土工試驗中不同方法對結(jié)果差異的影響及對策

王淑宏

摘要：土工試驗是分析研究土體性質(zhì)的一項重要手段，只有保證土工試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性才可以更科學(xué)的掌握土體的物理性質(zhì)指標(biāo)和力學(xué)性能指標(biāo)。在實際的土工試驗中，影響其結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性的因素有非常多，例如：試驗人員的差異、試驗方法的不同等。本文將通過對兩個典型的土工試驗分析，詳細(xì)的說明了土工試驗中不同方法對其結(jié)果所造成的影響，并給出了有效的解決對策。

關(guān)鍵詞：土工試驗；不同方法；結(jié)果差異

土工試驗是工程實踐中非常重要的一個環(huán)節(jié)，它可以幫助人們更深入的了解土體的性質(zhì)和狀態(tài)。然而，實際土工試驗的結(jié)果卻因試驗人員的專業(yè)素質(zhì)的不同，試驗方法的不同導(dǎo)致土工試驗測的結(jié)果出現(xiàn)很大的差異性，為了可以有效的提升土工試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，加大對其不同試驗方法的研究是非常有必要的。

一、土工試驗中的直剪試驗

通常人們所說的土的抗剪強度實際上指的是土體抵抗剪應(yīng)力的最大極限值，簡單的來說就是土體能夠承受的剪切破壞的最大受剪能力。當(dāng)土體或土體中的一部分受到了超過抗剪強度的剪應(yīng)力時，土體或該部分就出現(xiàn)剪切破壞的情況。剪切破壞是土強度破壞總的核心問題，由土強度破壞所引起的問題也非常之多，例如：擋土墻側(cè)壓力問題、地基承載力問題、地基穩(wěn)定性問題等。由此可見，如何準(zhǔn)確的掌握土的抗剪強度指標(biāo)已經(jīng)成為了土工試驗中的首要問題。

直剪試驗主要是借助直剪儀來開展的，在實際的剪切過程中，如果土樣出現(xiàn)剪切破壞，則這時的剪應(yīng)力就是土的抗剪強度。為了更好的模擬土體在現(xiàn)場受剪時的排水條件，可以將直剪試驗分成快剪、固結(jié)快剪以及慢剪三種。第一，快剪試驗。快剪試驗指的是在向試樣施加豎向壓力后，立即快速的施加水平剪應(yīng)力去進行試樣剪切。第二，固結(jié)快剪試驗。固結(jié)快剪試驗可以允許試樣在豎向壓力下排水，等到固結(jié)穩(wěn)定后，再立即對其施加水平剪應(yīng)力，讓試樣剪切破壞。第三，慢剪試驗。慢剪試驗同樣也允許試樣在豎向壓力下排水，并在其固結(jié)穩(wěn)定后，再緩慢的對其施加水平剪應(yīng)力來進行試樣剪切。

通過對快剪試驗、固結(jié)快剪試驗以及慢剪試驗的結(jié)果分析，可以清楚的知道，相同土體，使用不同的實驗方法其結(jié)果是有一定的差別的，其中，抗剪強度最大的是慢剪試驗，然后到固結(jié)快剪試驗，而快剪試驗檢測出來土體的抗剪強度最小。不同的直剪試驗方法所得出土體的抗剪強度分別對應(yīng)了三種不同類型、條件的土體。在實際的土工試驗中，應(yīng)該根據(jù)實際情況去科學(xué)的選擇直剪試驗的方法。

直剪試驗的主要工具是直剪儀，雖然直剪儀具有許多優(yōu)點，例如：直觀、簡便、經(jīng)濟等，但它同樣也存在著許多缺點，它不僅需要人為進行確定其試驗破壞面，而且試樣中的應(yīng)力和應(yīng)變也存在著不均勻的情況，由于試樣中各點應(yīng)力狀態(tài)和路徑的不同，使得剪切面周圍土單元上的主應(yīng)力出現(xiàn)了一定的變化，而且在其排水控制上也沒有能夠很好的滿足人們的要求，使得測量出來的孔隙水壓力有著一定的誤差。針對這一情況，人們開始進行了直剪儀的改良，而單剪儀就是其中最具代表性的一種。它可以有效的解決應(yīng)力應(yīng)變不均勻的情況，這在很大的程度上提高了土體抗剪強度測量的準(zhǔn)確性。

