土工试验指标影响因素分析

2020-11-26常青

商品与质量 2020年14期

常青

信息产业部电子综合勘察研究院陕西西安 710054

1 含水率试验中的影响因素

土水分含量是土壤的基本物理指标之一，它反映了土的物理状态，其变化将使土的一系列力学性能有所不同，它是孔隙比，干密度的基本依据，是评价土的工程性质和检测建筑施工质量的重要指标。含水量定义为样品在105-110℃干燥至恒重时失水的质量与恒重后干燥土的质量之比，以百分比表示。特别是对于有机物含量超过5%的土，干燥温度应为65-70℃，对于含石膏的土壤，干燥温度不得超过80℃。

含水量的变化不仅会影响密度等物理指标，还会极大地影响变形与强度等力学指标。可能影响水分含量测试结果的因素有：①在土样品的运输和储存过程中水分流失。②样本代表性不足或样本量太少。③干土称重前的水分吸收或湿土称重前的水分蒸发。④烤箱的温度设定误差。⑤样品进行高温烘烤，其化学性质发生变化[1]。

2 密度试验的影响因素

测量土的密度可用于计算土的饱和度，干密度，孔隙率，孔隙比等。密度测试包括蜡封法，环刀法，灌砂法和密度湿度计法。主要使用环刀法，必须进行两次密度测试，两次测量之间的差值应不大于0.03g/cm3，并取两次测量的平均值。环刀法是用环刀直接压入土取样，使土样品的结构得到很好的保存，室内试验测得的数据可以反映出原始土样品的物理状况。

影响密度测试数据的因素有：①土样推出取样管时或钻探取土时挤压会导致密度值偏高；由于土吸收引起的原位应力释放的扩展将使该试验过程后的密度值低于以前。②样品在运输过程中是否受到干扰，如果土样品受到干扰然后进行测试，则产生的数据是没有意义的。③环形刀按下时不垂直，因此样品不符合天然土的结构。④如果环形叶片的边缘卷曲或被按下时，将导致密度降低。⑤开土人员在开土过程中带来的影响等。三、颗粒比重试验的影响因素

颗粒的比重定义为在105 至110℃温度下烘干至恒重时质量与同体积4℃时的纯水质量的比值。颗粒的密度和颗粒的比重可以看作是相等的值（因为水的密度约为1g/cm3），前者的单位是g/cm3，而后者是无量纲。颗粒比重试验的主要工作是测量四个质量，分别是：瓶重，瓶土重，瓶水重和瓶土水重。最关键的工作是彻底消除水和土中的气体；准确而细致的操作可以保证结果的准确性[2]。

可能影响颗粒比重测试结果的因素有：①测试过程中采样的代表性不足。②如果粗颗粒内部有空隙，则破碎程度也会影响结果。③土中含易溶岩或有机质等而采用纯水作为溶液时，由于部分物质溶解导致得到的比重值偏大。④瓶子的测试和校准应由同一操作者进行。不同人员在擦干瓶时对塞口处积水处理上和盖瓶塞的松紧程度的习惯各有不同，并且这些习惯程度的不同，也会导致结果的不正确。⑤在煮沸或抽气过程中，重要的是要确保土颗粒不会飞出，并确保水和土中的气体完全排出。如果土颗粒飞出，结果将偏大，并且在测试过程中气体不能完全排出，这将导致结果偏小。煮沸或抽气后摇动比重瓶一段时间，以获得更好的除气效果。

3 液限和塑限试验的影响因素

由于含水量不同，粘性土壤处于各种稠度状态，例如塑性状态，流动状态，固态状态或半固体状态。为了确定土的稠度状态，我们必须首先确定土从一种状态到另一种状态的界限含水量。液限和塑限是工程中经常遇到的两个界限含水量。界限是指土壤从塑性状态到流动状态的界限含水量。塑性极限是土从塑性状态到半固态的界限水分含量。土的可塑性指标与土的颗粒组成，活动性，矿物成分，吸附水的表面电荷强度等有关，因此它可以更好地反映粘土的一些物理性质。本试验采用圆锥仪法，滚搓法塑限试验和液塑限联合测定仪法，得出数据进而计算求得塑性指数和液性指数，为土壤分类，施工和工程设计提供依据。进行液限测试时，必须在测试前均匀调整土样品。粘土不容易均匀地调节，这要求测试人员认真负责。

对于砂质粉土，液塑限测试需要测试人员的长期经验累积。影响液塑限试验数据的因素有：①土样品不均匀。②仪器使用不当，锥头磨损。③如果样品中有土粒径大于0.5mm 的杂物和土粒时，则应通过0.5mm 的筛子，否则数据的准确性也会受到影响。

4 直剪试验的影响因素

在直剪试验中，通常使用四个式样，并在不同的垂直压力下施加水平剪切力，以测量破坏时样本的抗剪强度。然后，根据库仑定律确定土的内聚力和内摩擦角。当施加垂直压力后迅速施加水平剪切力，且由于剪切速率大而试样来不及排水，此时为快剪试验。当然，不可能完全不排水，这也是直剪试验的最大缺点。施加垂直压力并等待固结稳定后，再施加水平剪切力，直到试样破坏。剪切过程不排水，这称为固结快剪切试验[3]。

影响直剪切试验结果的因素有：①对于力学试验，制样、取土和装样的扰动，以及样品的代表性问题是导致偏差的最大影响因素。②直剪切试验不能真正控制排水，它比高压下的小压力排水更为严峻。③直剪切试验适用于渗透系数小于10-6cm/s 的土。但是，由于该试验在国内已长期广泛使用并具有丰富的经验，因此对用于不符合条件的土仍常见地采用该试验方法。④国内直剪切仪的结构使得难以确保测力环完全水平且居中。稍有偏差将使结果大大减小。⑤快剪切试验应在施加垂直压力后立即开始剪切，否则会引起排水。⑥固结快剪切试验有时会使用预压仪进行固结，然后在直剪切装置上进行剪切，在转移过程中不可避免地会发生回弹。应该在一段时间内继续在直剪切机上进行固结，这通常被测试人员所忽略。