室内常规土工试验应注意的问题与试验成果的综合分析

　　摘要：本文分析了常规土工试验中应注意的问题，提出试验成果综合分析方法
　　关键词：土工试验；问题；试验成果；综合分析
　　1前言
　　土工试验是工程地质工作的重要组成部分之一，它为工程设计和工程地质勘察中研究土体变形机理及工程地质性质提供土的物理、力学性指标。由于岩土自身的不均匀性，取样、运输过程中的扰动，以及试验仪器和操作方法的差异及试验人员的素质不同，使得土工试验中测试的结果存在这样那样的问题，导致测试结果失真，在一定程度上影响岩土工程勘察的准确评价，因此，研究土工试验中注意的问题和土工试验成果的综合分析有十分重要的意义。
　　2土工试验成果分析的必要性
　　土是岩石风化的产物，它是由许多矿物颗粒组成的，颗粒之间构成许多孔隙，孔隙中通常存在着水和空气。土具有散粒性和孔隙性特征。同时，成土母岩的岩性千变万化，土在形成过程中又往往经过多次搬运和沉积，而且在搬运和沉积的过程中风化作用仍然继续进行，所以自然界的土，种类繁多，分布复杂，性质各不相同。甚至在同一地区或同一地点，地基中可能埋藏有多种土层，同一土层的性质又因其位置不同而各异。其次，土的性质又易随外界的温度、温度、压力等影响而发生变化。那么，通过室内土工试验测出的物理、力学指标，就存在一个是否准确的问题。如何确定数据的准确性以及各个指标存在那些必然的联系，对于工程勘察设计有很大的指导意义。3制样应注意的问题
　　土样品制备是土工试验的第一个基本环节，同时也是最重要的环节，如果第一基本环节的质量没有控制好，在以后的试验环节中不管多么的认真细致试验，最后的结果都是不真实的。制样时应注意样品的质量等级（Ⅰ级不扰动、Ⅱ级轻微扰动、Ⅲ级显著扰动、Ⅳ级完全扰动），按相应的质量等级制备试样，否则，试验结果不真实。如当确定土样已受扰动或取土质量不符合要求时，不应制备力学性质试验的试样。
　　4土的物理性质试验应注意的问题
　　4.1含水率试验
　　4.1.1应在打开土样时立即取样测定，以免水分改变影响结果。
　　4.1.2取样应具代表性，即能代表土的实际情况。土中含少量碎石或其它夹杂物，应尽可能取出，若含量很多，则取混合均匀的试样进行试验，并适当增加取样量。土层不均匀是土体本身的客观实际，为此，选取测定含水率的试样时，应根据试验的目的要求而定，若为了了解全土层综合而概略的天然含水率，可沿土层剖面竖向切取土样，拌和均匀测定其含水率；
　　4.1.3试样的数量，为了使试验结果准确可靠，对于烘干法，粘质土取15～30g,砂土取50g。
　　4.1.4对于有机质超过干土质量的5%，规定烘干温度65～70℃。
　　4.2密度试验
　　4.2.1环刀法
　　①用环刀切取试样时，应垂直下压，勿使环刀内壁与试样间留有明显空隙。
　　②切取试样时，一般不应填补。如需填补时，填补部分不得超过环切容积的1%。
　　③软塑土试样应选用细钢丝锯将土样锯成若干段，然后用环刀切取试样以免土体上部受压使下部变形。
　　4.2.2蜡封法
　　①因各种蜡的密度不同，试验前应测定蜡的密度。
　　②试样每边长均应大于3㎝，以保证试样的代表性。
　　③蜡液温度以蜡液达到熔点以后不出现气泡为准。
　　4.3比重试验
　　比重瓶法试验用液体，一般规定土中有机质含量小于5%时，可采用纯水。有机质超过5%的土、易溶盐含量大于0.5%的土、含亲水性胶体的土应用中性液体。
　　4.4液、塑限试验
　　4.4.1试样在加水或吹干操作后，应充分拌匀再做试验。
　　4.4.2试验的三个点的锥入深度应控制在3～4㎜、7～9㎜和15～17㎜之间。
