深入探讨岩土工程测试中的几个问题

韩艳芬

（贵州地质工程勘察院，贵州 贵阳 550008）

岩土工程勘察工作，随着建筑物类型的多样化、建筑功能的复杂化以及在地质条件复杂的地区进行建设的不断增多，对岩土测试的样品、项目确定和取值等提出更高的标准。同时，设计、施工对工程勘察工作提出了一系列新的要求。不仅需要进行勘察、测试、提供地质资料及岩土参数，而且需要根据工程的要求和岩土性状等具体条件，提出对策及方案。

1 对岩土测试样品的要求

岩土测试结果(参数)能否反映岩土体的工程性状，可以说在很大程度上取决于所取的样品是否符合要求。不符合要求的试样(如原状样变成扰动样)，仪器精度再高，测试人员再努力，测出的结果也很难反映出原状土的性状。对试验样品的具体要求如下:

①所取的样品应具有足够的代表性，即所取的样品必须能代表并反映该岩、土体所在位置的工程性状及特征。

②要求在天然状态下测定各种参数的岩土试样，在采样时必须保证原来结构不受破坏扰动、含水率不改变，这点更为重要。

结构扰动、含水量改变了试样，可以肯定测定结果不可能反映天然岩土体的工程性状。但是很难取到完全不扰动的原状土样。实际上在取样过程中无论是用厚壁或薄壁取土器，还是用贯入(垂击、静压)或回转钻进都不可避免地产生某种程度的扰动。只是要求把受扰动程度降低到最低限度。如果采用回转法取样，必须用单动三重管或双动三重管取土器，切不能用单管钻出来装入土筒就了事。

③样品的规格、数量要满足各试验项目所需的要求。

土常规试验一般要求土样直径>70mm、长200mm；岩石单轴抗压强度每一种试验状态(如天然、饱和、风干)要保证能制备3-6块φ50mm×100mm的标准试件。一些特殊性试验项目对试样规格、数量要求，应根据所采用的方法、仪器设备、样品本身最大颗粒直径而定，如岩石的三轴或抗剪断试验，三轴每组要制备φ50mm×100mm样品10～15件;抗剪断要制备:50mm×50mm×50mm样品8～12件。试样高度宜为直径的2～2.5倍，一般需要3～4个试样分别在不同周围压力下进行试验，才能确定C、φ值。可见采样时应根据土体中最大颗粒粒径的大小决定所取土样直径的大小和数量。

当前取样普遍存在的问题是:取土样不用取土器，而用单层岩心管钻出来再装入土筒，这样不仅结构扰动，而且不是吸水就是烧干或泥浆水混入使含水量改变;取岩样则是试样规格不符，数量严重不足，测定天然状态下岩石性质的样品不密封 (尤其是软岩即使进行饱和试验，最好也是密封起来送实验室，否则可能制不成试件，或测得结果不能反映实际性质)，导致测定结构不可靠和难以进行统计分析对比。

实验方法和条件选择不当也是造成试验结果相互矛盾的重要原因。

2 测试项目的确定及试验条件的选择

对常规试验项目及要求岩土技术人员(包括测试人员)比较熟悉，但对一些特殊性的测试项目，有的人清楚，也有的不一定清楚。故对当前一些建筑场地需要进行试验的项目讨论如下：

2.1 固结(压缩)试验

土的固结试验可以说是土工程试验中的最主要项目之一，它既是常规(低压)试验，又是具有特殊性的试验项目。主要目的是为建筑物地基进行沉降计算提供重要参数。应根据不同变形计算方法或不同的目的，选用不同的试验方法。

①当用一般有侧限压缩试验的压缩模量，按分层总和法进行沉降计算时，其试验最大荷级只要超过预计的土自重压力与附加压力之和即可。

②当采用考虑土层应力史的固结沉降时，试验的最大压力应满足绘制完整的el0gp曲线的需要。即应加至出现较长的直线段为止，以求得先期固结压力Pc、压缩指数CC、回弹再压缩指数CS，当需要考虑沉降速率时，应同时测定固结系数CV。

