勘察土工試驗中若干問題的探討

鮑素梅

摘要：本文簡要的闡述了勘察土工試驗的流程，對其常見問題從收樣、制樣，物理性能指標試驗、力學性能指標試驗以及試驗成果數據匯總等方面進行了探討。對試驗方法、數據處理和成果分析中可能出現的問題提出一些建議和看法。

關鍵詞：液限；塑限；抗剪強度；固結試驗

1、前言

室內勘察土工試驗是解決土工問題的一個重要環節，它與勘探取樣、設計、施工都有關系，為工程勘察和設計提供可靠的計算數據。由于自然界土層自身的不均勻性，取樣、保存和運輸過程中對原狀土的擾動，試驗儀器設備、操作方法上的差異以及試驗人員素質的參差不齊，使得勘察土工試驗中試驗結果存在各種問題，在一定程度上影響到巖土工程勘察的準確評價。因此對于勘察土工試驗中存在的問題和試驗成果的綜合分析有著十分重要的意義。

2、接收土樣和樣品制備中應注意的若干問題

2.1接收土樣時應注意的問題

由于水利、水運和公路工程現行的土工試驗標準規范在要求和試驗方法存在著差異，因此在接收土樣時，應對工程項目的類型和規模進行相應的確認，明確試驗的依據。同時根據委托方送檢時的抽樣單復核送檢土樣的數量，并詳細檢查每個送檢的原狀土樣上孔號、樁號、取樣深度等信息是否完整、樣品性狀是否符合要求。

2.2制備樣品時應注意的問題

制樣時，應在檢測記錄上詳細記錄土樣的顏色、礦物成分、軟硬程度、塑性狀態、是否含有雜質等。這樣有利于后期數據整理時進行對比和綜合分析處理，得出符合工程實際的試驗數據，同時也有助于試驗檢測人員經驗的積累。例如，在開土的時候，描述該土樣處于可塑或軟塑狀態，初步定名為粘土；而測試的結果卻是該土處于流塑狀態，液性指數>1，實際定名為淤泥質粘土。對此，就要對含水率、濕密度、液限、塑限的測定結果進行復核，及時找出錯誤并予以修正。制樣時應將多余的原狀土樣留樣以備試驗結果產生誤差或產生爭議時重新試驗或參考使用。

3、勘察土工物理力學性能試驗時應注意的問題

3.1土的含水率、土粒比重、土的天然密度

土的含水率、土粒比重、土的天然密度是三項最基本的物理性能指標，用它們可以換算出土的干密度、孔隙比、孔隙率、天然飽和度等其它的物理性能指標。這三項指標的準確與否，不僅影響到其它物理性能指標的變化，而且同時還會影響土的力學性能指標。例如某次勘察土工常規試驗中，當檢測員將土樣的含水率、天然密度、土粒比重、界限含水率等指標錄入土工微機試驗信息處理系統中，發現某土樣的飽和度超過100%的現象，土工試驗中土樣的最高飽和度≤100，飽和度超過100%，說明了該土樣某些試驗數據存在異常，而這個異常往往是原始的三個物理指標測定有問題造成的。分析后得出結論是含水率和濕密度不匹配造成了天然飽和度的超百分百。經檢查留樣的土樣后發現，該原狀土含有較多的砂和貝殼且分布較為不均勻。重新取樣測量試樣含水率后錄入系統得出了正確的試驗結果。所以確保土的含水率、土粒比重、土的天然密度這三個物理性能指標的準確性，是提高其它指標準確度的前提。

3.2土的液限和塑限

土的稠度狀態就是土的軟硬狀態，工程常以堅硬、硬塑、可塑、軟塑、流塑來分辨土的稠度狀態。描述這些稠度狀態的界限的含水率稱為界限含水率。土常用的界限含水率的有液限和塑限。對于工程來說，土的液限和塑限有著比較重要的實際意義。

目前在不同規范下對土的界限含水率的測定還存在著一定的差異。在《土工試驗方法標準》中，液限的標準確定還處于過渡時期，即76g圓錐下沉10mm和17mm為液限含水率。而對于水利水電工程，《土工試驗規程》中規定，液塑限聯合測定儀76g圓錐下沉17mm為液限含水率，下沉2mm為塑限含水率?！豆吠凉ぴ囼炓幊獭穭t規定，液塑限聯合測定儀100g圓錐下沉20mm為液限含水率，通過判定土樣類別再根據液限與塑限通過液限與塑限入土深度關系曲線，求得土樣的塑限。

