土工試驗(yàn)各單項(xiàng)試驗(yàn)技術(shù)注意要點(diǎn)及其準(zhǔn)確性措施

徐 婷張 強(qiáng)（.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(yàn)各單項(xiàng)試驗(yàn)技術(shù)注意要點(diǎn)及其準(zhǔn)確性措施

徐 婷1張 強(qiáng)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(yàn)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(yán)密的土工試驗(yàn)?zāi)軌蛑缊?chǎng)地中土的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)，對(duì)建筑工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義，并會(huì)影響到施工質(zhì)量。因此，技術(shù)工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)各項(xiàng)室內(nèi)土工試驗(yàn)的單項(xiàng)試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)，把關(guān)土工試驗(yàn)的質(zhì)量，提高準(zhǔn)確性。本文主要分析在室內(nèi)土工試驗(yàn)過程中需要密切注意的要點(diǎn)，同時(shí)提出提高室內(nèi)土工試驗(yàn)準(zhǔn)確性的相關(guān)對(duì)策，希望能夠提高技術(shù)人員對(duì)土工試驗(yàn)工作的重視，提高我國(guó)土工試驗(yàn)結(jié)果的客觀準(zhǔn)確性。

土工試驗(yàn)；單項(xiàng)試驗(yàn)；指標(biāo)；措施

在不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下，我國(guó)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(duì)于居住的環(huán)境要求也越來(lái)越高，影響到建筑質(zhì)量的因素有很多，土工試驗(yàn)就是其中非常重要的一項(xiàng)，要求其測(cè)試方法和工藝必須符合國(guó)家法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。土工試驗(yàn)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(huì)導(dǎo)致巖土工程勘察質(zhì)量不佳，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。比如在進(jìn)行土工試驗(yàn)的過程中土樣選取的工作不嚴(yán)謹(jǐn)，沒有對(duì)土樣的均勻性和含水量等屬性引起注意，在運(yùn)輸過程中受到外部環(huán)境因素的影響以及在試驗(yàn)過程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家與行業(yè)相關(guān)規(guī)范，導(dǎo)致土工試驗(yàn)的準(zhǔn)確性大大的降低，進(jìn)而影響到建筑質(zhì)量。因此，重視土工試驗(yàn)中各個(gè)單項(xiàng)試驗(yàn)技術(shù)和要點(diǎn)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 開展土工試驗(yàn)的意義

使用規(guī)定的設(shè)備和儀器按照國(guó)家和行業(yè)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地基上的土樣實(shí)施土工試驗(yàn)，能夠得到地基土樣的物理力學(xué)指標(biāo)，對(duì)建筑工程的設(shè)計(jì)者和施工方的設(shè)計(jì)、材料選擇、施工機(jī)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(yàn)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(jìn)而有效的進(jìn)行建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。如果土工試驗(yàn)出現(xiàn)問題，如選取的土樣不能代表整個(gè)基地的土質(zhì)，土樣在運(yùn)輸期間被風(fēng)干、擾動(dòng)，影響到相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試就會(huì)造成試驗(yàn)結(jié)果不具有客觀性和準(zhǔn)確性，巖土勘察工作的目的沒有實(shí)現(xiàn)，工程質(zhì)量得不到保證。

土工試驗(yàn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)得到的土樣的物理力學(xué)指標(biāo)具有一定的可靠性，但是在實(shí)際的土工試驗(yàn)工作中，試驗(yàn)人員有很多，其專業(yè)素養(yǎng)存在較大的差異，試驗(yàn)所使用的儀器設(shè)備也不一樣，試驗(yàn)環(huán)境受到氣候、區(qū)域等因素的影響也會(huì)不同，但是要求將土樣的測(cè)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(yàn)的可靠性，應(yīng)當(dāng)對(duì)土樣的測(cè)試結(jié)果實(shí)施綜合性的分析與研究，加強(qiáng)對(duì)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(duì)于減少誤差具有非常重要的作用。

2 土工試驗(yàn)中各個(gè)單項(xiàng)試驗(yàn)技術(shù)的要點(diǎn)

