影响土工试验质量的常见问题分析及对策研究

李玲玲，王举平，朱 斌

（1.甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025；2.广西地质环境监测总站，广西 桂林 541000；3.桂林理工大学，广西 桂林 541000）

影响土工试验质量的常见问题分析及对策研究

李玲玲1，王举平2，朱 斌3

（1.甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025；2.广西地质环境监测总站，广西 桂林 541000；3.桂林理工大学，广西 桂林 541000）

土工试验在工程设计和施工中有着非常重要的意义，但由于试验人员数量不足、技能水平不高，试验设备老化、缺乏及时维护检定、新购设备质量不高，原状样代表性差，试验步骤不完整、操作不规范，试验室环境差等原因，使得试验结果缺乏准确性、真实性和可信性，导致据此计算的承载力、变形量等数据不准确而影响了工程的稳定性与安全性。为了使土工试验结果更加准确，为工程的稳定性和安全性服务，本文采用“人、机、料、法、环”的研究方法，通过企业调查和试验室实际操作的手段，分析总结原状样土工试验的常见问题，并提出建立健全机制及管理制度、人员培训、试验方法设备技术攻关、试验室硬件及环境建设等措施。

土工试验；问题；岩土工程；勘察方法

0 引言

土工试验是岩土工程勘察方法之一，主要用来测定岩土的物理性指标和力学指标，这些指标不仅能反映土的工程地质性质，更是计算勘察报告中地基的承载能力、沉降量等的重要依据和参数。然而，由于岩土自身的复杂性，取样、运输过程中的扰动，以及试验仪器、操作方法和数据处理方法的差异及试验人员素质不同等，使得土工试验结果存在各种问题，在一定程度上影响岩土工程勘察的准确性，最终影响工程的稳定性及安全性。因此，本文从“人、机、料、法、环”质量管理角度就原状样土工试验的常规试验常规方法中的常见问题及解决方法进行了探讨研究。

1 土工试验中存在的问题

原状样的常规土工试验（常规方法）主要是含水率试验（烘干法）、密度试验（环刀法）、液塑限试验（联合测定法或锥式液限仪法和搓条法）、剪切试验（快速直剪）和固结试验（1小时快速固结法），以上试验在“人、机、料、法、环”五个环节方面存在以下常见问题。

1.1 试验人员问题

目前，土工试验人员最主要的问题是人员不足和人员技能水平参差不齐。

1.1.1 试验人员不足

一套完整的土工试验室人员组成包括一名技术负责人和足够的试验作业人员，同时应配备兼职质量监督员、样品管理员、设备管理员、试验报告汇编人员等。技术负责人应熟悉土工各项试验作业流程，能解决日常检验过程各类技术问题，负责土工成果报告的审核工作等。试验人员应能按照标准进行试验操作、数据记录及校核。但是目前很多试验室人员配备并不充足[1]。

1.1.2 试验人员技术水平参差不齐

土工试验室的操作人员大多数是以技术工人为主，20世纪70年代末、80年代初进人试验室的试验人员，有较丰富的实践经验和过硬的操作技能。后来，试验室人员来源比较复杂且大多数是没有相关知识基础的人员，也没有经过正规的专业培训，大部分试验人员只会某个项目的测试而无法适应全面、全方位的试验项目，他们不理解试验原理、操作步骤及试验规范[2]，甚至将不规范的操作视为规范，有的至于简化操作过程，更有甚者编造数据，严重影响了试验成果的真实性、可靠性。

1.2 试验设备问题

土工仪器设备的质量是影响土工试验质量的重要因素，仪器设备的质量好坏将直接影响到试验结果的准确性、真实性。但是大部分勘察企业的土工试验室中都存在诸如设备老化、缺乏及时维护检定、新购设备质量不高等问题。

1.2.1 设备老化严重，先进设备补充不足

根据现行国家标准《土工仪器的基本参数及通用技术条件》（GB/T 15406-94）规定各类土工仪器应定期按检验规定检定，检定不合格者应检修或者淘汰，常用的室内土工仪器连续使用10年应报废。但目前有些单位土工试验室的仪器设备都是20世纪七八十年代的产品，仪器设备严重老化。而近年来，一些土壤仪器生产厂家研制的很多操作简便、精度高、效率高的先进土工试验设备，如全自动气压固结仪、机动四联直剪仪、自动击实仪、数据采集系统等，却因为价格比较昂贵，很少补充到土工试验室中，使得大部分土工试验室的硬件仍处于20世纪七八十年代的水平，从而使得土工试验结果的准确性和可靠性严重受到影响。

