提高土工固結試驗準確性的措施探討

曹萬靈

摘 要：本文主要以土工固結試驗為對象，介紹了該實驗的試驗材料、試驗工具及試驗步驟等基本情況，并對如何使固結試驗提高準確性的方法加以說明，以期對未來行業發展有一定借鑒。

關鍵詞：土工試驗 固結試驗 準確性

固結試驗作為土工試驗一項重要項目，主要用于測試土的材料力學指標，即判斷±壓縮性能為地基的承載力和地基沉降的計算提供理論依據。提高固結試驗結果準確性可以為工程的質量安全做好基礎保障。固結試驗的結果真實反映出土體的材料力學指標，其準確性直接影響著勘察報告的準確及建筑設計的安全。由于土工試驗得到的每個指標其質量都直接關系基建工程質量安全使用與基建投資，若是固結試驗結果不準確很容易出現重大工程事故，危害社會穩定。

固結試驗得到準確指標數據的方法主要有標準試驗及快速法試驗兩種。為保證試驗結果準確性需要從野外取樣原狀土到切取室內土樣，使用固結儀每一步都嚴格遵循土工試驗的規程進行。

1.固結試驗概述

固結試驗為室內借助相關儀器測定同一土體受不同壓力影響的壓縮性的土工試驗。主要測試土材料力學指標。為計算地基的承載力及計算地基沉降提供理論依據。實際上土體壓縮量是土體孔隙體積受壓力增大從而減小，然后按照土樣變形量來進行單位土沉降量的計算，可以將試驗成果整理繪制壓縮曲線，通過計算得出壓縮系數與壓縮指數以及回彈指數和壓縮模量，同時還可以得到固結系數與原狀土先期所受固結壓力等各項力學指標。與標準試驗方法相比，快速法試驗結果與標準試驗結果極為近似，能夠大量節省時間。我們實際工作時若無特殊工程要求同時對土體計算沉降要求精度不高時，通常選擇快速法試驗。圖1為液壓固結試驗系統。

2.存放原狀土樣

野外取出原狀土樣時，需要注意被過多的水沖入土樣中改變土體孔隙率，避免這樣破壞野外土樣天然的含水率，此外需要及時密封，借助膠帶進行纏裹然后將土樣蠟封，原則上最大限度保持土樣原始的野外存在狀態。 注意運輸搬動等土樣轉移過程必須輕拿輕放，切忌碰撞摔打，擾動土樣天然狀態。此外土樣若需要經過一定時間的放置， 建議使用濕透厚布麻袋完全覆蓋待測土樣，放置過程定時淋水，淋水量不宜過多，同時使土筒保持濕潤，避免水分流失。

3.切取原狀土樣

在原狀土樣開啟包裝皮時需要辨別土樣的上下及層次，若沒有特殊要求需要使切土方向保持與天然狀態的野外土體層次一致。目前試驗室通常采用環刀法。首先將土樣兩端整平，然后利用刀削去與包裝皮所接觸土體，隨后將內壁涂抹凡士林晾干后的環刀放在待切土樣的中間，刃口朝下并且使環刀一直保持水平然后慢慢用力下壓，這一過程使土樣密切接觸環刀，保證環刀外殘余的土順環刀的外壁傾斜向外削去，需要注意邊壓邊削，做到土的結構不被破壞，直至土樣能夠伸出環刀，這一過程需要注意環刀絕不允許被直接壓入土樣。此外環刀削平兩端余土時，盡量做到不去修補按壓，更不要用刀來回在土面上涂抹剮蹭，以免將天然土樣的孔隙比與濕密度被破壞，對于粉土如此做會使土體液化出水，嚴重影響最終試驗結果。做完后需要設置對照組，即用一個新的環刀以同樣方法做一次平行試驗。

4.簡述如何使用固結儀

4.1校正儀器

土樣荷重作用會使得快速法試驗時的土樣壓縮量一直低于正常試驗土樣壓縮量，因此必須進行校正。校正儀器時與所做試驗條件無比保證相同，同時固定好各個部件，其順序不可調換。之后嚴格遵循試驗步驟進行操作，然后重復校正，選取試驗結果的平均值視作各級壓力作用下儀器產生的變形量，同時需要保證平行誤差不得超過百分之一毫米。在使用時固結儀必須保證每年進行一次校正，若是固結儀需要更換零件或者經過搬遷以及受較大震動之類的影響時.需要重新校正儀器，使儀器重新確定變形量，從而保證結果準確。