2.1 試驗(yàn)土樣的選取與制備

選取試驗(yàn)土樣是進(jìn)行土工試驗(yàn)最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，最重要的一點(diǎn)就是選擇的土樣要能夠代表整個(gè)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(shí)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(yàn)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(huì)讓土樣的天然密度指標(biāo)在測(cè)試中減少，影響結(jié)果的準(zhǔn)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(shí)，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(lái)然后在凹陷處補(bǔ)上一樣的土；最后，減少對(duì)土樣的擾動(dòng)，特別是在試驗(yàn)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(yàn)

含水量試驗(yàn)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(shí)失水的質(zhì)量與干土量之間的比值，使用百分比進(jìn)行恒量。含水量是非常基本的土樣物理學(xué)指標(biāo)之一，其得到的結(jié)果能夠進(jìn)一步幫助計(jì)算土樣的干密度、孔隙比以及飽和度等指標(biāo)。當(dāng)前世界各國(guó)用于測(cè)定土樣含水量的方式有很多，但是同時(shí)能夠兼顧操作方便簡(jiǎn)單、滿足行業(yè)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與保證試驗(yàn)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(jī)質(zhì)類土以及砂性土都能夠使用該方法進(jìn)行檢測(cè)。

雖然含水量的試驗(yàn)方式較為簡(jiǎn)單，但是其質(zhì)量要求同樣非常高，因?yàn)楹康脑囼?yàn)結(jié)果貫穿整個(gè)土樣試驗(yàn)的全過程中，對(duì)于每一步的計(jì)算都非常重要，所以一定要嚴(yán)格把關(guān)含水量的試驗(yàn)。要求勘察人員認(rèn)真對(duì)待取樣、運(yùn)輸以及保存的每一個(gè)環(huán)節(jié)，試驗(yàn)人員選擇具有代表性的土樣及時(shí)裝進(jìn)相應(yīng)的容器中進(jìn)行保存，采取兩個(gè)以上同時(shí)進(jìn)行的平行試驗(yàn)方式，去除掉結(jié)果離散程度高的，然后取試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為含水量指標(biāo)。

2.3 土樣密度試驗(yàn)

土的密度也是重要的物理學(xué)指標(biāo)，得到土樣的密度之后就能進(jìn)一步知道土樣的干密度、孔隙率等指標(biāo)。在工程設(shè)計(jì)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(jì)算土層產(chǎn)生的壓力、計(jì)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(cè)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(yàn)過程中需要注意的要點(diǎn)有：首先土樣的密度試驗(yàn)應(yīng)該在取樣之后馬上實(shí)施，不能進(jìn)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(wú)磨損，因?yàn)楣瓮恋渡铣霈F(xiàn)的裂紋、缺口以及不平整的現(xiàn)象都會(huì)對(duì)密度測(cè)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(shì)。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(zhǔn)確率較高的土樣密度指標(biāo)的。

2.4 土樣的顆粒分析試驗(yàn)

利用篩析法進(jìn)行土樣的顆粒分析實(shí)驗(yàn)，選用一套孔徑不同的標(biāo)準(zhǔn)篩來(lái)分離一定量土樣中與篩孔徑相應(yīng)的粒組，然后稱量，計(jì)算出各粒組的相對(duì)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(yàn)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(jī)抽取；其次，用四分法進(jìn)行分料；最后，在試驗(yàn)過程中，注意質(zhì)量損失問題，讀取各篩質(zhì)量時(shí)，一定要仔細(xì)，避免由于粗心，導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤，試驗(yàn)無(wú)效。

2.5 土樣的固結(jié)試驗(yàn)

進(jìn)行土樣的固結(jié)試驗(yàn)主要是用于測(cè)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(shí)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(shí)間的關(guān)系等，有助于計(jì)算土體的壓縮指數(shù)與系數(shù)、模量、固結(jié)系數(shù)等。在實(shí)施固結(jié)試驗(yàn)的過程中，為了確保壓縮指標(biāo)的可靠性，首先需要進(jìn)行土樣的驗(yàn)收與保存工作。仔細(xì)觀察土樣的擾動(dòng)情況，使用環(huán)刀過程中避免對(duì)土樣造成擠壓，以及嚴(yán)格按照國(guó)家與行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在開土期間，如果記錄的土樣軟以及測(cè)出非常大液性指數(shù)，同時(shí)測(cè)出的壓縮模量也非常大，證明試驗(yàn)有誤或者是讀數(shù)過程中出現(xiàn)失誤，也不排除是因?yàn)樵囼?yàn)儀器長(zhǎng)時(shí)間沒有進(jìn)行校準(zhǔn)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(shí)壓縮模量小，則有可能是因?yàn)橥翗哟嬖跀_動(dòng)或者浸水情況。

