勘察土工试验中若干问题的探讨

鲍素梅

摘要：本文简要的阐述了勘察土工试验的流程，对其常见问题从收样、制样，物理性能指标试验、力学性能指标试验以及试验成果数据汇总等方面进行了探讨。对试验方法、数据处理和成果分析中可能出现的问题提出一些建议和看法。

关键词：液限；塑限；抗剪强度；固结试验

1、前言

室内勘察土工试验是解决土工问题的一个重要环节，它与勘探取样、设计、施工都有关系，为工程勘察和设计提供可靠的计算数据。由于自然界土层自身的不均匀性，取样、保存和运输过程中对原状土的扰动，试验仪器设备、操作方法上的差异以及试验人员素质的参差不齐，使得勘察土工试验中试验结果存在各种问题，在一定程度上影响到岩土工程勘察的准确评价。因此对于勘察土工试验中存在的问题和试验成果的综合分析有着十分重要的意义。

2、接收土样和样品制备中应注意的若干问题

2.1接收土样时应注意的问题

由于水利、水运和公路工程现行的土工试验标准规范在要求和试验方法存在着差异，因此在接收土样时，应对工程项目的类型和规模进行相应的确认，明确试验的依据。同时根据委托方送检时的抽样单复核送检土样的数量，并详细检查每个送检的原状土样上孔号、桩号、取样深度等信息是否完整、样品性状是否符合要求。

2.2制备样品时应注意的问题

制样时，应在检测记录上详细记录土样的颜色、矿物成分、软硬程度、塑性状态、是否含有杂质等。这样有利于后期数据整理时进行对比和综合分析处理，得出符合工程实际的试验数据，同时也有助于试验检测人员经验的积累。例如，在开土的时候，描述该土样处于可塑或软塑状态，初步定名为粘土；而测试的结果却是该土处于流塑状态，液性指数>1，实际定名为淤泥质粘土。对此，就要对含水率、湿密度、液限、塑限的测定结果进行复核，及时找出错误并予以修正。制样时应将多余的原状土样留样以备试验结果产生误差或产生争议时重新试验或参考使用。

3、勘察土工物理力学性能试验时应注意的问题

3.1土的含水率、土粒比重、土的天然密度

土的含水率、土粒比重、土的天然密度是三项最基本的物理性能指标，用它们可以换算出土的干密度、孔隙比、孔隙率、天然饱和度等其它的物理性能指标。这三项指标的准确与否，不仅影响到其它物理性能指标的变化，而且同时还会影响土的力学性能指标。例如某次勘察土工常规试验中，当检测员将土样的含水率、天然密度、土粒比重、界限含水率等指标录入土工微机试验信息处理系统中，发现某土样的饱和度超过100%的现象，土工试验中土样的最高饱和度≤100，饱和度超过100%，说明了该土样某些试验数据存在异常，而这个异常往往是原始的三个物理指标测定有问题造成的。分析后得出结论是含水率和湿密度不匹配造成了天然饱和度的超百分百。经检查留样的土样后发现，该原状土含有较多的砂和贝壳且分布较为不均匀。重新取样测量试样含水率后录入系统得出了正确的试验结果。所以确保土的含水率、土粒比重、土的天然密度这三个物理性能指标的准确性，是提高其它指标准确度的前提。

3.2土的液限和塑限

土的稠度状态就是土的软硬状态，工程常以坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑来分辨土的稠度状态。描述这些稠度状态的界限的含水率稱为界限含水率。土常用的界限含水率的有液限和塑限。对于工程来说，土的液限和塑限有着比较重要的实际意义。

目前在不同规范下对土的界限含水率的测定还存在着一定的差异。在《土工试验方法标准》中，液限的标准确定还处于过渡时期，即76g圆锥下沉10mm和17mm为液限含水率。而对于水利水电工程，《土工试验规程》中规定，液塑限联合测定仪76g圆锥下沉17mm为液限含水率，下沉2mm为塑限含水率。《公路土工试验规程》则规定，液塑限联合测定仪100g圆锥下沉20mm为液限含水率，通过判定土样类别再根据液限与塑限通过液限与塑限入土深度关系曲线，求得土样的塑限。

