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【摘 要】准确的土工试验成果是至关重要的。本文从土的常规物理试验及力学试验应注意的问题进行分析总结，探讨试验中异常现象及偏差的原因，综合分析了土的物理性质与力学性质的相关性，并对提高土工试验成果质量提出了自己的意见。
【关键词】土工试验；试验指标；问题分析
室内土工试验数据是土类定名和土层划分的重要依据之一，为工程勘察和设计提供必要的计算数据和物理力学性质指标，土工试验数据的准确性直接影响工程质量的安全性。然而由于土本身的不均匀性，取样、包装、保存、运输过程中造成的扰动、风干，以及试验过程中仪器设备、操作方法、人员素质等问题，使得試验指标和土的实际情况有所偏差。因此研究土常规试验应注意的问题有着非常重要的意义。
一、原状土制备应注意的问题
土样制备的质量直接影响试验成果的真实性。制样过程中应注意保持土样的原始状态，对比较硬的土，应垂直轻轻下压，垂直压力应均衡，并沿环刀外沿均匀的切削土样，土柱略大于环刀直径，使得试样与环刀密合，边压边削直至土样高出环刀；而对于软塑到流塑状态的土，应快速将环刀压入土中，以免土产生较大的变形。若试样表面因砾石而成孔洞，应根据土的密实程度，用土填补平，填补时不许反复磨压，并在开土记录上注明。制样过程中，应对土样层次、气味、颜色、软硬程度、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。
二、含水率、密度和比重试验应注意的问题
含水率、密度和比重反映土的物质组成和结构特征，是土的最基本的物理指标，其他物理指标都是由它们计算而得，因此，这三项指标的正确与否，直接影响其他物理指标和力学指标。含水率是三项指标中最不稳定的，由于各种因素，如土质的不均匀性，取样、包装、运输、保存、制样过程中对土样的防风干措施、取样的均匀性和代表性都会对含水率产生很大影响。制样过程中，应尽量避免土样水分的损失，含水率的取样应弃除土柱外表面一层，取代表性土样切碎，拌匀，平行测定含水率，烘干温度控制及时间、平行结果误差应符合规范要求。
土的密度由土的重量、孔隙大小、空隙中水的重量所决定，其综合反映了土的物质组成和结构特性。环刀法测密度时，大多数试验人员直接用切土刀整平环刀两端土样，这是一种极其错误的操作方法，因为经常制样，切土刀刃口经长期使用会磨损呈凹形，这样测得的密度偏大、饱和度偏大、孔隙比偏小等情况。因此，要准确测得土的密度，试验人员从一开始就应当规范要求，若按规范操作与其本身物理指标不符，应及时查找原因，更换新的刮土刀或环刀以确保试验质量。
土粒比重是计算孔隙比和评价土类的主要指标，是一个相对稳定的值，决定于土的矿物成分，同一地区同一类型的土粒比重基本相同，通常可以采用比重的经验值，一般砂土 2.65 ～ 2.69， 粉土 2.70 ～ 2.71， 粉质黏土 2.72 ～ 2.73， 黏土 2.74 ～ 2.76。值得注意的是当土中含有有机质时，土的比重可降到2.4以下，此时应改用中性液体测定，如煤油、汽油甲苯和二甲苯，并采用抽气法排气。
三、液限、塑限试验应注意的问题
液限与塑限分别是细粒土处于可塑状态的上限和下限含水率，并由此计算土的塑性指数，进行黏性土定名，判断黏性土的软硬程度，估算地基的承载力。在实际工作中，有的使用锥式液限仪做液塑限试验，有的使用液塑限联合测定仪，这样难免因为手法不一致，得出的结果也不尽相同。有时会得出偏大的液限值，是因为调土的不均匀、不透、使用磨损严重的圆锥仪而导致的，这样原本可以判定为可塑状的土，却出现了硬塑或坚硬，无形中增加了建筑的风险。搓条法测定塑限目前还被普遍认同，但标准不易掌握，人为因素影响较大，对低塑性土更为明显。有些单位采用液塑限之间的相关公式计算出塑限值，这种间接计算法必须基于大量对比资料总结而得，否则盲目套用，测试结果严重失真。另外，国标规定土取过0.5mm的筛下土做液塑限试验，有些土如残积土用眼睛观察含有较多砂砾、岩块及砾岩、岩屑，一旦过筛后做界限试验，可能测出很大的塑性指数，不能反映土的真实情况，应先采用筛分法确定土的砂粒含量，根据砂粒含量来判定是否要做液、塑限试验。
