室内土工试验探究

张明妹 徐雁

摘要：室内土工试验在岩土工程勘察工作中，占据很重要的位置。本文将对室内土工试验进行详细的探究，分析影响试验数据准确性的若干因素及改进措施，从而提高试验成果的精度。

关键词：室内土工试验；物理性试验；力学性试验

Abstract: the indoor substation in geotechnical engineering work, occupies a very important position. This paper will indoor substation to detailed study of the test data accuracy of analysis on some of the factors and improvement measures, so as to improve the accuracy of test results.

Keywords: indoor substation; Physical means testing; Mechanical properties test

中图分类号：P435 文献标识码：A 文章编号

室内土工试验是岩土工程勘察工作中的重要组成部分，其目的主要是土工试验人员使用标准的仪器遵照标准的试验操作方法，根据建设工程的要求对地基土的试样，进行各种试验项目的测试，提供可靠的物理、力学性指标参数。它们是供工程设计人员作建(构)筑物基础设计或选材的依据。由于岩土本身的不均匀性，取样、运输过程中的扰动，以及试验设备和操作方法的差异，试验人员的素质不同，使得室内土工试验中测试的结果存在一定的问题。其准确性在一定程度上影响工程设计的准确性。因此，分析室内土工试验中存在的问题及对试验数据准确性的影响有着十分重要的意义。

室内土工试验主要分为两大类：物理性试验，测土的三相组成部分的性质与数量及其相互作用的特性指标；力学性试验，测土在外力作用下土体抵抗外力能力的特性指标。

1.室内土工试验的目的及作用

室内土丁试验的目的主要是土工试验人员使用标准的仪器遵照标准的试验操作方法，根据建设工程的要求对地基土的试样，进行各种试验项目的测试，提供可靠的物理、力学性指标参数。它们是供工程设计人员作建(构)筑物基础设计或选材的依据，例如地基土的分层及其承载力，天然或人工地基的选择，地基处理方案，建(构)筑物沉降的估算，边坡的稳定分析等。室内土工试验主要分为两大类：物理性试验，测土在天然状态下的特性指标；力学性试验，测土在外力作用下土体抵抗外力能力的特性指标。

2.制样中应注意的问题

对土样，先用削土刀将其圆柱土样的两端面削平，用眼观察用手按捏，描述土样的颜色、矿物成分、软硬程度、塑性状态、结构构造，查看与送样单是否相符，同时对所切土样的物理力学指标值凭经验作一个估计值，并记录。对岩样，在切样过程中也要对其颜色、矿物成分、结构构造、风化程度、岩石名称进行详细的描述，并凭经验对岩石强度进行估计。对岩土样物理力学性质的描述和估计，有利于后期数据整理时进行对比，得出符合工程实际的试验数据，同时也有助于试验人员积累经验。

3.土的物理性试验应注意的问题及对试验数据准确性的影响

土的物理性质表明土的密实程度和含水状态，反映土的物质组成和结构特征。在含水量、密度、比重三个物理指标中，含水量是最容易变化的，不同的土有不同的含水量；由于各种因素，如土层的不均匀，取样不标准，土样在运输和存放期间保护不当而失水等等，都会影响结果的准确度。土的密度虽然也是一个变化的值，不同的土样密度值不同，但对于某一个土样来说，它的值较稳定，一般要作平行测定，如果平行测定值相差较大，主要原因是土质不均匀造成的，或是环刀变形，刮刀磨损呈凹形。因此。在试验过程中经常检查环刀，刮土刀是否符合质量要求。土的物理性试验各项指标之间是互相关联的，当试验指标出来以后，应对这些指标进行分析，从而对指标的准确性进行判断。

如有些结果中出现饱和度超过100％的现象，就说明在天然含水量，天然密度，土粒比重的测试中存在问题，应根据开土记录综合考虑，可从含水量、密度中选择反映土实际情况的指标。比重的大小决定于土的矿物成分，当粘土矿物成分较多时，土的液限、塑限分别是细粒土处于可塑状态的上限和下限含水量，目前对土的液限、塑限的测定。规程上规定土要过0.5 mm筛，才能进行试验，但在实际操作中，有一些土用眼睛观察含有较多砂粒，一旦过0.5 mm筛后做试验，测出的塑性指数可能很大，不能反映土的实际情况。因此，对于这种土应先采用筛分法确定砂粒含量，如果砂粒含量已达到确定该土为砂土的标准，就应该按砂土的要求来进行定名和测试其有关指标。

4.土的力学性试验应注意的问题及对试验数据准确性的影响

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。为了准确提供压缩指标，首先要控制好土样的验收和管理工作，注意观察试样是否扰动。在试验过程中，要严格按国家标准进行操作，出现问题要及时解决。如在开土的过程中，感到土是较软的或测出的液性指数较大，而测出的压缩模量较大，说明实验操作有误，或记录有误，或是仪器有较长时间没有校正，致使仪器变形量过大等，要检查各个环节。如在开土时感到土较硬而测出的压缩模量较小，则可能是所取土样中已存在扰动结构面或已进水。

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指标之一。在计算承载力，评价地基稳定性以及计算挡土墙的土的压力时，都要用到土的抗剪强度指标，如抗剪强度试验测出粘聚力C值有时会出现负值的现象，主要原因是所取的一组试样的性质相差太大，自然不符合规律，故土样制作时需取有代表性的土样。

5.提高室内土工试验准确性的建议

试样的制备。开土时，应取整个土样最有代表性的部分，注意其均匀性，环刀应垂直下压。含水量及液限应取刀贴近部分，取含水量土样速度要快，及时装盒避免水分的损失。开土时应描述土样的颜色、矿物成分、软硬程度、塑性状态、结构构造，同时对土样的物理力学指标值凭经验做一个估算值，并记录。

综合分析试验指标。土的物理性质试验指标之间的综合分析。土的基本物理性质表明土的密实程度和含水状态，反映土的物质组成和结构特征，各项指标之间是互相关联的。当试验指标出来以后，应对这些指标进行综合分析，从而对指标的准确性进行判别。土的力学性质主要取决于土的物质成分、结构和构造特点，还与受力条件有关。土在外力作用下的变形实质上是由于土粒或集合体及不同类型的水和气体相互移动的结果。

严格按国标及有关规范规定进行试验操作。不按国标及有关规范

规定进行试验操作，试验成果的准确性就无从谈起，因此应尽量杜绝违反规范的做法。如密度及含水量测试。对于各类工程均采用间隔1h逐级加荷、用综合固结度法校正的快速固结试验。有的对一个试样在加荷过程中，采用两种不同的加荷方法，即低压阶段(小于400kPa)用上述快速法，超过400kPa则用24h慢固结或者间隔2h逐级加荷，以次固结增量法进行校正。

加强实验室人员管理。根据目前土工实验室试验人员的状况，要全部由专业技术人员来担当实验室的试验人员是不可能的，应建立健全系统的培训制度和继续教育的标准以及制度，加强土工试验人员的专业培训和继续教育，建立健全上岗证制度，只有通过系统的培训和教育，才能使土工试验人员深入地、系统地掌握专业知识，了解土工试验的任务和性质，准确无误地操作，得到准确的真实的试验数据。