淺談控制取樣方法確?；◢弾r殘積土室內(nèi)測試參數(shù)的可靠性

摘要：土工實驗為工程設計提供依據(jù)，其測試參數(shù)的可靠性對工程安全和資源的有效利用具有重要的影響作用。廣東地區(qū)廣泛分布的花崗巖殘積土存在著取樣難、測試結果可靠性低等特點。文章闡述了取樣方法影響室內(nèi)測試參數(shù)的準確性的原因，介紹了控制鉆機取樣的方法，從取樣方法角度對實驗室質(zhì)量管理體系建設進行了補充。

關鍵詞：取樣方法；土工實驗；花崗巖殘積土；測試參數(shù)

中圖分類號：TU449 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）10-0087-02

1 概述

土工試驗是巖土工程勘察工作中的一個重要組成部分，通過土工實驗測試可以取得土和巖石的物理力學性質(zhì)指標，以供設計計算使用。巖土體具有不均勻的特點，不同的建筑場地內(nèi)巖土體特性變化大，加之取樣、運輸過程中的擾動以及試驗儀器和操作方法的差異，還有試驗人員的素質(zhì)不同，使得土工試驗中測試的結果存在一定程度的失真，影響工程設計的準確性。廣東地區(qū)花崗巖殘積土分布廣泛，其特點是風化不均勻、厚度變化大、易于擾動、難取樣、施工難度大等。更重要的是廣州地鐵、深圳地鐵中隧道車站的絕大部分底板都處在花崗巖殘積土中，所以以花崗巖殘積土為樣品研究確保實驗數(shù)據(jù)的準確性的操作和管理方法具有較強的實用性和典型性。

本次實驗依托于廣州市軌道交通二十一號線工程暹崗站巖土工程勘察項目，該站位于蘿崗區(qū)科豐路北端以及水西路與開創(chuàng)大道交叉路口，沿科豐路呈南北走向。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及野外地質(zhì)鉆探，場區(qū)內(nèi)均為第四系松散層覆蓋，下伏基巖主要為三疊系侵入花崗巖。三疊系花崗巖（T33ηγ）：巖性主要為黑云母二長花崗巖，新鮮巖石呈青灰色，花崗結構，塊狀構造，巖質(zhì)致密堅硬。

本次試驗針對的花崗巖殘積土特征土層為：可塑狀砂質(zhì)黏性土：呈灰褐色，可塑，黏粒為主，主要成分為高嶺土、石英砂，土質(zhì)較粗糙，黏性不強，土芯浸水易崩解、潰散。硬塑狀砂質(zhì)黏性土：灰褐色，硬塑，主要由粉黏粒組成，含少量風化殘留石英顆粒，黏性差，巖芯呈土柱狀，手搓易散，遇水軟化崩解。全風化花崗巖：棕黃色，巖石完全風化，解體呈土狀，原巖結構完全破壞，巖石結構強度基本消失，巖芯呈土柱狀，遇水易軟化、崩解，風化程度不均勻，偶夾強風化或中風化巖塊，巖塊手可折斷。

2 取土因素是影響測試參數(shù)可靠性的重要因素

土樣因素是影響土工試驗數(shù)據(jù)可靠性的主要因素，土樣因素取決于土體本身的復雜性，即使同一區(qū)域的同種性質(zhì)的土體，可能由于其含水率的不同或者粘粒含量的個體差異，導致其物理力學性質(zhì)不同。而室內(nèi)土工試驗的土樣由野外鉆探取樣獲得，影響取樣質(zhì)量的因素主要有四個：鉆孔的垂直度、鉆孔對土樣的擾動、取土時鉆孔孔底的清潔度和取樣器切入巖土層的速度。鉆孔傾斜取土樣時會使土樣偏心受壓，樣品在刃口側向受壓的影響下取出，所測得的數(shù)據(jù)用來計算便會產(chǎn)生誤差；土樣被取出前會受到鉆具的提拉停頓而造成的緩沖作用和振動造成擾動，使土樣因為自重作用產(chǎn)生脫節(jié)與脫水而產(chǎn)生誤差；取土時如果鉆孔孔底不清潔，殘余土未被清除則會使土樣受到擠壓，此時如果仍作為原狀土樣來試驗，則會使測得的壓縮系數(shù)增大，壓縮模量變小；取樣器切入土樣的速度過慢，則會使土樣與取土器兩者之間產(chǎn)生的摩擦力增大（由于土體側向膨脹導致），進而對原狀土樣產(chǎn)生較大擾動，數(shù)據(jù)失真。此外，在取樣過程中，勘查設備和取樣器具也會不同程度地影響到所取原狀土的質(zhì)量。

3 控制取樣方法確保測試參數(shù)可靠性的應對方法

（1）嚴格按照國家標準《巖土工程勘察規(guī)范（2009版）》（GB50021-2001）第9.4.2節(jié)中關于不同等級土試樣的取樣工具和方法的要求，選擇合理的取土工具。

