摘要：对于勘测工程而言，基础是至关重要的一部分，所以在施工过程中必须要重视基础施工，确保基础施工质量。而为了有效保证勘测工程的基础施工质量，则必须要先做好土工试验。不过，土工试验并非一件简单的工作，其在采集、保管及运输土样的各个环节中，均可能会出现各种各样的问题，从而引起试验数据的真实性大打折扣。本文主要针对土工试验常见问题进行简要分析。
关键词：土工试验；常见问题
1土工试验概述
土工试验指的是对工程填筑料进行检测及地基工程性的试验。通过土工试验可以为工程施工获取准确、可靠的参数，从而为施工提供科学的依据。再者土工试验还可以提供土壤物理指标和力学性能指标依据。简单来说，土工试验实际上就是指对土壤性能的分析。具体来说，土工试验主要包含有以下内容：塑限试验、液限试验、孔隙密度试验、孔隙比试验、含水量试验。常应用到的土工试验方法有：固结试验、三轴试验、渗透试验、灌砂法、比重瓶法、直接剪切试验、抗压强度试验、平衡锥式液限仪法、液塑限联合测定仪法等。
2土工试验中的指标及常见问题
2.1饱和度Sr定义及影响因子
饱和度Sr主要是指土壤在自然状态下，土壤中水的体积在土壤空隙体积占的百分比例，所以如果空隙中没有水分，则Sr为0；如果空隙中充满水分Sr为100%。所以在一般情况下经过试验得出的Sr值都＜100%；但是在平常的试验中也偶尔会出现Sr＞100%的状况。
饱和度的主要影响因素有颗粒密度、天然密度以及含水量。由试验经验可以知道，如果土壤中不含有有机质，土壤的颗粒变化就会很小，大约在2.65~2.74，基本对饱和度没有影响。一般的实验过程中最容易变化的影响因素是含水量，土壤的性质不同含水量就不同，土样的存放时间和运输、取样不合理或者是不标准、取土的土层深度以及土样的均匀性都是影响含水量的变化。土壤的天然密度虽然也是变化的，但是对于同一种土样来说，天然密度的值相对比较稳定。平行试验过程中如果实验结果超出范围，一般都是土样不均匀性造成的，含水量的准确测定对饱和度的值有着非常大的影响。
2.2回弹指数Cs为负值或0的原因
在实际的施工过程中需要对地基的土层做回弹试验，测得回弹指数，模拟项目的实际受力状况。也就是首先模拟挖土深度图层的荷载，测得自重压力，然后再模拟土层恢复原有状态的应力情况，接着进行卸荷，卸荷的压力与挖掘土层的重量一致，然后分级加荷知道附加压力与自重压力之和。可以采用自重压力和基坑荷载土中的变化曲线来计算回弹指数Cs图1所示。
土层的受荷应变是由塑性应变和弹性应变两个部分组成的，塑性应变是卸荷后不能恢复，弹性荷载在卸荷后可以恢复，所以回弹试验之后受到荷载的土样能够部分回弹，同时不会回弹到原有的状态。由于荷载作用空隙变大，变化的曲线（图1中所表示的bc段）称之为回弹曲线。卸荷后再次加荷的变化曲线称之为再压缩曲线，再压缩曲线与回弹曲线的闭合部分可以成为滞回圈。从理论的角度来说，滞回圈的轴是呈现下降的趋势，然而在实际的工作过程中，可能会出现相反的状况，回弹指数为负值或者是0。产生的原因有很多，其中一方面的原因是土样本身的回弹较小，主要原因还是在工作中出现的操作问题。
图1 变化曲线计算回弹试验
2.3前期固结压力定义及测定问题
前期固结压力Pc主要是土样在原状态下曾经受到的效力最大值，是土层固结状态的一项非常重要的指标。可以采用压固结试验的方法来测定前期固结压力，在室内进行实验时一般使用的是卡萨格兰德（Casagrande）作图法来计算（图2），通过e－lgP曲线拐弯处找到半径最小点点A，通过点A作切线A2和水平线A1；给∠1A2作角平分线A3，平分线与e－lgP曲线直线段的延长线交于点B，B点处的有效应力就是前期固结压力。在试验的过程中，e－lgP曲线可能会出现转折不明显的现象，无法确定Pc，难以判断土层上历史最大压力。
图2 固结压力测定
3注意事项和影响因素
3.1制样过程需要主要的问题
在进行试验时，如果出现Sr＞100%的状况，首先要测取含水量的值来进行分析，在试验时应该注意3点。
（1）制样前首先要对土样是否均匀、软硬程度、矿物组成、土样的颜色以及提样的名称有大概的了解，初步估计土样的相关物理学性质，取土样时要选取有代表性的土壤。
（2）进行制样时用刀直上直下的切割，去掉多余的样本，刀壁与土样不得有空隙。
（3）制样时环刀直上直下，切除多余的土，试样与环刀壁不得留有空隙。进行平行试验时，每一次试验结果的差值在可控制范围内。
