土工试验中注意的问题与实验成果的综合分析

　　摘要：从事土工实验的人员有必要对土工实验的成果，相关的指标摆在一起进行分析，从中找出一些共性的特征。鉴于此，本文结合长期实验的经验，对土的物性试验成果和土的变形、力学试验成果两大方面进行分析，从中找出规律性的东西，供实验人员参考。

　　关键词：综合分析, 实验成果, 力学实验, 对比分析

　　Abstract: The personnel engaged in geotechnical experiment is necessary to result of the soil, the related index in analyzed together and finds some common features. In view of this, this paper, combining long-term experiment experience, of soil physical properties of soil test results and deformation, mechanical test results on the two aspects of analysis, finds out the regular thing as a reference for the experiment.

　　Key Words: comprehensive analysis, experimental results, mechanics experiments, comparative analysis

　　中图分类号： O3 文献标识码：A 文章编号：

　　1 土工试验成果综合分析的必要性

　　土是地壳表层的岩石风化后产生的松散堆积物，它具有三个特性：(1)土是松散性材料，不是连续的固体;(2)土是三相体，是由颗粒、水和气所组成的三相体系;(3)土是自然地质历史产物，非人工制造产物。由于土是自然地质历史产物，各种土的颗粒大小和矿物成分差别很大，土的三相间的数量比例不尽相同，而且土粒与其周围的水分又发生了复杂的物理化学作用，因此，造成了土的物理性质的复杂性;土的物理性质又在一定程度上决定了它的力学性质，不同地区的土，又有不同的变化。土的物理性质、力学性质，相对于其它材料来说，是比较复杂的，如土的应力-应变关系是非线性的，土的变形在卸荷后一般不能完全恢复，土的强度也不是一成不变的，土对扰动还特别敏感等等。那么，通过室内实验测出土的性质，就存在一个是否准确的问题。如何确定数据的准确性，以及各个指标存在哪些必然的联系，对于从事土工实验的人员有很大的指导意义。

　　2 土的物性试验及实验成果的分析

　　2.1 土的相对密度、密度、含水量实验

　　土的物性实验中，最常见的是土的相对密度、密度、含水量，是其中三个最基本的实验，用它们可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙度、饱和度等指标，它们的变化，不仅影响其它指标的变化，而且将使土的一系列力学性质随之而异。因此，准确测定他们的值，有着重要的意义。

　　2.2 土的液限与塑限

　　对于工程来说，土的液限、塑限有着比较重要的实用意义。土的塑性指数高，表示土中的胶体粘粒含量大，同时也表示粘土中可能含有蒙脱石或其它高活性的胶体粘粒较多。因此，界限含水量，尤其是液限，能较好的反映出土的某些物理力学特性，如压缩性、胀缩性等。而当前对土的液限、塑限的测定，存在不少问题。其一，液限标准的确定，还处在过渡时期，即圆锥下沉10 mm和17 mm处为液限含水量，势必使人们对土的名称和状态产生不同程度的误解，特别是非专业人员，很难搞明白，为什么原来是一种土，而现在又是另一种土，原来处在一种状态而现在又处在另外一种状态。其二，大多数实验人员，只受过几个月的的培训，因此，它们对于土的状态的确定并不是很明确，比如，国标上把粘性土的状态按液性指数的大小分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑，而一旦测出土的状态为坚硬或流塑，就会产生怀疑，所测土并不像想象中那么坚硬或流塑。其实，规范中对土的状态的确定，只是在一定标准下，给土的状态定名而已，并不是人们想象中的坚硬就应该像石头一样，流塑就像水流动似的。其三，对于塑性指数小于10的土，以前叫做轻亚粘土，而新规范称粉土。这种土的存在是否会产生液化的问题，因此，要根据工程要求，进行相关的粘粒(小于0.005 mm颗粒含量)的测定。其四，测定土的液、塑限时取标准样的问题，规范上大多规定土要过0.5 mm的筛，才能进行实验。在实际操作中，有一些土用眼睛观察含有较多砂粒，一旦过0.5 mm筛后做实验，测出的土塑性指数可能很大，不能反映土的实际情况。因此，对于这种土最好能采用筛分法确定砂粒含量，如果砂粒含量已达到确定该土为砂土的标准，那么就不必再做液、塑限试验，反之则可进行相应的液、塑限试验确定土的名称。实际上，有些土是处在杂土状态，无法确定名称，这种情况下，可以根据工程需要，做相应的处理。比如，以土中粘粒为主做试验或以砂粒为主做试验，目的就是反映土的真实情况，为工程建设服务。