2.6 土樣的直接剪切試驗(yàn)

剪切試驗(yàn)的注意要點(diǎn)有：盡量選擇使用性質(zhì)均勻、軟硬程度相近的土體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；如果出現(xiàn)樣品不均勻的情況，應(yīng)該先對(duì)土樣實(shí)施分類，按照其軟硬程度進(jìn)行排列試驗(yàn)，當(dāng)按照軟軟——硬硬的排列順序進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，土樣會(huì)產(chǎn)生粘聚力C值是負(fù)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(jìn)行加壓試驗(yàn)，調(diào)整剪切過程的時(shí)間長(zhǎng)短，最好是在30秒之內(nèi)，這樣得出的試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性較高。

3 提高土工試驗(yàn)準(zhǔn)確度的措施

3.1 土樣制備階段的措施

在開樣之前需要進(jìn)行開樣記錄，將土樣在這個(gè)過程中呈現(xiàn)的顏色進(jìn)行記錄，同時(shí)更為重要的是對(duì)土樣的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、狀態(tài)以及成分等進(jìn)行觀察測(cè)定，經(jīng)驗(yàn)豐富的檢測(cè)人員可以預(yù)先估算出土樣的物理學(xué)性質(zhì)和指標(biāo)，在開樣期間選擇土樣能夠代表土體的部分，采用環(huán)刀進(jìn)行取樣，在取樣過程中注意垂直用力要均勻，減少因?yàn)槿藶橐蛩卦斐赏翗拥目紫洞蟮默F(xiàn)象出現(xiàn)，同時(shí)使用環(huán)刀取樣時(shí)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(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 土樣的綜合分析實(shí)驗(yàn)指標(biāo)策略

土樣的物理學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)之間存在著非常明顯的相關(guān)性，當(dāng)將這些指標(biāo)測(cè)算出來(lái)之后應(yīng)當(dāng)實(shí)施綜合性能的分析，進(jìn)而判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如在實(shí)際土工試驗(yàn)過程中，會(huì)出現(xiàn)土樣的飽和度結(jié)果大于100%的情況，就表明土樣測(cè)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(shí)際需要進(jìn)行改動(dòng)，必要的情況下應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行測(cè)定。

3.3 嚴(yán)格按照國(guó)家與行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)

遵守國(guó)家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是保障試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要條件，違反標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行的試驗(yàn)是沒有意義的。其中使用標(biāo)準(zhǔn)的儀器設(shè)備非常關(guān)鍵，落后的儀器難以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。同時(shí)對(duì)于試驗(yàn)儀器應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定期的維護(hù)和檢修，百分表、天平一定要定時(shí)進(jìn)行標(biāo)定；刮土刀要及時(shí)更新，防止出現(xiàn)缺口和裂痕對(duì)試驗(yàn)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(yǔ)

總而言之，土工試驗(yàn)是非常重要的建筑設(shè)計(jì)和施工前的保障工作，當(dāng)前土工試驗(yàn)中存在一些問題，但是只要工作人員掌握土工試驗(yàn)各個(gè)單項(xiàng)試驗(yàn)之間的要點(diǎn)，采取有效的措施解決問題，一定能夠?qū)⑼凉ぴ囼?yàn)的準(zhǔn)確度提升，保障土工試驗(yàn)的質(zhì)量。

[1]韋莉.土工合成材料試驗(yàn)若干問題探討[J].科技與生活，2012（09）：143-143，153.

[2]李明.土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2013（10）：947-947.

[3]王曉輝，楊帆.室內(nèi)土工試驗(yàn)中遇到的常見問題及處理方法[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（08）.

[4]于前門.淺談巖土工程勘察中土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散原因及解決措施[J].建筑·建材·裝飾，2014（06）：62-63.

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