摘要：土工實(shí)驗(yàn)為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)，其測(cè)試參數(shù)的可靠性對(duì)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(cè)試結(jié)果可靠性低等特點(diǎn)。文章闡述了取樣方法影響室內(nèi)測(cè)試參數(shù)的準(zhǔn)確性的原因，介紹了控制鉆機(jī)取樣的方法，從取樣方法角度對(duì)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理體系建設(shè)進(jìn)行了補(bǔ)充。

關(guān)鍵詞：取樣方法；土工實(shí)驗(yàn)；花崗巖殘積土；測(cè)試參數(shù)

中圖分類號(hào)：TU449 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）10-0087-02

1 概述

土工試驗(yàn)是巖土工程勘察工作中的一個(gè)重要組成部分，通過土工實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以取得土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，以供設(shè)計(jì)計(jì)算使用。巖土體具有不均勻的特點(diǎn)，不同的建筑場(chǎng)地內(nèi)巖土體特性變化大，加之取樣、運(yùn)輸過程中的擾動(dòng)以及試驗(yàn)儀器和操作方法的差異，還有試驗(yàn)人員的素質(zhì)不同，使得土工試驗(yàn)中測(cè)試的結(jié)果存在一定程度的失真，影響工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。廣東地區(qū)花崗巖殘積土分布廣泛，其特點(diǎn)是風(fēng)化不均勻、厚度變化大、易于擾動(dòng)、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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的操作和管理方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性和典型性。

本次實(shí)驗(yàn)依托于廣州市軌道交通二十一號(hào)線工程暹崗站巖土工程勘察項(xiàng)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(chǎng)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(zhǎng)花崗巖，新鮮巖石呈青灰色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)致密堅(jiān)硬。

本次試驗(yàn)針對(duì)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(qiáng)，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(fēng)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(fēng)化花崗巖：棕黃色，巖石完全風(fēng)化，解體呈土狀，原巖結(jié)構(gòu)完全破壞，巖石結(jié)構(gòu)強(qiáng)度基本消失，巖芯呈土柱狀，遇水易軟化、崩解，風(fēng)化程度不均勻，偶夾強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化巖塊，巖塊手可折斷。

2 取土因素是影響測(cè)試參數(shù)可靠性的重要因素

土樣因素是影響土工試驗(yàn)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(fù)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(gè)體差異，導(dǎo)致其物理力學(xué)性質(zhì)不同。而室內(nèi)土工試驗(yàn)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(gè)：鉆孔的垂直度、鉆孔對(duì)土樣的擾動(dòng)、取土?xí)r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(shí)會(huì)使土樣偏心受壓，樣品在刃口側(cè)向受壓的影響下取出，所測(cè)得的數(shù)據(jù)用來計(jì)算便會(huì)產(chǎn)生誤差；土樣被取出前會(huì)受到鉆具的提拉停頓而造成的緩沖作用和振動(dòng)造成擾動(dòng)，使土樣因?yàn)樽灾刈饔卯a(chǎn)生脫節(jié)與脫水而產(chǎn)生誤差；取土?xí)r如果鉆孔孔底不清潔，殘余土未被清除則會(huì)使土樣受到擠壓，此時(shí)如果仍作為原狀土樣來試驗(yàn)，則會(huì)使測(cè)得的壓縮系數(shù)增大，壓縮模量變??；取樣器切入土樣的速度過慢，則會(huì)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(cè)向膨脹導(dǎo)致），進(jìn)而對(duì)原狀土樣產(chǎn)生較大擾動(dòng)，數(shù)據(jù)失真。此外，在取樣過程中，勘查設(shè)備和取樣器具也會(huì)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(cè)試參數(shù)可靠性的應(yīng)對(duì)方法

（1）嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范（2009版）》（GB50021-2001）第9.4.2節(jié)中關(guān)于不同等級(jí)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(shí)要保持鉆孔垂直，在取樣前應(yīng)調(diào)整鉆機(jī)，用水平尺或吊線找平，避免因鉆孔傾斜使土樣受擠壓擾動(dòng)。

