关于土工试验中的问题及数据处理的探讨
摘 要：随着日益发展的现代化建设，我国提出了更高的要求给岩土工程的测试技术和手段。就像建设交通公路、地铁、高层及超高层建筑、大型水库建设等在城市中的兴建是不是安全、经济、合理等等进行取决的都是岩土高层性质。建筑物的地基是土，会出现地基变形及稳定的问题；路面或者水坝中土作为填料的时候，会有土的压实性和变形问题的产生；渠道、边坡、隧道、地下洞穴中土作为介质时，会有渗透及稳定性的问题产生。土力学和土质学的重要组成部分就是土工试验，它不仅对土的工程性质重要手段的研究，而且能提供重要的依据和参数给工程建设和施工。
关键词：土工试验；问题；数据处理
岩土工程的工程勘察工作就是土工试验，提供有效测试结果的手段之一，但是测试结果的准确程度与否，对工程质量和使用安全有着直接的影响。当然，因为土体自身复杂性的存在，在试验中，会经常有一些异常情况出现，这就需要本着实事求是的态度，紧密结合土的物理和力学性质，综合分析可疑数据，查找原因，进行补救措施。
一、土的相对密度、密度、含水量试验
1．土的相对密度试验
相对密度是表示无粘性土的密实程度的一个指标，和无粘性土密实程度呈正相关关系，其定义为无粘性土最密实状态的孔隙比和天然孔隙比或填筑孔隙比之差与最密实状态空隙比和最松状态的孔隙比之差的比值。比重是土的一个物理性指标，为三大基本物理指标之一，其定义为土粒的质量和同体积 4℃时纯水的质量之比。
2．土的密度试验
（1）风干土样，将土样摊成薄层，在空气中放 1~2d，使土中水分蒸发。若土样已干，则可直接使用。
（2）若试样中有结块时，可将试样倒入磁钵中，用橡皮头研棒研磨，使结块成为单独颗粒为止。但须注意，研磨力度要合适，不能把颗粒研碎。
3．土的含水量试验
（1）取具有代表性试样，细粒土 15~30g，砂类土、有机土为 50g，放人称量盒内，立即盖好盒盖，称质量。称量时，可在天平一端放上与该称量盒等质量的砝码，移动天平游码，平衡后称量结果即为湿土质量。
（2）揭开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度 105℃~110℃恒温下烘干。烘干时间对细粒上不得少于 8h，对砂类土不得少于 6h。对含有石膏的土和含有机质超过 5%的土，应将温度控制在 65℃~70℃的恒温下烘干。
（3）将烘干后的试样和盒取出，放人干燥器内冷却（一般只需 0.5~1h 即可。冷却后盖好盒盖，称质量，准确至0.01g。
从表 1 的数据说明温度过高会烧掉机质而造成含水量偏高。
二、土的液限与塑限
粘性土随着含水量变化，其物理状态和力学性质发生明显的变化。重塑土处于液态时在自得作用下不能保持其形状，发生类似于液体的流动：土体处于可塑状态，在重力作用下能保持形状，在外力作用下将发生塑性变形而不断裂，外力消失后能外力消失前一时刻的形状而不变，有一定的抗剪强度。通过给予试样一个小的外力，在一定时间内变形达到规定值时的含水量。塑限试验利用土体处于可塑时，在外力下产生任意变形而不发生断裂；土体处于半固态时，当变形达到一定值（或受力较大）时发生断裂的特点。
液塑限的测定，存在不少问题，取样规定土要过 0.5mm的筛，才能进行试验，在操作中，一些土用眼观察含有较多砂粒，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，因此，对于这种土最好采用筛分法确定砂粒含量。表 2 为浸泡过夜和未浸泡过夜样品液限指标。可以看到，未按规范要求浸泡过夜样品液限结果偏低。
三、土的压缩试验
土压缩试验是研究土在有侧限条件下的压缩性能的一种室内试验。试验时，将土样放在刚性金属盒内，通过承压活塞对土样由小到大分级加压，根据各级压应力与相应孔隙比，绘出土压缩曲线，求出压缩系数及压缩模量等。还可以通过压缩试验求得黄土相对湿陷系数、湿陷起始压力。
四、土的抗剪强度试验
1．三轴剪切试验的试验方法应按下列条件确定：
（1）对饱和粘性土，当加荷速率较快时宜采用不固结不排水（ＵＵ）试验；饱和软土应对试样在有效自重压力下预固结后再进行试验；