1.2.2 设备缺乏及时维护与检定

土工试验结果的准确性与仪器设备的稳定性密切相关。这些仪器设备每经过半年至一年，会产生微小的偏差，这些微小偏差直接影响到结果的准确性。当微差叠加变大时，对试验结果的影响就变得不容忽视[2]。但是，却很少土工试验室进行检定，致使土工试验成果的可靠性也大大降低。

土工试验仪器设备除了要定期检定之外，在日常的使用过程中也需要及时维护保养，建立设备档案，确保仪器设备始终处于正常状态。而在试验室管理中，本项工作基本没有开展，一定程度上影响了试验结果的准确度。

1.2.3 新设备质量不过关

近几年，随着勘察市场的高速发展，涌现出了大量土壤仪器制造商，这些产品价格悬殊较大，质量也参差不齐。国内一些正规的大型国有企业产品设备质量较好，性能比较稳定，但是售后服务却欠佳，而且价格相对较高。而一些个体单位生产的产品价格相对低廉而且销售方式灵活、售后服务较好，但其中有些厂家未按相关的规范和标准进行生产，导致生产的土工试验仪器质量严重有缺陷，稳定性差[3]。有些勘察单位恰恰只考虑价格而不考虑质量问题，购买了不合格的试验仪器，导致试验数据不稳定、误差较大。

1.3 土样问题

原状样常规土工试验用到的材料主要是土样，是在勘察过程中从地层某一深度处取的样品，为了确保试验样品的代表性、有效性和完整性，对原状样的取样、保存、运送等各个环节都要进行有效的质量控制。在实际工作中也往往由于取样、保存、运送中操作不规范导致原状样被扰动，使试验结果出现误差。

1.3.1 野外取样的不规范

主要体现在：一是取样时对土样冲击次数多；二是由于钻孔的倾斜、钻具的提拉停顿、孔底不清洁、取样器切入土样的速度过慢等造成原状样被扰动；三是取样位置与实际不符，土样没有真实代表性[4]。

1.3.2 原状样的保存和运送问题

有些不能立即送到试验室做试验，就必须放在野外保管。野外保管天数不宜超过3周，温度与湿度要适当，避免风吹、日晒、防冻，要将样盒封严。运送途中要防震，避免土样开裂。而一些工程的土样取样后并没有在现场及时封样，经常发生只贴胶布不蜡封，或只蜡封不粘贴胶布的现象，也没有防冻、防晒、防震的措施[5]。如此不规范的保存运输，必然加剧土样的失水与扰动破坏，使数据失去真实性与代表性。

1.4 试验方法问题

室内土工试验的完整过程大体可以分为接样、开样、制备试样、试验、数据处理、编写报告6个环节，任何一个环节采用的方法不合理不规范都会影响到最终的试验结果。

1.4.1 接样与开样

土工试验室的工作是从接样开始的，有些试验室接到样品后直接随意摆放，造成土样混淆、扰动破坏，影响了试验结果。开样时也没有做土样的质量等级鉴别和开土描述，无视土样的扰动[6]，忽视对开土情况的观察描述，致使对试验结果的异常分析及各试验指标之间不匹配没有依据，不能提供给可信的试验数据。

1.4.2 制备试样

原状样常规试验中试样的制备主要是切取环刀和液塑限试验的闷土。切取环刀是密度试验、剪切试验、压缩试验的试样制备方法，切取环刀质量的高低直接影响到密度、内聚力、内摩擦角、压缩系数和压缩模量指标的准确与否。在切取环刀过程中经常有以下不规范操作，影响了试验结果。首先是压环刀时用力不均匀，导致切取的土样体积比环刀体积小。其次是环刀没有垂直土样下切，造成剪切试验和压缩试验测定的指标不准确。第三是切削过程中反复转动土样或在表面反复刮削，造成土样扰动，甚至液化。第四是环刀切好后，未作检查，上下表面没有严格与环刀持平。

闷土是界限含水率测定试验制备的主要环节，但相当一部分试验人员闷料时间短甚至根本不闷，导致土颗粒表面湿润而内部干燥，测定的界限含水率误差较大。

1.4.3 试验

这一环节是整个土工试验的核心环节，土工试验成果的可靠与否很大程度上取决于这一环节的质量，主要表现在试验方法是否适当、试验步骤是否完整、试验操作手法是否规范等方面。

烘干法测定含水率，操作简单，误差较小，但试验人员经常在开样后不能及时测定，导致含水率有一定损失，有时烘干时间不够或者烘干后没有进行干燥，导致试验数据产生一定的误差。

