巖土工程勘察中土工試驗常見的問題和解決方法淺析

陸敏俊

江蘇中銳華東建筑設計研究院有限公司 江蘇無錫 214400

土工試驗質量直接關系著巖土工程勘察能否交出真實、準確的成果，因此巖土工程勘察土工試驗必須保證試驗數據兼具科學性和精準性特點。但結合實際調研不難發現，近年來我國很多單位在試樣制備、三軸試驗等環節存在一定不足，而為了盡可能彌補這種不足，正是本文圍繞巖土工程勘察中土工試驗開展具體研究的原因所在[1]。

1 巖土工程勘察土工試驗常見問題

巖土工程勘察土工試驗的各個環節均很容易出現各類問題，如試樣制備環節、抗剪強度試驗環節、物理性質試驗環節。

1.1 試樣制備環節存在問題

巖土工程勘察土工試驗的試樣制備需要嚴格劃分土樣級別，并保證制樣符合相關要求規定，但在土樣級別的劃分中，將存在較大擾動的土樣作為甲級工程土工試驗用樣品時有出現，采用完全擾動、顯著擾動土樣進行開展強度試驗的情況也不時出現，這些都會直接影響土工試驗質量。此外，制樣環節未合理使用凡士林、環刀下壓的垂直度不足等同樣屬于常見的試樣制備問題，這類問題帶來的負面影響必須得到重視。

1.2 盲目開展直剪試驗

在巖土工程勘察的抗剪切試驗中，盲目開展直剪試驗的情況偶有出現，但由于這一試驗存在受力條件復雜、排水條件不易控制特點，直剪試驗很多情況下無法滿足抗剪切試驗需要。直剪試驗僅能夠滿足6-10cm/s滲透系數區間的細粒土抗剪切試驗需要，5-10cm/s滲透系數區間粉質粘土直剪試驗得出的結果便僅能夠作為參考。

1.3 物理性質試驗存在欠缺

含水率、土粒比重、界限含水量試驗均屬于巖土工程勘察中的物理性質試驗，這類試驗同樣很容易出現各類問題，如含水率試驗中取樣點、鋁盒、烘干時間與溫度的選用不當，或界限含水量試驗使用調土刀抹平杯口的樣品平面，這類問題對物理性質試驗精確度帶來的影響必須得到重視。

2 巖土工程勘察土工試驗常見問題解決方法

2.1 保證試樣制備環節質量

為保證巖土工程勘察土工試驗試樣制備環節質量，以下幾方面要點必須得到重視：（1）合理劃分土樣級別。在開啟樣筒后，需嚴格檢查樣品質量，并基于X射線檢測、回收率測定、施工現場觀測、室內試驗明確樣品質量的等級劃分。同時，還需要保證甲級工程土工試驗使用的樣品不存在較大擾動，且避免采用完全擾動、顯著擾動土樣進行強度試驗。（2）嚴格保障制樣質量。制樣前需使用凡士林進行環刀的內壁涂抹處理，以此降低摩擦、避免受壓振動的出現，同時還需保證環刀沿垂直方向下壓。在環刀下壓的過程中，為避免出現部壓密情況，需采用邊壓邊削的處理方式，并使用環刀削平樣品的上下兩端，如試驗屬于軟土，則不應使用環刀，而是應通過鋼絲鋸進行整平，以此即可避免二次擾動影響后續土工試驗的開展。（3）加強對土工試驗樣品的采集管理。樣品采集環節的規范化管理直接關系后續試驗的開展，因此取樣工作必須避免出現隨意性較高問題，并通過嚴格開展的斷面平整修理、基于物理特性的全面評估進行樣品的采集。

2.2 合理開展三軸壓縮試驗

考慮到直剪試驗無法較好滿足巖土工程勘察土工試驗需要，本文建議采用三軸壓縮試驗取代直剪試驗，以此更好保證巖土工程勘察土工試驗質量。三軸壓縮試驗具備顯著的可控性優勢，對比三軸壓縮試驗與直剪試驗求得的結果可以發現，三軸壓縮試驗求得結果一般會小于直剪試驗，這也使得三軸壓縮試驗求得結果在理論層面更加趨向于安全。在應用三軸壓縮試驗的過程中，三軸儀可保證試驗提供給試樣更加趨近于真實的受力，土樣擠壓問題也能夠在上下連接緊密的橡皮膜支持下較好避免，因此本文建議巖土工程勘察土樣試驗全面采用三軸壓縮試驗。值得注意的是，三軸壓縮試驗同樣存在一定不足，如容易產生柔性誤差，在測量試樣高度的過程中，透水板等結構的固有形變、橡皮膜的嵌入均屬于這種誤差的源頭，這就使得土體剛度試驗值很容易與土體剛度真實值存在較大差距[2]。為消除三軸壓縮試驗的柔性誤差，本文建議在壓力室內部安放測量裝置，并直接將其安置于樣品上，由此三軸壓縮試驗結果的精確度即可得到更好保障。

2.3 嚴格開展物理性質試驗

為保證巖土工程勘察物理性質試驗質量，以下幾方面要點必須得到重視：（1）含水率試驗。需避免樣品保存不當、設備擠壓、擾動嚴重、土層不均勻等因素影響含水率試驗精度，采用混合取樣、鋁盒質量定期標定、保持105～110℃高溫8h烘干等措施也能夠有效提升含水率試驗精度。（2）土粒比重試驗。樣品土粒比重值準確測量存在較高難度，且粒徑會直接影響測量結果，但考慮到土樣的粒徑測量同樣難度較高，應基于土樣粒徑與塑性指數存在的關系簡化試驗難度，由此土粒比重試驗即可更好服務于巖土工程勘察。（3）界限含水量試驗。界限含水量試樣的制作需采用特定容器并加入水進行攪拌，攪拌過程必須保證樣品的均勻，并將其填入盛土杯，這一過程需避免出現使用調土刀抹平杯口樣品平面的情況出現，同時保證含水率測點最少為3個，即可較好保證試驗質量。

3 結語

綜上所述，巖土工程勘察中土工試驗很容易受到各類問題影響，在此基礎上，本文涉及的合理劃分土樣級別、嚴格保障制樣質量、合理開展三軸壓縮試驗、嚴格開展物理性質試驗等內容，則提供了可行性較高的巖土工程勘察土工試驗路徑，而為了進一步提升試驗精確度，土工試驗及設備管理規范的完善、試驗儀器的先進性保證同樣需要得到重視。