張麗敏　張紅亮

摘 要： 對土工試驗各類試驗方法、試驗結果、成果的應用進行歸納，及對各項數據指標之間關系進行了分析，從而提高了試驗數據分析的能力和增強試驗操作的能力，從而更好地從事土工試驗工作，為工程建設服務。

關鍵詞： 土工試驗;分類;數據分析

【中圖分類號】TU411 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）09-0218-02

土工測試大致分為在現場直接測定的原位測試試驗和從現場采取土樣送至實驗室做的室內試驗兩大部分。這次重點介紹室內土工試驗。室內土工試驗是對巖土試驗進行測試，并獲得巖土的物理性指標、力學性指標、滲透性指標及動力性指標等的試驗工作，從而為工程設計和施工提供參數，是正確評價工程地質條件不可缺少的依據。

1 土的物理性質試驗

1.1 含水量試驗，采用烘干法、比重法、炒干法，試驗結果是含水量，用于計算土的基本物理性指標。

1.2 密度試驗，采用環(huán)刀法、蠟封法、灌水法、灌砂法，試驗結果是土的密度、土的干密度，用于計算土的基本物理性指標及土的壓實性。

1.3 土粒比重試驗，采用比重瓶法、浮稱法、虹吸筒法，試驗結果是土粒比重，用于計算土的基本物理性指標。

其中，土的物性試驗中，最常見的是土的相對密度、密度、含水量，是其中三個最基本的試驗，用它們可以換算土的干密度、孔隙比、孔隙度、飽和度等指標，它們的變，不僅影響其它指標的變化，而且將使土的一系列力學性質隨之而異。因此，準確測定他們的值，有著重要的意義。在這三個基本指標中，土粒的相對密度是一個相對穩(wěn)定的值，它決定于土的礦物成分，它的數值一般是2.6～2.8。淤質土為1.5～1.8，有機質土為 2.4～2.5。

1.4 液塑限試驗，采用圓錐儀法、蝶式儀法、聯合測定法，試驗結果是液限。塑限試驗：采用搓條法、聯合測定法，試驗結果是塑限，用于塑性圖進行土的工程分類，判定土的狀態(tài)。根據塑性指數的大小可將粘性土分類如下：

30.075mm的粒徑含量不超過50%）

10

Ip>17 粘土

當天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0的粉質粘土或天然孔隙比大于1.3的粘土稱為淤泥質土。

對于工程來說，土的液限、塑限有著比較重要的實用意義。土的塑性指數高，表示土中的膠體粘粒含量大，同時也表示粘土中可能含有蒙脫石或其它高活性的膠體粘粒較多。因此，界限含水量，尤其是液限，能較好的反映出土的某些物理力學特性，如壓縮性、脹縮性等。

1.5 顆粒分析試驗，采用篩分法、密度計（比重計）法、移液管法，試驗結果顆粒大小分布曲線、有效粒徑、不均勻系數、曲率系數，用于土的工程分類及作為材料的標準。

1.6 土的物性指標之間的對比分析，土的物性指標間是相互關聯的，因此，當這些指標出來以后，可以將這些指標放到一起，進行綜合的分析，從而對這些指標的準確性進行判別。比如，在有些成果中，會出現飽和度超過100%的現象，這就說明，在某些實驗數據中，存在誤差或者錯誤，就需要根據實際情況進行調整，必要的情況下要重做實驗。再如：本來在開土的時候，發(fā)現土是處在硬塑狀態(tài)，而結果卻是土處在流塑狀態(tài)，這種情況，一則說明含水量測定有問題;二則可能液限、塑限結果存在誤差。大多數情況下，會是因為天然含水量不準造成土的狀態(tài)確定不準。通過一系列對物性指標間關系統一分析，使得實驗成果的精度進一步提高，為工程建設提供準確的數據。

2 土的力學性質試驗

2.1 固結（壓縮）試驗，采用標準固結試驗、快速固結試驗、應變控制連續(xù)加荷固結試驗，試驗結果是孔隙比與壓力曲線、壓縮系數、體積壓縮系數，壓縮指數、回彈指數、前期固結壓力，用于計算粘性土體的沉降量。

2.2 直接剪切試驗，采用慢剪試驗、固結快剪試驗、快剪試驗、反復剪試驗，試驗方法：內摩擦角、內聚力，用于計算抗剪強度。

土的固結實驗成果與抗剪強度之間的聯系，土的壓縮特性和抗剪強度有著一定的關系，利用這種關系，我們可以直觀判斷壓縮結果和抗剪結果是否準確。一般情況下，土的壓縮性越高，壓縮模量越低，而它的快剪強度則越小。當然，在有些情況下，要求做固結快剪，那么，這種關系可能就不成立了，需要按實際測出的強度情況判斷。