（4）如果测试结果出现饱和度≥100%的问题，需要从颗粒密度、天然密度以及自然含水量等方面进行考虑，从开土数据中进行查询，选取具有真实代表性的数据来重新计算。
3.2取土过程的影响因素
（1）取土过程和开土过程对试验结果的影响。固结试验主要是指在室内对土样进行试验，为工程实际建设提供参数。所以在取土过程中尽量与实际土层一致；取土时尽量减轻或减少对原状土层的破坏，定期校核检查环刀，如果出现有缺口、高度不符或者是卷边变形的情况，必须立即停止使用。取样时，环刀用力均匀，垂直切割。
（2）设备、仪器产生的影响。固结仪的选择必须是经过国家认定合格标准的仪器，由专门的人员保养和维护，定期校验。仪器可能会出现的问题：刀口钝滞，出力精度差，如果固结仪是杠杆式的，杠杆灵活性差；铜制护环、导环变形或者是腐蚀变绿；透水石空隙堵塞；承压板顶部的钢珠生锈；传感器或者百分表的表杆不灵活；固结仪的压力不稳定，密封件漏气，质量不过关等。
（3）操作过程中出现的影响。使用杠杆固结仪的时候，荷载以及加荷时，要动作轻缓，尽量减少加减砝码时产生振动影响实验数据。装样的过程中土盒没有和试样完全接触；对于非饱和实验，必须用湿棉纱在加压板周围围住，按照规定逐渐施加荷载；饱和试验，施加完第一级压力之后，需要立刻用水浸没试样。
3.3取样的注意事项和加荷率的确定
土样受到的扰动程度是固结应力Pc的主要影响因素，扰动会使土样的应力历史变得模糊，所以在取样的过程中必须要保持土样的原来状态，薄壁取土器的口径型号宜为大号，在运输的过程中尽量减少扰动。环刀切割时要直上直下，用力均匀，选取土质均匀的土壤。保证固结仪的稳定，在加荷和装样的过程中尽量减少对土样的扰动。试验时，依据土质条件和工程的实际情况来确定加荷率。土质的自重压力用P0表示，当＜P0时，尽量减小加荷率；＞P0时，可以适当增大加荷率；如果土质较软，应该使用较小的加荷率。在P0左右时，可以适当加密加荷，可以比较容易的在曲线上找到拐点。同时，在高压固结试验时，固结时间一般为24h，结合现场的资料数据，最后分析确定。
4土工试验常见问题的解决措施
4.1不断完善土工试验设备
近年来，随着社会经济发展速度的不断加快，市场上的土工试验设备器材种类越来越多，这就要求在挑选设备时放亮眼光，选择真正符合土工试验操作要求的设备。目前市场上的设备存在着很多同等规格不同质量的问题，如何有效把好质量关是一项重要问题。对此，政府应当要加大质量管理力度，严格把关土工试验设备从出厂到使用中间的各项环节，严格打击假冒伪劣产品，有效杜绝质量不合格的产品及非标产品流入市场当中。同时，相关单位在采购土工试验设备时，也要严格遵守相关规章制度，禁止贪图便宜而采购非正规渠道的产品及不合格的产品。只有这样，才能够保证土工试验结果的准确性与可靠性。
4.2提高技术人员的综合素质
相关单位应当要加强对土工试验技术人员的培训教育，不断提高技术人员的综合素质。具体来说，对于现有的土工试验技术人员，要定期组织他们进行培训学习，使他们了解先进知识，掌握前沿性技术，并培养他们的创新意识和创新能力。同时，还要积极聘请专业技术人才深入岗位之中，带领全体技术人员共同进步。
5结束语
综上所述，在建筑工程施工前做好土工试验是非常重要的。但土工试验比较复杂，问题较多，尤其是试验操作管理与规范不足、技术人员的综合素质偏低乃是当前影响土工试验质量的最关键问题。若想解决这些问题，需要不断完善土工试验设备、提高技术人员的综合素质以及注意操作过程中细节问题，只有如此才能够确保土工试验结果的准确性与可靠性。
参考文献：
[1]土工试验室发展现状及试验中常见问题探讨[J].程芸.工程建设与设计.2017（08）
[2]土工试验各单项试验技术注意要点[J].温国胜.城市建设理论研究（电子版）.2018（02）
[3]土工试验技术现状与发展趋势[J].徐国书.建材与装饰.2018（16）
[4]土工试验技术现状与发展趋势[J].凌睿雯，蒋海云，张婉婷，肖颖.城市建设理论研究（电子版）.2018（13）
论文作者:刘庆静
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/25
标签：土工论文; 土层论文; 含水量论文; 过程中论文; 压力论文; 土壤论文; 曲线论文; 《基层建设》2019年第4期论文;