室內(nèi)常規(guī)土工試驗(yàn)試樣制備問(wèn)題分析

方蔚成

廈門華巖勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司（361004）

0 前言

開展室內(nèi)試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)樣品制備對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量具有重大影響。常規(guī)土工試驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)精確度要求較高，試驗(yàn)人員必須根據(jù)相關(guān)規(guī)律與特征，開展試驗(yàn)試樣制備工作。但由于巖土結(jié)構(gòu)本身具有不穩(wěn)定性，同時(shí)在取樣與運(yùn)輸過(guò)程中易被擾動(dòng)，影響最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此，必須針對(duì)室內(nèi)常規(guī)土工試驗(yàn)試樣制備工作中所出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析。

1 基本制備工序

1.1 取土樣

采取土樣是開展試驗(yàn)試樣制備的第一步，土樣保持原有結(jié)構(gòu)與成分不變的情況下被采集，稱之為原狀土，否則稱之為擾動(dòng)土[1]。采取土樣之后就需要切取土樣，切取土樣的方法可以被分為原狀土切取或者擾動(dòng)土切取。

1.2 土樣稱取

由于土樣狀態(tài)不同，可以將圖樣分為細(xì)粒土樣與粗粒土樣，原狀土可以被分為烘干土與風(fēng)干土。在土樣稱取過(guò)程中，為保證最終所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，需要對(duì)稱取過(guò)程中所用器材進(jìn)行分析，確保所選器材符合實(shí)際土樣稱取過(guò)程的需要。

1.3 制備試樣

1.3.1 制備擾動(dòng)土樣試樣

擾動(dòng)土樣制備首先需要根據(jù)土樣性質(zhì)對(duì)預(yù)備程序進(jìn)行選擇。土樣可以分為細(xì)粒土樣與粗粒土樣。細(xì)粒土樣制備過(guò)程中，根據(jù)試驗(yàn)所使用儀器容器大小決定篩孔直徑大小，最終得出符合試驗(yàn)要求的土樣。粗粒土樣制備過(guò)程中，則應(yīng)根據(jù)土樣性質(zhì)進(jìn)行過(guò)篩，無(wú)黏性黏土可以稍加研磨之后過(guò)篩，黏粒附于礫粒上的土則可以使用濕過(guò)篩或2 mm篩進(jìn)行土樣制備[2]。

1.3.2 制備重塑土樣

在開展工程項(xiàng)目過(guò)程中，根據(jù)不同自然條件可能遇到取樣難度大、土樣難以運(yùn)輸?shù)惹闆r，因此，需要進(jìn)行重塑土制備。制備重塑土樣通常采取兩種方法：固結(jié)法與擊實(shí)法。固結(jié)法即在被風(fēng)干的土樣中直接加入蒸餾水，形成大于配比的稀泥漿，在頂部施加靜止重物使土樣固結(jié)。但利用此方法制備過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，程序煩瑣，對(duì)制樣設(shè)備要求高。擊實(shí)法即根據(jù)土樣制備所需準(zhǔn)備一定質(zhì)量的擊錘，選擇合適高度自然下落，分層制取土樣直至達(dá)到試驗(yàn)要求。該方法會(huì)導(dǎo)致土樣上下層密度不一致，影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性。以上方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，不過(guò)最終都能達(dá)到制備重塑土樣的目的。

1.3.3 制備原狀土樣

將原裝土包裝皮小心開啟，對(duì)土樣上下層次進(jìn)行辨別，整理土樣兩段使其平整，確定無(wú)特殊要求時(shí)，按照天然層次垂直方向進(jìn)行土樣切取。切取土樣時(shí)，必須保證環(huán)刀與試樣密合，控制好同一組試樣的密度差值。根據(jù)工程實(shí)際要求決定是否飽和試樣，在確定不飽和試樣的情況下，將試樣保存至保濕器中即可。

1.3.4 控制試樣制備

試樣制備是對(duì)土樣進(jìn)行分析的準(zhǔn)備程序，包括進(jìn)行樣品采集、破碎、粉碎等工序。在有足夠數(shù)量的代表性土樣之后，去除所采集樣品的雜質(zhì)。在此過(guò)程中，需要嚴(yán)格執(zhí)行試樣制備規(guī)范，確保不會(huì)出現(xiàn)樣品丟失或污染的情況。在試樣制備過(guò)程中，一般使用自動(dòng)或半自動(dòng)化的設(shè)備，或直接采用手工研磨的方式處理土樣。操作者應(yīng)細(xì)心謹(jǐn)慎，避免人為因素影響土樣精度。對(duì)粉碎過(guò)的土樣過(guò)篩，需要根據(jù)所處理土樣的類型不同選擇不同過(guò)個(gè)的篩網(wǎng)。

2 試樣制備問(wèn)題

2.1 土樣不合格

密度、土粒比重、含水率是判斷土樣是否符合指標(biāo)的三項(xiàng)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。其他指標(biāo)都是由這三項(xiàng)換算得出的。因此，在土樣制備環(huán)節(jié)必須注重這三項(xiàng)指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 取樣不規(guī)范

