室内土工试验操作过程对黄土湿陷性的影响

室内土工试验操作过程对黄土湿陷性的影响

刘英

江苏省建苑岩土工程勘测有限公司 江苏省南京市 210000

摘要：在岩土工程勘察当中，室内土工试验是非常重要的一项环节，尤其是黄土的湿陷性试验。整个过程中，具体操作是否规范、合理，都会给最终的湿陷性结果带来影响，并作用到最终工程的质量和使用安全上。因此就必须对其操作影响进行探究。

关键词：黄土湿陷性；土工试验；影响

引言

当前国内的黄土区域主要集中在干旱和半干旱地区，基本以湿陷性黄土为主。在建筑中，这类土质通常会对构筑物产生较为严重的不良危害，例如不均匀沉降的现象，并给路基强度和稳定性带来严重破坏。为进一步强化对这类黄土的利用能力，在现代工程开展之前还需在室内开展相应的土工试验，然而要想得到最真实的试验数据，则必须明确试验操作给黄土湿陷性带来的影响，进一步规范操作。

一、黄土湿陷性的特点与危害

湿陷性黄土通常是指饱和与结构都不稳定的黄色土，这个类土质由于其性质稳定性较差，超和程度较低等特点，在遇到在自重压力以及附加压力的影响时便会产生一定的变化，尤其是在遇到浸水的情况之后，其整个结构都可能会受到破坏，并开始下沉^[1]。这种特性作用到实际工程当中，就可能会使路基以及构筑物等发生显著沉降、变形，影响使用安全。从本质来看，它主要受微观结构影响，但因为其微观结构具有极强的不确定性，并且各要素难以被量化，所以湿陷性和微结构之间的关系一直都难以获得，由于缺乏数据研究和可靠的证据，因此，也难以被纳入实际工程的分析和评价当中。

黄土的湿陷危害较多，比如会造成工程和农田损坏、交通断线（如下图1）、基础设施毁坏（如下图2）以及人员伤亡等诸多会影响安全的现象。对于建筑而言，基本都会因为湿陷性影响引起变形，且这种变形都是不均匀、速度快和数量大的，因此不仅会使水塔、烟囱等高耸型的建筑物出现倾斜现象，还会导致房屋梁柱等承重性的部分出现裂缝。

图1 黄土湿陷引起交通断线

图2 黄土湿陷引起城市基础设施损坏

二、试验操作带来的影响

（一）开土方面

试验操作的第一步就是开工，这也是最重要的一个步骤，会直接影响到后续各项数据的精准性。通常试验样品在野外取样的过程中都需要通过人工探井的形式开展，整体原状性保持较好。在开工操作时，一方面，要先观察土柱是否存在人为因素引起的裂缝，倘若存在则不能强行取样，避免给试验结果带来影响。另一方面，开土的时候必须保持土的垂直方向，切削时紧贴环刀壁并往外削，确保土柱直径超过环刀直径，环刀面也必须刮平^[2]。环刀的过程中应该取出代表性的试样进行单独的检测和数据记录工作，以便对其进行更为严密的含水率测试和液塑性试验，此外，还应对其中土的颜色进行仔细的观察和记录，便于后期分析。

（二）含水率方面

在含水率试验中，应保持土样的代表性和无污染性。一旦其中含有碎石和其他杂物等，必须挑出来。装土样的铝盒必须完全用抹布擦拭干净，取出样本之后需马上盖上盖子，防止因为水土流失导致最终的试验结果受影响。一旦不遵循基本规范，就会引起不良后果。

（三）试验操作方面

在黄土的固结试验中，选择压力等级时，如果是选择施加0-200kPa大小的压力时，则需要以50kPa作为每级增量的标准。但如果是需要进行超过200kPa的施压时，则应当以100kPa作为每级增量的标准^[3]。上样时必须保持刀口向下，完成之后对土样、导环、护环、加压盖等方面的衔接程度进行检查，防止发生压空或者起始数据过大的问题。

对湿陷性进行测定时，主要采用单线法和双线法这两种较为严密的检测手段。其中前者是对试样在天然湿度之下进行分类，并完成分级加压的操作，具体以上述的压力值为主，需要注意在各级压力完全稳定之后再进行浸水这一环节的操作，一直到变形现象逐步稳定为止。而后者的方法在初步时与上述方法相同，但在最后一级压力施加时则需要依照取土的深度确定。当前常用的固结仪主要有气压和手工加压两种，但不管使用哪种都需要将试样上下面核对准确，才能保证准确度和科学性的要求。仪器安装好之后还应对其接触进行检查，把压力表调整到零点。进行第一级压力施加时，需每小时对变形数据信息进行测定，完全稳定之后再开展下一级压力，以此类推。当在浸水压力的作用下试样变形完全稳定之后，再给容器当中添加蒸馏水，并浸满容器盒，水面必须比试样顶面高，再读数，且每小时对变形数据信息进行测记，一直到试验完全稳定为止。整个试验过程中一旦时间过长还应该及时对容器当中的水进行补充，确保其始终是浸满的。容器当中的透水石湿度必须和样品的天然含水率保持一致，整个试验环境也不能产生过大的振动，从而使人为因素带来的影响能够降到最低。

（四）数据处理方面

在数据处理方面，各实验室所采用的软件存在很大差异，但一般使用的都是直接将固结试验数据导入进去，软件就会自动计算出湿陷系数。

在整个数据处理过程中，湿陷的起始压力较为较关键。通常不同压力影响下，土的湿陷系数都是有所差异的。比如压力较小的时候，湿陷量就比较小，一旦压力逐渐增加，湿陷量就会随之增加，但整个过程中比较缓慢且变量较小^[4]。只要压力超过限定值之后，湿陷量就会迅速增加，结构的破坏程度就会从原本的少量和缓慢开始转为大量和迅速。这时候所产生的明显性湿陷压力就是起始压力。

三、结束语

总的来说，在当前的黄土湿陷性指标测定当中，基本以双线和单线两种方式为主，但因为双线法更为便捷，工作量较小，因此绝大多数实验室都是使用双线模式。土工试验中的体力劳动甚于脑力劳动，一旦操作不当就可能会给最终的湿陷性结果带来影响，甚至威胁后续工程开展的质量与使用安全。对此，这就必须以该试验的复杂性为基础，细心操作，及时对异常现象进行综合分析并解决，保证最终结果的合理性和真实性。

参考文献：

[1]蒋明元. 探究室内常规土工试验的操作问题[J]. 建材与装饰, 2019, 000(008):235-236.

[2]刘鑫宇, 翟晶. 黄土湿陷性的影响因素试验[J]. 四川水泥, 2019, 000(004):318,330.

[3]王潇潇, 钱海亮, 雷胜友. 黄土湿陷性及其影响因素的研究[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2015, 000(016):5213-5215.

[4]刘博诗, 张延杰, 王旭,等. 人工制备黄土湿陷性影响因素及微观机理研究[J]. 地下空间与工程学报, 2017(2).