探讨影响岩土工程中土工试验质量因素

时间：2024-09-03

张桃如

（广东省地质局第七地质大队，广东惠州 516001）

1 取样

取样总要求：保持样品的天然湿度及结构。根据试验项目确定土样采取的质量等级，采用相应的控制措施。

（1）取土器。取样器有薄壁取土器（分为固定活塞式、水压固定活塞式、自由活塞式和敞口式）、厚壁取土器等多种形式，需根据土的性质、软硬程度和其他条件选用。

（2）取土器的技术规格应按下表执行.

表1 取土器规格表

（3）护壁要求。在地下水位以上应采用干钻，以保证所取土样尽量保持原地层的含水率、密度等。在地下水位以下可采用水循环钻进，但应根据不同地层调制不同的循环泥浆和适当的泵量，以免冲坏岩层和土样。在软土和水下砂土中钻进，可采用泥浆护壁，也可采用套管护壁。采用泥浆护壁时，应增加泥浆稠度。若采用套管护壁应注意选人套管时管靴对土层的扰动，且套管底部应限制在预计取样深度以上3倍孔径的距离。

（4）取样。取样前要求先清除孔内浮土，防止侧刮孔壁，取土器到达孔底时应轻放，以免冲击孔底而扰动土层，尽量采用重锤少击、快速压入的方法，取岩芯时不得敲击取土器管壁，以免扰动土体。

（5）封样要求。对于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级土样取出后应立即进行蜡封，并放置在阴凉处，避免暴晒和冰冻，确保所取土样含水量不发生变化。

（6）取样标记。送样单应有原始记录和编号。内容应包括工程名称，试坑或钻孔编号、高程、取土深度、取样日期。如原状土应有地下水位高程、土样现场鉴别和描述及定义、取土方法等。在实际取样过程，我们常常会发现以下问题：①选取样品时需要将样品进行多次冲击：因为样土受到数次冲击，属于无意识对土样产生冲击，当样品承受到一定压力情况下，土样各空隙中会有水分流出，导致样品变硬，同时样品密度也发生变化，经实验验证得出土样压缩系数a变小、样品孔隙e变小、土样压缩模量Es变大，所验证出来的数据是根据以上研究得出。②封样要求达不到：无样盖，包裹不紧密，未蜡封，或运输过程中密封遭到破坏，结果是湿度变小，样品结构破坏，含水量、承载力及压缩性等指标与真实相异。③取样位置与实际不符或取样标识不清晰：有的工作人员不按规范要求取样，使土样没有真实代表性，比如：应在12米取的样，实际却在14米处取样，或者标识潦草致试验员将12米误作18米的深度，导致所测的物性指标不代表记录位置土样指标，危害极大。

2 试验

（1）开样。根据客户的送样单要求，确定样品数量，确定样品是否受到扰动，如样品扰动了需要求客户重新取样，依照相关规定进行试验：选取样品时要注意土样的包装，区分样品的层次，将土样的两端进行整平，若无特别需求，所取的土样天然层与切土方形成垂直关系，所选取的土样具有一定代表性，选取的样品应靠近环刀部位，同时进行快速选取，防止土样中的水分流失，如果土样中的水分流失那么会引起样品液性指数IL，含水量w及孔隙比e都会变小，可分析出研究区域承载力发生变化。

（2）烘箱的温度和时间选择。根据土有机质含量选择温度烘烤土和含水量。无机质土在温度105℃～110℃恒温烘干，砂类土不小于6小时，粘土类不少于8小时，有机质土或含石膏的土应将温度控制在60℃～70℃恒温烘干12小时～15小时。否则会造成含水率不准确。

3 数据的校核

数据是感官认识的定量化，是定性描述在数值上的界定，土工试验的过程正是定性描述与定量数值的统一过程，其二者应该具有一致性。这要求我们将开样时的感观与土工实测数据之间的差异控制在一定的范围以内，同时也应注意数据输入输出的正确性。在开土取土的过程中，感到土是较软的或测出的液性指数较低，测出的压缩系数小，这说明该操作有误或记录有误，要检查各环节，找不出原因要重新取土测试。

4 数据处理

①数据的取舍：整理时对试验资料中明显不合理的数据，应通过研究，分析原因，在有条件时，进行一定的补充试验后，可决定对可疑数据的取舍或改正。舍弃试验数据时，应根据误差分析或概率的概念，按三倍标准差作为舍弃标准，即在资料分析中应该舍弃那些在平均值三倍标准差范围以外波动的测定值，然后重新计算整理。②数据整理：土工试验中数据的整理与分析能够运用数次测定取平均值得出，同时算出各项指标的差异系数与标准差值，用来研究土工样品算数平均值变化程度，这一做法可以验证计算方法的可靠性。若需要进行计算的数据量大，所得出的结果就趋向于实际平均值，但是一般情况下实际测试数据组数较少，测定出的数据会出现误差，土工样品会对工程建设产生影响，对非主要建筑物应取用标准差平值。

图1 土工试验数据推理过程

在有些情况下，尚需求出不同土体单元综合使用时的计算指标，这种综合性的土性指标，一般采用图解法或最小二乘方分析法确定。