土工试验中各单项试验注意要点及优化对策

陈惠格 （闽南地质大队，福建 漳州 363000）

1 引言

社会经济的快速发展推动了各个领域的提升，建筑领域就是其中之一。影响建筑质量的因素较多，土工试验就是其中之一，需要确保测试方法以及工艺满足国家标准规定。土工试验是最为重要的岩土工程勘察内容，如果土工试验准确性较低，会造成岩土工程勘察质量较差，直接影响建筑工程质量。所以需要对土工试验中各个单项试验给予足够重视，加强其要点的分析，通过优化措施提升试验的准确性，这对于进一步推动建筑工程发展具有非常现实的意义。

2 土工试验中各单项试验要点分析

2.1 试验土样选择以及制备

土工试验中最基础的部分就是试验土样的选择，要确保所选土样具有代表性，可以体现出土层所具有的物理力学特性。在土样选择以及制备时一定要特别注意如下几方面：

第一，在通过环刀削试块时一定要确保垂直用力的均匀性，要确保试验土样和环刀内壁的紧密性。若是发生角度的倾斜就容易产生间隙，会影响到土样的天然密度指标（会有所降低），影响到结果的准确性；

第二，若是环刀内侧土样中存在杂质（例如砂粒、杂草等），一定要避免将其一同削掉或者按压到土样内部中去，正确的做法是将杂质清理干净，并在凹陷位置填补有效土样；

第三，要最大程度地降低对土样的扰动，尤其是对于较为敏感的土样来说更是要减少刮削的次数，防止土样发生变化。

2.2 土样含水量试验

所谓的土样含水量主要就是指将土样烘到恒量情况时所失去的水质量和达到恒量后干土质量之间的比值。含水量是最为基础也是最为重要的土样指标，也是其他相应指标（例如土样干密度、孔隙、饱和度等）计算的基础。从目前来看，虽然测定土样含水量的方法较多，但是具有较高精度且方法简单的方法较少，烘干法是目前应用最多的方法之一，更多应用在粘性土、有机质土、砂性土等方面的测试。虽然含水量的试验相对简单，但也具有较高的质量要求，因为试验结果贯穿在整个土样试验过程当中，因此需要严格控制含水量试验。需要勘察人员严格控制取样、运输、保存的各个环节，要选取典型土样进行有效封存，可以利用两个及以上同时运行的平行试验方式来进行试验，之后取试验结果平均值作为含水量指标。

2.3 土样密度试验

密度是土样最为重要的物理学指标之一，在土样密度指标基础上能够得到土样干密度、孔隙比等相应指标。对于建筑工程来说，通过土样密度能够计算出土层压力、地基压缩沉降指数、土地稳定性能等等。土样密度试验时需要特别注意的内容包括：

第一，土样密度试验需要在取样之后立即实施，避免因为试验延迟而发生结果偏差问题；

第二，确保所用环刀刀口的平整性以及锋利性，如果刮刀上存在裂纹或者不平整的问题都会直接影响密度测试结果，会造成土样密度、饱和度的增加以及孔隙比的下降。虽然影响到土样密度的因素较多，但是只要在取样时给予充分关注，降低人为破坏就可以获得准确率较高的土样密度。

2.4 土样颗粒分析试验

可以通过表1所示的方法进行土样颗粒试验。

表1 土样颗粒大小及级配方法

可以通过孔径有所差异的标准筛对土样进行分离，按照粒径的不同进行分组，之后称量计算得到各粒组的相对含量，从而明确土样中的粒度成分，以便为工程建设选料提供参考依据。土样筛分试验过程中要特别关注如下几方面问题。

第一，确保所选样品的典型性，要能够代表整个土样情况；

第二，可以通过四分法实施分料；

第三，试验时一定要特别关注质量损失情况，各细筛上及底盘内土质量总和与筛前所取2mm筛下试样质量之差不得大于1%；各粗筛上及2mm筛下的土质量总和与试样质量之差不得大于1%。

