摘要：土工試驗(yàn)是是巖土工程勘察、土木工程施工工程監(jiān)理地質(zhì)工作的重要組成部分，是提供工程地質(zhì)評價和建筑物設(shè)計數(shù)據(jù)的重要依據(jù)。文章綜合分析了土工試驗(yàn)依據(jù)、試驗(yàn)注意問題及對成果的須注意的若干問題，并闡述了對土工試驗(yàn)成果進(jìn)行綜合分析的必要性及如何提高綜合分析的準(zhǔn)確性。以期能為工程勘察工作設(shè)計及其它工程應(yīng)用的思路和方法作為借鑒。
　　
　　
　　
　　關(guān)鍵詞：土工試驗(yàn)；問題；實(shí)驗(yàn)指標(biāo)；試驗(yàn)成果；相對密度；分析
　　
　　1前言
　　
　　質(zhì)量是工程建設(shè)的生命。在修筑道路、堤壩、運(yùn)動場、機(jī)場、擋土墻、埋設(shè)管道及建筑物基礎(chǔ)回填等工程建設(shè)工程中時，為了控制土的壓實(shí)質(zhì)量，土工試驗(yàn)測試是其中不可缺少的一部分。實(shí)踐中，工作人員應(yīng)需正確對待，提高試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性，為下一工序打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。土是分散的、多礦物的、多相的和多孔的不均勻體，在取樣、運(yùn)輸過程中常常發(fā)生擾動，加上試驗(yàn)儀器和測試方法的相異以及試驗(yàn)人員的水平不同，使得測試結(jié)果存在這樣或那樣的問題，出現(xiàn)異常，在一定程度上影響了工程設(shè)計的準(zhǔn)確性。因此，研究土工試驗(yàn)，對實(shí)際工作具有一定指導(dǎo)的意義。
　　
　　2土工試驗(yàn)成果分析的必要性
　　土是地殼表層的巖石風(fēng)化后產(chǎn)生的松散堆積物，它具有三個特性：(1)土是松散性材料，不是連續(xù)的固體，因此，在一定程度上具有”流動性”；(2)土是由顆粒(固相)、水(液相)和氣體(氣相)三相物質(zhì)組成；(3)土是自然地質(zhì)歷史產(chǎn)物，非人工制造產(chǎn)物。基于此，土具有不同于其它建筑材料的特征。一般的建筑材料可由設(shè)計人員指定品種和型號，品種、型號一經(jīng)確定，力學(xué)性質(zhì)參數(shù)也就確定。土則不同，建筑物是以天然土層作為地基，擬建地點(diǎn)是什么，土設(shè)計人員就以該種土作為設(shè)計對象。由于各種土的顆粒大小和礦物成分差別很大，土的三相間的數(shù)量比例不盡相同，而且土粒與其周圍的水分又發(fā)生了復(fù)雜的物理化學(xué)作用，因此，造成了土的物理性質(zhì)比較復(fù)雜。土的物理性質(zhì)又在一定程度上決定了它的力學(xué)性質(zhì)，不同地區(qū)的土，有不同的變化。土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)，相對于其它材料來說，是比較復(fù)雜的，如土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是非線性的土的變形在卸荷后一般不能完全恢復(fù)，土的強(qiáng)度也不是一成不變的、土對擾動與存放時間等外部因素特別敏感。那么，通過室內(nèi)試驗(yàn)測出的物理、力學(xué)指標(biāo)，就存在一個是否準(zhǔn)確的問題。如何確定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以及各個指標(biāo)存在那些必然的聯(lián)系，對于工程勘察設(shè)計有很大的指導(dǎo)意義。
　　3土的物理試驗(yàn)及試驗(yàn)成果的分析
　　3．1土的比重、密度、含水量試驗(yàn)。在土的物理試驗(yàn)中，比重、密度、含水量是三個最基本的實(shí)測指標(biāo)，用它們可以換算土的干密度、孔隙比、孔隙度、飽和度等指標(biāo)。它們的變化，不僅影響其它指標(biāo)的變化，而且將使土的一系列力學(xué)性質(zhì)隨之而異。因此，準(zhǔn)確測定這三項(xiàng)指標(biāo)，有著重要的意義。在這三個基本指標(biāo)中，比重是一個相對穩(wěn)定的值，它決定于土的礦物成分，一般砂土為2．65～2．69，粉土為2．70～2．71，粉質(zhì)粘土為2．72～2．73，粘土為2．74～2．76，同一地區(qū)同一類型的比重基本相同。值得注意的是當(dāng)土中含有有機(jī)質(zhì)時，土的比重可降到2.4以下，此時應(yīng)改用中性液體測定，如煤油、汽油甲苯和二甲苯，并采用抽氣法排氣。