土的液限、塑限的测定方法主要有联合测定法，锥式液限仪法和搓条法。搓条法普遍使用但标准不易掌握，人为因素影响较大，试验人员没有放弃空心土条、粗细不合格土条等，对低塑性土影响很明显，有的单位甚至不直接测定，而是通过相关的公式将其计算出来，误差难以估计。锥式液限仪法容易出现的问题是填土入杯时不均匀、有空洞，由于过分追求杯口图面平整而反复抹压，导致表面液化，使得测定的液限值不准。联合测定方法中容易出现的问题主要有填土入杯时不均匀，每个含水率土样在土面锥点太近而相互影响导致数据不准确。

抗剪性试验方法比较多，有些试验室中基本忽略了试验方法的选择问题。其次是试验操作过程中一些细节问题容易造成数据误差，如上下透水石的区别，杠杆的调平、剪切盒的密封性等。第三是手轮转速的均匀性以及试验结束的标准是很难把握的。甚至有些试验人员只读峰值来判断是否剪断，导致了试验数据的很大误差。

在土的固结试验中，对数据影响最大的就是试验方法的不规范。目前，试验室中普遍使用的是一小时快速固结法，即认为每级荷载作用一小时即变形稳定，而实际并未达到稳定，误差便由最后一级荷载修正[7]。这种做法最大的优点就是省时，但并不是标准中的方法，虽然最后做了修正，但是仍然有误差存在。此外，具体操作过程中的一些问题也能导致试验数据出现误差，主要有忽略预压，没有使仪器充分接触，导致第一级荷载形变量超过准确值太大；加压时产生冲击，导致形变量偏大；加压后忘记调平，使得结果不准；百分表活动轴杆量程不够，造成压缩试验失败。

1.4.4 数据处理与报告编写

土工试验数据处理包括原始数据分析、指标计算、指标数据校核与统计分析，而原始数据分析往往被试验人员忽略，指标的校核工作基本是空白的，导致了部分不准确数据的存在[8]。另外，报告编写人员大多是机械编写报告，不注意分析资料，缺少必要的经验，导致最后一道提高数据可靠性的工序没起到该起的作用。

1.5 试验室环境问题

现有的土工试验规程、规范中对试验室的环境没有明确的要求，尤其是温度、湿度的要求。很多试验室环境条件较差，特别是夏、冬两个季节，由于室外温度较高或偏低，工作环境中使用的电扇、空调温度控制随意，往往使无法及时试验的试样因风吹或暖空调温度过高而失去水分，导致下午试验的数据与上午及时试验的测试结果有较大偏差，影响了试验数据的真实性[9]。除此之外，有些试验室的功能分区并不合理，没有将精密仪器与振动较大仪器做隔离，没有将对环境要求高的测试项目与一般项目相区分，导致试验室内功能区紊乱，影响仪器的使用，导致结果不准确。

2 原因分析

土工试验在“人、机、料、法、环”5个环节方面存在的问题很多，究其原因，综合起来主要体现在个人、单位和社会3个层面上。

2.1 个人层面

个人层面即是指试验室人员，一是部分试验室人员自身专业水平不高，对试验原理不理解，试验过程不清楚等，以致出现不规范的试验操作，对试验仪器设备造成损伤，出现试验结果不准确甚至错误的现象。二是试验室人员不注重业务钻研和继续教育，对工作敷衍了事，致使试验技能提高缓慢。三是部分专业水平较高的试验人员明知故犯，为了完成任务，简化试验过程，忽略仪器检修。

2.2 企业层面

企业层面即是指试验室所在勘察单位，勘察单位片面追求效益，忽略了对试验室和试验人员的管理，甚至有的单位只要试验室能按时完成任务即可，不关心试验室如何建设，试验人员水平如何提高，试验结果准确与否。这样就使得试验人员缺乏必要的监管和激励，没有监管和激励，试验人员便不会主动学习、主动工作，导致试验人员整体素质偏低。另外试验室硬件和软件建设需要勘察单位主导驱动，片面的追求效益，同样使得试验室建设缓慢，设备得不到更新，先进的试验设备无法应用，适合的试验室管理理念得不到引进，这些都影响着土工试验质量的提高。

2.3 社会层面

社会层面即是指相关管理部门及社会环境。从社会大环境角度出发，市场经济下，勘察市场追求经济效益已是不争的事实，大量的勘察项目使得土工试验时的工作量很大，时间很紧，一定程度上导致了以上问题的出现。面对这一大环境的问题，相应的管理部门并未起到必要的培训、监督、管理职责，缺乏必要的管理制度，不能有效促进勘察单位对土工试验室和试验人员的管理。同时，相关管理部门对试验人员的直接管理也相对缺乏。除此之外，社会层面还缺乏对土工试验方法、试验设备等技术方面研究的组织。

