浅谈土工试验中的问题及解决方法

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现代建设

浅谈土工试验中的问题及解决方法


刘波
（广西长长路桥建设有限公司，广西 南宁 530003）


摘 要：土工试验是测定工程地基及填筑料工程性的试验，然后将试验测得的数据进行整理和分析，从而为工程的施工提供可靠的
参数或者依据。本文对土工试验中的相关问题进行了总结归类，从而使土工试验的结果更加精确，为工程的设计及施工提供更加准
确的服务。

关键词：土工试验；相关问题；物理指标

中图分类号：F293.30 文献标识码：A 文章编号：2109-8089（2011）07-0074-02

1 土工试验的重要性

土工试验在工程设计和施工中有着非常重要的意义，它的结果
不仅为土体的地质性质提供力学方面的参照，还对工程的勘察效果产
生影响。在实际工程的施工中，很难见到两个施工现场的地质情况完
全一样，这主要是由于土质随着地点的不同，在不断地变化。因此，
在工程设计之前，需要对工程现场的地质进行测试。但由于土本身的
特殊性，在取样或者进行测试时，测试结果会受到设备、人员以及试
验方法的影响，大多数情况下，试验的结果都会出现一定的偏差，这
使得后续的设计和施工也会出现一定的偏差，最终影响工程的稳定性
及安全性。在进行土工试验时，要严格遵循相关的试验标准和工序，
对试验过程中出现的问题采取合理的措施进行解决，从而完善土工试
验的各个环节，使工程的安全性和稳定性得到很好的保证。

2 土工试验中存在的问题

2.1 密度试验中的问题
在进行密度试验时，对密度试验的结果产生影响的主要有土粒
的重量、土粒之间空隙的大小以及空隙中水的质量等。密度试验的
操作过程相对比较简单，但是即便如此，在对土体进行切样时，所
使用的刮土刀刀刃会由于磨损而出现一些凹凸不平，这就会对影响
土质的取样，最终使土体测试的密度变大，土粒间的空隙变小，并
且土体的饱和度也会随之增加，这就使得测试结果和实际结果产生
很大的误差。对于这个问题，最好的解决方案是在切样时先检查刮
土刀刀刃是否出现凹凸不平，及时更换凹凸不平的刮土刀。另外，
要使试验的结果更加精确，在取样时在合理的部位进行切样，在切
样过程中注意刀法。一般来说，刀刃垂直于地面，在切取时保持刀
刃的稳定性，从而防止对土体有太大的挤压。这样，密度试验的结
果会更加准确。

2.2 比重试验的问题
比重试验主要是测定土本的比重，对其影响的因素主要有矿质
以及土体颗粒的大小等，土体比重是一个相对稳定的数值，在2.5


2.9之间。如果土壤中

的有机质的比重很大，那么土体的密度反而会
很小，反之土体的密度会大一些。在第一次进行比重试验时可能会
有更大的难度，其原因主要是操作的复杂程度高，并且在操作时不
能出现差错。比重试验对测试数据要求的精度较高，因此可以采用
多次测量取平均值的方法进行，并且在测试过程中要尽量减少试验
过程中产生的误差，如使用相关器皿之前要清洗干净并且烘干，防
止残留在器皿中的水对试验结果造成影响，在进行衡量时不仅要保
证电子称的精确性，还要在衡量过程中避免触弄电子称等。一般来
说试验结果会在2.55-2.75之间，如果土粒较小并且土粒间的空隙较
小，那么比重会有所增加。在第一次进行比重测试时，它的实际测
量结果很可能会小于实际土体比重，因此还需要多进行几次比重试
验。在试验过程中，一般采用100ml的比重瓶，进行煮沸时，水也不
能过满过多，对于凝结成块的土体要将其分为小块，还要确保煮沸
后土粒间的水气完全排出。这样，比重试验的结果才能得到很好的
保证。
2.3 抗剪强度试验中的问题
抗剪强度试验主要是对土体抵抗剪切破坏能力的试验，它也
是土体的一个非常重要的力学参考指标。在计算地基的承载能力以
及地基的稳定性时，它是一个重要的参数，它必须要有很高的精确
性，否则就会影响其他方面的计算。对于土体抗剪强度试验可以采
用三种方式对其进行试验。分别为无测限抗压试验、三轴压缩剪切
试验和直接剪切试验，在实际测量时，一般采用的是十字板剪切试
验和直接剪切试验，原因是它的试验结果会更加精确，也更接近实
际土体的抗剪强度。但是在试验时，可以会发生的问题是试验的结
果和理论数据的结果有较大的差距，如无粘性的土c值从理论上来为
0，但在实际试验时，大多数情况不会得到正确的结果，但这并不是
试验错误，属于正常现象。这是因为实际测试的结果没有将土体的
凝聚力反应出来，也没考虑到土粒间的内摩擦力，但这也是影响土