含水量是最不穩(wěn)定的，不同的土有不同的含水量，而且由于各種因素，如土層的不均勻，取樣不標(biāo)準(zhǔn)，取土器和筒壁的擠壓，土樣在運(yùn)輸和存放期間保護(hù)不當(dāng)?shù)鹊龋�都會影響成果的�?zhǔn)確度。在這些影響因素中，有的屬于土樣客觀存在，有的屬于人為造成。無論屬于哪種，都需要試驗(yàn)人員結(jié)合實(shí)際情況，克服不利因素，準(zhǔn)確測出這一指標(biāo)。土的密度指標(biāo)，雖然也是一個變化值，不同的土樣密度值不同，但對于某一個土樣來說，它的值比較穩(wěn)定和易于準(zhǔn)確測定。要注意在開土過程中，減少人為因素，保證這項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)的準(zhǔn)確度。
　　3.2土的液限與塑限。液限、塑限分別是細(xì)粒土處于可塑狀態(tài)的上限和下限含水量。對于工程來說，土的液限、塑限有著比較重要的實(shí)用意義，用它可計算塑性指數(shù)和液性指數(shù)，評價細(xì)粒土地基的容許承載力，并可按塑性指數(shù)或塑性圖進(jìn)行土質(zhì)分類。而當(dāng)前對土的液限、塑限的測定，存在不少問題。如：測定土的液限、塑限時如何選取標(biāo)準(zhǔn)樣的問題，規(guī)程上大多規(guī)定±要過0.5mm的篩孔，才能進(jìn)行試驗(yàn)。在實(shí)際操作中，有一些土用眼睛觀察含有較多砂粒，一旦過0．5mm篩后做試驗(yàn)，測出的土塑性指數(shù)可能很大，不能反映土的實(shí)際情況。因此，對于這種土最好能采用篩分法確定砂粒含量，如果砂粒含量已達(dá)到確定該土為砂土的標(biāo)準(zhǔn)，那么就不必再做液、塑限試驗(yàn)，反之則可進(jìn)行相應(yīng)的液、塑限試驗(yàn)來確定土的名稱。再比如，對于塑性指數(shù)小于Ф的土，以前叫做輕亞粘土、砂土等，而新規(guī)程統(tǒng)稱粉土。這種土存在是否會產(chǎn)生液化的問題，就需要根據(jù)工程要求，進(jìn)行相關(guān)的粘粒含量測定。
　　3.3土的物性指標(biāo)之間的對比分析。土的物理指標(biāo)間是相互關(guān)聯(lián)的，因此，當(dāng)測出這些指標(biāo)以后，可將其放到一起，進(jìn)行綜合的分析，對其準(zhǔn)確性進(jìn)行判別。比如，在有些成果中，會出現(xiàn)飽和度超過100％的現(xiàn)象，這就說明，在某些試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，存在誤差或者錯誤，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，必要時要重做試驗(yàn)。再如本來在開土的時候，描述土是處在堅硬狀態(tài)，而測試結(jié)果卻是土處在流塑狀態(tài)，液性指數(shù)>1，這種情況，就要對含水量、液限、塑限的測定結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。通過一系列對物性指標(biāo)間關(guān)系的統(tǒng)一分析，可使試驗(yàn)成果的精度進(jìn)一步提高，為工程建設(shè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
　　4土的力學(xué)試驗(yàn)及試驗(yàn)成果分析
　　4．1土的固結(jié)試驗(yàn)。土的固結(jié)試驗(yàn)是測定土體在壓力作用下產(chǎn)生變形的過程。其目的是測定試樣在有測限與軸向排水及受穩(wěn)定荷重作用下的變形和壓力、孔隙比和壓力、以及變形和時間的關(guān)系。通過計算求得的各項(xiàng)壓縮指標(biāo)，可用來分析判別土的壓縮特性和天然土層的固結(jié)狀態(tài)，從而計算土工建筑及地基的沉降量，并估算區(qū)域性的地面沉降量。為了準(zhǔn)確提供這些壓縮指標(biāo)，首先要抓好土樣的驗(yàn)收和管理工作，注意觀察試樣是否擾動。在試驗(yàn)過程中，要嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，消除各種不利因素。出現(xiàn)問題要及時解決。如：在開土描述記錄中，寫到土質(zhì)均勻，含水量較高，土質(zhì)較軟，液性指數(shù)>0．5<1為軟塑土，而測出的壓縮系數(shù)卻較為偏小，壓縮模量偏大。這說明試驗(yàn)操作中有錯誤或誤差，或者讀數(shù)記錄有誤，要
