和压力、变形和时间的关系。通过计算求得的各项压缩指标，可用来分析判别土的压缩特性和天然土层的固结状态，从而计算土地基的沉降量，并估算区域性的地面沉降量。为了准确提供这些压缩指标，首先要抓好土样的验收和管理工作，注意试样是否扰动、是否水分流失，并做好记录。严格操作，及时解决出现的问题。

2.6土的含水率、土粒比重、土的天然密度。土的含水率、土粒比重、土的天然密度是三项基本物性指标，用它们可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙度、饱和度等其它的物理性质指标。这三项基本指标的正确与否，不仅影响其它物理指标的变化，而且还影响土的力学指标。这是因为原计算出来的指标有时会出现和实际明显不符的情况，如饱和度超过100%。这就说明原始三个指标的测定有问题。在大多数情况下，问题往往出在含水量和天然密度的测定上。因此，需要对这两个指标进行核实，保证这两个指标的准确性，从而提高其它指标的准确度。

3提高土工试验成果的措施

3.1建立健全各项土工试验规章制度，规范各项试验的基本操作过程。对试验仪器进行定期的保养及检测，并且做到经常性及定期检查。对报废不符合标准的仪器，应及时更新，对影响试验质量的仪器应及时整修。

3.2经常组织试验人员学习国际和有关规范规程，要求人员对所以做出的试验数据能有正确的判断，对出现偏差及异常的数据，能找出原因并且重新更正。有机会参加些技术交流和讲座等活动，以提高试验人员的技术业务水平。

3.3聘任具体有较高文化及业务水平，富有专业实际经验的技术骨干把关，指导试验工作，并检查督促试验人员严格遵守国际及规范，解决工作中的疑难问题，直至审核定试验成果报告。

3.4严格未经专业培训，无上岗证书及专业技术职称的人员（特别是用临时工）参加试验操作。

4结束语

土工试验是岩土工程勘察工作的重要组成部分，它是进行土类定名和划分土层的重要依据，同时也可为工程设计和施工提供必不可少的参数。