土工试验质量管理与常见问题分析

文/齐艳霞 河北省地矿局石家庄综合地质大队 河北省 石家庄 050085

土工试验质量管理与常见问题分析

文/齐艳霞 河北省地矿局石家庄综合地质大队 河北省 石家庄 050085

土工试验是为了测定土的基本工程性质，为工程设计和施工提供可靠的参数，是正确评价工程地质条件不可缺少的依据。现从土样、试验方法的选择、试验过程控制、试验成果的整理、质量保证几个方面来分析。

土样；试验；土的程度关系

1、土样

1.1 取样要求

取样的数量应满足试验项目和试验方法的要求。采取原状土或扰动土样，应根据工程需要和土的特性确定，所取土样应具有代表性。采取原状土样时应防止土样受到冲击和挤压，以保持土样的原状性及天然湿度。

1.2 土样包装运输

原状土样和需测定含水率的扰动土样应立即密封，表明上下方向，贴好编号标签。在运输过程中要有防震、防晒、防冻、防潮措施。原状土样在现场采取后，应在7 ～10天内送到实验室；特殊状态的土样，应立即送实验室进行试验。

1.3 土样管理

实验室应将送达的样品统一编号、登记、顺序存放。样品自取样之日起至开始试验的时间应不超过三周，试验后的余土应储存于适当容器内，一般保存到试验报告提出三个月以后，委托单位对试验报告未提出任何疑义，方可处理。

1.4 土样制备

原状试样应按自然沉积方向开启土样筒，应对土样进行详细描述，做好开样记录。开样记录在验证取土质量、复核测试成果时，有很重要作用。

用环刀切取试样时，应垂直下压，不能倾斜。当土样较软时，应将土样水平放置，切成略大于环刀高度的土样段，用环刀一次压人制成试样。对坚硬状态的土，用硬物敲击会使土的密度变小，超出了误差范围，并且使压缩系数增大，压缩模量减小，粘聚力、摩擦角减小，降低了该土样的强度。粉土中的夹杂物，如小砾石等，会影响土的力学性质；若挑出夹杂物后，该土样的压缩系数增大、压缩模量减小，粘聚力降低；对于含有钙质结核的试样，在影响开土的情况下应去除，但必须用原样填补起来，否则会使土的天然密度变小，土的压缩系数增大、压缩模量减小，同时粘聚力和摩擦角都减小。

土样制备是很关键的，直接影响以后的各种试验，会影响土工试验结果的准确性、可靠性。

2、试验方法的选择

试验方法的选择应满足客户要求，符合相应的标准，规范和规程。采用《土工试验方法标准》GB/T50123-1999；《土工试验规程》SL237-1999；《公路土工试验规程》JTG E40-2007；《铁路工程土工试验规程》TB10102-2010。对有多个试验方法的，应根据土的具体特性和实际工程的技术要求选用合适的试验方法。

3、试验过程控制

3.1 土的物理性质试验控制

土的物理性质试验以重复性平行试验控制，以平均值作为最终结果。

土的含水率是土的基本物性指标之一，也是工程施工质量控制的依据。控制好烘箱内的温度，一般在105℃～110℃，对含有机质超过干土质量5%的土，温度应控制在65℃～70℃。

土的密度综合反映了土的物质组成和结构特征，应取2个以上平行试验，去除离散较大的值后取平均值，差值不得大于0.03g/cm3。.刮土刀经长期使用会磨损，中间呈凹状，环刀两端凸起、不平，造成测得的密度值会偏大，注意及时更换。

土粒的比重决定于土的矿物成分，它的数值一般是2.6～2.8。煮沸时间砂土不少于30分钟，粘土、粉土不少于1小时，注意比重瓶内悬液不要溢出。必须进行两次平行测定，两次测定的差值不大于0.02。

做界限含水率试验时，要注意将土样调拌均匀，填入土样杯时，杯中不要留孔隙，要密实刮平，否则数据不准确，会有误差。

3.2 土的力学性质试验控制

制备直接剪切的试样，应将土样上、下方向颠倒放置，剪切试样不得少于四个。有时做剪切试验，会出现粘聚力c为负值的现象，这是因为土样不均匀，所取试样的性质相差太大造成的。直剪仪要经常检查保养，测力环要每年校准，每次校准后要重新计算测力环系数，只有这样才能保证数据的准确性。

做三轴试验时，必须要制备3个以上性质相同的试样，在不同周围压力下进行试验。周围压力应根据工程实际荷重确定。在只要求提供土的强度指标时，浅层土可采用较小压力50、100、200、300、kPa，10m以下采用100、200、300、400kPa。现在很多实验室购买了全自动三轴仪，数据都是自动采集、自动传输，仪器要经常运行检查、保养，传感器要每年进行校准，要保证仪器的可靠性、数据的准确性。

