巖土工程勘察中土工試驗常見的問題和解決方法淺析

陸敏俊

江蘇中銳華東建筑設(shè)計研究院有限公司 江蘇無錫 214400

土工試驗質(zhì)量直接關(guān)系著巖土工程勘察能否交出真實、準(zhǔn)確的成果，因此巖土工程勘察土工試驗必須保證試驗數(shù)據(jù)兼具科學(xué)性和精準(zhǔn)性特點。但結(jié)合實際調(diào)研不難發(fā)現(xiàn)，近年來我國很多單位在試樣制備、三軸試驗等環(huán)節(jié)存在一定不足，而為了盡可能彌補這種不足，正是本文圍繞巖土工程勘察中土工試驗開展具體研究的原因所在[1]。

1 巖土工程勘察土工試驗常見問題

巖土工程勘察土工試驗的各個環(huán)節(jié)均很容易出現(xiàn)各類問題，如試樣制備環(huán)節(jié)、抗剪強度試驗環(huán)節(jié)、物理性質(zhì)試驗環(huán)節(jié)。

1.1 試樣制備環(huán)節(jié)存在問題

巖土工程勘察土工試驗的試樣制備需要嚴(yán)格劃分土樣級別，并保證制樣符合相關(guān)要求規(guī)定，但在土樣級別的劃分中，將存在較大擾動的土樣作為甲級工程土工試驗用樣品時有出現(xiàn)，采用完全擾動、顯著擾動土樣進行開展強度試驗的情況也不時出現(xiàn)，這些都會直接影響土工試驗質(zhì)量。此外，制樣環(huán)節(jié)未合理使用凡士林、環(huán)刀下壓的垂直度不足等同樣屬于常見的試樣制備問題，這類問題帶來的負(fù)面影響必須得到重視。

1.2 盲目開展直剪試驗

在巖土工程勘察的抗剪切試驗中，盲目開展直剪試驗的情況偶有出現(xiàn)，但由于這一試驗存在受力條件復(fù)雜、排水條件不易控制特點，直剪試驗很多情況下無法滿足抗剪切試驗需要。直剪試驗僅能夠滿足6-10cm/s滲透系數(shù)區(qū)間的細(xì)粒土抗剪切試驗需要，5-10cm/s滲透系數(shù)區(qū)間粉質(zhì)粘土直剪試驗得出的結(jié)果便僅能夠作為參考。

1.3 物理性質(zhì)試驗存在欠缺

含水率、土粒比重、界限含水量試驗均屬于巖土工程勘察中的物理性質(zhì)試驗，這類試驗同樣很容易出現(xiàn)各類問題，如含水率試驗中取樣點、鋁盒、烘干時間與溫度的選用不當(dāng)，或界限含水量試驗使用調(diào)土刀抹平杯口的樣品平面，這類問題對物理性質(zhì)試驗精確度帶來的影響必須得到重視。

2 巖土工程勘察土工試驗常見問題解決方法

2.1 保證試樣制備環(huán)節(jié)質(zhì)量

為保證巖土工程勘察土工試驗試樣制備環(huán)節(jié)質(zhì)量，以下幾方面要點必須得到重視：（1）合理劃分土樣級別。在開啟樣筒后，需嚴(yán)格檢查樣品質(zhì)量，并基于X射線檢測、回收率測定、施工現(xiàn)場觀測、室內(nèi)試驗明確樣品質(zhì)量的等級劃分。同時，還需要保證甲級工程土工試驗使用的樣品不存在較大擾動，且避免采用完全擾動、顯著擾動土樣進行強度試驗。（2）嚴(yán)格保障制樣質(zhì)量。制樣前需使用凡士林進行環(huán)刀的內(nèi)壁涂抹處理，以此降低摩擦、避免受壓振動的出現(xiàn)，同時還需保證環(huán)刀沿垂直方向下壓。在環(huán)刀下壓的過程中，為避免出現(xiàn)部壓密情況，需采用邊壓邊削的處理方式，并使用環(huán)刀削平樣品的上下兩端，如試驗屬于軟土，則不應(yīng)使用環(huán)刀，而是應(yīng)通過鋼絲鋸進行整平，以此即可避免二次擾動影響后續(xù)土工試驗的開展。（3）加強對土工試驗樣品的采集管理。樣品采集環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理直接關(guān)系后續(xù)試驗的開展，因此取樣工作必須避免出現(xiàn)隨意性較高問題，并通過嚴(yán)格開展的斷面平整修理、基于物理特性的全面評估進行樣品的采集。

