土工试验常见问题分析与改进措施.pdf

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1、 土工试验常见问题分析与改进措施 土工试验是当前岩土工程勘察中的重要环节，作为建筑岩土工程勘察工作的重要组成部分，其试验成果的准确、优质也对提高建筑质量产生了重要作用。本文对土工试验中的物理性质试验和力学性质试验存在的问题进行分析，并提出相应的改进措施，以提高土工试验结果的准确性。标签：土工试验；问题分析；措施 土工试验是测定工程地基及填筑料工程性的试验。通过试验获得土的物理性质指标和力学性能指标，为工程的施工提供可靠的参数。一、概述 土工试验常规项目主要包括：密度试验、含水量试验、比重试验、液塑限试验、固结试验以及抗剪强度试验等。从内容上又可分为物理性质试验、力学性质试验。针对具体的实验项目

2、，其常规的土工试验主要方法包括：环刀法、灌砂法；烘干法；比重瓶法；平衡锥式液限仪法、液塑限联合测定仪法；渗透试验；固结试验；直接剪切试验、三轴试验、无侧限抗压强度试验。土工试验得到的土体物理性质和力学性能等数据结果为工程设计和施工提供重要参数，影响着后续工程的质量和进展，因此有着非常重要的意义。但是由于自然界土层本身具有的不均匀性，在取样、保存和运输过程中对原状土产生扰动，以及试验仪器、操作方法的差异、试验人员的素质不同，使得土工试验中测试的结果存在各种问题，大多数情况下，试验的结果都会出现一定的偏差，这使得后续的设计和施工也会出现一定的偏差，最终影响工程的稳定性及安全性。在进行土工试验时，要

3、严格遵循相关的试验标准和工序，对试验过程中出现的问题采取合理的措施进行解决，从而完善土工试验的各个环节，使工程的安全性和稳定性得到很好的保证。二、物理性能试验中存在的问题以及改进措施 1.密度试验 土的密度综合反映了土的物质组成和结构特征，在进行密度试验时，对密度试验的结果产生影响的主要有土粒的重量、土粒之间空隙的大小以及空隙中水的质量等。（1）问题分析：测量土的密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌砂法、灌水法，其中常用的为环刀法。环刀法中切取土样是决定监测质量的关键环节。在环刀取样过程中，力的大小、力的方向、操作削土都会使所取土样的密实程度发生 改变，使用的刮土刀刀刃磨损出现凹凸等因素都会对环刀

4、检测产生影响使检测结果出现偏差；（2）改进措施：环刀法试验检测取样过程中，均匀的受力和准确的着力方向至关重要。双手协调的配合，当土层上表面与压盖平稳相接后，锤击明显吃力，此时为最佳状态。切割时刀刃垂直于地面，在切取时保持刀刃的稳定性，防止对土体有太大的挤压，切忌土层被人为击实。同时在切样时先检查刮土刀刀刃是否出现凹凸不平，及时更换凹凸不平的刮土刀。另外，要使试验的结果更加精确，在取樣时在合理的部位进行切样。2.含水量试验 土的含水量（也称土的湿度）是土在温度 100105下烘到恒重时失去的水分质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。（1）问题分析：土的含水量采用烘干法测定，但是由于各种因

5、素，如土层的不均匀、取土不标准、土样在运输及存放不规范、测量过程操作不当等，都会直接影响成果的准确性。（2）改进措施：要求野外取土人员在取样、运输、保管样品过程中规范化，取好样品后及时装盒加盖避免水分的损失，在测量时注意刚烘干的土样要等冷却后才称重，并且试验需进行 2 次平行测定取其算术平均值，保证允许误差范围。3.土的比重试验 土粒比重是指土粒的质量与同体积 4时的纯水的质量之比。目前工程界普遍认为土粒的比重值变化不大，一般粘性土为 2.702.75，砂性土为 2.65 左右。（1）问题分析：含水量实验中一般将注有纯水的比重瓶放在电砂浴上采用煮沸的方式排除土中的空气，如果煮沸时间不足，土中的

6、空气将不能充分排除，如果煮沸过程中时间过长，土颗粒将溅至瓶外，这些都会导致试验值偏低。同时在以往工程中，大多都根据土料是粘性土还是砂性土，在常规范围值中套用选取，这忽视了不同环境土料比重值的差异性，是不符合客观实际的。（2）改进措施：比重法试验过程中，必须规范实验人员的试验操作过程，取得较为准确的比重值。同时，在工程设计中不能直接套取以往比重值，应该进行比重法试验，对试验测试出的土粒比重值，在应用前将其与常规范围值进行对比，对明显偏高或偏低的一般都进行相应调整。3.土的液塑限试验 土的液性指数是判断土的软硬状态的指数，表示天然含水率与界限含水率相对关系的指数；塑性指数是由液限含水量减去塑限含水

