室内常规土工试验试样制备问题分析

方蔚成

厦门华岩勘测设计有限公司（361004）

0 前言

开展室内试验过程中，试验样品制备对整个工程质量具有重大影响。常规土工试验对数据精确度要求较高，试验人员必须根据相关规律与特征，开展试验试样制备工作。但由于岩土结构本身具有不稳定性，同时在取样与运输过程中易被扰动，影响最终试验数据。因此，必须针对室内常规土工试验试样制备工作中所出现问题进行分析。

1 基本制备工序

1.1 取土样

采取土样是开展试验试样制备的第一步，土样保持原有结构与成分不变的情况下被采集，称之为原状土，否则称之为扰动土[1]。采取土样之后就需要切取土样，切取土样的方法可以被分为原状土切取或者扰动土切取。

1.2 土样称取

由于土样状态不同，可以将图样分为细粒土样与粗粒土样，原状土可以被分为烘干土与风干土。在土样称取过程中，为保证最终所得数据准确，需要对称取过程中所用器材进行分析，确保所选器材符合实际土样称取过程的需要。

1.3 制备试样

1.3.1 制备扰动土样试样

扰动土样制备首先需要根据土样性质对预备程序进行选择。土样可以分为细粒土样与粗粒土样。细粒土样制备过程中，根据试验所使用仪器容器大小决定筛孔直径大小，最终得出符合试验要求的土样。粗粒土样制备过程中，则应根据土样性质进行过筛，无黏性黏土可以稍加研磨之后过筛，黏粒附于砾粒上的土则可以使用湿过筛或2 mm筛进行土样制备[2]。

1.3.2 制备重塑土样

在开展工程项目过程中，根据不同自然条件可能遇到取样难度大、土样难以运输等情况，因此，需要进行重塑土制备。制备重塑土样通常采取两种方法：固结法与击实法。固结法即在被风干的土样中直接加入蒸馏水，形成大于配比的稀泥浆，在顶部施加静止重物使土样固结。但利用此方法制备过程时间长，程序烦琐，对制样设备要求高。击实法即根据土样制备所需准备一定质量的击锤，选择合适高度自然下落，分层制取土样直至达到试验要求。该方法会导致土样上下层密度不一致，影响试验结果准确性。以上方法各有优缺点，不过最终都能达到制备重塑土样的目的。

1.3.3 制备原状土样

将原装土包装皮小心开启，对土样上下层次进行辨别，整理土样两段使其平整，确定无特殊要求时，按照天然层次垂直方向进行土样切取。切取土样时，必须保证环刀与试样密合，控制好同一组试样的密度差值。根据工程实际要求决定是否饱和试样，在确定不饱和试样的情况下，将试样保存至保湿器中即可。

1.3.4 控制试样制备

试样制备是对土样进行分析的准备程序，包括进行样品采集、破碎、粉碎等工序。在有足够数量的代表性土样之后，去除所采集样品的杂质。在此过程中，需要严格执行试样制备规范，确保不会出现样品丢失或污染的情况。在试样制备过程中，一般使用自动或半自动化的设备，或直接采用手工研磨的方式处理土样。操作者应细心谨慎，避免人为因素影响土样精度。对粉碎过的土样过筛，需要根据所处理土样的类型不同选择不同过个的筛网。

2 试样制备问题

2.1 土样不合格

密度、土粒比重、含水率是判断土样是否符合指标的三项评判标准。其他指标都是由这三项换算得出的。因此，在土样制备环节必须注重这三项指标是否符合标准。

2.2 取样不规范

正式进行试样制备之前，通常会用到刮土刀开土进行取样。由于土样质地较为粗糙，刮土刀在使用一段时间之后在刀刃处易出现磨损。使用磨损后的工具进行取样，往往会导致土样物理数据与实际情况不符，最终影响到试验数据。

2.3 土样液限、塑限测量不规范

对土样液限和塑限进行测量之前必须对土样过筛，筛的孔径为0.5 mm[3]。但在真正试验过程中，如果所使用工具不符合标准，则会导致土样中出现砂砾、岩块等杂质，最终导致过筛土样的液限、塑限测量结果不精确，难以符合国际标准。

2.4 工序选择不恰当

在制备实际开展过程中，不一定全部使用到试样制备基本工序，应根据实际情况对所采取土样结构与成分进行分析，选择合适的制备方案，当所选土样质地较为均匀时，可直接对其进行采样。当土样中包含较多砂砾与岩块时，则必须对土样进行风干与过筛，之后加水使其处于均匀状态。

3 问题解决策略

3.1 充分分析土样

对所采取土样进行充分分析，主要从土样颜色、成分、结构、软硬程度、塑性状态等方面进行研究[4]。在试样过程中，直接对土样特征作好记录，避免分析结果不符合土样实际情况。同时结合以往试验数据对土样的各项物理学性质的各项指标进行对比，以试验指标为标准运算出其他标准，观察与实际情况的偏差程度，对土样中所出现误差进行深入分析，保证基本数据符合指标。

3.2 保证仪器设备的标准性

为保证土样数据准确，需要保证制备过程中所使用仪器设备的标准性，避免由于仪器设备导致的数据偏差。如切取土样过程中使用到的刮土刀，受土样本身粗糙度影响易被磨损，导致取土样过程中无法对土样体积进行把握，造成试验误差。称取土样时，应保证试验器材清洁。如果没有及时清理导致土样残留到设备上，将会影响土样质量参数，导致试验数据出现偏差。

3.3 准确测量土样的土样液限、塑限测量

受岩土性质、测试目的影响，所需要使用的过筛工具尺寸也不相同。为准确测量土样的土样液限、塑限量，必须严格进行筛网孔径选择。一般情况下，常用筛网孔径有2 mm、0.5 mm、0.1 mm等。根据土样性质不同，当土样为黏土时，为准确测出土样液限、塑限，要求过筛孔径为0.5 mm[5]。

3.4 选择合理的工序

土工试验试样制备工序较为复杂，合理的工序在土工试验试样制备过程中具有关键作用。首先，在土工试验试样制备过程中需要意识到，没必要利用到每一种制备工序，而应根据所取土样实际情况与试验目的进行土样制备工序选择。根据土样性质与试验测量顺序的不同，操作人员需要合理分配每道工序的顺序，必须小心谨慎地使用设备仪器开展制备工序，避免人为因素带来的数值差异，尽量减少试验误差。

4 结语

土样制备过程中，不同类别因素都会影响最后数据结果。其中人为因素对土工试验试样制备带来的影响最大。在土工试验试样制备过程中，土样是否能够保持原始状态对试验结果准确性具有直接影响。试验结果准确性对整个工程能否顺利开展息息相关。因此，土工试验试样过程中，相关人员必须对工作认真负责，总结出不同土样的规律性，保证试验制备结果的准确性。