2.2 合理開展三軸壓縮試驗

考慮到直剪試驗無法較好滿足巖土工程勘察土工試驗需要，本文建議采用三軸壓縮試驗取代直剪試驗，以此更好保證巖土工程勘察土工試驗質(zhì)量。三軸壓縮試驗具備顯著的可控性優(yōu)勢，對比三軸壓縮試驗與直剪試驗求得的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，三軸壓縮試驗求得結(jié)果一般會小于直剪試驗，這也使得三軸壓縮試驗求得結(jié)果在理論層面更加趨向于安全。在應(yīng)用三軸壓縮試驗的過程中，三軸儀可保證試驗提供給試樣更加趨近于真實的受力，土樣擠壓問題也能夠在上下連接緊密的橡皮膜支持下較好避免，因此本文建議巖土工程勘察土樣試驗全面采用三軸壓縮試驗。值得注意的是，三軸壓縮試驗同樣存在一定不足，如容易產(chǎn)生柔性誤差，在測量試樣高度的過程中，透水板等結(jié)構(gòu)的固有形變、橡皮膜的嵌入均屬于這種誤差的源頭，這就使得土體剛度試驗值很容易與土體剛度真實值存在較大差距[2]。為消除三軸壓縮試驗的柔性誤差，本文建議在壓力室內(nèi)部安放測量裝置，并直接將其安置于樣品上，由此三軸壓縮試驗結(jié)果的精確度即可得到更好保障。

2.3 嚴(yán)格開展物理性質(zhì)試驗

為保證巖土工程勘察物理性質(zhì)試驗質(zhì)量，以下幾方面要點必須得到重視：（1）含水率試驗。需避免樣品保存不當(dāng)、設(shè)備擠壓、擾動嚴(yán)重、土層不均勻等因素影響含水率試驗精度，采用混合取樣、鋁盒質(zhì)量定期標(biāo)定、保持105～110℃高溫8h烘干等措施也能夠有效提升含水率試驗精度。（2）土粒比重試驗。樣品土粒比重值準(zhǔn)確測量存在較高難度，且粒徑會直接影響測量結(jié)果，但考慮到土樣的粒徑測量同樣難度較高，應(yīng)基于土樣粒徑與塑性指數(shù)存在的關(guān)系簡化試驗難度，由此土粒比重試驗即可更好服務(wù)于巖土工程勘察。（3）界限含水量試驗。界限含水量試樣的制作需采用特定容器并加入水進行攪拌，攪拌過程必須保證樣品的均勻，并將其填入盛土杯，這一過程需避免出現(xiàn)使用調(diào)土刀抹平杯口樣品平面的情況出現(xiàn)，同時保證含水率測點最少為3個，即可較好保證試驗質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，巖土工程勘察中土工試驗很容易受到各類問題影響，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的合理劃分土樣級別、嚴(yán)格保障制樣質(zhì)量、合理開展三軸壓縮試驗、嚴(yán)格開展物理性質(zhì)試驗等內(nèi)容，則提供了可行性較高的巖土工程勘察土工試驗路徑，而為了進一步提升試驗精確度，土工試驗及設(shè)備管理規(guī)范的完善、試驗儀器的先進性保證同樣需要得到重視。