浅析土工固结试验的影响因素

浅析土工固结试验的影响因素
发布时间：2021-04-08T03:17:02.390Z 来源：《防护工程》2021年1期作者：马志立[导读] 作为一种积累和日后后续工作的参考经验，供工程试验人员和技术人员参考。

河北中核岩土工程有限责任公司科研试验中心河北石家庄 050000
摘要：土工试验在工程勘察工作中占据重要的地位，工程勘察行业离不开土工试验工作。

无论是工程勘察的科研项目还是工程勘察的实际需要，都离不开土工试验工作。

固结试验是土工试验中一项试验。

本文旨在分析固结试验的影响因素，为后面的工程勘察起到参考的作用。

通过逐一分析外部因素和内部因素，通过存在的现象和试验结果，来表述各因素对固结试验指标的影响程度。

关键字：固结试验；影响因素；压缩模量；快速固结试验
前言
土工试验包括多项试验：含水率试验、密度试验、液塑限试验、固结试验、剪切试验、击实试验、承载比试验、回弹模量试验等等。

在众多的工程试验中，固结试验是工程试验中常做的试验，工程勘察几乎都需要做固结试验。

不论是公路、铁路、桥梁、厂房、拆迁房、商业楼、污水厂、化工厂等方面都需要在工程建设前进行工程勘察工作。

本文分析了固结试验的影响因素，作为一种积累和日后后续工作的参考经验，供工程试验人员和技术人员参考。

本文参照固结试验的试验过程，从样品的切取到固结试验结束，分析了影响固结试验数据的影响因素。

影响固结试验的因素有众多，包括人员差异方面、土样的性质方面、环境因素、技术水平等方面。

1.概述
由于土体侧向被限制而不能发生侧向变形，只有竖向单向压缩的条件进行的压缩试验，称为固结试验。

常用的固结试验分为标准固结试验和快速固结试验。

固结试验的压缩性指标是压缩系数和压缩模量。

压缩系数表示单位压力增量作用时，土体孔隙比的减小值。

土的压缩性越大，压缩系数值越大。

土样单向受压，应力增量与应变增量之比称为压缩模量。

坚硬的土样，因为不容易被压密实，压缩系数小，压缩模量大。

反之，松软的土样，压缩系数大，压缩模量小。

常用的表示土体压缩特性的关系曲线是e-p曲线和e-lnp曲线。

通过测定试样在侧限和轴向排水条件下的变形和压力或孔隙比和压力的关系曲线。

根据孔隙比与压力计算出压缩系数和压缩模量等土的压缩性指标，判断土的压缩性，为工程设计提供数据，计算基础沉降。

2.固结试验的影响因素
在土工试验固结试验过程中，总结了固结试验数据的影响因素。

固结试验的影响因素有很多，主要从人员差异方面、土样的性质方面、环境因素、技术水平方面一一分析。

本文所指的试样是原状试样，在取土和运输过程中对原状土的状态没有影响。

2.1人员素质差异影响。

在试验过程中，各个环节的操作需要加强管理。

从试样的保存、切取试样、试样的施加荷载到试验结束过程等方面都存在差异。

思想上的认识和操作中的复杂情况应对需要较高素质的试验人员。

如果由于操作上的失误导致试验数据不准确，这将影响到试验成果的准确性。

因此在组织管理上，从思想上重视，努力培养一批有经验技术能力强的技术人员。

在注重经济效益的同时，也要注重尤其技术人才的培养与锻炼。

在关键岗位，安排从业时间长有经验有技术的人员。

2.2开土过程中，会遇到土中夹杂僵石、草根、树根、大石块等情况，这些夹杂物的存在，会影响到开土的质量。

比如，石块太多，就需要将表面刮平，刮不平的就取下来，用土粒填平，影响了原状土的天然结构。

树根、草根也是如此，刮不平的就剪断，尽可能保持原状土的状态。

夹粗颗粒的土，由于粗颗粒的存在，使压缩模量和压缩系数明显大于同类型的土。

粗颗粒起到了骨架的作用，致使压缩模量偏大，压缩系数偏小。

