土工試驗中各單項試驗注意要點及優(yōu)化對策

陳惠格 （閩南地質(zhì)大隊，福建 漳州 363000）

1 引言

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展推動了各個領(lǐng)域的提升，建筑領(lǐng)域就是其中之一。影響建筑質(zhì)量的因素較多，土工試驗就是其中之一，需要確保測試方法以及工藝滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。土工試驗是最為重要的巖土工程勘察內(nèi)容，如果土工試驗準(zhǔn)確性較低，會造成巖土工程勘察質(zhì)量較差，直接影響建筑工程質(zhì)量。所以需要對土工試驗中各個單項試驗給予足夠重視，加強其要點的分析，通過優(yōu)化措施提升試驗的準(zhǔn)確性，這對于進一步推動建筑工程發(fā)展具有非常現(xiàn)實的意義。

2 土工試驗中各單項試驗要點分析

2.1 試驗土樣選擇以及制備

土工試驗中最基礎(chǔ)的部分就是試驗土樣的選擇，要確保所選土樣具有代表性，可以體現(xiàn)出土層所具有的物理力學(xué)特性。在土樣選擇以及制備時一定要特別注意如下幾方面：

第一，在通過環(huán)刀削試塊時一定要確保垂直用力的均勻性，要確保試驗土樣和環(huán)刀內(nèi)壁的緊密性。若是發(fā)生角度的傾斜就容易產(chǎn)生間隙，會影響到土樣的天然密度指標(biāo)（會有所降低），影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性；

第二，若是環(huán)刀內(nèi)側(cè)土樣中存在雜質(zhì)（例如砂粒、雜草等），一定要避免將其一同削掉或者按壓到土樣內(nèi)部中去，正確的做法是將雜質(zhì)清理干凈，并在凹陷位置填補有效土樣；

第三，要最大程度地降低對土樣的擾動，尤其是對于較為敏感的土樣來說更是要減少刮削的次數(shù)，防止土樣發(fā)生變化。

2.2 土樣含水量試驗

所謂的土樣含水量主要就是指將土樣烘到恒量情況時所失去的水質(zhì)量和達到恒量后干土質(zhì)量之間的比值。含水量是最為基礎(chǔ)也是最為重要的土樣指標(biāo)，也是其他相應(yīng)指標(biāo)（例如土樣干密度、孔隙、飽和度等）計算的基礎(chǔ)。從目前來看，雖然測定土樣含水量的方法較多，但是具有較高精度且方法簡單的方法較少，烘干法是目前應(yīng)用最多的方法之一，更多應(yīng)用在粘性土、有機質(zhì)土、砂性土等方面的測試。雖然含水量的試驗相對簡單，但也具有較高的質(zhì)量要求，因為試驗結(jié)果貫穿在整個土樣試驗過程當(dāng)中，因此需要嚴(yán)格控制含水量試驗。需要勘察人員嚴(yán)格控制取樣、運輸、保存的各個環(huán)節(jié)，要選取典型土樣進行有效封存，可以利用兩個及以上同時運行的平行試驗方式來進行試驗，之后取試驗結(jié)果平均值作為含水量指標(biāo)。

2.3 土樣密度試驗

密度是土樣最為重要的物理學(xué)指標(biāo)之一，在土樣密度指標(biāo)基礎(chǔ)上能夠得到土樣干密度、孔隙比等相應(yīng)指標(biāo)。對于建筑工程來說，通過土樣密度能夠計算出土層壓力、地基壓縮沉降指數(shù)、土地穩(wěn)定性能等等。土樣密度試驗時需要特別注意的內(nèi)容包括：

第一，土樣密度試驗需要在取樣之后立即實施，避免因為試驗延遲而發(fā)生結(jié)果偏差問題；

第二，確保所用環(huán)刀刀口的平整性以及鋒利性，如果刮刀上存在裂紋或者不平整的問題都會直接影響密度測試結(jié)果，會造成土樣密度、飽和度的增加以及孔隙比的下降。雖然影響到土樣密度的因素較多，但是只要在取樣時給予充分關(guān)注，降低人為破壞就可以獲得準(zhǔn)確率較高的土樣密度。

2.4 土樣顆粒分析試驗

可以通過表1所示的方法進行土樣顆粒試驗。

表1 土樣顆粒大小及級配方法

可以通過孔徑有所差異的標(biāo)準(zhǔn)篩對土樣進行分離，按照粒徑的不同進行分組，之后稱量計算得到各粒組的相對含量，從而明確土樣中的粒度成分，以便為工程建設(shè)選料提供參考依據(jù)。土樣篩分試驗過程中要特別關(guān)注如下幾方面問題。

第一，確保所選樣品的典型性，要能夠代表整個土樣情況；

第二，可以通過四分法實施分料；

第三，試驗時一定要特別關(guān)注質(zhì)量損失情況，各細篩上及底盤內(nèi)土質(zhì)量總和與篩前所取2mm篩下試樣質(zhì)量之差不得大于1%；各粗篩上及2mm篩下的土質(zhì)量總和與試樣質(zhì)量之差不得大于1%。