　　4.4.3一般情况下不宜采用烘干土试样进行液、塑限试验，因为土试样烘干后，所含的有机质和胶体颗粒部分发生变化，使土的原有塑性发生改变，试验结果明显偏低。
　　4.4.4对于淤泥质土的试验，须静置12h以上方能试验，否试验结果偏大。
　　5土的力学性质试验应注意的问题
　　5.1固结试验
　　5.1.1饱和土不得采用快速方法。试验所用的滤纸及透水石的湿度应接近试样的天然湿度。
　　5.1.2制样时避免破坏土试样结构。不允许在削去环刀两余土时，用刀来回涂抺土面，而致孔隙堵塞，最好用钢丝锯一次锯去多余的土试样，尽量避免破坏土试样结构。
　　5.1.3透水板应经常保持平正、清洁、透水良好。
　　5.2抗剪强度试验
　　对于低含水率高密度的粘性土，垂直压力应一次施加，对于松软的粘土，为了避免试样挤出，垂直压力宜分级施加。剪切速率是影响土的强度的一个重要因素。它从两方面影响土的强度：一是剪切速率对孔隙水压力的产生、传递与消散的影响，即影响试样的排水强度；另一是对粘滞阻力的影响，当剪切速率较高，剪切历时较短时，粘滞阻力增大，表现出较高的抗剪强度。反之粘滞阻力减小，所得的强度降低。因此快剪试验应在3～5min内剪损。
　　6试验成果的综合分析
　　土的物理力学性质指标之间有着的联系，存在着一定的关系。正确的试验结果，各指标应彼此协调一致，否则会出现反常的现象。因此，通过分析对照各试验指标之间的相互关系，可以从中发现问题，可以避免提出错误数据。
　　6.1天然含水率、天然密度与饱和度之间的关系：埋深在地下水位以下的土样，应达到或接近100%。当试验结果偏小时，可以检查天然含水率试验是否有误；当试验结果偏大时，可以检查天然含水率及天然密度试验是否有误。天然含水率、天然密度一般随深度的增加而增大。当某一深度下的含水率出现突然增加的急剧变化时，应查明是否到达地下水位。饱和度达到最大值时，从理论上说应为100%。但在实际试验中，各方面的误差可能会出现超过100%的现象，当超过的数值较大时，应检查天然含水率及密度两指标测定结果是否有问题。天然孔隙比、孔隙度是由三个基本物理指标计算而得，所以它随天然含水率的增大而大，随天然密度的增大而减小。
　　6.2土的压缩性与孔隙比、塑性指数之间的关系：孔隙比大时压缩曲线较陡，压缩性较大；孔隙比较小时，压缩曲线平缓，压缩性较小。塑性指数大时，压缩曲线较陡，压缩系数较大；塑性指数较小时，压缩曲线平缓，压缩系数较小。当土的压缩性指标与孔隙比、塑性指数之间不吻合时，就应该查明原因，检查土样是否制样合格，是不是已经扰动，如果样品没问题，则检查塑性指数结果是否有准确。
　　6.3土的抗剪强度与天然密度、塑性指数、液性指数之间的关系：土的内摩擦角、粘聚力随液性指数的增大而减小。当液性指数一定时，内摩擦角随塑性指数的增大而减小，粘聚力随塑性指数的增大而增大。土的粘聚力随土的密度增大而增大，内摩擦角则相应降低。
　　7结语
　　土工试验是为岩土工程勘察工作提供有效测试结果的手段之一，而测试结果的准确程度与否，直接影响着工程质量和使用安全。当然，由于土体自身存在的复杂性，在试验结果中，经常出现一些异常现象，这就需要本着实事求是的态度，将土的物理和力学性质紧密结合起来，对可疑数据进行综合分析，检查指标间是否合理，查找不合理原因，舍去明显不合理或错误的试验数据。
　　参考文献
　　1南京水利科学研究所编著．土工试验技术手册．北京：人民交通出版社，2003.4
　　2徐张建刘南元编著。工程勘察试验员培训教程。北京：中国建筑工业出版社，2007.9

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