土的抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學性質之一。在計算承載力，評價地基穩(wěn)定性以及計算擋土墻的土的壓力時，都要用到土的抗剪強度指標，因此正確地測定土的抗剪強度在工程上具有重要意義。在現場原位測試的有十字板剪切實驗、大型直接剪切實驗等。相對來說，室內實驗的規(guī)律性，要比現場原位測試好得多。雖然如此，室內實驗測出的結果，有時和理論上的數據存在很大的差距。比如，無粘性土的C值應為0，而在大多數實驗中，測出的值不一定為0，這實際上也是正常的，因為在我們所測出的抗剪強度指標中，并不是說C值完全代表土的凝聚力，而Φ值也不完全代表內摩擦力，而是兩者互相包含，都代表土的抗剪強度的一部分。在有些直接剪切實驗結果中，有時甚至會出現粘聚力C為負值現象，主要原因在于取標準樣時，所取試樣的性質相差太大所致。也就是說不是同一種性質的土拿到一起做實驗，結果自然不會符合規(guī)律。

2.3 擊實試驗，采用輕型擊實試驗、重型擊實試驗，試驗結果是含水率與干密度曲線、最大干密度、最優(yōu)含水量，用于填土工程施工方法的選擇和質量控制。

2.4 三軸壓縮試驗，采用不固結不排水試驗、固結不排水試驗、固結排水試驗、一個試樣多級加荷試驗，試驗結果是肉摩探角、內聚力。

在三軸壓縮實驗中，如果采用不固結不排水剪，那么從理論上講，抗剪強度包線應為水平線，即內摩擦角Φ為0，但是實際測出的結果中，總是或多或少地存在一定傾角Φ。造成這種現象的原因，一方面是取土質量問題，另一方面在安裝試件時對土產生了一定的擾動，使土得到了不同程度的固結等原因。但這并不能說結果是錯誤的，因為它反映了土中的應力分布實際情況，對于實際工程來說，有著很大的實用意義。因此，我們在判斷實驗結果是否準確，不能僅從理論上確定，而要考慮多方面客觀因素，結合實際分析，以期對土的受力情況有一個正確的判斷。

3 物理性試驗成果和力學試驗成果的統一對比與分析

土的物理性質和力學性質是緊密相關的。通常情況下，土的物理性質基本上能夠決定土的力學性質。在室內試驗中，也可以此為依據做一比較。比如對于不同的密度、含水量、液、塑限的土，它的抗剪強度、壓縮性質有怎樣的變化，隨著做試驗時間的增長，慢慢可以從中找出一定的規(guī)律。當然由于土的形式的復雜性，經常出現一些意外情況，需要我們本著實事求是的態(tài)度，保證測出結果的準確性。如果將土的物性和力學性質統一起來，必將有利于我們對土的性質的認識，其中的規(guī)律也有待我們進一步探討。

4 土的水理性質試驗

滲透試驗，采用常水頭法、變水頭法，試驗結果是滲透系數，用于有關滲透問題的計算。

應用不同滲透儀測定不同粗、細土滲透系數k，以便了解土的滲透性能大小，用于計算土的滲透，建造土壩等擋水構筑物時選擇土料，計算基坑滲水，計算飽和粘性土上建筑物的沉降和時間關系等。

5 土的特殊性質試驗

5.1 黃土濕陷試驗，采用濕陷系數試驗、自重濕陷系數試驗、濕陷起始壓力試驗，試驗結果是濕陷系數、自重濕陷系數，用于黃土濕陷性分析和處理。

黃土的濕陷性，應按室內浸水（飽和）壓縮試驗，在一定壓力下測定的濕陷系數δs進行判定，并應符合下列規(guī)定：①當濕陷系數δs值小于0.015時，應定為非濕陷性黃土，②當濕陷系數δs值等于或大于0.015時，應定為濕陷性黃土。濕陷黃土的濕陷程度，可根據濕陷系數δs值的大小分為下列三種：①當0.0150.03時，濕陷性輕微，②當0.03<δs0.07時，濕陷性中等，③當δs>0.07時，濕陷性強烈。

5.2 自由膨脹率試驗，采用水中自由膨脹，試驗結果是自由膨脹率，用于膨脹土的初判。

5.3 膨脹率試驗，采用有荷膨脹率試驗、無荷載膨脹率試驗，試驗結果是特定荷載膨脹率、無荷載膨脹率。

5.4 膨脹力試驗，采用加荷平衡法，試驗結果是膨脹力，用于測定土體吸水膨脹時所產生的內應力。

5.5 收縮試驗，采用室溫收縮法，試驗結果是縮限、收縮比、休縮、線縮，用于判定土的狀態(tài)。

膨脹土是一種吸水膨脹、失水收縮，具有較大往復脹縮變形的高塑性黏土。膨脹土地基能使基礎位移，建筑物和地坪變形、開裂、甚至破壞，對建筑物的使用和安全造成的危害性不可忽視。膨脹土的黏粒成分主要由蒙脫石和伊利石等強親水性礦物組成，基液限大于40%，塑性指數于于17，多數在22-35之間，具有明顯的吸水膨脹和失水收縮性能。這種土的脹縮機理與它的礦物成分、鹽基交換性質和土的結構有著密切關系。

6 結論

各類工程的成敗，在很大程度上取決于土體能否提供足夠的承載力和差異變形等。地基承載力和地基變形計算中的參數主要是通過土工試驗來確定的，所以土工試驗是從根本上保證巖土工程設計的精確性及經濟合理的重要手段，也是巖土工程規(guī)劃和設計的前期工作。如果各項巖土參數測試不正確，那么不管設計理論和方法如何先進、合理，工程的精度仍然得不到保證。

參考文獻

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