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2011年第10卷第7期



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体抗剪强度的一些因子，只不过它的作用可能相对来说会弱一些。
另外，在某些情况下，实际试验的土体抗剪强度可能会变为负值，
这是取样过程中出现了问题，从而使得试验结果和实验结果不符，
当发生这种情况时，必须进行重新取样和试验。在采用三轴压缩的
方法进行试验时，如果没有对土体进行排水，那么理论上土体的抗
剪强度可能为0，但实际测试的结果往往会有一定的误差，这主要有
两个方面的原因：一是土体本身质量问题

，二是试验对土产生的干
扰，从而使土粒之间的空隙变小。

2.4 颗粒分析试验中存在的问题
颗粒分析试验主要是分析土体颗粒的直径、形状等。一般
来说采用密度计法进行试验，采用这种方法取样的土体颗粒的粒
径在0.07mm以内，然后进行土粒的粒径的计算，所采用的公式是
STOCKS。实际土粒参数可能并不符合公式假设的条件，因此在计算
时就不可避免地会产生误差，产生误差的原因主要有两个方面。首
先是颗粒分析受到温度的影响，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。第二，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，因此，在进行颗粒分析试
验时，最好使悬液的温度控制在28℃以内，这样就可以减少试验结
果和实际值之间的偏差。其次是土粒的形状不是球状结构。如果颗
粒的体积相同，而颗粒的形状不规则的话，它的沉降的速度也就越
慢，这样通过计算所得到的土粒粒径就比实际小。

2.5 土体固结试验存在的问题
土体固结试验主要是对饱和黏性土加荷和排水条件下的压力以
及变形试验，在试验时常常根据垂直固结试验的方法采样。为了使
样品在固结时可以径向排水，在土体固结试验时采用多孔径排水窗
口，并且让铜块放在样品的两侧。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，这对于土层的固结状态和土体的压缩特性的判断来说
具有积极的意义。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。举
个例子来说，在以往的描述记录中出现过这种现象：记录中提到的
土质非常均匀，含水量也较高，质地较软，液体指数为0.7，但是实
际试验所得到的压缩系数却比较小，而压缩模量却偏大。因此要及
时检查发生错误的原因，并采取合理的措施进行纠正。

3 结语

土工试验的结果一定程度上可以反应土体的性质，如密度、
抗剪能力等，它对工程的施工来说有着很高的参考价值，因此也会
影响到工程的整体质量。一般来说，无论工程规模大小如何，都要
进行土工试验。土工试验的内容有很多，本文主要对其中的密度试

验、比重试验、抗剪强度试验、颗粒分析试验以及土体固结试验中
比较常见的问题进行了分析并提出了

一些解决方案，一般来说，在
这种试验中，不可能不出现试验问题，在问题发生时要采取合理的
措施进行解决。试验时既要保证操作符合相关标准，也要提高试验
人员的意识，从而使试验的结果更加准确，这对工程整体质量也是
很好的保证。

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