室内土工试验数据准确性探讨

室内土工试验数据准确性探讨

作，目标就是尽可能得到地基土样相对准确的物理性及力学性数据，这些数据对建筑工程的勘察、设计、材料、施工设备的选择包括地基处理方案的选择都具有重要的现实指导意义。所以，一定要把握好室内土工试验的一个环节，尽可能的减小差误。要确保室内土工试验的可靠性一定要注意以下三点：对岩土制样的选取与制备问题、土样的物理性试验、土样的力学性试验[1]。

一、土样制样选取与制备的注意要点

土样的制备过程是室内土工试验前的必要环节，土样要具有代表性才能让室内土工试验数据具有权威性和可靠性，甚至影响到整个岩土工程的设计与规划。

（一）土样的选取与制备过程

室内土工试验的第一步就是选取能代表整个地基的试验土样，它必须可以反映出整个地基土层的力学性和物理性特征。实际操作过程中，首先要利用环刀削试块对地基土层进行垂直用力削切，这样做是为了确保土样不会和土层内壁出现任何间隙，从而保证土样的天然密度指标。如果在制备土样时出现砂粒与其他物体混入时，应当做到及时清理，然后再在砂粒凹陷处补土，尽量降低其他因素对土样的扰动性，同时减少对敏感土样的刮削次数，避免土样发生触变，影响最终的土工试验。

（二）土样的含水量分析

一般来说，土样的含水量分析是指土样在105℃～110℃的条件下进

行烘干，直到它处于恒量状态。此时测试它的干土质量与失水质量之间的比值，就可以分析推算它的含水量。含水量代表了土样的一个重要物理学指标，这一数据可以帮助计算出土质的干密度、饱和度与孔隙等等重要土工试验指标，所以在土工试验前进行土样含水量的分析很有必要。目前像有机质土、砂性土和粘性土这样的土质都会利用烘干法来进行含水量分析检测[2]。

二、土样的物理性试验对数据准确性的影响

物理性试验，测土在天然状态下的特性指标；上文所提及的土质含水量与密实性都是其物理特性的表现，它们共同反映了土质组成的具体结构特征。所以研究土质的物理性试验就是研究它的密度、含水量和比重。这也是土试中三项基本指标。在这其中，含水量会时刻变化，而且不同种类的土质会有不同的含水量，随着土层均匀度的变化、土样取样的标准性以及土样在运输时存放的方法和保护措施都会影响到最终室内土工试验数据的精确度；土样的密度值也存在变化，但是同一个土样的密度值相对来说比较稳定。关于土样的密度值要进行平行测定，如果平行测定值有较大差值就说明该土质并不均匀，这可能是由于操作人员在环刀削切土层时导致了土质均匀度的变化，所以必须在试验进程中时刻检查削切土层工具的质量，保证其有变形和过度磨损。考虑到土层的物理性试验中各个指标之间具有极大的关联性，所以试验后应当进行指标分析，分析它们的准确性和可靠性。比如说，当某些物理性指标的饱和度超过100%，那就说明土样的三项基本指标的测量存在误差。应根据开土记综合考虑，可从含水量、密度中选择反映土实际情况的指标。

比重的大小决定于土的矿物成分，当粘土矿物成分较多时，土的液限、塑限分别是细粒土处于可塑状态的上限和下限含水量，目前对土的液限、塑限的测定。规程上规定土要过0.5 mm筛，才能进行试验，但在实际操作中，有一些土用眼睛观察含有较多砂粒，一旦过0.5 mm筛后做试验，测出的塑性指数可能很大，不能反映土的实际情况。因此，对于这种土应先采用筛分法确定砂粒含量，如果砂粒含量已达到确定该土为砂土的标准，就应该按砂土的要求来进行定名和测试其有关指标。

三、土样的力学性试验对数据准确性的影响

力学性试验，测土在外力作用下土体抵抗外力能力的特性指标。土的固结试验即一种力学性试验，它测量了土层在压力作用下发生形变的整个过程，再通过计算求得压缩指标，进而判断岩土的压缩特性以及天然土层的固结状态，并计算出建筑物的沉降量。在具体的开土过程中，要首先计算出土质的液性指数，如果液性指数较大，则说明土质的压缩模量较大，也就说明了土工试验的操作出现失误。此时要对仪器的变形量进行校正，如果在开土时土质的压缩模量过小，就说明了所取土样存在扰动结构或者已经进水，需要进行土样的重新获取。另一方面，土的压缩特性还取决于抗剪强度，利用它们之间关系的对比就能判断土的压缩与抗剪两项结构是否正确。通常情况下，土的压缩特性随着压缩模量的降低而升高，同时抗剪强度也会越来越小，所以抗剪强度与压缩模量呈现正相关关系[3]。

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质指标之一。在计算承载力，评价地基稳定性以及计算挡土墙的土的

压力时，都要用到土的抗剪强度指标，如抗剪强度试验测出粘聚力C值有时会出现负值的现象，主要原因是所取的一组试样的性质相差太大，自然不符合规律，故土样制作时需取有代表性的土样。

四、实例解析

从表1可以看出，由室内土工试验数据所得出的地基承载力与现场进行的标贯试验数据有较大差别，相比较而言，标贯试验所得到的数据更接近土的实际情况，具有很高的准确性。所以如果希望提高室内土工试验数据的准确性，应该究其原因并做到以下几点。

（一）土样运输

当土样从取样地到实验室的过程中，一定会受到外部环境诸如气候、途、突发事件等等的影响，所以土样的获取与试验中间存在一段运输间隔。在运输土样时一定要多方面注意，不要让土样受到阳光日晒、冷空气微冻甚至是任何颠簸震动，因为这些因素都可能导致土样的含水率变低与承载力变大，使试验数据的精确性受限。因此要注重对土样的包装，土样的湿样与干样要采用单独包装的方式区分开来。

（二）室内土工试验

室内土工试验的准确性多反映在试验仪器上，虽然试验仪器有固定的高精度，但是也有进行定期校核的必要，一般在半年间都要进行一次仪器校核，即使是仪器极小的偏差也要尽量避免，因为这些都会影响到土工试验数据的准确性。如果不进行及时的仪器校核，这些细微的偏差就会产生叠加，对试验效果造成更大的影响。

（三）数据处理

数据处理即是对室内土工试验各项数据指标的综合性分析，比如说测试土的基本物理性质，比重、含水量和密度与土的孔隙比、孔隙度、饱和度与干密度之间的相关关系等等。一般来说，都会通过特定的计算机软件进行综合性多角度分析来证明岩土各个指标的精确性，比如上文所说的土中比重、含水量以及密度的饱和度不能大于100%。另外需要注意的是土的力学性与物理性之间的相关性。因为土的物质成分、受力条件与结构特点决定了它的力学性质。如果受力情况相同，土样的成分、结构以及受力状态等就会与土样的压缩曲线长短产生关系。所以在室内土工试验中一定要注重它们之间的关系，这有助于提高试验数据的精确性与合理性[4]。

总结：

在建筑工程中，一定要注重室内土工试验的高质量与其数据的精确性，将它作为一个系统的、有组织的、有逻辑性的个体工程来看待。注重文中所述一个环节的操作质量与相关性联系，做到步步为营、环环相扣，把握细节，从而提高建筑工程的安全可靠性。