关于土工试验结果异常分析

关于土工试验结果异常的分析
摘要：总结室内土工试验的经验教训，并就试验中出现的异常现象或偏差进行了较深入地分析探讨，同时提出了试验成果综合分析方法，具有一定的工程经济意义。

关键词：土粒比重；界限含水量；固结试验; 抗剪强度
研究土工试验中异常现象及实测成果的综合分析处理是有十分重要的意义的。

1 土的含水率、土粒比重、天然密度试验
土的含水率、土粒比重、天然密度是三项基本物性指标，用它们可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙度、饱和度等其它的物性指标，三项基本指标的正确与否，不仅影响其它物理指标的变化，而且还影响土的力学指标。

因此准确测定他们的值，有着重要的意义。

土的含水率是三个基本物理指标中最不稳定的一个，其变化范围可在15%~60%。

不同的土，含水量就可能不一样，而且由于各种因素，如土层的埋深不一、土层的不均匀、取样不标准、被扰动或进水、取土器和筒壁的挤压、土样在运输和存放期间保护不当而失水等。

因此实验人员应结合实际情况，排除干扰因素的影响，得出土的比较准确的含水量。

同时对实测的含水率值应与切样时估计的含水率及干湿程度作一下对比，如果二者相差太远，则要分析其原因，如实测含水量大于估计值很多，可能是烘干时间太短(国标[1]规定为8ｈ)，没有烘干；可能是烘干温度过低(国标[1]规定为105℃~110℃)，土粒周围的结合水还没有汽化；可能是在取样时土样被
扰动局部进水；可能是粘粒含量很高的土类，如红粘土、膨胀土，粘粒含量很多，有更大的比表面积，能吸附更多的结合水，而结合水具有似固体的性质，在估计含水量值能误导实验人员的感觉。

总之要先找出原因，然后作出适当的处理和调整。

土粒比重gs是计算土的天然孔隙比、饱和度、粒度成分指标的参数，直接关系到对地基土工程地质性质的评价。

土粒比重是土的基本物理指标之一，是一个相对稳定的值，它决定于土的矿物成分，一般无机矿物颗粒的比重为2.6~2.8；有机质为2.4~2.5；泥炭为1.5~1.8，土的比重变化幅度很小，通常可按经验数值选用(见表1)。

值得注意的是当土中含有有机质时，土的相对密度可降到2.4以下。

表1土粒比重gs及塑性指数ip参考值
土的名称砂土粉土粉质粘土粘土
塑性指数ip / ip＜10 10＜ip≤17 ip＞17
土粒比重gs 2.65~2.69 2.70~2.71 2.72~2.73
2.74~2.76
2土的界限含水量试验
界限含水量土样制备的方式会影响测试结果。

国标中规定对于比较均匀的土可采用天然含水状态的土样，对土中含有较多的砂、砾、卵石的土类，采用风干土样，过0.5mm筛，再加水浸润一昼夜。

采用天然含水状态的土样时，应尽量将土样切碎，但土样含水率较大或粘性较大时，非常难切到很细，大部土团粒径均>0.5mm，因此在加水浸润时，很难达到均匀状态，土膏中总是有一个个的硬粒，
这对试验结果影响很大，故是否采用天然含水状态的土样应视含水率及粘性大小而定。

如果采用风干土样，可先将土样粉碎，过0.5mm 筛，土样团粒细且均匀，加水浸润足够长的时间，至少为一昼夜，最好是更长的时间，因为浸润时间越长，土粒水化作用越充分，使土粒吸附的结合水达到天然状态下土粒周围结合水程度，由于结合水反映土的塑性，从而使测出的结果更能真实地反映土的实际塑性。

目前许多土工实验人员为了满足工程工期的需要，往往不采用费时的风干试样，而是采用105℃~110℃温度下的烘干试样，而且浸润也达不到24ｈ的要求，这对试验结果造成两方面的影响，一方面，浸润时间达不到要求，土粒与水作用形成结合水不充分，测出的塑性指标偏小；另一方面，在烘干过程中，土中的胶结物固化，使土粒团聚，且这种胶结固化是不可逆的，加水浸润后，在短时间内团聚的土粒吸附结合水的程度达不到天然状态，致使所测塑性指标偏小。

因此在界限含水量试验中，尽量不要采用烘干试样，且试样浸润时间应尽量长，使实测界限含水量与实际情况相符。

3土的固结试验
土的固结试验是测定土体在压力作用下的压缩特性，借以计算建筑物或构筑物的沉降量，作为设计的控制数据。

除一些特殊工程要在现场做测试外，大多数实验是在室内进行的。

影响成果准确度的因素也很多，有一些是比较容易找到原因的，如在开土的过程中，感到土是较软的或测出的液性指数较大，而测出的压缩模量较大，这说明实验操作有误或记录有误或是仪器有较长时间没有校正，致
使仪器变形量过大等等，要检查各个环节。

如在开土时感到土较硬而测出的压缩模量却较小，这可能是所取环刀样中已存在扰动结构面或已进水；如在固结试验过程中，发现某一级荷载作用下，百分表测出变形量接近甚至小于同级荷载作用下的仪器变形量，这可能是安装试样时仪器归零有问题或土样为膨胀土。

4土的抗剪强度
试验土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。

在计算承载力、评价地基、边坡稳定性及计算挡土墙的土压力时，都要用到土的抗剪强度指标，因此正确地测定土的抗剪强度指标在工程上具有重要意义。

室内抗剪强度测出粘聚力ｃ值有时出现异常情况，如粘性土的ｃ值为负值、无粘性土的ｃ值不为0等，前者主要是因为所取试样的性质不均匀，后者是因为从理论上讲只有洁净干燥的砂土及水下的饱和砂土其ｃ值才为0，而对具有一定含水率的湿砂及含有一定量粘性土的砂类土，实测出的ｃ值并不为0，因为湿砂内部颗粒之间产生毛细压力，由毛细压力产生粘聚力称为“假内聚力”，另外，不洁净的砂类土中的粘性土也会产生一定的ｃ值。

注：文章内的图表及公式请以pdf格式查看。