关于土工试验余土管理的探讨

雷 玲，刘能兵

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心湖北总队，湖北 武汉 430034；2.湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北 武汉 430030)

本文中所说的余土，是指土工试验中，切取原状土试样后剩余的土样(不包含冻土)。在土工试验余土的管理工作中，土工实验室需要考虑余土的保存方式、储存场所、保留时间以及到期的处理方式等方面，这项管理工作实际操作起来还是比较棘手的，有的实验室因此浪费资源，徒增了工作量；有的则管理无序，随意堆放，甚至直接弃之。在此，本文就目前土工试验余土的管理方法进行分析和探讨，希望有助于实验室对余土的管理。

1 余土管理的要求和目的

土工试验的国家标准和行业标准(铁路、公路、水利以及水利水电等)，都对土工试验余土的管理提出了要求和规定(表1)。保存土工试验余土的目的均是为了样品复测或补做试验之用。在保存方式方面要求基本相同，铁路规程和公路规程要求更详细、更严格。在保留时间方面除了国标要求提交报告后3个月以上外，其余均为1个月后，水利水电规程还提到了委托单位有特殊要求的情况，在到期处理要求方面国家标准、水电水利都要求考虑环保处理。

因此，不同的标准对余土的管理要求不尽相同，从实验室实际操作来看，几种方式的成本、效果、操作性均有差异。

2 余土管理方法的可行性分析

2.1 余土的保存方式

正常情况下，对于呈可塑状态、土质均匀的土样，在土常规试验后，剩余的土样可为直径约9.5～10cm，高约6cm的圆柱土体。因土样的软硬程度和结构上的差异，以及试验人员制样的经验不同，余土的尺寸可能会有所偏小，或呈现不规则形状。

(1)玻璃瓶保存。

根据现行的土工试验国家标准和水电水利规程，试验余土应保存在适当容器内。通常在容器的选择上，实验室会考虑尽量减少余土的水分散失和结构破坏等因素。有的实验室用带盖的玻璃瓶装余土，在瓶身上贴土样标签。这种方式固然对余土保存较好，但仅适合于数量较少的余土保存。有的实验室业务量较大，需要同时储存数千个甚至更多的余土，如果采用此方法，则需要给这数千个装有余土的玻璃瓶提供足够大的储存场所，且玻璃是易碎材质，成本又高，可见用玻璃瓶保存的方法既不经济且操作难度大。

表1 土工试验标准中余土管理要求

(2)铁皮筒保存。

按照铁路和公路规程则是将余土装回原土样筒(或原包装内)。在工程地质勘察工地现场，技术人员通常用铁皮筒密封包装原状土样。铁皮筒的规格一般为直径10cm，高20cm的带盖圆筒。因铁皮筒的成本较高，通常客户要求回收土样筒，执行此规程存在一定困难。在储存空间方面，除非实验室有较多的富余的储存场所，此保存方法的经济性及操作性均不好。

(3)塑料袋保存。

目前有实验室用透明塑料袋来保存试验余土，其方法如下：首先把余土装入一个袋内，扎好，封严，然后在外面再套一个袋，并把余土的样签放在两个塑料袋之间，然后把外面的袋子扎严实，如此就完成了一个土样的余土包装；同批次的余土，可以用大的透明塑料袋集中装起来，在袋子外侧，标记上样品的试验批号、样品的起止编号及开样日期等信息，方便查找；最后，把这些装着余土的大袋子依次按顺序摆放到储存架子上，并做好保存登记(图1、图2)。塑料袋价格便宜，在堆放时空隙小。虽然塑料袋的密封性没有玻璃瓶和铁皮筒好，但此方法的实用性和可操作性强。

综上所述，用固定形状和容积的密封容器保存余土，可能会出现成本高、储存场所紧张和难于操作的问题，而用形状和容积可变且有密封功能的塑料袋来保存，则成本低，操作方便，实用性强。

2.2 余土的保留时间

图1 塑料袋保存方式

图2 同批次样品保存方式

保留余土的目的是为了复测或补做试验，复测或补做的试验项目与余土的质量密切相关。JGJT87-2012《建筑工程地质勘探与取样技术规程》[6]在12.0.10条规定：岩土试样采取之后至开土试验之间的贮存时间，不宜超过两周。GB 50021-2001《岩土工程勘察规范》(2009版)[7]在9.4节中规定，土样自工地上采取后保存时间不宜超过三周，就应进行室内土工试验(对易于振动液化和水分离析的土试样应就近进行试验)。在此选三周作为土工试验的一个时间界线，除了保留时间上的要求外，同时还要考虑余土的尺寸和在之前的环刀切取试样过程中对土样的扰动程度。据此，用余土可复测或补做的试验项目见表2。

土样在制样过程中受扰动可能导致其结构破坏，以及余土体积不够大的原因，原状土的固结试验、强度试验(直接剪切、三轴压缩、无侧限抗压强度等)、渗透试验、膨胀性试验(膨胀率、膨胀力)、收缩试验等项目均不能用余土复测或补做。根据表2，可用余土复测或补做的试验项目仅为土样的部分物理性试验、自由膨胀率以及化学试验项目等。