对于测定土的液限、塑限时取样标准的问题，国标上规定土要过0.5mm的筛才能进行试验。在实际操作过程中，有一些土（如残积土）用眼睛观察含有较多的砂粒、砾石、岩屑、岩块等，一旦过0.5mm筛后做界限含水率试验，测出的塑性指数可能很大，不能反映土的实际情况。因此这种土最好能采用筛分法确定砂粒含量。实际试验中，常常会遇到某些特殊土壤，难以定名。这时候就可以根据工程的性质和需要，做相应的处理。

3.3土的抗剪强度

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，它包含粘聚力和内摩擦角两个指标，是土的重要力学性质之一。在计算地基承载力和评价地基稳定性时，都要用到土的抗剪强度指标，因此正确的测定土的抗剪强度指标在工程上具有重要意义。有时候试验数据和理论数据存在很大的差距，比如：无粘性土的C值正常情况下应该为零。而在实际试验中，测出的C值往往不为零。实际上，这也是正常的，因为在所测出的抗剪强度指标中，并不是C值完全代表土的凝聚力，而φ值也不完全代表内摩擦角。而是两者相互包含，都代表土的抗剪强度的一部分。在有些砂性土的直接抗剪强度中，有时甚至会出现粘聚力C为负值的现象，其主要原因是在于取样不均匀，所取试样的性质相差太多而致。测定土的抗剪强度比较简单的方法是采用应变控制式直剪仪进行试验。这种仪器操作简单但也存在许多缺点。最大的缺点就是无法控制试样的排水条件。三轴压缩试验是测定土抗剪强度的另一种方法，它除了可以严格控制试样排水条件外，还能同时测定试样内的孔隙压力和体积变化。

3.4土的固结试验

土的固结试验是研究土体一维变形特性的测试方法。它是测定土体在压力作用下的压缩特性。其目的是测定试样在荷载作用下的变形和压力、孔隙比和压力、变形和时间的关系。所得的各项指标用以判断土的压缩性和计算土工建筑物与地基的沉降。固结试验成果一般整理成e-p曲线或e-lgp曲线，以便计算土的压缩系数、压缩指数、回弹指数、先期固结压力、压缩模量等。对于饱和土体通过标准固结试验可以绘制出变形与时间的关系曲线，从而计算整理出固结系数等指标。土的压缩特性指标与土的性质、状态、应力条件及测试方法有关，因此，选取有代表性的试样与确定合理的测试方法是取得正确试验成果的基本要求。

4、勘察土工试验成果的综合分析

勘察土工试验的各项指标是相互关联的，可以将各项指标记性综合分析，互为验证，对其准确性进行判别。一般情况下，同一种土的含水率高，则密度较低，孔隙比也高。土的物理性质基本上能够决定土的力学性质，土的液性指数越大，其压缩性也越大，而抗剪强度反而越小。土的压缩特性和抗剪强度有着一定的关系，利用这种关系，我们可以直观的判断压缩结果和抗剪结果是否匹配。一般情况下，土的含水率越大，土的压缩性就越高，而土的抗剪强度就越小。通过各项指标间的关系分析，可以对试验成果进行有效的验证。

5、结束语

勘察土工试验是为岩土工程勘察工作提供试验结果的手段之一，其试验结果的准确性直接影响工程的质量和安全性。当然，由于土体自身构造的复杂性，在试验结果中，经常会出现一些异常的数值。这就需要我们试验检测人员本着实事求是的态度，将土的物理性质和力学性质紧密结合起来对可疑数据进行综合的分析，查根究底，对错误的数据进行修正，以确保试验结果的有效性和准备性。

参考文献

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[2]张俊.浅析土工试验质量管理[J].中小企业管理与科技，2017（33）

[3]刘鹏.室内土工试验数据准确性探讨[J].科技信息，2017（23）

（作者单位：河北恒生永筑岩土工程有限公司）