摘要: 由于不同的土的理化性质千差万别,对于建筑、勘探、种植等很多行业的影响十分深远,所以土工试验就显得十分重要。本文立足于土工试验的基本内容,讨论一些常见的问题,并提供相关的对策供参考借鉴。
关键词: 土工试验 内容 问题 对策
众所周知,土是由各中岩石经过风化作用最后形成的一种新的形式,它的物理状态较为多变,位于地壳的表层,是我们从事工程经济类活动的主要地质环境。如果用土作为地基,可能会存在地基的稳定性和易变性等问题;用土作为填料,可能存在土的变形和压实问题;用土作为介质,需要重视土的渗流和抗渗稳定性情况。因此,我们需要通过土工试验来对土质的各项指标进行深入了解。
1.土工试验的内容及常见的问题分析
1.1.物理性质
对于土质的物理性能的土工试验包括含水率、密度、土粒比重、颗粒分析、渗透等很多相关的试验,一般来说，这五个为基础五项,其他项目会根据对土的用途不同而有所调整。其中含水率、密度、土粒比重等因素对其他很多指标的变化以及一系列的力学指标直接产生影响。一般来讲,土粒比重是一个相对稳定的考量值,主要和其内部的矿物含量以及有机质含量有密切关系。很多单位因为同一地区的相同类型的土质的土粒比重波动不大,再加上比试验的流程较为复杂,操作难度较高,所以就直接凭本地经验,很容易造成结果误差。对于物理性质的常见问题,通常是在野外的采样、运输和保存样品过程中的操作流程和保护措施不够规范导致的,尤其是所采土样有没有该地区的代表性,要排除特异性可能,土样是不是均匀的,各组分含量是否正常;水分的流失,这是最难防的问题,需要进行严密的控制,稍不留神就会产生很大偏差;连续检测状态下,不断使用土样盒得过程可能会出现土样盒未清洗干净或存在腐蚀等情况,这样很容易导致土样盒重量变化,如果没有在每次使用前测量土样盒重量就很容易出现误差。
另外在进行土的液限和塑限的试验过程中,由于使用的测定仪的不同,试验人员的操作手法有差异,圆锥仪的磨损程度,以及调土过程没有均匀的浸润等原因,会导致测量同一指标的结果波动,测量结果和实际结果存在偏差,另外一些公司为了节约成本,不直接测量塑限值而是依靠计算的出来,一旦脱离实际历史数据的参考,结果会被盲目扩大,导致测定结果远偏实际值,给后面的工程很大的安全隐患。
1.2.力学性质
对于土质的力学性质的土工试验包括土的变形试验和强度试验。其中变形试验包括了膨胀性、湿陷性、压缩能力和固结能力等。这些试验为工程设计提供一系列复杂的变形参数,这里就不再一一赘述。这里我们以固结试验为例,固结试验是为了测定土的压缩特性,测定土的沉降变形,了解土体在侧限条件下的变形与时间,压力的关系,结合其它试验指标配合计算土的压缩系数、压缩模量,确定土压缩性的高低。固结试验的主要方法是对各级垂直荷载下土的变形进行测量。一般的工程的测试实验是在室内进行的,除了部分需要在现场做测试的特殊工程。一般情况遇到以下一些问题:我们容易忽略在高压压缩试验中导致的仪器变形量; 在去除余土时,用削掉的土涂抹,可能导致孔隙被填上,导致测量结果偏差;在选择使用薄滤纸或用孔径较细的透水石时易使透水石淤堵;人工导致的误差;传压活塞突然下降,导致瞬时土样下降,影响测量精确度等等[1]。
强度试验则包括直接剪切试验、反复直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验等。这些试验为设计提供土的无侧限抗压强度、灵敏度、抗剪指标参数。这些强度指标主要用于稳定性评价、承载力计算、基坑支护作用。我们拿直接剪切试验来说明,该试验为了检测土体极限的对于剪切破坏的抵抗能力,这是土质的一个重要的力学性质。在计算评价地基、计算承载力、考量基坑稳定性等等很多工作中,对土质的抗剪强度有个重要的指标,具有巨大作用。所以正确的测量土质的抗剪强度对我们的工程建设工作具有极其重要的基础作用。该方法在实践中具有较为深远的使用经验,应用十分普遍,但是其仪器构造具有一定的限制性,所以会出现一些问题。
