土工试验中常见问题与对策的研究

土工试验中常见问题与对策的研究

斯月英

（江苏省有色金属华东地质勘查局八一三队）

【摘要】土工试验是岩土工程勘察的重要工作内容，作为工程地质的一项基础性工作，土工试验可以很好地掌握岩土工程勘察的具体内容，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。因此，做好土工试验对工程勘察及工程建设具有重要的意义，值得引起从业人员的注意。本文结合实际的工作经验，对岩土工程勘察土工试验的常见问题进行了总结研究，提出了有针对性的改善建议，从而使土工试验的结果更加精确，以供参考。

【关键词】岩土工程；土工试验；问题；对策；勘察

引言

岩土工程勘察能够反映出某地区的地质条件，岩土体形态等内容，因此对于建筑工程具有重要的作用。但是，当下建筑工程数量呈现出不断增长的态势，再加上勘查工作繁琐细致的要求，加大了岩土工程勘察的难度。存在偏差、错误的勘察报告不仅影响了正常的工程施工，导致经济损失的产生，更重要的是还可能导致安全事故的发生。土工试验在工程设计和施工中具有不可忽视的作用，土工试验为设计计算提供了土的物理力学性质指标，它的结果不仅为解决各类岩土工程实际问题提供力学方面的参照，也在准确测定土性参数的问题上对工程的勘察效果产生影响，可以说土工试验从根本上保证了岩土工程设计的经济合理性和准确性[1]。因此，了解岩土工程勘察土工试验中的常见问题，并根据这些问题有针对性地提出解决策略，有助于提升建筑工程的质量。

1．土工试验的内容与意义

1.1土工试验的内容

土工试验是测定工程地基及填筑料工程性的试验，通过对试验测得数据进行整理和分析，从而为工程的施工提供可靠的参数，此外，土工试验也为获取土的物理性质指标和力学性能指标提供了方法，土工试验主要就是对土性能的研究，以保证地基基础等的施工质量以及建筑结构是安全的[2]。土工试验常规项目主要包括：密度、孔隙比、含水量、液限、塑限等。土工试验主要方法包括：烘干法；环刀法、灌砂法；比重瓶法；平衡锥式液限仪法：液塑限联合测定仪法；渗透试验；直接剪切试验；三轴试验、无侧限抗压强度试验；固结试验。

1.2土工试验的意义

设计人员一旦指定了土的品种和型号，品种、型号一经确定，力学性质参数也就确定，这与其他材料截然不同。土质随着地点的不同，物理性质和力学性质也在不断地变化。因此，在实际工程设计之前，工作人员就需要对工程现场进行严密的地质测试，仅仅通过对室内实验测出的土的性质进行分析，来保证数据的准确性，这种做法是极为不可取的，因为试验的结果极有可能出现一定的偏差，这样会严重影响工程的安全性。这里就为大家提供一个行之有效的方法，工作人员可以将土工实验的成果同相关的指标摆在一起进行分析，通过对数据的分析找寻共性，这样才能保证实验数据的准确性[3]。此外在进行土工试验时，实验人员要严格遵循相关的试验标准和规范，对各个土工试验的相关环节进行完善，这样工程的安全性和稳定性就可以得到很好的保证，最后达到确保工程的质量的目的。

2．岩土工程勘察土工试验中的常见问题与对策

岩土工程勘察是整个工程项目建设的重要组成部分，其试验数据准确不准确，可靠不可靠，直接影响着岩土工程的质量。因此，必须对土工试验的质量严格控制，切实解决土工实验中存在的质量问题，本文以下系统探究了岩土工程勘察土工试验中存在的问题并提出了相应对策。