7、量，它是由土性决定的，所以常用于土的分类。（1）问题分析：液塑限试验时，国家规定取样土要过 0.5mm 的筛才能进行试验。在实际操作中，一些土用眼观察含有较多砂粒，岩块、砾石、岩屑，一旦过 0.5mm 筛后做试验，测出的土塑性指数可能很大，不能反映土的实际情况；还可能因为调土不均匀，或使用磨损严重的圆锥仪而导致的原本可以判定为可塑状的土，却出现硬塑或坚硬的结果。（2）改进措施：对于如上所述的情况，最好先采用筛分法确定土的砂粒含量，如果其含量已经达到砂土标准，就不需要做液塑限试验，否则可通过相应的试验确定土的名称；同时，在进行液塑限试验时，调土一定要均匀透彻，并且保证试验仪器的精准。三、力学性能

8、试验中存在的问题以及改进措施 1.固结试验 土的固结试验是了解试样在荷载作用下产生变形的过程，其目的是测定试样在有侧限与轴向排水及受稳定荷载作用下变形和压力或孔隙比和压力以及变形和时间的关系。（1）问题分析：在试验时由于透水石磨损、频繁拆卸仪器、滤纸规格的变化等因素，以及透水石含水量差异（透水石的含水量较土样含水量大时）等均会影响测试结果。（2）改进措施：应定期校正仪器，定期对透水石进行检查、清洁，在试验前对透水石进行饱和处理等以便接近土的状态；安装试验样仪器时必须严格归零，环刀上、下土面必须紧密与上、下透水石处的滤纸接触。2.抗剪强度试验 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重

9、要力学性质之一。抗剪强度的试验方法有多种，在实验室内常用的有直接剪切试验、三轴剪切试验和无侧限抗压强度试验。a.直接剪切试验：通过在预定的剪切面上分别直接施加法向压力和剪应力求得土的抗剪强度指标的试验。（1）问题分析：直剪试验中由于水平剪切力使得上下盒发生相对位移，轴向正压力变成偏轴压力，所得实验摩擦角比真摩擦角偏小；新的直剪仪由于制造时的缺点，用旧的直剪仪由于使用过程中的摩损等都会导致各台直剪仪虽然试验条件完全相同，而结果往往相差较大的现象；剪切盒的上下盒之间有空隙，在剪切过程中没有办法使它绝对不排水，不能有效控制排水条件和测量空隙水压力。（2）改进措施：应对直剪仪进行定期检修和校正工作，一

10、般宜半年校正一次，包括加压框架竖杆，手轮转数均匀，砝码的重量，量力环的率定等等；在具体的试验中采用快剪、固结快剪和慢剪等控制排水条件。b.三轴剪切试验：土样在三轴压缩仪上进行剪切的试验。将圆柱体试样用橡皮膜套住放入密闭的压力筒中，通过液体施加围压，并由传力杆施加垂直方向压力，逐渐增大垂直压力直至剪坏。（1）问题分析：目前使用的三轴仪底座及试样帽为平直侧面型，压力室水渗入试样将会影响体变（排水剪）和孔压（不排水剪）的量测精度，不利于止水；试验中还发现，按常规试验步骤测出的 B 值及固结排水量不能正确反映试样的饱和情况和排水量。（2）改进措施：在底座及试样帽上面各开两道弧形浅槽，试验时涂上硅脂，各

11、用两道橡皮箍（每道绕三圈）绑扎，保证在 400Pka 的周围压力下 4 小时内孔隙水压力不变；用 1020kPa 的周围压力排水，排水后测得的 B 能较正确反映试样的饱和度。c.无侧限抗压强度试验：将土样置于不受侧向限制的条件下抵抗轴向压力的极限强度的试验。（1）问题分析：土样侧面不受约束，干燥情况下水分容易蒸发；实验过程中由于操作不当、读数不当等问题使得结果不准确。（2）改进措施：将试样两端抹一薄层凡士林，在气候干燥时，试样周围亦需抹一薄层凡士林，防止水分蒸发；当测力计读数出现峰值时，继续进行 3%5%的应变后停止试验；当读数无峰值时，试验应进行到应变达20%为止。四、结语 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，其准确性直接影响工程的质量和安全性。在土工試验过程中，工作人员应当给予高度重视，将所有影响其准确性的现象降至最低，并且及时发现并解决问题，使试验的结果更加准确，从而提高工程勘察的准确度，确保工程质量。参考文献：1陈全.土工试验中常见问题与对策J.黑龙江科技信息，2013，05.2张敏妮.浅析土工试验中常见的问题及解决方法J.技术与市场，2011，02.3张丽敏.土工试验常见问题分析与改进措施J.河南水利与南水北调，2013，11.