土工试验中不同方法对结果差异的影响及对策

王淑宏

摘要：土工试验是分析研究土体性质的一项重要手段，只有保证土工试验结果的准确性才可以更科学的掌握土体的物理性质指标和力学性能指标。在实际的土工试验中，影响其结果的准确性与可靠性的因素有非常多，例如：试验人员的差异、试验方法的不同等。本文将通过对两个典型的土工试验分析，详细的说明了土工试验中不同方法对其结果所造成的影响，并给出了有效的解决对策。

关键词：土工试驗；不同方法；结果差异

土工试验是工程实践中非常重要的一个环节，它可以帮助人们更深入的了解土体的性质和状态。然而，实际土工试验的结果却因试验人员的专业素质的不同，试验方法的不同导致土工试验测的结果出现很大的差异性，为了可以有效的提升土工试验结果的准确性，加大对其不同试验方法的研究是非常有必要的。

一、土工试验中的直剪试验

通常人们所说的土的抗剪强度实际上指的是土体抵抗剪应力的最大极限值，简单的来说就是土体能够承受的剪切破坏的最大受剪能力。当土体或土体中的一部分受到了超过抗剪强度的剪应力时，土体或该部分就出现剪切破坏的情况。剪切破坏是土强度破坏总的核心问题，由土强度破坏所引起的问题也非常之多，例如：挡土墙侧压力问题、地基承载力问题、地基稳定性问题等。由此可见，如何准确的掌握土的抗剪强度指标已经成为了土工试验中的首要问题。

直剪试验主要是借助直剪仪来开展的，在实际的剪切过程中，如果土样出现剪切破坏，则这时的剪应力就是土的抗剪强度。为了更好的模拟土体在现场受剪时的排水条件，可以将直剪试验分成快剪、固结快剪以及慢剪三种。第一，快剪试验。快剪试验指的是在向试样施加竖向压力后，立即快速的施加水平剪应力去进行试样剪切。第二，固结快剪试验。固结快剪试验可以允许试样在竖向压力下排水，等到固结稳定后，再立即对其施加水平剪应力，让试样剪切破坏。第三，慢剪试验。慢剪试验同样也允许试样在竖向压力下排水，并在其固结稳定后，再缓慢的对其施加水平剪应力来进行试样剪切。

通过对快剪试验、固结快剪试验以及慢剪试验的结果分析，可以清楚的知道，相同土体，使用不同的实验方法其结果是有一定的差别的，其中，抗剪强度最大的是慢剪试验，然后到固结快剪试验，而快剪试验检测出来土体的抗剪强度最小。不同的直剪试验方法所得出土体的抗剪强度分别对应了三种不同类型、条件的土体。在实际的土工试验中，应该根据实际情况去科学的选择直剪试验的方法。

直剪试验的主要工具是直剪仪，虽然直剪仪具有许多优点，例如：直观、简便、经济等，但它同样也存在着许多缺点，它不仅需要人为进行确定其试验破坏面，而且试样中的应力和应变也存在着不均匀的情况，由于试样中各点应力状态和路径的不同，使得剪切面周围土单元上的主应力出现了一定的变化，而且在其排水控制上也没有能够很好的满足人们的要求，使得测量出来的孔隙水压力有着一定的误差。针对这一情况，人们开始进行了直剪仪的改良，而单剪仪就是其中最具代表性的一种。它可以有效的解决应力应变不均匀的情况，这在很大的程度上提高了土体抗剪强度测量的准确性。

二、土工试验中的三轴压缩试验

就目前的土工试验而言，三轴试验可以说是一种比较完善的检测方法。由于三轴试验能够清晰的将试样受力变形到破坏的整个过程反映出来，所以它被广泛的运用在强度试验和应力应变关系试验中。三轴试验不仅有着良好的排水控制条件，而且还可以通过模拟不同的工况去进行应力路径的试验，即使在不排水的情况下也同样可以进行试样的超静孔隙水压力测试。根据剪切前的固结状态和剪切过程中排水条件的不同，可以将三轴试验分为不固结不排水、试验、固结不排水试验以及固结排水试验三种。对相同的土体，使用三种不同的三轴试验方法进行土体抗剪强度的检测，所得的结果为：排水试验检测出来的土体抗剪强度最大，而固结不排水试验第二，不排水试验的土体抗剪强度最小。

不同路径下的三轴压缩试验也可以分以下几种：第一，静水压缩试验。其主要是向试样当中施加围压，在围压逐渐增加过程中，相同应力增量所引起的应变增量就会逐渐减小，从而到达压实土体的效果。第二，常规三轴伸长试验。在进行常规三轴伸长试验时，通常都是让试样在初始围压下先被各向等压固结，同时保持轴向应力不变，并慢慢加大围压，让试样被逐渐被挤长。第三，常规三轴压缩试验。在进行常规三轴压缩试验时，要保持围压不变，在进行各向等压固结后，再逐渐提升轴向应力直至出现破坏。第四，减压的三轴压缩试验。减压的三轴压缩试验首先让式样在相应的应力下被固结，然后保持轴向应力的大学不变，并慢慢减小围压，这时试样就会逐渐压缩，直到试样出现破坏。

三轴压缩试验应力路径的不同，其土体所表现出来的应力特点也有所差别，所以实际检测出来的土体抗剪强度指标也有一定的差异。虽然三轴试验可以有效的对实际工程所存在着的问题进行模拟，但在实际的使用中也应该结合具体情况进行合理的试验方法选择。就目前实际使用三轴试验中所出现的体变及孔压测量的不准等问题，可以借助滚珠、润滑等工具去消除端部的约束，让支座的形状发生改变，从而能有效的消除不均匀变形的情况，同时也可以通过有效的措施去减少量测膜嵌入的影响。

结束语：总的来说，土工试验是获取土体抗剪强度指标的一个重要手段，通过对直剪试验与三轴试验的分析，我们可以知道不同的试验方法都有着自己的优势与缺点，其试验的结果也是不一样的。直接剪切试验有着简单直接的优点，而三轴试验着可以有效的模拟实际应用中的各种条件，并能够对其排水条件进行有效的控制。在实际的应用中，应该结合实际的土体结构和土体性质进行土工实验方法的选择，这样才可以更好的提升土工试验中结果的准确性。

参考文献

[1]李芳.土工试验中不同方法对结果差异的影响及对策[J].地球，2016（1）

[2]冉玉梅.浅析土工试验数据在解决岩土工程勘察问题中的应用[J]，水能经济，2016（7）.