（2）对经预压处理的地基、排水条件好的地基、加荷速率不高的工程或加荷速率较快但土的超固结程度较高的工程，以及需验算水位迅速下降时的土坡稳定性时，可采用固结不排水（ＣＵ）试验；当需提供有效应力抗剪强度指标时，应采用固结不排水测孔隙水压力（ＣＵ）试验。
2．直接剪切试验的试验方法，应根据荷载类型、加荷速率和地基土的排水条件确定。对内摩擦角 φ≈０的软粘土，可用Ⅰ级土试样进行无侧限抗压强度试验。
3．测定滑坡带等已经存在剪切破裂面的抗剪强度时，应进行残余强度试验。在确定计算参数时，宜与现场观测反分析的成果比较后确定。
4．当岩土工程评价有专门要求时，可进行Ｋ０固结不排水试验、Ｋ０固结不排水测孔隙水压力试验，特定应力比固结不排水试验，平面应变压缩试验和平面应变拉伸试验等。
五、土工试验数据的整理
1．数据整理
试验数据分析整理时应首先根据所研究的土体在地貌特征地质年代成因类型以及成分和结构构造上差别，结合试验测得的颗粒级配密度和含水率等指标的变化规律将其划分为若干个性质相近的土层，在立面上或土区在平面上称为工程地质单元或土体单元；然后对不同的土体单元再分原状土样或扰动土样以及不同试验条件汇集所有试验成果，对于不同土体单元区别不同情况，所汇集的各项试验数据，分别编制数据统计表然后统计其散落在各变化区间内的试验点数，表示数据的变异情况根据分布图特征分为正常型和异常型：
（1）正常型。一般均应在中段出现明显的峰值两端的频数对很小；
（2）异常型。系峰值不明显出现多峰陡壁等表示数据离散过大，试验数据不够合理或土体单元划分不合理等应查明原因，数据舍弃标准。
2．数据的校核
（1）数据误差的原因和避免措施
可以从野外取样和室内试验两个方面，对土的试验指标与土的真实物性指标产生偏差的原因进行分析：
a.取样时对土样冲击次数多：有时土样在取样器里因为受到冲击的次数太多，人为对土样无意的冲击作用，相当于土样受到一定的压力，在孔隙中水分被挤出，所以土样就会变硬，变大的还有密度 P，压缩系数 a 变小、压缩模量 Es增大、孔隙比 e 变小等，是自然试验得出的结果，但是根据这些数据对承载力进行确定，由此试验结果所确定的承载力就会大于实际土层的承载力。
b.取出的土样为扰动土：在取样时，孔内对残壁土没有进行清除或者已经成为扰动土，还是误以为是原状土送到试验室，压缩系数增大，压缩模量变小等是对该土样进行试验得出的结果，这样的试验数据根本不符合原状土的各项指标，不能应用，为此对特外技术人员要求认真取样，仔细清孔，对于已经扰动的土样实验室人员要善于识别，只在这样的土样中对含水量、土名进行提供，除非试验扰动样。
c.野外土样保管工作不好：对野外取的土样如果没有很好的进行保管处理，就会造成有不良因素的影响，会改变它的原状，对于试验数据的真实性也就会有直接的影响。
d.试验前的准备工作：土样试验的计划必须要先行拟定，并且开启土样是不可以在试验前进行的，如果需要在试验前对土样进行分类时要将土样开启，就应该在检验以后，马上将其妥善封存，尽量少让土样受扰动，这样就不会影响试验结果的真实性。
e.开土要按规范严格操作：原状土样包装皮在开启的时候一定要小心，开启之后，要对土样的上下和层次进行辨别，要整平土样的两端，在没有特殊要求的时候，天然层垂直的方向就是切土方向，取样的时候，要取得整个样中最具有代表性的部分，与此同时，要在贴近环刀的部分来对含水量试验样进行取样，并且要有很快的取样速度，以避免散失水分，反之，样品散失的水分就会造成 w 含水量、e 孔隙比、IL 液性指数变小的结果，造成地基承载力变大。
（2）数据成果的校核
要在各项试验成果之间对土工试验成果进行校验，因为至少会有定性关系在土的性质指标之间，应该要对一定规律有所符合，只要发现异常，就应该对单项试验进行检查，看它有没有错误，这往往是比较简捷发现试验和计算错误的方法，但是有时候，土的特殊性质就是所谓的异常情况，所以，要深入一步对异常性质的土进行了解。
参考文献
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