土工试验常见问题

齐勇

摘要：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。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。

关键词：土工工程勘察;土工试验;常见问题

引言

土工试验是工程勘察中十分关键的一个环节，它能为后续工程的开展提供必要的数据信息。因此，勘察人员不仅要确保试验成果的真实性与可靠性，还要在实际应用当中根据现场的具体状况来开展相关工作。特别对于一些极易发生问题的特殊地质，勘察人员不能直接应用一般的规范。因此，探究土工试验成果在土工工程勘察中的应用具有重要意义。

1土工试验的重要性

土工试验不但是岩石勘察的重要内容，还是地质工作的非常重要的部分。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参数指标。进行工程设计时，要对工程所在地的土质进行认真测试。由于土本身的特性，进行取样活动时的扰动、试验所采用的设备、方法以及人员的差异，都会影响到试验结果，从而导致工程设计的准确性降低。其结果对工程的安全性和稳定性产生不利的影响[1]。所以，必须严格按照相关程序和要求进行土工试验，对出现的问题妥善处理。此外，还需对测试的手段和方法不断地完善，最终提高施工的安全性和经济性。

2土工试验中存在的主要问题

2.1密度试验中出现的问题

土的颗粒重量、空隙的大小、空隙中的水都會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刃有可能因为磨损而出现凹口，这样就会使得测试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，进行野外取样时要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，确保刀刃始终是垂直向下的，切忌左右晃动，避免出现空隙，刀两侧的平整度要完好，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[2]。在使用器皿之前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，进行称量时不要接触到电子秤，避免出现晃动而造成读取的数据有误差。另外，试验还可能出现如下情况，通常情况下，土的颗粒小比重就会有所偏大，不管是淤泥还是砂石，其实际数据都小于理论的数据。比重瓶有100ml和50ml两种类型，在编写试验内容时多采用100ml的作为标准，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小。

2.3颗粒分析试验中存在的问题

土体的颗粒进行室内分析一般采用密度计法，该试验方法所取用的试样土体粒径小于0.075毫米，采用STOCKS公式对土粒的粒径进行计算。实际试验当中，造成误差的原因主要是：首先，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。其次，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。在进行试验的时候，要将悬液的温度控制在28℃以内，最大程度上缩短测试的结果与实际值之间的偏差。

2.4土体固结试验存在的问题

进行土体的固结试验时可根据垂直固结的试验方法进行采样。进行试验时，可使用多孔径排水容器，用铜块放置在样品的两面，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。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。

3土工工程土工试验发展策略

3.1完善土工试验规章制度

土工试验工作实施环节应严格遵守相关制度与章程，每一项试验都有着对应的规范与标准。因此，监管部门可结合当前土工试验行业的具体现状，制定相应的技术法规与规范体系。此外，我国复杂的地质结构与地貌特征，让不同地区所执行的标准存在一定的差异。对此，监管部门可在原有法律法规的基础上，对这些具体操作过程进行优化与完善，实现试验操作制度层面的统一性与合理性，为各项土工试验工作的开展打下良好基础，避免人为因素对土工试验结果的负面影响。

3.2注重含水率试验环节处理手段的优化

土工试验工作人员应注重具体手段的针对性与有效性，结合土工试验的最终目的，对试验方法进行优化，合理分析相关数值，确保含水率试验数据的真实性。含水率试验通常会配合剪切试验与密度试验，因此，取样环节应沿着上面或下面进行横切，取样后获得的样本需要满足其他试验环节的使用需求，确保试验数据结果与真实数据之间的差异最小化。此外，含水率试验环节也要注重温度控制，避免试验样本有机质因高温而分解，影响到最终结果的准确性。

3.3数据校核

针对数据误差，勘察人员可以直接采用室内试验和室外取样两种手段，全面分析试验指标和实物指标出现偏差的具体原因。一般产生误差的原因较多，主要分为以下几种。①在取样过程中，冲击次数较多。取样时一旦给样本带来较大的冲击，则会使其受到很大的压力，其孔隙中的水分会被直接挤出，导致样本硬度增大，压缩系数和孔隙比等转小[3]。在此影响下，试验结果得到的承载力就会比土层本身的承载力大很多。②所取样本属于扰动土。在实际取样过程中，勘察人员没有清除残壁土，或者将被误认为是原状土的扰动土运输到实验室，导致整体压缩系数变大——这种结果和原状土的相关指标完全相反。因此，在取样的时候，工作人员必须仔细清孔，及时发现被扰动的土样。③在野外，勘察人员没有有效保管土样，土样原状被改变，最终导致试验数据失真。

4结束语

由于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：

[1]土工离心模型试验规程[S]。上海：上海科学技术出版社，2010.

[2]林向宇.浅谈土工工程勘察工作中土工试验相关问题[J].吉林省教育学院学报（中旬）.2013（01）.

[3]土工工程勘察规范（GB50021-2001）（2009年版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.