4.2儀器連接

首先，固結儀需要在干燥通風同時日光無法直射環境內放置。固結儀的種類繁多，選擇合適的固結儀對于試驗結果也有一定的幫助。土樣安裝時，做到耐心仔細，例如無法將環刀裝人護環，可以換用儀器或將環刀的外壁及護環的內壁反復進行擦拭十凈然后再次裝入，切忌不能夠用力擊打，以免擾動土樣，使得土體結構被破壞，增大試驗結果的誤差，同時使得環刀出現變形無法取出，或者是強行取出但無法再在試驗中使用，造成浪費。

固結容器裝好后需要在加壓框架的正中放置，保證加壓上蓋凹槽處對準加壓框架的中心凸柱，做到自然接觸及自然密實，倘若加壓框架的中心凸柱無法解觸固結容器的加壓上蓋凹槽，處于懸浮則需要加在杠桿（加壓盤）上數塊鐵片，做到凹槽與凸柱相互接觸，之后才能夠進行調試百分表。

4.3安裝土樣

在固結土樣安裝時，需要在固結儀處放置護環和透水板以及濾紙，之久把試樣小心置入護環中，隨后在試樣上安放薄濾紙與透水板以及加壓蓋板等，注意加壓框架對準正中，然后調整量表。儀器上下的各個部件間需要有良好的接觸，因此預先施加1kPa應力，調試裝好百分表用來量測土樣壓縮變形，調試時使指針的讀數位于滿量程整數出。飽和試樣進行試驗時，在第一級的壓力施加后，需要立即往水槽注水至滿。非飽和土體試樣試驗時，需利用濕棉圍住所用加壓蓋板的四周，用來避免土樣水分被蒸發。在使用固結儀過程中，在每次進行試驗時各構件由于反復拆裝使得透水石磨損較快，調試其它金屬構件部位由于與水經常接觸，易被銹蝕，所以每次使用玩需要進行擦拭，儀器需要保持干燥整潔。

4.4百分表調試

由于百分表調試開始之前加壓框架所接觸處針尖易出現松動，所以每次調表前必須擰緊百分表，用來防止試驗時土樣脫落導致無法計量變形量而引起試驗失敗。調試時一定要保證百分表的中心量桿被按到表盤的最下端位置之后再對零大小表針，如此能夠有效避免土樣變形量大時由于中途固結試驗百分表量程不足而使得試驗無法繼續而引起的試驗失敗最終提供數據不夠準確的現象，由于固結試驗經常忽略這一問題，因此應當在這個試驗步驟進行時給予重視。

4.5砝碼加放

對零量表時，可以輕觸杠桿，若是指針能夠進行擺動，就可以說明試驗儀器各部分的接觸良好，隨后開始對零，同時寫下百分表起始時間，然后可以逐級進行砝碼加放開始試驗了。需要注意砝碼擺放要整齊，記錄每級加載所使用砝碼重量及加放數量。注意慢拿慢放，避免震動或者外力破壞結果的準確，每次砝碼加放后需要輕輕扶住固結儀的加壓桿，始終保持加壓桿靜止狀態，切忌加壓桿來回晃悠。在讀數時保持人的視線與表水平一致，然后看清讀數，準確認真的記錄數據。讀數時既不能過晚同時不能過早。

5.人工操作

專業人才的引進、員工素質的提高是土工試驗準確性增加的一項重要方法。專業人才利用自身知識水平以及豐富經驗，把關試驗最終結果，同時三級審核，增加土工固結試驗最終結果準確性。員工素質提高可以通過定期考核培訓一線人員的專業知識與儀器操作，對于數據準確率提高極為有效，對于土工固結試驗的結果準確友制藥保障。

6.結束語

固結試驗進行時，土樣，儀器以及試驗操作每個環節對試驗結果的準確都有影響，因此土工固結試驗需要積累大量工作經驗同時嚴格遵循正確試驗的步驟方法，盡量避免出現試驗失誤，做到提高固結試驗結果的準確，給工程建設提供準確有效的試驗參數。

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