3 提高土工试验结果质量的措施

通过以上3个层面的原因分析，要想规范土工市场的运行，主要应从以下几方面加强建设。

3.1 健全体质建设

进一步加强对土工试验室的建设和管理，建立健全各项机制及管理制度。首先进一步完善土工试验室认证制度，组织专门机构专门人员每年对土工试验室设备进行检定，淘汰不合格和过期设备；对试验室工作环境规划进行指导，合理划分功能区并对温度、湿度控制设备进行检查；严格检查试验人员的数量及资格。其次建立试验人员准入制度，完善试验人员考证制度，加强组织培训试验人员，将培训工作纳入强制轨道。第三要建立土工试验设备生产销售制度体系，规范土工试验设备市场，杜绝不合格设备流入市场。

3.2 加强土工试验方法及设备研制

国家相关部门应组织技术人员、科研人员等进行土工试验方法的研究，通过国外学习、企业调研等方式改善目前一些试验方法费时、操作麻烦、误差大的现状，研发一些既操作简单、省时又不容易产生误差的试验方法，并对配套设备进行研制，这样就可以克服任务重的普遍现象。

3.3 加强土工试验室建设

作为勘察单位要注重试验室硬件和软件的建设。要购置数量充足、质量合格的土工试验设备，最好购置能够自动采集数据的设备，不仅可以提高效率而且可以减少人为误差[10]。其次还要注重试验室环境建设，配置温度、湿度等控制设备，保证试验环境安全可靠，并对试验室进行功能分区，将不能放置在一起的设备严格分区放置，相关联的一些试验项目进行综合整理，使试验室的分区既方便试验又不相互影响，另外还要引进先进的试验室管理理念，如7S管理制度，使试验室整齐划一，条理有序，为试验高效、准确进行奠定基础。

3.4 加强人员培训

在土工试验中人员的经验、所掌握的理论知识等都会影响检测结果的准确性，作为个人应该注意加强理论知识和试验规范的学习并不断总结经验，以便更好的理解、操作土工试验，减小试验的人为误差。另外作为单位应该加强对试验人员的培训，多组织员工进行理论学习和技能比武，通过学习交流提高技能，并聘任具有较高文化及业务水平、富有专业实际经验的技术骨干把关，指导试验工作，并检查督促试验人员严格遵守国标及规程，解决工作中的疑难问题，有条件甚至可以组织员工进行国外学习，研发新的试验方法及设备。

4 结语

土工试验的质量是试验室的生命，而人员的素质、设备的条件、土样的质量、试验方法的规范以及试验室的环境是土工试验质量的保证。经典的“人、机、料、法、环”质量因素的控制，不仅适合于现场管理、产品制造等过程，同样适用于土工试验过程的质量管理。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（人）、提高设备仪器质量与精度（机）、提高土样质量（料）、增强试验规范性（法）和环境（环）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。

[1]潘广灿，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）：40-44.

[2]郭梅，张强骅.土工试验中产生误差的原因分析[J].中国煤炭地质，2011（12）：32-34.

[3]程海英，王忠福.浅析土工试验中值得注意的若干问题[J].科技论坛，2011（05）：21-22.

[4]王明锋.取土因素对土工试验成果质量的影响分析[J].交通科技，2010（02）：82-83.

[4]林红，赵起超，贾桂红.关于土工试验中的问题及数据处理的探讨[J].中国水运，2011（12）：103-104.

[5]温晶.关于土工试验质量问题的思考[J].山西建筑，2011（22）：86-87.

[6]陈秀云，陈春芳，楼希华.土工试验中的几个问题探讨[J].科技通报，2012（09）：50-53.

[7]李莉.岩土工程勘察中土工试验管理的三大问题探讨[J].福建建筑，2011（06）：68-69.

[8]刘鹏.室内土工试验数据准确性探讨[J].科技信息，2011（23）：60-61.

[9]余海，龙门广.浅析土工试验中存在的问题[J].中国新技术新产品，2011（02）：244.

[10]李秀艳.土工试验中存在的一些问题及建议[J].中国水运，2011（06）：249-250.

TU41

A

1673-1093（2015）07-0088-05

李玲玲（1983），女，山东莱州人，工程硕士，讲师，毕业于桂林工学院水文与水资源工程专业，就职于甘肃工业职业技术学院，主要从事水文地质教学及科研工作，研究方向：水文地质、工程地质。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.07.023

2015-03-21；

2015-03-27