做固结试验，加压设备应垂直在瞬间施加各级压力，不能有冲击力。固结仪及加压设备应定期校准，并应做仪器变形校正曲线。

3.3 土的化学性质控制

土的化学性质分析以标准物质控制准确度，重量分析控制精密度并与空白试验相结合。应根据土的特性正确选择标准物质，每批次带标准物质应不少于10%。以标准物质选择是否合适；准确度、精密度、空白试验是否合格以及岩矿分析的基本要求作为判定依据。

4、试验成果的整理

试验结束后，要整理试验数据，出最终的试验报告。试验报告所依据的试验数据，应进行整理、检查、分析，经确定无误后方可采用。对试验资料中明显不合理的数据、超出误差范围的数据应分析原因，进行一定的补充试验后，决定对可疑数据的取舍。

5、质量保证

试验室的人员、设备、环境条件和质量管理体系的有效运行是质量的保证。

5.1 测试人员

土工试验室应确保具有从事本专业试验、审核及签署试验报告能力的专业技术人员和管理人员。当使用合同制人员和在培人员时应对其安排适当的监督。对所有从事试验的人员应进行培训、考核持证上岗。试验室应确定培训需求，建立并保持人员培训程序和计划。

5.2 试验设备

使用符合标准的室内土工试验仪器设备。其基本参数、计量特性及土工仪器的结构、材料、工作环境应符合GB/T15046-94《土工仪器的基本参数及通用条件》中的有关规定。试验室的仪器设备要按规定期限送到有资质的计量单位，检定或校准，有些需要自校的设备要经常进行自校。易磨损设备要及时更新换代。有些需要期间核查的仪器设备要按规定的程序进行。要经常对仪器设备进行运行检查和维修保养。设备应该由经过授权的人员操作。

6、综合分析

试验完成后，将所有试验结果汇总到一张成果表上，认真检查试验项目是否满足委托单的要求，试验方法是否合适，土的定名与相关标准、规范是否相符，同一个土样各项指标间关系是否合理。

6.1 土的天然含水率、天然密度与孔隙比、天然饱和度之间的关系：

一般情况，同一种土的天然含水率高，天然密度小，则孔隙比较大。

6.2 土的力学性质与天然密度、塑性指数、液性指数之间的关系：

孔隙比大时e-p压缩曲线较陡，压缩性较大；孔隙比较小时，e-p压缩曲线平缓，压缩性较小。塑性指数大时，e-p压缩曲线较陡，压缩系数较大；塑性指数较小时，e-p压缩曲线平缓，压缩系数较小。

土的粘聚力随土的密度增大而增大，内摩擦角则相应降低。土的液性指数越大其压缩性也越大，而抗剪强度越小。

6.3黄土湿陷性与相关指标之间的关系：

黄土湿陷性系数随含水率的增大而逐渐减小，一般含水率大于25%时，就不应具有湿陷性。天然孔隙比随深度的增加而减小，湿陷性随天然孔隙比的减小而减弱。天然饱和度随深度的增加而增大，湿陷性随饱和度增大而减弱，当饱和度大于75%时，就不应具有湿陷性。当液限小于30%时，湿陷较强烈。

6.4 开土描述验证取土质量、复核测试成果：

在开样过程中，开样记录描述土是软塑，而测出的液性指数较小，压缩系数也小，这需要查找原因是操作有误还是记录有误，需要复查试验过程，及时改正。

综上所述，土工试验测试结果准确与否，直接影响着工程质量和安全性。认真做好自取样到试验成果的整理等各个环节，使提交的试验报告最大限度地反映实际工程地质情况，对地基工程作出正确的评价。

[1］中华人民共和国地质矿产行业标准 《地质矿产实验室测试质量管理规范》DZ/T 0130-2006 中华人民共和国国土资源部发布中国标准出版社

[2］中华人民共和国国家标准 《土工试验方法标准》GB/T 50123-1999

中华人民共和国建设部、国家质量技术监督局联合发布中国计划出版社

[3］中华人民共和国行业标准 《铁路工程土工试验规程》TB10102-2010 中华人民共和国铁道部发布中国铁道出版社

[4]中华人民共和国行业标准 《公路土工试验规程》JTG E40-2007 中华人民共和国交通部发布人民交通出版社

[5］中华人民共和国行业标准 《土工试验规程》SL237-1999 中华人民共和国水利部发布中国水利水电出版社