浅析土工试验中值得注意的若干问题

程海英 王忠福

（1安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 蚌埠 233000 2华北水利水电学院资环学院 郑州 450000）

浅析土工试验中值得注意的若干问题

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（1安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 蚌埠 233000 2华北水利水电学院资环学院 郑州 450000）

本文阐述了野外取样、样品制备以及各项土工试验的技术要点及较易疏忽的一些问题，以期达到更好的试验成果。

土工试验 问题分析

1 引言

土工试验是土力学与土质学的重要组成部分，试验数据是岩土工程勘察报告的重要依据，它不仅是研究土的工程性质的重要手段，而且能为工程建设和施工提供重要的依据和参数。然而，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素质不同，使得土工试验中测试的结果存在各种问题，在一定程度上影响岩土工程勘察的准确评价。不同的建筑工程场地土质情况的变化是不同的。在实际工程中，没有任何建筑地点呈现出与任何其他地点土质情况特别相似的情形，即使在同一地点，土的性质也可能发生变化，有时甚至相当显著。

本文总结了室内土工试验应注意的一些问题，希望引起检测人员的注意，确保土工试验结果的准确性和可靠性，更好地为工程建设服务。

2 野外取样与保管

2.1 野外钻探取样

影响取样质量的因素很多，除取土器结构和取土方法等因素外，钻孔的垂直度、取土时孔底的清洁程度、取样器切入土层的速度等都会影响取样质量。钻孔倾斜会使土样受挤压扰动，倾斜孔取出的土样也是倾斜的，所测试的指标用于计算会产生误差，所以取样时要保持钻孔垂直。如果取样时孔内没清除残余土会造成土样受挤压扰动，并误作原状样取土，这样得出的压缩系数会增大，压缩模量会变小。规范要求到达取样深度1m时，宜采用回转钻进，并清孔。如果取土器切入土层的速度较慢，土样的侧向膨胀也会使土样与取土器内摩擦而产生扰动，提高取土器进入土层的速度是保证采取原状土样质量的关键。

2.2 土样保管与运输

野外取的土样不能立即送到试验室做试验的，必须放在野外好好保管，保存处的温度与湿度要适当，要将样盒封严避免风吹、日晒，要防冻。野外存放天数一般不宜超过3周，运送途中尽量轻拿轻放，防震，以免土样开裂。

3 样品制备

土样在试验前必须经过制备程序，包括土的风干、碾散、过筛、匀土、分样和贮存等预备程序，以及制备试样程序。土样制备是否真正符合试验规程的要求，是否具有足够的代表性，都将影响到整个样品的试验结果。在切削过程中，应仔细记录土样的情况，如气味、颜色、有无杂质、土质是否均匀等。有些土样的土质成分、颜色、状态等是逐层变化的，所以取样时应注意其均匀性和代表性。同时还应凭经验对土样的物理、力学指标值做一个估算，并做好记录，这有利于后期数据整理时进行对比和综合分析处理，得出更真实的试验数据。

4 土的物理性试验应注意的问题

4.1 含水率试验

一般在开样后就立即进行，否则会因不同程度的风化而使试验数据偏小。土的含水率数值变化最大，一方面由于不同的土或同一种土埋藏条件的不同，含水率本身就不一样，另外由于取土器和筒壁的挤压、土样在运输期间保护不当等，导致天然含水率发生一定变化，故依据试验规程，应取3个以上的土样进行平行试验，去除离散较大的值后取平均值。用烘干法试验时烘干样品的温度：一般土取105℃～110℃，淤泥质土取65℃～70℃。

4.2 密度试验

土的密度取决于土粒的重量、孔隙体积的大小和孔隙中水的重量，其综合反映了土的物质组成和结构特征。为了正确求得土的密度，试验中应对照送样单的野外定名，在合适的部位切取试件。切样时应保持环刀垂直，避免左右晃动产生空隙，环刀两端的土面应平整完好，只有这样，土样才充满环刀容积，密度值才真实可靠。需注意的是开土切样时要用刮土刀，但刃口经长期使用会磨损呈凹形，造成测得的密度偏大、孔隙比偏小、饱和度偏大等情况，这时应及时更换新的刮土刀以确保试样质量。

4.3 比重试验

试验操作程序较复杂，且对数值要求很精确（称量精确到0.001g），因而试验过程中的任何疏忽都可能造成较大的试验误差。一般需注意使用前将比重瓶洗净烘干，装入土样时不污染瓶口或瓶身，煮沸时不让溶液溅出，每次称重时不触碰电子秤，以防震动导致读数不精确。土粒的比重是一个相对稳定的值，它决定于土的矿物成分，它的数值一般是2.6～2.8，数值大小与所含矿物、粒度成分等有关，若含有机质较多时比重较小，如土中有机质大于5%时，土的比重可降到2.4以下，应对土样进行实测，才能真实反映土的工程特性。

在土的物理性试验中，含水量、密度、比重是三个最基本的物理指标，是直接测定指标，利用这三项指标可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。这三项指标的变化，不仅影响其他指标的变化，而且将使岩土工程分析评价产生偏离。

5 土的力学性试验应注意的问题

5.1 固结试验

土的固结试验是测定土体在压力作用下产生变形的过程。通过计算求得的各项压缩指标，可用来分析判别土的压缩特性和天然土层的固结状态，借以计算建筑物或构筑物的沉降量，作为设计的计算数据。在试验过程中，要严格按照国家标准进行操作，消除各种不利因素，出现问题及时解决。如果在开土记录是土质均匀，测出的含水率较低，液性指数IL＜0.25的硬塑土，而测出的压缩系数却偏大，压缩模量偏小。这说明试验操作中有错误或误差，要及时查找原因，包括读数记录及仪器设备等原因。

5.2 抗剪强度试验

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。在计算承载力，评价地基稳定性以及挡土墙的土的压力时，都要用到土的抗剪强度指标。抗剪强度的试验方法有多种，在试验室内常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验和无测限抗压试验；在现场原位测试的有十字板剪切试验、大型直接剪切试验等。室内抗剪强度指标测出的结果有时会出现异常情况，和理论上的数据存在很大的差距。比如有时会出现粘聚力c为负值，无粘性土的c值不为0等，前者主要因为索取试样的性质不均匀，后者是因为从理论上讲只有洁净干燥的砂土及水下的饱和砂土，其c值才为0。

6 结语

土工试验是为岩土工程勘察工作提供测试结果的有效手段之一，其质量对工程勘察报告有着直接的影响，并最终影响工程建设项目的安全性和经济性。除了以上需注意的问题之外，还有仪器设备、人员素质、环境、制度等方面因素的影响土工试验成果的准确性。因而要求土工试验仪器设备要按检定周期进行检定或校准，并经检定或校准合格后予以使用。另外，检测人员定期有针对性地进行培训，并经专业知识考试和操作技能考核，持证上岗，也是控制土工试验成果不可忽略的一环节。

所以，要明确土工试验对基本建设所起的重要作用，使用符合标准的仪器设备，建立必要的管理规章制度，提高检测人员的专业技术水平，加强对检测人员的职业道德教育。对所测结果综合分析，发现问题及时查找原因并及时采取补救措施，最终提交合理准确的土工试验报告