试述土工试验中土的物理力学指标影响因素

方蔚成

(厦门华岩勘测设计有限公司，福建 厦门 361004)

岩土工程勘察工作中，土工试验是重要的组成部分，所获得的试验数据可以为岩土工程勘察设计提供有价值的参考依据。由于施工场地有限，工作人员所具备的技术能力有所不同，所采用的试验仪器存在不同，必然会对试验成果产生一定的影响，使得准确性无法保证，试验结果缺乏科学，精确度不够高，数据信息缺乏真实性，导致工程设计质量受到影响。所以，对于室内土工试验中所存在的问题进行研究是非常必要的，以准确判断试验数据是否准确。

1 土工试验中物理力度指标的分类

土工试验是在室内展开的，主要包括两种方式，即物理性试验方式和力学性试验方式。采用物理性试验方式，在测定土的时候不会受到人为因素的影响，包括密度、含水率、比重、颗粒级配以及液塑限等各项指标都不会受到影响，所获得的结果可以为岩土工程师以及工程勘察人员提供有价值的依据，为更好地划分地基土层[1]。在进行力学性试验的时候，在外力作用下测定土体，明确土体对外力能力的抵抗指标，诸如土体的抗剪强度、土体的压缩性以及土体的渗透性等等，为岩土工程师以及设计人员提供依据，在设计建筑物基础的时候，为基坑支护提供有价值的依据，为边坡稳定性提供参考依据。

2 土的物理性指标及影响因素

要充分了解土的物理性质指标，就可以对土样物理指标予以掌握，诸如土样的密实度以及土样的含水率等等，同时还可以获得土样的其他物理指标，诸如土样的孔隙比、土样的液性指数、土样的土粒比重、土样的饱和度、土样的液限、土样的塑性指数、土样的塑限以及土样的含水率，其中比较重要的物理指标是土的含水率、密度以及土粒的比重等等，这些在土工试验中就可以获得结果，通过换算这三种物理指标，就可以获得其他的物理指标。

在土的各项物理指标中，含水率是非常容易变化的，而且土质不同，其中所含有的水分也会有所不同，如果存在其他因素，也会对土的含水率造成一定的影响，比如，土层存在不均匀性、没有按照规范进行取样，当土样运输的时候，以及向试验室运输以及对土样的储存期间，都会受到各种因素的影响，特别是环境温度的变化，土样的含水量也会发生变化[2]。

土的总质量与总体积之间的比例就是质的密度，这就是单位体积土的质量。从土的状态对一般土质的密度进行划分，主要包括三种，即土样的天然密度、土样的干密度以及土样的饱和密度等等。

3 力学性指标及影响因素

土的力学指标有很多，主要包括回弹模量、压缩系数、承载比、压缩指数、固结系数、压缩模量、内聚力、内摩擦角等等。随着土的体积产生变形，通常是随着土体积的缩小来呈现，所以，外力作用下会产生体积缩小的问题，这就是土体的压缩性。对于土的压缩性可以采用固结试验加以确定，其主要包括两个特点，其一是土的压缩性会随着土内孔隙的缩小而减小体积，其二是当排除孔隙水之后，土样就会出现压缩的现象，饱和黏土经过一定时间之后就会逐渐恢复，随着时间的变化，压缩性也会产生变化，随着时间的延长，土也会逐渐固结。进行固结试验的时候，需要对土质的压力进行测定。土的其他指标，包括土的力学性指标以及土的的抗剪强度等等，都会受到外界因素的影响，导致剪应力发生变化，抵抗力也会随之产生。

影响土的物理性的主要因素包括如下几个方面。

3.1 土内矿物成分以及颗粒形状所带来的影响

对于黏性土而言，矿物质是重要的影响成分，通过测试黏性土，就会发现黏性土的抗剪强度会产生变化，这是由于土内所含有的矿物多种多样，其中矿物质含量也会发生变化，这必然会对黏性土造成不良影响，土中所含有的矿物含量产生变化，黏性土的性质也会发生变化。

对于砂性土而言，对其性质产生很大影响的是颗粒形状产生的影响以及级配产生的影响。在砂性土当中，土的颗粒级配必然会影响颗粒的大小，诸如颗粒的粗细不同、大小不同，产生不同的形状等等，随着颗粒数量的增多，表面就会更加粗糙，由此增加土的内摩擦角，提高了土的抗剪强度。

3.2 天然含水率的影响

土体的天然含水率增加，液限指数也会增加，必然会减弱细粒土的连结，降低其强度。粗粒土会影响到土体的含水率，当干砂土处于纯净状态下的摩擦角必然会很大，与干砂土在饱和状态下相比，会增加内摩擦角，由于土体中含有少量的毛细水，导致干砂土中所含有毛细水产生连结，形成一定的黏聚力，但是如果黏聚力比较小，这种毛细水的连结就不必存在了。

3.3 密实度的影响

随着土内存在很大的密实度，这是由于土内的孔隙比会减小，土的接触点会相应地增大，使得细粒土中的连结就会降低，土的强度也会相应地降低。在土中，土的密实度是非常重要的，对土进行深入研究，土中的孔隙非常小，土的抗剪强度就会增加，两者存在反比的关系。

3.4 受力条件的影响

土的含水量会对其连结度产生影响，土的结构也会对其连结度产生影响，其对扰动有较高的敏感度，这是由于土结构在扰动的作用下遭到破坏，随着连结逐渐消弱，抗剪强度也会相应地降低，两者是存在正相关性的[3]。

4 土的物理力学指标的相关性

通过上面的研究，分析土的物理指标和力学指标，认识两者不是各自独立存在的，而是相互作用的。土的物理性质对土的力学性质起到了决定性的作用，土的强度也不是固定不变的，而是随着外界环境发生变化，土的强度也发生变化，扰动对天然土体的结构会产生一定的影响，因此需要高度重视。土的矿物成分关于到土的力学性质，通过试验获得的结果进行分析，能够知道土体压缩成为曲线形状与其含水率有密切关系，与土质结构之间也存在关联性。从土内的砂粒以及其中所含有的矿物成分角度而言，土粒比重发挥着重要的作用，如果土中所含有的矿物含量比较多，土粒所占有的比重就会比较大，如果土的黏土粒含量比较多，土粒所占有的比重也会比较大，土的塑性指数也会相应地变大。土的塑性直接关乎到土的抗剪强度，随着土的塑性减小，土的内摩擦角值就会有所增加。此外，土内的含水率也会直接影响到土的力学指标，处于同一环境中，在同一类的土中，随着含水率的增加，土的内摩擦角就会减小，黏聚力也会相应地减小。

5 结 语

通过上面的研究可以明确，随着工程量的增加，工程任务的不断加重，加之工期非常紧张，土工试验室工作就越发重要，而且工作量也明显增加。要保证工程质量，试验人员就要从工程实际出发展开试验，做到实事求是，将土的物理性质结合到力学性质当中，将两者紧密结合起来，采用数理统计的方法进行分析，将科学合理的土工试验报告提供出来，保证报告内容的准确性。