土工试验存在的问题分析

土工试验存在的问题分析

蔡林波

浙江省工程物探勘察院310000

摘要：将土工试验中较为常见的一些问题进行了归类，以便使土工试验的结果更加可靠和精确，最终为工程的设计提供更优良的服务。

关键词：土工试验；密度；颗粒；比重

1土工试验的重要性

土工试验不只是进行岩石勘察的一项重要内容，还是地质工作的非常重要的部分。可以说土工试验的结果不仅影响着工程的勘察效果，还为土体的地质性质与变形机理提供了力学等方面的指标，在实际工程中，每一个施工现场的地质情况都是不一样的，即使是在相同的地方，土质也会有所变化。在进行工程设计时，一定要对工程所在地的土质进行仔细的测试，因为土本身的特性，在进行取样等活动时的扰动，以及试验所采用的设备、方法和人员的差异，都会使试验结果出现一些偏差，进而导致工程设计的准确性降低，对工程的安全性和稳定性造成不利影响。所以，一定要严格按照有关程序和要求进行土工试验，对出现的问题妥善处理，并对测试的手段和方法不断地进行完善，从而提高施工的安全性和经济效益。

2土工试验中存在的问题

2.1密度试验中的问题

土的颗粒重量、空隙的大小、空隙中的水的质量都会对土的密度造成影响。密度试验的操作相对简单，但是，在对开土进行切样时使用的刮土刀的刀刃却有可能因为磨损而出现凹口，这样就会使得测试到的密度和饱和度偏大、空隙的比例变小，造成测试结果与实际物理特征的不符，所以在进行切样时要及时对刮土刀进行更换，保证试样准确度。另外，要想利用试验的土体准确的计算出土的密度，最好在进行野外取样时对合理的部分进行切取。在切除的过程中还要注意刀的使用方式，要确保刀刃始终是垂直向下的，切忌左右晃动，以免出现空隙，刀两侧的平整度要完好，从而确保测量到的土样密度真实准确。

2.2比重试验的问题

土的比重是由土本身的矿质成分决定的，是一个比较稳定的数值，通常为2.6-2.8之间，具体的数值主要取决于所含的矿质、颗粒的大小等因素，如果有机质含量较大，比重就会相对较小。在进行第一次试验时通常具有较大难度，其中既有操作程序较为复杂的原因，也与要求的数据准确度较高有关，所以，在进行试验时一定要减少那些人为的误差。在使用器皿之前（例如重瓶）一定要将其洗净烘干，确保装入的土样不会被瓶口和瓶身所污染；在进行煮沸处理时要防止溶液从器皿中溅出，在进行称量时不要接触到电子秤，避免由于出现晃动而造成读取的数据有误差。

另外，试验还可能出现下面的情况：通常情况下，土样的比重都在2.65-2.74之间，土的颗粒小比重就会有所偏大，但是在进行第一次测试的时候，其结果不管是淤泥还是砂石，其实际数据都小于上面的数据，通常，比重瓶会有100ml和50ml两种类型，而比重瓶具体采用哪种型号对试验的结果都不会造成太大的影响，在编写试验内容时都偏向使用100ml的作为标准，装到瓶里的土样会选择15g。但在实际中，50ml的比重瓶就显得太多了，由于在进行煮沸之前加入的水量不能太多，将液体搅拌均匀之后可能仍然有一定的干土没有被浸湿或者凝结成块状，当液体煮沸的时候就可能由于土中含有的气体没有排尽以至于检测到的颗粒比重比实际的数值要小。