　　及時查找原因，包括儀器設(shè)備方面的原因。如查不出原因，應(yīng)采取補(bǔ)救措施，通知野外技術(shù)人員進(jìn)行補(bǔ)樣。
　　4．2土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學(xué)性質(zhì)之一。在計算承載力，評價地基穩(wěn)定性以及計算擋土墻的土的壓力時，都要用到土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，因此正確地測定土的抗剪強(qiáng)度在工程上具有重要意義。抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法有多種，在試驗(yàn)室內(nèi)常用的有直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)和無測限抗壓試驗(yàn)。在現(xiàn)場原位測試的有十字板剪切試驗(yàn)、大型直接剪切試驗(yàn)等。相對來說，室內(nèi)試驗(yàn)的規(guī)律性，要比現(xiàn)場原位測試好得多。雖然如此，室內(nèi)試驗(yàn)測出的結(jié)果，有時和理論上的數(shù)據(jù)存在很大的差距。比如，無粘性土的c值應(yīng)為0，而在大多數(shù)試驗(yàn)中，測出的值不一定為0，這實(shí)際上也是正常的，因?yàn)樵谒鶞y出的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)中，并不是說c值完全代表土的凝聚力，而值也不完
　　全代表內(nèi)摩擦力，而是兩者互相包含，都代表土的抗剪強(qiáng)度的一部分。在有些直接剪切試驗(yàn)結(jié)果中，有時甚至?xí)�出現(xiàn)粘聚力c為負(fù)值的現(xiàn)象，主要原因在于取標(biāo)準(zhǔn)樣時，所取試樣的性質(zhì)相差太大所致。也就是說不是同一種性質(zhì)的土拿到一起做試驗(yàn)，結(jié)果自然不會符合規(guī)律。在三軸壓縮試驗(yàn)中，如果采用不固結(jié)不排水剪，那么從理論上講，抗剪強(qiáng)度包線應(yīng)為水平線，即內(nèi)摩擦角Ф為0，但是實(shí)際測出的結(jié)果中，總是或多或少地存在一定傾角。造成這種現(xiàn)象的原因，一方面是取土質(zhì)量問題，另一方面在安裝試樣時對土產(chǎn)生了一定的擾動，使土得到了不同程度的固結(jié)等原因。但這并不能說結(jié)果是錯誤的，因?yàn)樗�反映了土中�?yīng)力分布的實(shí)際情況，對于工程來說，有著很大的實(shí)用意義。因此，我們在判斷試驗(yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確，不能僅從理論上確定，而要考慮多方面客觀因素，結(jié)合實(shí)際分析，以期對土的受力情況有一個正確的判斷。
　　4.3土的固結(jié)試驗(yàn)成果與抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系。土的壓縮特性和抗剪強(qiáng)度有著一定的關(guān)系，利用這種關(guān)系，我們可以直觀判斷壓縮結(jié)果和抗剪結(jié)果是否準(zhǔn)確。一般情況下，土的壓縮性越高，壓縮模量越低，而它的快剪強(qiáng)度則越小。當(dāng)然，在有些情況下，要求做固結(jié)快剪，那么，這種關(guān)系可能就不成立了，需要按實(shí)際測出的強(qiáng)度情況判斷。
　　5結(jié)語
　　土工試驗(yàn)是為巖土工程勘察工作，提供有效測試結(jié)果的手段之一，而測試結(jié)果的準(zhǔn)確程度與否，直接影響著工程質(zhì)量和使用安全。當(dāng)然，由于土體自身存在的復(fù)雜性，在試驗(yàn)結(jié)果中，經(jīng)常出現(xiàn)一些異常現(xiàn)象，這就需要本著實(shí)事求是的態(tài)度，將土的物理和力學(xué)性質(zhì)緊密結(jié)合起來，對可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，查找原因，采取補(bǔ)救措施。提交合理準(zhǔn)確的土工試驗(yàn)報告，過是每個土工試驗(yàn)工作者必須做到的。
　　
　　6參考文獻(xiàn)
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