夹杂草木灰的土，土密度小，压缩模量小，压缩系数大。

由于草木灰的比较轻，有很小的硬度导致了土的压缩模量小，压缩系数大.
2.3在数据分析过程中，孔隙比对压缩指标的影响程度有明显的趋势。

同一类型的土，孔隙比小的，压缩模量大，压缩系数小；空隙比大的，压缩模量小，压缩系数大。

这是由于空隙比大，空隙容易被挤压，使得土压缩模量小，压缩系数大。

2.4试验数据表明土性对压缩模量和压缩系数的影响也较大。

比如同样软硬的粉质黏土和黏土，往往黏土的压缩模量偏大，压缩系数偏小。

这是由于黏土的密实程度较粉质黏土大所致。

2.5土的软硬程度对压缩性质影响。

液性指数是表征土软硬程度的指标。

同一类型的土，液性指数越大，土越软，压缩模量越小，压缩系数越大。

液性指数越大，土越坚硬，压缩模量越大，压缩系数越小。

尤其软土的压缩性质受到软硬程度的影响最大。

水是土体组成成分之一。

如果含水量大，土体就会比较软，导致更容易被挤压，压缩模量小，压缩系数大。

软土最明显的特性是软，在试验过程中防止试样之间粘连和脱离环刀，需要用薄层塑料膜或者玻璃片隔离开。

2.6在开土过程中，刮平是其中一个步骤。

如果刮得不平，比如下凹、上凸对密度和土的压缩性质都有影响。

下凹是整个环刀未被填平，导致重量比实际值小，计算密度变小。

在试验过程中，缺失的部分将被压实，导致压缩系数过大，偏离了实际值。

刮平次数对土的压缩指标也有影响。

对于含水率大，较软的土，如果刮得次数过大，导致环刀表明出现局部松软，破坏了原状土的状态和结构，这对土的压缩性质有很大影响。

为保证压缩土样在天然状态下进行试验，刮平次数不宜过多。

2.7在固结试验过程，向固结容器内装试样要轻拿轻放，遇到容易脱出环刀的土样，要采取必要的措施，防止环刀和试样分离或土样扰动，导致试样状态受到干扰，影响试验数据的准确性。

在固结试验过程中，避免仪器周围震动引起仪器装置震动，导致百分表指针晃动，试验数据记录错误。

在试验过程中，会遇到没有施加预压力，导致施加第一级荷载后，百分表大幅度转动。

所以，在施加第一级荷载前需要检查试样与仪器上下各部件之间是否接触良好。

如果在没有接触的情况下试验，会导致第一级荷载下的百分表读数过大，计算出的压缩系数比真实值大，压缩指标明显偏离了真实值。

2.8在固结试验中，选择的稳定标准对土样的压缩性质也有影响。

快速固结是稳定标准是1h，从试验开始到试验结束需要的试验时间较短。

标准固结试验是24h稳定的标准较严格，从试验开始到试验结束的试验较长。

同一土样在短时间内压缩模量较大，压缩系数较小。

在较长时间内压缩模量较小，压缩系数较大。

研究表明，对2cm厚的一般黏质土的试样，在设定的荷载作用下，1h的固结度一般可以达90%（以24h为稳定标准的固结度为100%计算）。

按1h稳定的速率进行试验，对试验结果的曲线进行校正，可以得到与标准固结试验近似的试验结果。

快速固结试验能满足工程需要。

在工程试验中，多数采用快速固结试验方法。

3.结论
固结试验的成果指标是工程勘察成果中必不可少的一项试验指标。

通过了解土体固结试验的影响因素, 在试验过程中，可以有效地消除或减小可控制因素对土体固结试验的影响，更合理的分析试验数据的合理性，从而得到土体真实准确的固结试验压缩指标，为工程勘察设计研究提供可靠的数字依据。

参考文献：
[1]GB/T 50123-2019，土工试验方法标准，2019
[2]曾庆军、梁景章主编，土力学与地基基础，清华大学出版社，2006
[3]刘成宇主编，土力学，西南交通大学出版社，2010
[4]陈仲颐、周景星、王洪瑾主编，土力学，清华大学出版社，1992。