表2 不同时间余土可复测或补做的项目

在余土的保留时间方面，土工试验国家标准和行业规程均要求保留到试验报告提交后委托方无疑议或无查询时。在时间长度上，国家标准规定报告提交3个月以后，铁路和公路规程规定1个月后，水电水利规程则可根据委托方的要求来协商保留时间。根据表2，实际可用余土复测或补做的试验项目不多，若非工程项目对场地土的膨胀性或化学性质(用于评价场地土对建筑材料的腐蚀性等)有特殊要求，余土保留1个月是较为适宜的。所有余土都保留3个月，对业务量大的实验室来说，需要预留相当大的储存场所，增加了管理工作方面的难度。

根据上述分析，综合考虑岩土工程项目对土样测试时间的要求、可用余土复测的项目以及土工试验标准对余土保留时间的规定后，实验室可根据工程项目的具体情况弹性管理余土的保留时间。

2.3 不同容器、保留时间对余土试验结果的影响

根据表2，复测含水率和密度时，可能会因保存容器和保留时间的不同而有差异，其他项目则根据其试验原理可以得出，在储存环境条件正常情况下，保存余土的容器类型和保留时间对这些项目的试验结果几乎没有影响。复测余土含水率和密度时，可能会因保存容器和保留时间的不同而有差异，为此做了比对试验。选择了三种容器，第一种为两个透明塑料袋(图1、图2)，第二种为铁皮筒(图3)，第三种为两个一次性塑料碗加保鲜膜(图4)。在保留时间上，根据实验室现存余土的状况和新做试验的余土情况，选择保留时长为30天、22天和14天，其中14天的只做了用塑料袋保存的余土复测试验。

通过用余土复测含水率和密度的复测值与其原试验值做比对，计算出误差值(复测的误差=复测值-原试验值)，依据GB/T50123-2019《土工试验方法标准》5.2和6.2节中最大允许平行差值的规定，划分出了误差范围，并计算出各误差范围内余土数量所占百分比，以此判断余土水分散失和结构完整的程度。复测试验统计结果见表3、表4、表5和表6。

图3 铁皮筒保存方式

图4 塑料碗+保鲜膜保存方式

从表4可以看出，保留时间不论是30天还是22天，含水率复测误差在±2.0%以内时，余土数所占百分比的情况是：塑料碗＞铁皮筒＞塑料袋，说明不同容器对余土的保湿效果不同，塑料碗好于铁皮筒，铁皮筒又强于塑料袋。在本次复测试验中，不同容器保留余土30天，其保湿效果似乎好于保留22天，这可能与土样本身质量有关。同时从表3可以看到，用塑料袋保留14天的余土复测，其复测误差75%都在最大允许平行差值(±1.0%)内，说明用保留两周内的余土复测含水率，其试验结果准确度相对较高。

根据表6的统计结果可以看出，不同的保存容器和不同的保留时间(30天以内)对余土复测密度试验结果的影响，其差异不是很明显。实际上密度试验的复测结果与余土的结构关联较大，主要表现在：余土是密实不易变形还是易受到扰动；是土质均匀还是含有较多包含物。

表3 含水率复测试验统计(一)

表4 含水率复测试验统计(二)

通过对本次复测试验结果的比对分析可以得出，在保存容器方面，类似“塑料碗+保鲜膜”这样的容器及铁皮筒，保湿效果较好；在保留时间方面，复测含水率和密度宜在保留两周内进行，密度试验还需关注余土的结构完整性。

2.4 试验余土的处理方式

关于到期余土的处理方式，土工试验国标和其他行业规程中的要求是一致的，在处理时应考虑余土对环境的污染和相关的卫生要求。一般来说，绝大多数的土样是安全无害的，但若随意露天放置，会影响到周边的环境卫生。也有某些特殊土样，如含有毒物质的土样，或取自瘟疫流行区和农业病虫害流行区的土样，对这些余土的处理是需要专门机构来做的。实验室在管理上要符合环保要求，应与具备相关资质的企业签订协议，由其代为处理试验余土。

表5 密度复测试验统计(一)

表6 密度复测试验统计(二)

3 余土管理的建议

根据上述余土管理的分析，本文对土工试验余土的管理工作提出如下建议。

(1)保存方式：土工实验室需要保存的余土数量通常较多，在保存容器的选择上，可以更多地考虑其经济性、易用性。

(2)保留时间：正常情况下，保留至提交试验报告后1个月；若为一般性质工程项目，实验室可与委托方协商，将保留时间缩短为二至三周；若为重点工程项目，则可适当延长保留时间。

(3)处理方式：随着环保的日益严格，实验室请第三方合格的机构代为处理过期余土最为合适，虽然为此需要付出一些成本代价，但消除了破坏环境卫生和造成环境污染的隐患。

(4)其他建议：信息化的手段在实际工作中也非常重要，参考野外钻探工作人员的方法(把取出的岩土芯样拍摄成彩照作为资料保存)，实验室亦可把余土分批次拍成彩照，保存为电子文件，将来可通过查看留存的照片来获得样品某些表观上的信息。