（2）取樣時要保持鉆孔垂直，在取樣前應調(diào)整鉆機，用水平尺或吊線找平，避免因鉆孔傾斜使土樣受擠壓擾動。

（3）到達取樣目標深度前1m時，宜采用回轉鉆進，并清孔，避免孔內(nèi)未清除的殘余土造成土樣受擠壓擾動。

（4）提高取土器進入土層的速度，因為較快速的取土是獲得良好土樣，保證采取原狀土樣質(zhì)量的關鍵。

（5）取樣時采用重錘少擊法，并且嚴格控制取土進尺深度與取樣器內(nèi)取土段相一致，錘擊次數(shù)過多，取樣器里的土樣會受力變硬，試驗結果會出現(xiàn)壓縮系數(shù)變小、壓縮模量變大、孔隙比變小等。如鉆探中對土層采取超進尺鉆探、加水鉆探、測試結果會出現(xiàn)含水率變大、力學性指標強度變低等。

4 現(xiàn)場取樣實驗

本次實驗采用現(xiàn)場鉆機取樣與勘察現(xiàn)場同地段開槽取樣相對比的方法。具體開槽取樣方法為：選擇地層序列明顯、花崗巖殘積土層厚度大、分層明顯的地段，與鉆機取樣保持同深度、同地層取樣。將開槽取樣所取得的土樣與鉆機取土樣進行試驗及數(shù)學統(tǒng)計，以開槽取樣得出的結果作為試驗數(shù)據(jù)準確性的判定標準。將兩種數(shù)據(jù)進行對比分析，得出的結果為依據(jù)，評價本文提出取樣問題應對方法在確保試驗參數(shù)可靠性的作用。

4.1 取樣情況

可塑狀砂質(zhì)黏性土，本次勘察在場地部分鉆孔有揭露（MUZ3-XG-18、MUZ3-XG-19、MUZ3-XG-27、MUZ3-XG-28等4個鉆孔），揭露層厚2.30～6.90m，平均4.95m，本層鉆機法取土樣4件，開槽取樣8件。硬塑狀砂質(zhì)黏性土，本次勘察在場地部分鉆孔有揭露（MUZ3-XG-01、MUZ3-XG-02、MUZ3-XG-03、MUZ3-XG-06等15個鉆孔），揭露層厚1.20～17.60m，平均3.93m，本層鉆機法取土樣9件，開槽取樣8件。全風化花崗巖，本次勘察在場地鉆孔均有揭露，揭露層厚1.80～17.35m，平均9.50m，本層鉆機法取土樣56件，開槽取樣8件。

4.2 數(shù)據(jù)對比

在土的物理試驗中，含水率、密度、比重是三個最基本的物性指標，用它們可以計算土的干密度、孔隙比、孔隙度、飽和度等指標。這三項指標的正確與否，不僅影響其他指標的變化，而且還影響土的一系列力學指標，因此準確測定這三項指標有著重要的意義。同時因為含水率和天然密度是所有物理力學指標的換算基礎，所以本次實驗數(shù)據(jù)選擇這兩項指標進行對比分析，對比分析數(shù)據(jù)見表1：

4.3 結果評價

通過鉆機取樣與開槽取樣的參數(shù)對比分析，兩種方法所得出的實驗數(shù)據(jù)數(shù)值是非常接近的，甚至兩種方法中硬塑狀砂質(zhì)粘性土與全風化花崗巖的天然密度指標是完全相同的，這說明本次實驗在控制取樣方法確保花崗巖殘積土室內(nèi)測試參數(shù)可靠性的作用是明顯的。

5 體會與應用

土工試驗是工程設計、建設施工和保證工程質(zhì)量的數(shù)據(jù)基礎。土工試驗的質(zhì)量主要由兩方面的因素所決定，即取樣與室內(nèi)試驗。所以控制取樣方法是保證土工試驗數(shù)據(jù)準確的第一要務，也是土工試驗各環(huán)節(jié)中管理最容易疏漏的部分，所以在工程勘察中必須加強對取樣環(huán)節(jié)的管理，為土工試驗取得準確結果奠定基礎。

同時提高土工試驗質(zhì)量的關鍵還在于土樣運輸、土樣密封保濕、試驗設備的計量控制與操作方法、試驗人員職業(yè)素質(zhì)等等多個方面的因素，所以試驗室應建立一整套的質(zhì)量管理體系以確保試驗結果的準確。

參考文獻

[1] 羅東霞，文小龍.淺談提高室內(nèi)土工試驗準確性的一些措施[J].山西建筑，2006，（10）.

[2] 曾令濃，陳友棟.廣州市軌道交通二十一號線工程暹崗站詳細勘察階段巖土工程勘察報告[R].廣東有色工程勘察設計院，2012.

[3] 馬利嘉，尚伯忠.工程勘察中的土工試驗[J].工程與試驗，2010，（11）.

[4] 劉鵬.室內(nèi)土工試驗數(shù)據(jù)準確性探討[J].科學前沿，2011，（12）.

作者簡介：王志鵬（1982-），男，廣東有色工程勘察設計院助理工程師，巖土工程碩士，研究方向：巖土工程勘察及檢測。

（責任編輯：周 瓊）