③当土层的各向异性显著 (如薄层状淤泥、粉细砂反复互层出现)，需要了解在垂直荷载作用下，土层水平方向的排水固结情况。这种试验是在轴向压力下，试样上下两端不排水，而是在水平方向进行径向排水条件下进行固结过程，求得水平固结系数CH及水平渗透系数KH。必须采用多孔环刀切取土样，装入水平固结试验容器进行测定。

2.2 抗剪强度试验

土的抗剪强度与试验方法密切相关，其试验方法应根据所采用的计算方法 (总应力法或有效力法)、施工速率和土的排水条件等而定。若为验算边坡稳定性和挡土墙、锚杆等支挡设计所进行的，一般宜采用直接快剪或三轴不固结不排水剪(UU);当需要估算地基持力层承载力时，宜采用固结快剪或三轴固结不排水剪(CU)求CCU、фCU或有效应力强度C′、ф′。

3 压缩性试验参数的确定

压缩系数a是e-p曲线上某压力区间的斜率，它并不是一个常数。而是随所取压力区间的不同而不同。a1-2则是e-p曲线上固定100～200kPa压力区间的斜率，一般认为这个压力区间所确定的压缩系数能反映土的压缩特性，可作土性指标看待;当a1-2≥015MPa-1时称高压缩性土;当0.5>a1-2≥0.1MPa-1时称中压缩性土;当a1-2<011MPa-1时称低压缩性土。

《工业与民用地基基础设计规范》TJ7-74中规定，在进行沉降计算时，压缩模量ES按式ES=(1+e1)/a1-2计算。由于近年来高层建筑的增多，原定义的a1-2与ES已不适用，用固定压力区间进行沉降计算结果与实际情况差异较大。国际改为a与ES，其中P1取土层自重压力，P2取自重加附加压力这个压力区间来计算，ES=(1+eo)/a。但同时仍保留a1-2作为评价地基压缩性的一个土性指标。可见若需测试单位提供ES时，必须提供地基将来附加应力及基础的埋深才能确定。

4 地基土中某些特殊土的问题

①粉土。粉土不属于现今的粘性土，它与粉砂有某些相近的性质，可能由于振动作用而发生液化，然而粉土又具有粘性土的某些性质，因其颗粒中含有少量的粘土，故具有微弱的粘聚力和可塑性。但是，粉土中的颗粒，80%(或更多)是粉粒或极细砂粒，这些颗粒之间存在毛细水，则毛细压力可使土粒聚合在一起形成“假粘聚力”而呈现“假塑性”，使搓条法塑性试验不能真正反映这类土的可塑状态下限。而采用圆锥液限试验时，圆锥在15S内下沉常不稳定，表明这种液限试验对这类土也不太适用。可见其IP<10者，液、塑限试验并不准确。若采用它做唯一的方法划分某些土的界限值是不太合理的。而以粉砂的下限即粒径大于0.075mm颗粒含量不超过总质量的50%，且塑性指数IP<10的土，并根据“摇搌反应”区别粉土和粘性土是比较客观的。

②玄武岩风化土 岩芯钻探揭示其风化层多呈褐黄色、灰绿色，色杂。土工试验资料表明，它具有更大的孔隙比多在1.5以上。若土层处于地下水位之下时，其孔隙充满水，含水率很大。按含水比及液塑比确定的承载力明显偏低，常常是在表上查不出来。取样不慎，扰动时结果离散性较大，与实际情况不符。实际上具有较高的承载力。对于这种特殊土承载力的确定，目前国家及地方规范还未做出统一规定。笔者认为，对重要建筑物场地最好用野外载荷试验来确定。当无条件进行野外载荷试验时，可采用三轴试验，模拟围压(σ3)与土层实际侧压力接近的条件下，测定(σ1-σ3)～ε关系曲线，结合力学公式计算，多种方法分析对比研究，参照当地经验从而确定其承载力较为恰当。