室内土工试验常见问题分析 卢亚男

室内土工试验常见问题分析卢亚男

发表时间：2018-03-20T10:09:38.307Z 来源：《基层建设》2017年第35期作者：卢亚男[导读] 摘要：分析土工室内试验易出现问题的常规项目，阐述土工试验中容易忽略及出错的细节，提出了提高土工试验质量的方式方法。

江苏中泰工程勘测有限公司江苏无锡 214400 摘要：分析土工室内试验易出现问题的常规项目，阐述土工试验中容易忽略及出错的细节，提出了提高土工试验质量的方式方法。

关键词：土工室内试验，物理试验，力学试验，改进措施 1 土的物理试验及试验中存在的主要问题及注意事项 1.1土的含水率、密度、比重试验

在土的物理试验中，比重、含水率、密度是体现土的物理指标的最基本的参数，可以用来换算干密度、孔隙比、饱和度等参数，还影响压缩系数等一系列力学指标。因此这三项试验的操作规范与否，直接关系到其他各项参数的正确性。

土的含水率是不稳定的，并且由于各种因素，如土层的不均匀，野外取样的不规范，运输及存样方式的不恰当，土样选取的不规范不具代表性等，都会影响试验结果的准确度。因此要求野外取样要规范，运输保管样品的过程中不受扰动。要求室内试验时，应切取具有代表性试样，尽量选择土样中段避免两端和边缘土，并及时盖上铝盒盒盖防止水分蒸发。很多试验室为简化计算手续采用恒重量盒，铝盒在使用过程中会有损耗和未洗净的情况，因此建议取样前重新称取盒重。建议取两个以上的试验进行平行试验，以便去除离散较大值以满足允许平行差值，取算术平均值作为试验结果。

土的密度是反映土的物质组成和结构特征的参数。试验时土样按自然沉积方向放置，用涂抹凡士林的环刀垂直下压，用切土刀沿环刀外侧边切削余土边下压至土样高出环刀，用钢丝据割平土样并用刮土刀刮平表面。当土样中含有较大的硬质结核或者小石块等影响环刀表面平整时，应去除结核及小石块并用土填满后刮平。一些试验员在试验时将环刀一次性压入试样或用硬物敲击使环刀嵌入土中，都会使土样收到挤压或者振动，影响力学性质。用切土刀刮平表面时应避免来回多次刮切，使试样表面含水率降低，密度偏大。此外切土刀刃口在长期使用中会磨损有缺口凹凸，应及时更换。

土的比重随土粒的矿物成分而异，砂土的比重约为2.65，粘土的比重约为2.7~2.8。当含有有机质时，土的比重显著减少。由于同一地区同一类型土的比重比较接近，很多试验室采用的经验数据，缺少实际依据，应多试验，多收集本地数据，建立适用于本地区各类土的比重值。

1.2土的液塑限试验

目前很多试验室仍然采用滚搓法结合圆锥法测定液塑限，滚搓法对试验人员技术要求较高，将土条直径搓成3mm同时产生裂缝并开始断裂的标准，个体主观判断差异较大，所以试验结果个体偏差较大，对于低塑限土尤其明显。

对于液塑限联合测定仪法，在测定第一个点（圆锥下沉深度3~4mm）时，由于土样较硬不易调和均匀，导致液限值偏大。且试验过程中，发现存在圆锥未涂抹凡士林，圆锥在自重下沉后未经5s稳定便测读下沉深度，导致试验液限值偏小。

1.3颗粒分析试验

颗粒大小分析的试验方法主要有两大类：一是机械分析方法，如筛分法；二是物理分析法，如密度计法、移液管法、沉淀法等等，其中以密度计法最为普遍。在密度计法分析中，试样过0.075mm洗筛的步骤，有的主张在分析前进行，有的主张在分析后进行。对于本地区黏质粉土特点，主张分析后过筛，理由一是在操作上可以省去一些繁杂的冲洗手续，另一方面由于在筛上反复冲洗，易使土粒损失。

洗盐是颗粒分析中一项重要的分析步骤，对于含有易溶盐的试样经实践未经洗盐与洗盐后相比，未洗盐的粉粒含量高，粘粒含量低；洗盐后粉粒含量低，粘粒含量高。因此试验过程中，应先检验易溶盐含量，后判断是否需要洗盐，不可忽略洗盐过程，以造成对试验结果的偏离。

2 土的力学试验及试验中存在的主要问题 2.1固结试验

标准固结试验，在只需测定压缩系数的试样时，施加每级压力后，每小时变形0.01mm时，测定试样高度变化做为稳定标准。实际工程中，试验室仍然使用无法自动采集数据的单杠杆式固结仪，或为减少室内试验的工作量缩短试验时间，对于固结试验并不要求达到稳定标准，每级荷载下固结1h，最后一级荷载固结24h，以两者变形之比作为校正系数校正变形量，这种方法为快速固结法。但目前仅《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）收录此方法，《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）未将快速固结法列入固结试验标准；《土工试验规程》（SL237-1999）虽收录此方法，但明确说明只适用于渗透性较大的细粒土。故选用快速法时应注意适用范围。固结仪在加压过程中仪器自身会有一定的压缩变形，故应定期进行变形校正试验，以消除仪器变形对试验结果的影响。

2.2直接剪切试验

土的抗剪强度是指土在外力作用下在剪切单位面积上所能承受的最大剪应力，即土体抵抗剪切破坏的极限能力。在确定地基土承载力，评价地基稳定性以及计算挡土墙土压力时，都涉及到土抗剪强度指标，因此测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。

直接剪切仪结构简单操作方便，但最大的缺点是不能有效的控制排水条件。《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）规定快剪方法适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土，而粉质粘土的渗透系数一般为1.2×10-6~6.0×10-5，粉土的渗透系数则更大。在对粉土做直接剪切试验时，发现测力计读数出现峰值情况极少，多数需剪切至位移6mm处，剪切强度指标回归性差，剪切强度仅能作为参考。对于软土，渗水系数虽能符合要求，但往往不能承受荷载发生挤土情况，土样挤入透水石与剪切盒缝隙中而导致无法剪切。

2.3三轴试验

三轴剪切试验相较于直接剪切试验，能严格控制试样排水条件及测定孔隙水压力的变化；剪切面不固定；应力状态比较明确；除抗剪强度外，尚能测定其他指标。

在室内试验时，由于样品数量有限，往往无法切取多个试样，而采取一个试样多级加荷的方法。一个试样多级加荷试验过程中，往往会出现前一级围压下的破坏主应力大于下一级的围压，这样试样受到“预压力”作用，使受力条件复杂，为消除这一影响，后一级的周围压力应等于或大于前一级周围压力下试样破坏时的最大主应力。

3 提高土工试验成果的措施