2.3抗剪强度试验中的问题

土体对于抵抗剪切的破坏能力的极限数值就是土体的抗剪强度试验。这也是土体的一个重要的力学性质。当进行检测地基的稳定性、计算其承载能力以及对挡土压力的计算等工作时，都需要利用土的抗剪强度数值，所以，一定要对土体的抗剪强度检测做到准确而有效地进行。我们可以采用多种方法对土体的抗剪强度进行试验，而在实验室中常常采用三轴压缩试验、无测限抗压试验以及直接剪切试验。当在施工地点进行测试时又可以采用大型的直接剪切试验和十字板剪切试验等。这两类试验相比较，在室内进行试验要比在施工地进行试验准确得多。所以，有时通过试验得到数据和理论上的数据有着非常大的差距。比方说，无粘性的土c值理论上是0，但是在大部分的试验里测出的数值却不是0，这也是正常现象，因为通过测试所得到的抗剪强度指标必不能准确地表示土体的凝聚力，而测试到的∮并不能完全表示内摩擦力，而且这两者相互包含着，都在一定程度上表示了土体的抗剪强度。在利用直接剪切的方法进行试验时的结果甚至出现过土体的c值变为负数的情况，造成这种现象的主要原因是在取标准土样时，获得的试样性质差距太大，进而使得获得的结果不符合逻辑。当使用三轴压缩进行试验时，假如采用的是不排水剪和不固结的时候，从理论上抗剪强度的包线可以使用水平线，也就是说内部的摩擦力是0，而通过实际的测量其结果往往会在一定程度上存在大小不一的倾角，出现这种情况可能是两方面造成的，一是当对试样进行安装时在一定程度上对土造成了扰动，使得土在一定程度上达到了固结，二是由于取样的土体本身的质量问题。

2.4颗粒分析试验中存在的问题

对土体的颗粒进行室内分析往往采用的是密度计法，这种试验方法所取用的试样一般是土体粒径小于0.075毫米，对土粒的粒径进行计算时大多采用STOCKS公式，但是在实际试验当中，几乎无法满足假设的条件，所以通过试验所得到的结果都会或多或少的有一些误差，造成误差的原因主要有两点：第一，土粒其实并不是球状的，往往呈现的是不规则的图形，这就必然要产生误差。

当颗粒的体积相同时，颗粒的形状越不规则，其沉降的速度就会越慢，这样通过计算所得到的土粒粒径就比实际小。第二，温度的变化而造成的误差。S是通过层流的条件所导出的，而在水力学中，表示流态的雷诺数小于0.5的时候才适用。这使处于紊流状态下的悬浮液不能够满足STOCKS公式中层流的相关要求，所以，在进行试验的时候，要将悬液的温度控制在28℃以内，从而在最大程度上缩短测试的结果与实际值之间的偏差。

2.5土体固结试验存在的问题

进行土体的固结试验时通常可以根据垂直固结的试验方法进行采样，在进行试验时可以使用多孔径排水容器，用铜块放置在样品的两面，以便于样品在固结的时候可以进行径向排水。进行土体固结试验的主要目的是检测当土体受到压力时的形变过程，从而获得样品在受到稳定的荷重作用和轴向的排水时的空隙比与压力、形变与压力、形变与时间的相互关系。以便对土体的压缩特性与土层固结状态进行判断。为了获得准确的相关压力指标必须要对土体的管理和验收工作进行严格的处理，要认真观察样本是否出现变动。在进行试验时，要按照相关标准严格地做好测试工作，尽力消除各种不利的条件，如果发现了问题要及时解决。比方说，在曾经的描述记录中出现过这样的现象，记录中提到的土质非常均匀，质地较软，含水量也较高，液体指数为0.75，但是检测得到的压缩系数却较小，而压缩模量却偏大。需要及时地检查错误原因，快速进行更正。

3结语

土工试验的主要任务是进行土工工程的勘察工作，其数值的结果直接关系到土层的划分和土类的定名，同时还在一定程度上影响着工程的设计与具体施工，因此无论工程规模大小，都必须要进行室内的土工试验。本文主要对密度试验、比重试验、抗剪强度试验、颗粒分析试验、土体固结试验中容易出现的问题进行了分析和讨论，笔者认为，正是因为在试验过程中难免会出现这样或那样的问题，所以相关人员必须要提高自身认识，严格按照有关要求进行操作，以确保试验结果的准确性，为工程的合理性和安全性做出应有的贡献。

参考文献：

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