2.5 土样的固结试验

此试验的目的在于测定土样轴向排水和侧限情况下变形情况和压力值，并且也可以确定土样相关参数的关系，例如土样变形情况和时间的关系、土样孔隙比和压力的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、回弹指数，压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。在进行土样固结试验时，为了保证所得压缩指标的可靠性，先要确保土样得到有效保存。要对土样受到的扰动进行仔细观察，防止刮削时造成土样挤压。若是在开土过程中所测得的液性指数比较大，并且具有较大的压缩模量，那么就表明试验存在失误或者读数问题。除此之外，也可能是由于试验设备长期运行导致较大变形所造成的。若是在开土过程中所测土样较硬，并且具有较小的压缩模量，那么表明土样存在一定扰动或者浸水的问题。

2.6 土样的直接剪切试验

此试验的注意要点主要包括：

第一，试验中尽可能采用性质较为均匀、软硬程度相似的土样来进行。若是发生样品不均匀的问题，那么先要根据软硬程度实施土样分类并排序；

第二，若是按照软软-硬硬的方式实施剪切试验，那么会造成土样内摩擦角数值偏大的问题，所以需要采取较低的载荷顺序进行加压试验，要对剪切过程时间长短进行有效控制（30s之内），从而有效提升试验结果的准确性。

3 提升土工试验准确性的相应对策

3.1 加强土样制备过程中的有效控制

在土样开样前要进行仔细的记录，特别是要仔细观察土样的颜色情况。另外，最主要的是要对土样结构性质、状态和成分实施有效测定。在开样之前需要对土样物理学性质以及相关指标进行预先评估，在开样时以此为参照选出具有代表性的土体。可以通过环刀实施取样，取样时要确保垂直用力的均匀性，最大程度上降低人为因素引发的土样孔隙率较大问题，并且要尽快完成取样。取样时尽可能贴近环刀部分，从而降低水分流失，提升土样含水量计算结果准确性。

3.2 提升试验所用仪器设备的准确性

土工试验中需要用到相应的试验仪器设备，想要提升土工试验准确性，提升试验所用仪器设备的准确性是必不可少的条件。先进的仪器设备能够提升试验的准确性，所以要投入相应的资金购买先进的仪器设备，包括三轴仪、非饱和土试验仪器、岩石流变仪等等。要对试验所用仪器设备实施定期维护保养，对于特殊设备（例如天平、百分表等）要定期进行标定，确保其满足国家鉴定标准。另外，在刮土刀应用一定时间后要对其进行及时更新，避免因为存在裂痕以及缺口对试验结果造成影响。同时也要定期检查环刀刀口的平整性以及锈蚀性等问题，有必要的情况下对其进行更换。

3.3 增强试验人员的教育培训

土工试验过程中需要定期进行试验人员的教育培训，可以通过外聘专家的方式实施现场教学，从而更形象的掌握试验要点以及难点。另外，也可以实施室内人员的交流学习，委派专业能力较强的人员进行授课，同时现场进行试验，明确试验的难点以及关键点，共同分析试验结果，明确是否存在偏差以及原因所在。改进之后再次进行试验，直到试验结果在允许偏差范围内。

4 土工试验案例成果分析

福建某公路路基工程施工，整条公路长度约113.5km，公路所在区域内包括碎石土、砂土等等，对于此公路路基实施土工试验分析。本次试验在试验区内部取原状土试验实施物理力学性质试验，所涉及到的试验内容主要包括：颗粒特性指标颗粒组成、含水量试验、密度以及比重的测定、土层渗透性指标渗透系数、土层变形特性、固结系数、抗剪强度指标直剪试验、三轴剪切试验等等。所得试验部分结果如表2所示。

表2 土工试验分析结果

所得各项参数都符合工程建设可行性论证要求，为公路工程的进一步安全性开发提供了定量依据。

5 结语

总的来说，土工试验是建筑设计施工过程中的重要保障，所以需要分析土工试验中各单项试验的关键点，采取相应对策提升土工试验的准确性，从而提升土工试验的准确性，为建筑行业的发展做出贡献。