四、固结试验应注意的问题
固结试验是通过测量各级垂直荷载下土体的变形来测定土的压缩特性，用于判定土的压缩性和天然土层的固结状态，从而计算地基的沉降量。为了求得准确的压缩指标，首先要控制好土样的验收和制样工作，尽量避免或减少切削对试样的影响，比如可采用切土器取代人工下压，减少因人工下压力不均匀而导致不密合，引起压缩量增大。按规范施加各级压力，第一级的加荷大小应视土的软硬程度而定，最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。另外固结加荷时间也是影响结果的一个因素，为使试验时间缩短，容许黏性土最大固结压力小于400kPa时，可用一小时加荷一级的快速法，采用综合固结度校正。然而，有些单位在最大固结压力大于400kPa时，仍采用快速法，快速法并未因为慢速法或用次固结增量法进行校正。
五、直接剪切试验应注意的问题
土的抗剪强度参数在边坡稳定分析、挡土墙压力的估算、地基承载力计算及稳定性的评价中都是不可少的指标，因此正确测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。抗剪强度试验方法主要有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压试验。就直接剪切试验而言，试验受力条件复杂（如发生剪切位移时法向加荷由最初的轴心受压变为偏心受压，剪切破坏面人为限制），排水条件不易控制，按GB/T50123-1999规定快剪试验适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土，粉质黏土渗透系数一般大于10-5cm/s，粉土的渗透系数更大，粉质黏土和粉土做快剪试验时，发现四级荷载下很少存在峰值强度，绝大部分需剪切至6mm处，剪切强度指标回归性差，尤其最后一级荷载强度偏低，再现性差，剪切强度指标仅能作参考。软土即使渗透系数满足要求，但要注意选择合适的荷重，以免试样被挤出无法剪切。有时测定的结果与理论值相差比较大，比如剪切试验测出的凝聚力C值出现负值，主要是因为试验所取一组试样性质相差太大，因此在制样时需取代表性土样。对内摩擦角Φ≈0的软黏土，可用Ⅰ级土试样进行无侧限抗压强度试验。
六、综合分析试验成果
土的物理性质和力学性质是密切相关的，力学性质很大程度上取决于物理性质，在整理报告时应分析各项指标之间的相关性，对出现异常的指标作适当调整或重做试验。一般情况下，同一种土的含水率越高，则孔隙比越高，密度越低。液限指数越大，其压缩性也越大，抗剪强度越小。对同一类土，一般塑性指数越小，抗剪强度越大。所以通过各项指标间关系的统一分析，可以判断试验成果的准确性。
七、提高土工试验成果质量的措施
编制完善各项土工试验操作规程，建立健全各项规章制度。做好仪器的保养、率定、期间核查等维护工作，对报废的不符合标准的仪器应及时更新。提高试验人员的素质及技术水平，实行岗前培训、持证上岗、日常监督考核制度，组织学习国标和有关规范规程，参加土工试验的各项技能培训，经常与其他单位进行交流、学习、能力比对试验。引进具有较高文化及业务水平、富有专业实际经验的技术骨干，指导试验工作、解决疑难问题，做好成果报告的审核审定工作。
参考文献：
[1]《土工试验方法标准》GB/T50123-1999
[2]《公路土工试验规程》JTG E40-2007
[3]马玉英.土工试验中的若干问题及处理[J].四川水利，2012（2）：19.