2.5 土樣的固結(jié)試驗

此試驗的目的在于測定土樣軸向排水和側(cè)限情況下變形情況和壓力值，并且也可以確定土樣相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，例如土樣變形情況和時間的關(guān)系、土樣孔隙比和壓力的關(guān)系，以便計算土的壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)，壓縮模量、固結(jié)系數(shù)及原狀土的先期固結(jié)壓力等。在進行土樣固結(jié)試驗時，為了保證所得壓縮指標(biāo)的可靠性，先要確保土樣得到有效保存。要對土樣受到的擾動進行仔細觀察，防止刮削時造成土樣擠壓。若是在開土過程中所測得的液性指數(shù)比較大，并且具有較大的壓縮模量，那么就表明試驗存在失誤或者讀數(shù)問題。除此之外，也可能是由于試驗設(shè)備長期運行導(dǎo)致較大變形所造成的。若是在開土過程中所測土樣較硬，并且具有較小的壓縮模量，那么表明土樣存在一定擾動或者浸水的問題。

2.6 土樣的直接剪切試驗

此試驗的注意要點主要包括：

第一，試驗中盡可能采用性質(zhì)較為均勻、軟硬程度相似的土樣來進行。若是發(fā)生樣品不均勻的問題，那么先要根據(jù)軟硬程度實施土樣分類并排序；

第二，若是按照軟軟-硬硬的方式實施剪切試驗，那么會造成土樣內(nèi)摩擦角數(shù)值偏大的問題，所以需要采取較低的載荷順序進行加壓試驗，要對剪切過程時間長短進行有效控制（30s之內(nèi)），從而有效提升試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 提升土工試驗準(zhǔn)確性的相應(yīng)對策

3.1 加強土樣制備過程中的有效控制

在土樣開樣前要進行仔細的記錄，特別是要仔細觀察土樣的顏色情況。另外，最主要的是要對土樣結(jié)構(gòu)性質(zhì)、狀態(tài)和成分實施有效測定。在開樣之前需要對土樣物理學(xué)性質(zhì)以及相關(guān)指標(biāo)進行預(yù)先評估，在開樣時以此為參照選出具有代表性的土體。可以通過環(huán)刀實施取樣，取樣時要確保垂直用力的均勻性，最大程度上降低人為因素引發(fā)的土樣孔隙率較大問題，并且要盡快完成取樣。取樣時盡可能貼近環(huán)刀部分，從而降低水分流失，提升土樣含水量計算結(jié)果準(zhǔn)確性。

3.2 提升試驗所用儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性

土工試驗中需要用到相應(yīng)的試驗儀器設(shè)備，想要提升土工試驗準(zhǔn)確性，提升試驗所用儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性是必不可少的條件。先進的儀器設(shè)備能夠提升試驗的準(zhǔn)確性，所以要投入相應(yīng)的資金購買先進的儀器設(shè)備，包括三軸儀、非飽和土試驗儀器、巖石流變儀等等。要對試驗所用儀器設(shè)備實施定期維護保養(yǎng)，對于特殊設(shè)備（例如天平、百分表等）要定期進行標(biāo)定，確保其滿足國家鑒定標(biāo)準(zhǔn)。另外，在刮土刀應(yīng)用一定時間后要對其進行及時更新，避免因為存在裂痕以及缺口對試驗結(jié)果造成影響。同時也要定期檢查環(huán)刀刀口的平整性以及銹蝕性等問題，有必要的情況下對其進行更換。

3.3 增強試驗人員的教育培訓(xùn)

土工試驗過程中需要定期進行試驗人員的教育培訓(xùn)，可以通過外聘專家的方式實施現(xiàn)場教學(xué)，從而更形象的掌握試驗要點以及難點。另外，也可以實施室內(nèi)人員的交流學(xué)習(xí)，委派專業(yè)能力較強的人員進行授課，同時現(xiàn)場進行試驗，明確試驗的難點以及關(guān)鍵點，共同分析試驗結(jié)果，明確是否存在偏差以及原因所在。改進之后再次進行試驗，直到試驗結(jié)果在允許偏差范圍內(nèi)。

4 土工試驗案例成果分析

福建某公路路基工程施工，整條公路長度約113.5km，公路所在區(qū)域內(nèi)包括碎石土、砂土等等，對于此公路路基實施土工試驗分析。本次試驗在試驗區(qū)內(nèi)部取原狀土試驗實施物理力學(xué)性質(zhì)試驗，所涉及到的試驗內(nèi)容主要包括：顆粒特性指標(biāo)顆粒組成、含水量試驗、密度以及比重的測定、土層滲透性指標(biāo)滲透系數(shù)、土層變形特性、固結(jié)系數(shù)、抗剪強度指標(biāo)直剪試驗、三軸剪切試驗等等。所得試驗部分結(jié)果如表2所示。

表2 土工試驗分析結(jié)果

所得各項參數(shù)都符合工程建設(shè)可行性論證要求，為公路工程的進一步安全性開發(fā)提供了定量依據(jù)。

5 結(jié)語

總的來說，土工試驗是建筑設(shè)計施工過程中的重要保障，所以需要分析土工試驗中各單項試驗的關(guān)鍵點，采取相應(yīng)對策提升土工試驗的準(zhǔn)確性，從而提升土工試驗的準(zhǔn)確性，為建筑行業(yè)的發(fā)展做出貢獻。