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

（4）提高取土器進(jìn)入土層的速度，因?yàn)檩^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(guān)鍵。

（5）取樣時(shí)采用重錘少擊法，并且嚴(yán)格控制取土進(jìn)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(huì)受力變硬，試驗(yàn)結(jié)果會(huì)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(duì)土層采取超進(jìn)尺鉆探、加水鉆探、測(cè)試結(jié)果會(huì)出現(xiàn)含水率變大、力學(xué)性指標(biāo)強(qiáng)度變低等。

4 現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)采用現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)取樣與勘察現(xiàn)場(chǎng)同地段開槽取樣相對(duì)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(jī)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(jī)取土樣進(jìn)行試驗(yàn)及數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，以開槽取樣得出的結(jié)果作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的判定標(biāo)準(zhǔn)。將兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出的結(jié)果為依據(jù)，評(píng)價(jià)本文提出取樣問題應(yīng)對(duì)方法在確保試驗(yàn)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(chǎng)地部分鉆孔有揭露（MUZ3-XG-18、MUZ3-XG-19、MUZ3-XG-27、MUZ3-XG-28等4個(gè)鉆孔），揭露層厚2.30～6.90m，平均4.95m，本層鉆機(jī)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(chǎng)地部分鉆孔有揭露（MUZ3-XG-01、MUZ3-XG-02、MUZ3-XG-03、MUZ3-XG-06等15個(gè)鉆孔），揭露層厚1.20～17.60m，平均3.93m，本層鉆機(jī)法取土樣9件，開槽取樣8件。全風(fēng)化花崗巖，本次勘察在場(chǎng)地鉆孔均有揭露，揭露層厚1.80～17.35m，平均9.50m，本層鉆機(jī)法取土樣56件，開槽取樣8件。

4.2 數(shù)據(jù)對(duì)比

在土的物理試驗(yàn)中，含水率、密度、比重是三個(gè)最基本的物性指標(biāo)，用它們可以計(jì)算土的干密度、孔隙比、孔隙度、飽和度等指標(biāo)。這三項(xiàng)指標(biāo)的正確與否，不僅影響其他指標(biāo)的變化，而且還影響土的一系列力學(xué)指標(biāo)，因此準(zhǔn)確測(cè)定這三項(xiàng)指標(biāo)有著重要的意義。同時(shí)因?yàn)楹屎吞烊幻芏仁撬形锢砹W(xué)指標(biāo)的換算基礎(chǔ)，所以本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇這兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)比分析數(shù)據(jù)見表1：

4.3 結(jié)果評(píng)價(jià)

通過鉆機(jī)取樣與開槽取樣的參數(shù)對(duì)比分析，兩種方法所得出的實(shí)驗(yàn)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(fēng)化花崗巖的天然密度指標(biāo)是完全相同的，這說明本次實(shí)驗(yàn)在控制取樣方法確保花崗巖殘積土室內(nèi)測(cè)試參數(shù)可靠性的作用是明顯的。

5 體會(huì)與應(yīng)用

土工試驗(yàn)是工程設(shè)計(jì)、建設(shè)施工和保證工程質(zhì)量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。土工試驗(yàn)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(yàn)。所以控制取樣方法是保證土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的第一要?jiǎng)?wù)，也是土工試驗(yàn)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(qiáng)對(duì)取樣環(huán)節(jié)的管理，為土工試驗(yàn)取得準(zhǔn)確結(jié)果奠定基礎(chǔ)。

同時(shí)提高土工試驗(yàn)質(zhì)量的關(guān)鍵還在于土樣運(yùn)輸、土樣密封保濕、試驗(yàn)設(shè)備的計(jì)量控制與操作方法、試驗(yàn)人員職業(yè)素質(zhì)等等多個(gè)方面的因素，所以試驗(yàn)室應(yīng)建立一整套的質(zhì)量管理體系以確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。

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作者簡(jiǎn)介：王志鵬（1982-），男，廣東有色工程勘察設(shè)計(jì)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(cè)。

（責(zé)任編輯：周 瓊）