2.1土工试验仪器故障老化及土工样品处理不规范与对策

目前，我国土工试验仪器都出现了磨损，老化的现象，这些土工试验仪器测量的准确性与可靠性很可能受到了影响、当仪器出现明显故障时，有的实验室为了最大限度地获取利益，使用即将报废的设备、使用这种设备得到的数据可靠性较低，我国对于土工实验室的监管力度较小，缺少成熟的体系。在进行土工试验样本采集的过程中，一些实验人员为了尽快收集到足够的样本，就随意取样，这样的取样方式并不具有代表性，因此得到的数据也并不准确，在样本保存、运输、检测的过程中，实验人员没有按照相关的规范进行，就会对样本的性质造成影响。

针对实验室仪器设备老化的现象，应当积极争取资金对使用年限较旧，无法准确检测的设备进行更换，对于已经无法准确提供测量的设备，需要请专业的维修人员积极修理。在进行岩土样本采集过程中，应当注意规范采集方法，先用销土将两个断面修理平整，严格按照规范操作不能随意取样。

2.2土的比重、密度、含水量试验的问题与对策

土的物性实验中，土的相对密度、密度、含水量，是其中三个最基本的实验，用它们可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。这三项指标极为重要，无论其中的那一项改变，都势必影响土的一系列力学指标。因此，准确测定他们的值，有着重要的意义。

（1）土的相对密度试验

土粒的相对密度是一个相对稳定的值，它决定于土的矿物成分，一般是2.6-2.8。现在许多单位为简化比重试验的操作，在明确同一地区同一类型的土的相对密度基本相同这一特性时，直接选用了比重的经验值，如此一来，实际依据的缺少就直接影响了工程施工的精密度。值得注意的是，如果土中含有有机质，那么土的相对密度便会降到2.4以下，此时应对土样改用中性液体，如二甲苯、汽油、甲苯和煤油，并采用抽气法排气进行实测，只有通过这种方法，才能真实反映土的工程特性。最重要的一点是工作人员要通过收集整理这方面数据，建立适用于本地区各类土的比重值，减少差异后就会为接下来的试验提供便捷。

（2）土的含水量实验

由于各种因素，土的含水量会间接影响成果的准确度，试验人员应取两个以上的土样进行平行试验，这是严格按照试验规程的做法。在去除离散较大的值后取平均值，并结合实际情况，克服不利因素。这期间需要强调的是要注意取样的代表性及均匀性，及时装盒加盖避免水分的损失，这样才能较为准确地测出这一指标。

（3）土的密度试验

土的密度综合反映了土的物质组成和结构特征，而这一特征取决于土粒的重量、孔隙体积的大小和孔隙中水的重量。在此需要提醒大家注意的是在切样时先检查刮土刀刀刃是否出现凹凸不平，对于凹凸不平的刮土刀要及早更换。将土样取入环刀后，需用专门的刮土刀整平环刀两端土样，在切样过程中注意刀法。这里对实验人员要求极高，因此就需要对试验人员从一开始就规范要求，再出现错误时，及时查找错误原因,更换新的刮土刀以确保试样质量，这样，密度试验的结果才会更加准确。

2.3土的液限与塑限试验的问题与对策

通过土的液限、塑限可计算塑性指数和液性指数，按照塑性指数进行土质分类。做液塑限试验时，一般采用搓条法和液塑限联合测定仪法。该试验对试验人员的素质要求很高，因此在实验前，应对实验人员进行严格培训，使他们按照相应的规范严格执行实验步骤。对于塑性指数小于10的粉土存在是否会产生液化、测定土的液、塑限时取标准样等等各种问题，如若直接利用液、塑限之间的相关公式计算出塑限值，测试成果就失去了本身的意义[4]。需要注意的是在测定土的液限、塑限时，要选取标准样，根据工程要求，进行相应的液、塑限试验确定土的名称。试验中误差的出现往往是因使用磨损严重的圆锥仪，或调土不均匀、不透，这些因素极有可能导致试验出现较大的液限值。而实际上，实验人员如果能够根据工程需要，及早的作相应的处理，就会减免误差的出现。这样，土工试验就可以全面的反映土的真实情况，为工程建设服务。