二、土工試驗中的三軸壓縮試驗

就目前的土工試驗而言，三軸試驗可以說是一種比較完善的檢測方法。由于三軸試驗?zāi)軌蚯逦膶⒃嚇邮芰ψ冃蔚狡茐牡恼麄€過程反映出來，所以它被廣泛的運用在強度試驗和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系試驗中。三軸試驗不僅有著良好的排水控制條件，而且還可以通過模擬不同的工況去進行應(yīng)力路徑的試驗，即使在不排水的情況下也同樣可以進行試樣的超靜孔隙水壓力測試。根據(jù)剪切前的固結(jié)狀態(tài)和剪切過程中排水條件的不同，可以將三軸試驗分為不固結(jié)不排水、試驗、固結(jié)不排水試驗以及固結(jié)排水試驗三種。對相同的土體，使用三種不同的三軸試驗方法進行土體抗剪強度的檢測，所得的結(jié)果為：排水試驗檢測出來的土體抗剪強度最大，而固結(jié)不排水試驗第二，不排水試驗的土體抗剪強度最小。

不同路徑下的三軸壓縮試驗也可以分以下幾種：第一，靜水壓縮試驗。其主要是向試樣當(dāng)中施加圍壓，在圍壓逐漸增加過程中，相同應(yīng)力增量所引起的應(yīng)變增量就會逐漸減小，從而到達壓實土體的效果。第二，常規(guī)三軸伸長試驗。在進行常規(guī)三軸伸長試驗時，通常都是讓試樣在初始圍壓下先被各向等壓固結(jié)，同時保持軸向應(yīng)力不變，并慢慢加大圍壓，讓試樣被逐漸被擠長。第三，常規(guī)三軸壓縮試驗。在進行常規(guī)三軸壓縮試驗時，要保持圍壓不變，在進行各向等壓固結(jié)后，再逐漸提升軸向應(yīng)力直至出現(xiàn)破壞。第四，減壓的三軸壓縮試驗。減壓的三軸壓縮試驗首先讓式樣在相應(yīng)的應(yīng)力下被固結(jié)，然后保持軸向應(yīng)力的大學(xué)不變，并慢慢減小圍壓，這時試樣就會逐漸壓縮，直到試樣出現(xiàn)破壞。

三軸壓縮試驗應(yīng)力路徑的不同，其土體所表現(xiàn)出來的應(yīng)力特點也有所差別，所以實際檢測出來的土體抗剪強度指標(biāo)也有一定的差異。雖然三軸試驗可以有效的對實際工程所存在著的問題進行模擬，但在實際的使用中也應(yīng)該結(jié)合具體情況進行合理的試驗方法選擇。就目前實際使用三軸試驗中所出現(xiàn)的體變及孔壓測量的不準(zhǔn)等問題，可以借助滾珠、潤滑等工具去消除端部的約束，讓支座的形狀發(fā)生改變，從而能有效的消除不均勻變形的情況，同時也可以通過有效的措施去減少量測膜嵌入的影響。

結(jié)束語：總的來說，土工試驗是獲取土體抗剪強度指標(biāo)的一個重要手段，通過對直剪試驗與三軸試驗的分析，我們可以知道不同的試驗方法都有著自己的優(yōu)勢與缺點，其試驗的結(jié)果也是不一樣的。直接剪切試驗有著簡單直接的優(yōu)點，而三軸試驗著可以有效的模擬實際應(yīng)用中的各種條件，并能夠?qū)ζ渑潘畻l件進行有效的控制。在實際的應(yīng)用中，應(yīng)該結(jié)合實際的土體結(jié)構(gòu)和土體性質(zhì)進行土工實驗方法的選擇，這樣才可以更好的提升土工試驗中結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻

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