正式進(jìn)行試樣制備之前，通常會(huì)用到刮土刀開土進(jìn)行取樣。由于土樣質(zhì)地較為粗糙，刮土刀在使用一段時(shí)間之后在刀刃處易出現(xiàn)磨損。使用磨損后的工具進(jìn)行取樣，往往會(huì)導(dǎo)致土樣物理數(shù)據(jù)與實(shí)際情況不符，最終影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.3 土樣液限、塑限測(cè)量不規(guī)范

對(duì)土樣液限和塑限進(jìn)行測(cè)量之前必須對(duì)土樣過(guò)篩，篩的孔徑為0.5 mm[3]。但在真正試驗(yàn)過(guò)程中，如果所使用工具不符合標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)導(dǎo)致土樣中出現(xiàn)砂礫、巖塊等雜質(zhì)，最終導(dǎo)致過(guò)篩土樣的液限、塑限測(cè)量結(jié)果不精確，難以符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 工序選擇不恰當(dāng)

在制備實(shí)際開展過(guò)程中，不一定全部使用到試樣制備基本工序，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)所采取土樣結(jié)構(gòu)與成分進(jìn)行分析，選擇合適的制備方案，當(dāng)所選土樣質(zhì)地較為均勻時(shí)，可直接對(duì)其進(jìn)行采樣。當(dāng)土樣中包含較多砂礫與巖塊時(shí)，則必須對(duì)土樣進(jìn)行風(fēng)干與過(guò)篩，之后加水使其處于均勻狀態(tài)。

3 問(wèn)題解決策略

3.1 充分分析土樣

對(duì)所采取土樣進(jìn)行充分分析，主要從土樣顏色、成分、結(jié)構(gòu)、軟硬程度、塑性狀態(tài)等方面進(jìn)行研究[4]。在試樣過(guò)程中，直接對(duì)土樣特征作好記錄，避免分析結(jié)果不符合土樣實(shí)際情況。同時(shí)結(jié)合以往試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)土樣的各項(xiàng)物理學(xué)性質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以試驗(yàn)指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算出其他標(biāo)準(zhǔn)，觀察與實(shí)際情況的偏差程度，對(duì)土樣中所出現(xiàn)誤差進(jìn)行深入分析，保證基本數(shù)據(jù)符合指標(biāo)。

3.2 保證儀器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)性

為保證土樣數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，需要保證制備過(guò)程中所使用儀器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)性，避免由于儀器設(shè)備導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差。如切取土樣過(guò)程中使用到的刮土刀，受土樣本身粗糙度影響易被磨損，導(dǎo)致取土樣過(guò)程中無(wú)法對(duì)土樣體積進(jìn)行把握，造成試驗(yàn)誤差。稱取土樣時(shí)，應(yīng)保證試驗(yàn)器材清潔。如果沒(méi)有及時(shí)清理導(dǎo)致土樣殘留到設(shè)備上，將會(huì)影響土樣質(zhì)量參數(shù)，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。

3.3 準(zhǔn)確測(cè)量土樣的土樣液限、塑限測(cè)量

受巖土性質(zhì)、測(cè)試目的影響，所需要使用的過(guò)篩工具尺寸也不相同。為準(zhǔn)確測(cè)量土樣的土樣液限、塑限量，必須嚴(yán)格進(jìn)行篩網(wǎng)孔徑選擇。一般情況下，常用篩網(wǎng)孔徑有2 mm、0.5 mm、0.1 mm等。根據(jù)土樣性質(zhì)不同，當(dāng)土樣為黏土?xí)r，為準(zhǔn)確測(cè)出土樣液限、塑限，要求過(guò)篩孔徑為0.5 mm[5]。

3.4 選擇合理的工序

土工試驗(yàn)試樣制備工序較為復(fù)雜，合理的工序在土工試驗(yàn)試樣制備過(guò)程中具有關(guān)鍵作用。首先，在土工試驗(yàn)試樣制備過(guò)程中需要意識(shí)到，沒(méi)必要利用到每一種制備工序，而應(yīng)根據(jù)所取土樣實(shí)際情況與試驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行土樣制備工序選擇。根據(jù)土樣性質(zhì)與試驗(yàn)測(cè)量順序的不同，操作人員需要合理分配每道工序的順序，必須小心謹(jǐn)慎地使用設(shè)備儀器開展制備工序，避免人為因素帶來(lái)的數(shù)值差異，盡量減少試驗(yàn)誤差。

4 結(jié)語(yǔ)

土樣制備過(guò)程中，不同類別因素都會(huì)影響最后數(shù)據(jù)結(jié)果。其中人為因素對(duì)土工試驗(yàn)試樣制備帶來(lái)的影響最大。在土工試驗(yàn)試樣制備過(guò)程中，土樣是否能夠保持原始狀態(tài)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性具有直接影響。試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性對(duì)整個(gè)工程能否順利開展息息相關(guān)。因此，土工試驗(yàn)試樣過(guò)程中，相關(guān)人員必須對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，總結(jié)出不同土樣的規(guī)律性，保證試驗(yàn)制備結(jié)果的準(zhǔn)確性。