2.4土的力学性试验中的问题与对策

在实际工程中，由于土层的压缩，常会导致其上部建筑物或构筑物沿重力方向产生沉降。此时就需要根据设计的要求测定土的压缩性，计算建筑物或构筑物的沉降量，作为设计的控制数据，以满足使用上的要求，达到建筑物的安全条件。工作人员要及时检查各个环节，在发现实验操作有误或记录有误时，做到及时发现及时解决。在实在找不出原因的情况下，就要重新取土测试。有些单位采用一小时加荷一级的快速法来缩短试验历时，未按慢速法或用次固结增量法校正快法，这种方法严重影响了试验结果的准确度。因此，这种做法是极不可取的。土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。土的抗剪强度指标常常应用到计算承载力时，可以说在工程上正确地测定土的抗剪强度是极具重要意义的。以剪切试验为例，虽然仪器结构限制着该实验，使其存在不少缺点，但由于直接剪切试验指标在生产实践中已积累了大量经验，因此还是被广泛应用到各个工程中。就目前科技水平来看，除以上方法外，抗剪强度的实验方法还有多种，在此就不一一列举了。在进行粉土、粉质黏土及较软弱的土用直接剪切试验时，虽然直接剪切试验方便简单，但其对粉土"粉质黏土及较软弱的土强度指标可信度不足，这就需要工程人员明确加荷条件，控制剪切速率，对土质松软的土样，要分次轻轻施加垂直压力，以防土样挤出。尽管室内实验的规律性要比现场原位测试好，但室内实验测出的结果，有时和理论上的数据存在很大的差距，所以工程人员更应该严谨实验。

2.5土的固结试验中的问题与对策

土固结试验是测定饱和粘性土试样在有侧限条件下加荷排水时，稳定孔隙比与压力关系(压缩曲线)、孔隙比和时间关系(固结曲线)的试验，其目的是为计算土工建筑及地基的沉降量以及佑算区域性的地面沉降量提供相关依据。通过计算求得的各项压缩指标，可用来分析判别土的压绷寺性和天然土层的固结状态，进而对沉降量进行计算。为了准确提供这些压缩指标，土样的获取是关键，其验收、管理、是否扰动均对试验结果产生较大的影响。另外，为了保证试验结果的准确性，整个试验过程应严格按国家杯佳进行。如试验操作中有错误或误差，或者读数记录有误，要及时查找原因，包括仪器设备方面的原因。如查不出原因，应采取补救措施，通知野外技术人员进行补样。

3．结论

岩土工程勘察试验关系着整个工程的安全和质量，土工试验是岩土工程勘察工作的不可缺少的组成部分，从长远来看，对工程的施工极具参考价值。可以说，测试结果的准确程度与否直接影响影响到工程的整体质量。因此对土工试验，工作人员应当给予高度重视，及时发现并解决问题，才能使试验的结果更加准确，为工程设计提供最准确的数据，确保工程的最后完工的质量。

通过国家、行业、企业、个人多方共同努力，建立健全各项相关机制，加强试验室硬件建设、人员培训和新技术新设备的研发，达到提高试验人员认识及专业技术水平、提高设备仪器质量与精度、提高土样质量、增强试验规范性和环境有序性的目的，最终保证土工试验成果的真实性、可靠性、准确性，从而确保工程安全性和稳定性。严谨的工作措施，完整与全面的地勘工作经验，促进岩土工程勘察试验，顺利圆满地完成。

参考文献：

[1]李宝玉.土工试验[M].中国水利水电出版社出版,2011.

[2]潘广灿.岩土工程勘察土工试验中的常见问题[J],2008(11).

[3]张金来,郜松杰.岩土工程勘察土工试验中的常见问题[J].地质灾害与环境保护,2012(01).

[4]刘见天,刘望天.土工击实试验方法浅析[J].工程建设与设计,2005(2).

作者简介：

斯月英，女，1962-，水工环（工程地质）高级工程师，主要从事实验测试技术与管理工作。