[4]揭荣.浅谈室内常规土工试验应注意的问题[J].商情，2011（11）：175.
【关键词】土工试验；试验指标；问题分析
室内土工试验数据是土类定名和土层划分的重要依据之一，为工程勘察和设计提供必要的计算数据和物理力学性质指标，土工试验数据的准确性直接影响工程质量的安全性。然而由于土本身的不均匀性，取样、包装、保存、运输过程中造成的扰动、风干，以及试验过程中仪器设备、操作方法、人员素质等问题，使得試验指标和土的实际情况有所偏差。因此研究土常规试验应注意的问题有着非常重要的意义。
一、原状土制备应注意的问题
土样制备的质量直接影响试验成果的真实性。制样过程中应注意保持土样的原始状态，对比较硬的土，应垂直轻轻下压，垂直压力应均衡，并沿环刀外沿均匀的切削土样，土柱略大于环刀直径，使得试样与环刀密合，边压边削直至土样高出环刀；而对于软塑到流塑状态的土，应快速将环刀压入土中，以免土产生较大的变形。若试样表面因砾石而成孔洞，应根据土的密实程度，用土填补平，填补时不许反复磨压，并在开土记录上注明。制样过程中，应对土样层次、气味、颜色、软硬程度、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。
二、含水率、密度和比重试验应注意的问题
含水率、密度和比重反映土的物质组成和结构特征，是土的最基本的物理指标，其他物理指标都是由它们计算而得，因此，这三项指标的正确与否，直接影响其他物理指标和力学指标。含水率是三项指标中最不稳定的，由于各种因素，如土质的不均匀性，取样、包装、运输、保存、制样过程中对土样的防风干措施、取样的均匀性和代表性都会对含水率产生很大影响。制样过程中，应尽量避免土样水分的损失，含水率的取样应弃除土柱外表面一层，取代表性土样切碎，拌匀，平行测定含水率，烘干温度控制及时间、平行结果误差应符合规范要求。
土的密度由土的重量、孔隙大小、空隙中水的重量所决定，其综合反映了土的物质组成和结构特性。环刀法测密度时，大多数试验人员直接用切土刀整平环刀两端土样，这是一种极其错误的操作方法，因为经常制样，切土刀刃口经长期使用会磨损呈凹形，这样测得的密度偏大、饱和度偏大、孔隙比偏小等情况。因此，要准确测得土的密度，试验人员从一开始就应当规范要求，若按规范操作与其本身物理指标不符，应及时查找原因，更换新的刮土刀或环刀以确保试验质量。
土粒比重是计算孔隙比和评价土类的主要指标，是一个相对稳定的值，决定于土的矿物成分，同一地区同一类型的土粒比重基本相同，通常可以采用比重的经验值，一般砂土 2.65 ～ 2.69， 粉土 2.70 ～ 2.71， 粉质黏土 2.72 ～ 2.73， 黏土 2.74 ～ 2.76。值得注意的是当土中含有有机质时，土的比重可降到2.4以下，此时应改用中性液体测定，如煤油、汽油甲苯和二甲苯，并采用抽气法排气。
三、液限、塑限试验应注意的问题
液限与塑限分别是细粒土处于可塑状态的上限和下限含水率，并由此计算土的塑性指数，进行黏性土定名，判断黏性土的软硬程度，估算地基的承载力。在实际工作中，有的使用锥式液限仪做液塑限试验，有的使用液塑限联合测定仪，这样难免因为手法不一致，得出的结果也不尽相同。有时会得出偏大的液限值，是因为调土的不均匀、不透、使用磨损严重的圆锥仪而导致的，这样原本可以判定为可塑状的土，却出现了硬塑或坚硬，无形中增加了建筑的风险。搓条法测定塑限目前还被普遍认同，但标准不易掌握，人为因素影响较大，对低塑性土更为明显。有些单位采用液塑限之间的相关公式计算出塑限值，这种间接计算法必须基于大量对比资料总结而得，否则盲目套用，测试结果严重失真。另外，国标规定土取过0.5mm的筛下土做液塑限试验，有些土如残积土用眼睛观察含有较多砂砾、岩块及砾岩、岩屑，一旦过筛后做界限试验，可能测出很大的塑性指数，不能反映土的真实情况，应先采用筛分法确定土的砂粒含量，根据砂粒含量来判定是否要做液、塑限试验。
