中国铁路设计集团有限公司地路院中心试验室 天津 300251
摘要：为了保证建设工程事业能够安全稳定的进行，对岩土性质的检测是一道重要的程序。科技的发展使得人们对岩土工程的测试拥有了更多的技术和方法，但土工试验的复杂性导致这些技术检测中还存着一些问题。
关键词：土工试验；问题；处理
1 岩土工程项目勘查中土工试验的作用
当地壳表层岩石开始风化之后，就会产生一些松散的堆积物，这是土的主要形成过程，土主要有三个特点，第一点，土属于松散性的材料，不属于连续的固体，由此也就决定了其具有明显的流动性。第二点，土主要由颗粒、水、气体等构成，第三点，土是自然地质历史产物，不是由人工制造而成的。在进行建筑工程施工是，设计人员可以结合工程要求情况，选择材料的型号和品种，当确定具体型号之后，其基本的力学参数也就得到了确定，对于土却有很大的不同，不同土的颗粒大小和矿物成分差别很大，导致土的物理性质比较复杂。因此为了保证施工质量，对岩土工程项目勘查中土工试验十分有必要。在试验项目中包括颗粒构成和界限系数，其主要作用就是让技术人员掌握地层砂类土的级配，掌握土的粒度构成和分布情况，根据试验所得到的数据，就能够直接显示出土中含有不同粒组的具体含量，当技术人员掌握真实的数据后，就清楚土的基本性质，在此基础上，对这些粗粒土分类，同时标记，结合水位以下饱和粉土液化数据，就能够为工作提供最原始的数据，确保数据分析的准确性。对于土的物理性质而言，其包括三个重要的指标，通过试验收集数据，然后进行换算就可以得到。通过分析土中的三相构成比例，就可以清楚这一地区土的基本物理状态，这也是土最基本的指标。对于检测的界限含水率而言，主要是针对细粒土进行试验的，当含水率发生较大的变化时，其可能处于不同的状态，例如有固体状态、流动状态、半固态状态、可塑状态等，通过界限含水率就可以对细粒土的缩限、塑限、液限等进行测定。对于固结试验而言，就是掌握试样的孔隙比、压力关系，通过得到的数据计算出试验土的指标，得到这一数据之后，就可以直接计算出其原始数据，变形量，以及沉降系数等。对于土的固结试验最常用的数据是土的压缩系数及压缩模量，但如果有基坑开挖和再加荷的影响时，还应提供土的压缩指数及回弹指数。对于需进行沉降历时关系分析时，应提供固结系数。对于三轴剪切试验而言，主要是对细粒土进行测定，所测得的内容包括原始数据、压缩值、抗剪强度，这些数据非常重要，在之后的基坑挖坑工作中会使用。对于岩石试验而言，通过试验可以得到试样岩石具体承受的抗压强度，在以后进行地基处理过程中，可以作为重要的数据依据。对于渗透试验而言，主要对土的渗透系数进行测量，得到相关数据后进行验证，数据准确无误后进行记录，在以后的基坑降水施工中提供重要的数据依据。对于击实试验而言，通过试验可以准确得到土的函数率和密度，结合相 关公式了解二者的具体关系，在此基础上，技术人员通过技术就可以得到土的最大干密度和最优含水率，方便以后的地基处理，当处理中遇到相关问题后，借助这些数据就可以进行解决，保证整体的施工质量。
2 土工试验中的指标及常见问题
2.1饱和度Sr定义及影响因子
饱和度Sr主要是指土壤在自然状态下，土壤中水的体积在土壤空隙体积占的百分比例，所以如果空隙中没有水分，则Sr为0；如果空隙中充满水分Sr为100%。所以在一般情况下经过试验得出的Sr值都＜100%；但是在平常的试验中也偶尔会出现Sr＞100%的状况。
饱和度的主要影响因素有颗粒密度、天然密度以及含水量。由试验经验可以知道，如果土壤中不含有有机质，土壤的颗粒变化就会很小，大约在2.65~2.74，基本对饱和度没有影响。一般的实验过程中最容易变化的影响因素是含水量，土壤的性质不同含水量就不同，土样的存放时间和运输、取样不合理或者是不标准、取土的土层深度以及土样的均匀性都是影响含水量的变化。土壤的天然密度虽然也是变化的，但是对于同一种土样来说，天然密度的值相对比较稳定。平行试验过程中如果实验结果超出范围，一般都是土样不均匀性造成的，含水量的准确测定对饱和度的值有着非常大的影响。
2.2回弹指数Cs为负值或0的原因
在实际的施工过程中需要对地基的土层做回弹试验，测得回弹指数，模拟项目的实际受力状况。也就是首先模拟挖土深度图层的荷载，测得自重压力，然后再模拟土层恢复原有状态的应力情况，接着进行卸荷，卸荷的压力与挖掘土层的重量一致，然后分级加荷知道附加压力与自重压力之和。可以采用自重压力和基坑荷载土中的变化曲线来计算回弹指数Cs图1所示。
图1变化曲线计算回弹试验
土层的受荷应变是由塑性应变和弹性应变两个部分组成的，塑性应变是卸荷后不能恢复，弹性荷载在卸荷后可以恢复，所以回弹试验之后受到荷载的土样能够部分回弹，同时不会回弹到原有的状态。由于荷载作用空隙变大，变化的曲线（图1中所表示的bc段）称之为回弹曲线。卸荷后再次加荷的变化曲线称之为再压缩曲线，再压缩曲线与回弹曲线的闭合部分可以成为滞回圈。从理论的角度来说，滞回圈的轴是呈现下降的趋势，然而在实际的工作过程中，可能会出现相反的状况，回弹指数为负值或者是0。产生的原因有很多，其中一方面的原因是土样本身的回弹较小，主要原因还是在工作中出现的操作问题。
2.3前期固结压力定义及测定问题
前期固结压力Pc主要是土样在原状态下曾经受到的效应力最大值，是土层固结状态的一项非常重要的指标。可以采用高压固结试验的方法来测定前期固结压力，在室内进行实验时一般使用的是卡萨格兰德(Casagrande)作图法来计算（图2），通过e－lgP曲线拐弯处找到半径最小点点A，通过点A作切线A2和水平线A1；给∠1A2作角平分线A3，平分线与e－lgP曲线直线段的延长线交于点B，B点处的有效应力就是前期固结压力。在试验的过程中，e－lgP曲线可能会出现转折不明显的现象，无法确定Pc，难以判断土层上历史最大压力。
图2固结压力测定
3相关改进措施分析
（1）在进行三轴压缩试验的过程当中，可能会出现一些问题，对测量结果产生影响，在面对这样的情况时，就可以使用滚珠或者润滑剂等方式来进行端部的约束，改变支架形状以及端部的约束程度，改变支撑架的构成形状来进行不均匀变形，改善受力情况。
（2）在进行土工试验的过程当中，要加强设备的管理工作，并且随着土工试验技术的发展，就需要有着更加严格的规范去进行设备管理，并且在进行测量的过程当中，要注重设备的保养工作，减少工作中的差错，保证土工试验所得结果的质量。
4 结语
我们应该对土工试验给予足够的重视，认真对待试验中存在的问题，这些问题的存在将直接影响工程建设的质量，不仅对施工单位会造成经济损失，施工人员的安全也会受到一定的威胁。因此，需要不断提高土工试验的技术，在试验过程中要保持认真的态度为工程建设能够安全的开展提供条件。
参考文献
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论文作者:张敬娜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/3
标签：土工论文; 数据论文; 土层论文; 曲线论文; 压力论文; 荷载论文; 含水量论文; 《基层建设》2017年第28期论文;