　　2.3 土的物性指标之间的对比分析

　　土的物性指标间是相互关联的，因此，当这些指标出来以后，可以将这些指标放到一起，进行综合的分析，从而对这些指标的准确性进行判别。比如，在有些成果中，会出现饱和度超过100%的现象，这就说明，在某些实验数据中，存在误差或者错误，就需要根据实际情况进行调整，必要的情况下要重做实验。

　　3 土的力学试验及实验成果分析

　　3.1 土的固结实验

　　固结实验是测定土体在压力作用下的压缩特性。在实际工程中，由于土层的压缩，致使其上部建筑物或构筑物沿重力方向产生沉降。如上下土层的压缩性不等，或上部建筑物荷载不一，皆可促成同一平面上的不均匀沉降。在天然地基设计中，常需根据设计的要求，控制建筑物的沉降量;或其他各部的沉降差在某一允许范围之内，以满足使用上的要求及建筑物的安全条件。因此，要测定土的压缩性借以计算建筑物或构筑物的沉降量，作为设计的控制数据。除一些特殊工程要在现场做测试外，大多数实验是在室内进行的。影响成果准确度的因素也很多，有一些是比较容易找到原因的。

　　3.2 土的抗剪强度实验

　　土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。在计算承载力，评价地基稳定性以及计算挡土墙的土的压力时，都要用到土的抗剪强度指标，因此正确地测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。抗剪强度的实验方法有多种，在实验室内常用的有直接剪切实验、三轴压缩实验和无测限抗压实验。在现场原位测试的有十字板剪切实验、大型直接剪切实验等。相对来说，室内实验的规律性，要比现场原位测试好得多。虽然如此，室内实验测出的结果，有时和理论上的数据存在很大的差距。

　　3.3 土的固结实验成果与抗剪强度之间的联系

　　土的压缩特性和抗剪强度有着一定的关系，利用这种关系，我们可以直观判断压缩结果和抗剪结果是否准确。一般情况下，土的压缩性越高，压缩模量越低，而它的快剪强度则越小。当然，在有些情况下，要求做固结快剪，那么，这种关系可能就不成立了，需要按实际测出的强度情况判断。

　　4 物性实验成果和力学实验成果的统一对比与分析

　　土的物理性质和力学性质是紧密相关的。通常情况下，土的物理性质基本上能够决定土的力学性质。因此，在GBJ7-89中，把它们之间的关系列成表格，可以根据土的物理性质，判定土的承载力。而在室内实验中，也可以此为依据，做一比较。比如对于不同的密度、含水量、液、塑限的土，它的抗剪强度、压缩性质有怎样的变化，随着做实验时间的增长，慢慢可以从中找出一定的规律。当然由于土的形式的复杂性，经常出现一些意外情况，需要我们本着实事求是的态度，保证测出结果的准确性。如果将土的物性和力学性质统一起来，必将有利于我们对土的性质的认识，其中的规律也有待我们进一步探讨。

　　参考文献：

　　【1】华南理工大学、东南大学、浙江大学等编。地基与基础.北京：中国建筑工业出版社，1998年。

　　【2】中华人民共和国地质矿产部。土工试验规程。北京：地质出版社，1993.