四、固结试验应注意的问题
固结试验是通过测量各级垂直荷载下土体的变形来测定土的压缩特性，用于判定土的压缩性和天然土层的固结状态，从而计算地基的沉降量。为了求得准确的压缩指标，首先要控制好土样的验收和制样工作，尽量避免或减少切削对试样的影响，比如可采用切土器取代人工下压，减少因人工下压力不均匀而导致不密合，引起压缩量增大。按规范施加各级压力，第一级的加荷大小应视土的软硬程度而定，最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。另外固结加荷时间也是影响结果的一个因素，为使试验时间缩短，容许黏性土最大固结压力小于400kPa时，可用一小时加荷一级的快速法，采用综合固结度校正。然而，有些单位在最大固结压力大于400kPa时，仍采用快速法，快速法并未因为慢速法或用次固结增量法进行校正。
五、直接剪切试验应注意的问题
土的抗剪强度参数在边坡稳定分析、挡土墙压力的估算、地基承载力计算及稳定性的评价中都是不可少的指标，因此正确测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。抗剪强度试验方法主要有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压试验。就直接剪切试验而言，试验受力条件复杂（如发生剪切位移时法向加荷由最初的轴心受压变为偏心受压，剪切破坏面人为限制），排水条件不易控制，按GB/T50123-1999规定快剪试验适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土，粉质黏土渗透系数一般大于10-5cm/s，粉土的渗透系数更大，粉质黏土和粉土做快剪试验时，发现四级荷载下很少存在峰值强度，绝大部分需剪切至6mm处，剪切强度指标回归性差，尤其最后一级荷载强度偏低，再现性差，剪切强度指标仅能作参考。软土即使渗透系数满足要求，但要注意选择合适的荷重，以免试样被挤出无法剪切。有时测定的结果与理论值相差比较大，比如剪切试验测出的凝聚力C值出现负值，主要是因为试验所取一组试样性质相差太大，因此在制样时需取代表性土样。对内摩擦角Φ≈0的软黏土，可用Ⅰ级土试样进行无侧限抗压强度试验。
六、综合分析试验成果
土的物理性质和力学性质是密切相关的，力学性质很大程度上取决于物理性质，在整理报告时应分析各项指标之间的相关性，对出现异常的指标作适当调整或重做试验。一般情况下，同一种土的含水率越高，则孔隙比越高，密度越低。液限指数越大，其压缩性也越大，抗剪强度越小。对同一类土，一般塑性指数越小，抗剪强度越大。所以通过各项指标间关系的统一分析，可以判断试验成果的准确性。
七、提高土工试验成果质量的措施
编制完善各项土工试验操作规程，建立健全各项规章制度。做好仪器的保养、率定、期间核查等维护工作，对报废的不符合标准的仪器应及时更新。提高试验人员的素质及技术水平，实行岗前培训、持证上岗、日常监督考核制度，组织学习国标和有关规范规程，参加土工试验的各项技能培训，经常与其他单位进行交流、学习、能力比对试验。引进具有较高文化及业务水平、富有专业实际经验的技术骨干，指导试验工作、解决疑难问题，做好成果报告的审核审定工作。
参考文献：
[1]《土工试验方法标准》GB/T50123-1999
[2]《公路土工试验规程》JTG E40-2007
[3]马玉英.土工试验中的若干问题及处理[J].四川水利，2012（2）：19.
[4]揭荣.浅谈室内常规土工试验应注意的问题[J].商情，2011（11）：175.