因为直接剪切试验和其他方法比起来,它的手里条件比较复杂,所以不太容易控制其排水问题。就好比渗透系数不同的各种土质,只有渗透系数很小的细粒土才适合直接剪切,那些渗透系数大的土质很容易导致出现排水问题。而且有些质地松软的土质虽然满足渗透系数的要求,但是土样非常容易在加上二级荷载的状态下挤入剪切盒间隙和透水石,最终导致没办法再进行下一步剪切工作。在进行操作的时候,我们一定要十分明确加荷条件,严格把控好剪切速度和频率,这个操作要求相对较高,很容易出现偏差。
1.3.化学性质
对于土质的化学性试验分为易溶盐、中溶盐和难溶盐三类。这其中包括粘土矿物鉴定、盐渍土试验和有机质土等。粘土矿物成分是一个非常重要的决定土的理化性质的因素; 盐渍土,通俗地讲就是土里面含盐量较高,盐渍土试验指标为评价地基、选料或工程措施有重要的参考作用；而有机质试验测量的是土质中的有机质含量,用来区分土质营养类别,分为泥炭土、淤泥质土和有机质土。这个方面通常出现的问题就是土样的选择、采集、运输和检测的整个过程中的操作问题和处理的准确性,因为化学性质以后外界环境的影响而发生改变,很容易因为人为失误造成测量结果的偏差。另外,现在非常重视的污染土问题的检测,包括土壤重金属含量、有毒有害物质检测等等,这些检测就牵扯到使用的药剂处理问题,以及测量的准确度和可信度等方面的问题[2]。
1.4.动力特性
关于动力特性的测定有动单剪、三轴或共振柱试验,这个是关于地震动参数指标,主要用于分析液化和震陷,在地震安全评估中具有相对重要的地位。这类试验,主要的问题在于对土质的状态保存,除此之外就是检测的标准性和规范性。
2.对于土工试验中问题的对策
2.1.制度规范
对相关的土工试验规章制度进行不断的健全和完善,要明确规范各项试验中的操作流程和注意事项,严格把控各项过程。强化器材检查制度,做好试剂的检查和仪器的保养,定期维护,及时更换和处理不符合要求的仪器试剂。
2.2.人员规范
从事这类工作,需要专业的技术和经验,首先要招聘具有较高专业技术水平的专家进行技术指导和监管,确保操作体系的科学性和完备性。其次,要定期组织试验工作人员进行相关工作的专业知识技能培训和交流,培养他们把控数据的能力,根据数据判断监测的合理性和准确性,多积累相关经验有效减少明显的人为偏差,严格把控操作规范性、计算准确性,尽可能降低误差,提高工作人员的业务水平和综合能力。最后,就是用人的规范性,用人要严格落实岗前培训和操作能力考核,只有经过严格筛选才能任用,严禁没有专业技术的人进行试验操作[3]。
2.3.操作规范
土样的选择要具有代表性;试验的重复性操作次数要足够,减少偶然性;土样的采集、保存、运输要严格按照要求进行,尽量减少损耗,对试验结果的影响往往很大;不同的土质的不同性质测定的规定和要求都有差异,要重视这些细节,尽可能减少误差,另外化学性质检测要注意操作安全性和试剂安全处理等问题。
结语:
土工试验是一个复杂而精细的工作,又是一项十分重要的工作,因此在试验前要对土样进行初步的筛查,对其性质有一个初步的了解,然后选择适合的试验方法,工作人员规范操作,严谨计算处理等等系统的分析处理,从而减少实验结果的偏差,提高工程设计的准确性为工程的安全性和稳定性有一个坚实保障。
参考文献
[1]曾莉莉. 论如何提升岩土工程勘察土工试验数据的精准性与科学性[J]. 工程技术研究, 2018(4).
[2]沙拉 托合塔尔汗, 娜孜拉 扎曼别克. 土壤中重金属含量检测技术分析[J]. 中国资源综合利用, 2018(4):120-121.
[3]李惠民. 岩土工程勘察土工试验中的常见问题[J]. 西部资源, 2019(4):200-201.