浅谈土工试验成果在岩土工程勘察中的应用及常见问题

2018-04-02

福建质量管理 2018年16期

(湖南省湘南工程勘察公司湖南郴州 423000)

一、引言

土工试验是工程勘察的一个重要组成部分，为各种工程建(构)筑物、公路、铁路、水利等的设计施工提供重要的参数，因此，其准确性和真实性关系到整个建筑的安全和质量问题，除了要保证试验成果的可靠性外，对试验成果的应用也应结合现场实际情况进行，尤其对于当地存在的某些较为特殊的地质，而不是完全套用规范。因此，对土工试验成果在岩土工程勘察中的应用及常见问题进行详细探究具有十分重要的现实意义。

二、土工试验分析

对于岩土工程而言，其建设的目的在于更好的开发资源，为社会的生产、生活条件改善，提供足够的支持。可是以目前所掌握的情况来看，很多地方的岩土工程，都受到了自然环境的严重制约，如果不能通过合理的手段来改善，将很容易造成强烈的威胁，甚至是给地方发展构成严重的不良影响。分析认为，土工试验的特点，主要是集中在以下几个方面：(1)岩土工程的勘察工作，不可能完全通过经验模式来开展，必须具备足够的科学依据，要求在各项数据上、信息上、材料上，都达到健全的目标，我们利用土工试验，可以更好地了解到岩土工程的特色，在多个方面掌握好工作的重点，同时掌握好工作的具体方向，避免出现严重的恶性循环。(2)土工试验在开展的过程中，能够利用一些比较积极的手段来完成，这样就可以降低勘察工作的难度，在工作量方面也得到了良好的安排，对于之前的工作难题解决，基本上可以得到良好的效果。

三、土工试验及数据的重要作用

土是一种典型的多孔介质，是自然地质历史产物，非人工制造产物，主要是由颗粒(固相)、水(液相)和气体(气相)三相物质组成。由于土是地壳表层的岩石冈化后产生的松散堆积物，因此具有流动性特征，同时，不同区域的土体性质由一定的区别，因此岩土工程勘察以及勘察数据的应用难度比较大。在岩土工程施工中，一般采用天然土层作为地基，要求以该土作为设计对象，因此，必须采用土工试验方式，准确检测土体的物理指标、力学指标等，然后合理应用于岩土工程项目建设中。

四、土工试验成果在岩土工程勘察中的应用

(一)土的含水率、密度、比重试验

土是由固体颗粒、空气和水组成的三相体系，土中三相组成的比例关系，反应着土的物理状态，如干燥或潮湿，疏松或密实。这些指标是最基本的物理性质指标，它们对于评价土的工程性质具有重要的意义。土的以上参数除受自身特性影响外，同时也受取样条件、样本运输、存放时间以及制样过程中人为因素的影响。由于三个指标属于原始指标，一旦指标存有误差，那么整个试验过程准确率都会受到影响，严重会出现根本性错误。尤其是对于比重试验而言，试验过程中稍有不慎，很容易导致试验结果的严重偏离。因此要求试验人员在试验的过程中要十分谨慎，严格按照试验规程进行，尽量减小误差，最大程度地保证试验成果的精准度。

(二)土的界限含水率

细粒土由某一状态转入另一状态时的界限含水率，称为土的界限含水率。土由流动状态变成可塑状态的界限含水率叫塑性上限含水率，简称液限；由可塑状态变成半固体状态分界含水率叫塑性下限含水率，简称塑限；由半固态转为固态的分界含水率叫缩限。液限和塑限是细粒土的重要指标，是工程中为了区分岩土的某些状态而定义的，事实上黏性土从一种状态变为另一种状态的逐渐过度的，并无明确的界限。目前只是根据某些通用的试验方法所测定的含水率来代表这些界限含水率。在采用室内试验来判定时，不能完全照搬规范，而应该根据本区域内实际的地质情况区别对待，地区的权威专家最好能根据本区域的实际情况，制定更加适合本地区使用的地方规范，使土工试验结果与野外测试结果得出的结论更加一致，试验数据得到更加合理的利用。

(三)土的压缩试验

土受到压力作用后，其体积便缩小，这种现象称为土的压缩。从土的三相组成来看，土体的压缩原因包括以下几点：(1)土粒本身的压缩变形；(2)孔隙水和空气的压缩变形；(3)孔隙中水与空气一部分被挤出。土压缩的主要原因是由于水分挤出(非饱和土还有空气挤出)，土的骨架受到有效压力的作用，使颗粒重新排列以及孔隙体积减小的缘故，所以土的压缩过程需要一定的时间完成。

(四)土的抗剪强度试验

土的抗剪强度由黏聚力和内摩擦力组成，土颗粒间的表面摩擦力和土颗粒间的咬合力，一般统称为内摩擦力，土体单位面积上产生的内摩擦力F与作用在该面上的法向压应力σ成正比，其比例系数称为内摩擦系数f，f值等于内摩擦角的正切。土颗粒间的黏聚力，包括原始黏聚力、固化黏聚力及毛细黏聚力三部分。砂土的抗剪强度主要取决于内摩擦力，在土的湿度不大时出现一些毛细黏聚力，但其值很小，一般可忽略不计。黏性土的抗剪强度来源于黏聚力和内摩擦力二者兼有。土的颗粒越细，塑性越大，则黏聚力所起的作用也越大。

根据大量的试验表明，在同一组试样中，固结快剪试验的黏聚力一般较快剪要小，内摩擦角变大，出现该情况的原因应该是由于土在受压的过程中土骨架受到挤压重组，导致原始黏聚力和毛细黏聚力降低的原因。固结不排水剪(CU)试验相较于不固结不排水剪(UU)，由于试验经过固结排水，不论是在黏聚力还是角度，都会相应的提高。剪切试验参数主要用于地基土强度、基坑或者边坡稳定性验算，因此试验的准确性和有效性关乎工程的质量和安全，因此试验时必须严格按照规范进行，避免弄虚作假，给工程造成无法挽回的损失。