對于測定土的液限、塑限時取樣標準的問題，國標上規定土要過0.5mm的篩才能進行試驗。在實際操作過程中，有一些土（如殘積土）用眼睛觀察含有較多的砂粒、礫石、巖屑、巖塊等，一旦過0.5mm篩后做界限含水率試驗，測出的塑性指數可能很大，不能反映土的實際情況。因此這種土最好能采用篩分法確定砂粒含量。實際試驗中，常常會遇到某些特殊土壤，難以定名。這時候就可以根據工程的性質和需要，做相應的處理。

3.3土的抗剪強度

土的抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，它包含粘聚力和內摩擦角兩個指標，是土的重要力學性質之一。在計算地基承載力和評價地基穩定性時，都要用到土的抗剪強度指標，因此正確的測定土的抗剪強度指標在工程上具有重要意義。有時候試驗數據和理論數據存在很大的差距，比如：無粘性土的C值正常情況下應該為零。而在實際試驗中，測出的C值往往不為零。實際上，這也是正常的，因為在所測出的抗剪強度指標中，并不是C值完全代表土的凝聚力，而φ值也不完全代表內摩擦角。而是兩者相互包含，都代表土的抗剪強度的一部分。在有些砂性土的直接抗剪強度中，有時甚至會出現粘聚力C為負值的現象，其主要原因是在于取樣不均勻，所取試樣的性質相差太多而致。測定土的抗剪強度比較簡單的方法是采用應變控制式直剪儀進行試驗。這種儀器操作簡單但也存在許多缺點。最大的缺點就是無法控制試樣的排水條件。三軸壓縮試驗是測定土抗剪強度的另一種方法，它除了可以嚴格控制試樣排水條件外，還能同時測定試樣內的孔隙壓力和體積變化。

3.4土的固結試驗

土的固結試驗是研究土體一維變形特性的測試方法。它是測定土體在壓力作用下的壓縮特性。其目的是測定試樣在荷載作用下的變形和壓力、孔隙比和壓力、變形和時間的關系。所得的各項指標用以判斷土的壓縮性和計算土工建筑物與地基的沉降。固結試驗成果一般整理成e-p曲線或e-lgp曲線，以便計算土的壓縮系數、壓縮指數、回彈指數、先期固結壓力、壓縮模量等。對于飽和土體通過標準固結試驗可以繪制出變形與時間的關系曲線，從而計算整理出固結系數等指標。土的壓縮特性指標與土的性質、狀態、應力條件及測試方法有關，因此，選取有代表性的試樣與確定合理的測試方法是取得正確試驗成果的基本要求。

4、勘察土工試驗成果的綜合分析

勘察土工試驗的各項指標是相互關聯的，可以將各項指標記性綜合分析，互為驗證，對其準確性進行判別。一般情況下，同一種土的含水率高，則密度較低，孔隙比也高。土的物理性質基本上能夠決定土的力學性質，土的液性指數越大，其壓縮性也越大，而抗剪強度反而越小。土的壓縮特性和抗剪強度有著一定的關系，利用這種關系，我們可以直觀的判斷壓縮結果和抗剪結果是否匹配。一般情況下，土的含水率越大，土的壓縮性就越高，而土的抗剪強度就越小。通過各項指標間的關系分析，可以對試驗成果進行有效的驗證。

5、結束語

勘察土工試驗是為巖土工程勘察工作提供試驗結果的手段之一，其試驗結果的準確性直接影響工程的質量和安全性。當然，由于土體自身構造的復雜性，在試驗結果中，經常會出現一些異常的數值。這就需要我們試驗檢測人員本著實事求是的態度，將土的物理性質和力學性質緊密結合起來對可疑數據進行綜合的分析，查根究底，對錯誤的數據進行修正，以確保試驗結果的有效性和準備性。

參考文獻

[1]謝永德.土工試驗常見問題探討[J].西部探礦工程，2016（1）

[2]張俊.淺析土工試驗質量管理[J].中小企業管理與科技，2017（33）

[3]劉鵬.室內土工試驗數據準確性探討[J].科技信息，2017（23）

（作者單位：河北恒生永筑巖土工程有限公司）