昆明骏泽岩土工程有限公司
摘要：在岩土工程学科中，室内土工试验不可或缺，通过室内土工试验这种科学的研究手段，岩土工程取得了突破性的进展。在岩土工程的土工试验中，饱和土的动力特性试验需要依靠室内试验来完成。室内试验具有明显的经济性，操作也比较简单。在室内土工试验的过程中，式样饱和方法的选择对于试验结构有着重要影响。本文对室内土工试验中的试验饱和方法进行了简要分析。
关键词：室内土工试验；试样饱和方法；试样饱和分析
现阶段，随着科技的进步，人们对于各种事物的认识更加深刻。通过研究发现。强地震中都会出现重大的地基液化现象。大范围的地基液化现象更加加剧了地震的破坏作用，对于人类的危害不容小觑。由此，国内外对于饱和土的特性研究更加重视，并不断深入，尤其是对无粘性土和少粘性土的研究，更是不断加强。众所周知，室内土工试验是岩土工程学科的重要组成部分，为了顺利开展饱和土的动力特性试验，室内试验的方式以其经济性和可操作性拔得头筹。为了确保试验结果的准确性，需要对方法进行不断的改革和创新。为此，试样饱和方法选择的举足轻重作用更加需要引起人们的重视。
一、试样饱和的定义及判断方法
土是自然状态下形成的产物，是地球表面岩石在一系列物理和化学作用下所形成的沉积物集合体，未固结散粒集合体也是土壤中的常见物体。在土壤中，土壤孔隙中充满了水或者空气，这也是土的一种状态。所谓的饱和是指土的孔隙被水填充，在这种状态下的土被称为饱和土。在饱和土的试验过程中，可以通过公式的方法对土试样进行饱和程度的判断。
1.计算饱和后试样的饱和度Sr
计算饱和后试样的饱和度公式为Sr=Vw/Vv=γs/e°γw°（msat/-1），表1所示的是公式中不同物理量所代表的含义。
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二、试样饱和方法
1.真空抽气饱和法
真空抽气饱和法主要可以分两类进行划分，一类是将经过制备的土样装入饱和器，并将其整体放入真空饱和缸，为了保证真空度，将凡士林涂抹于盖缝处也是十分必要的。然后将真空抽气机和真空饱和缸进行连接，并启动真空抽气机，在达到一个大气压力时，将管夹微微打开，在试样中注入清水，直至超过土样饱和器方能结束注水。当真空表的压力保持恒定时，抽气工作即可告一段落。然后通过静置的方式，确保试样能够吸水饱和[1]。
另一种方法是在饱和器中放入试样以后，先将其浸没在带有清水的真空饱和缸中，然后对其进行连续的真空抽气，在抽气停止后，将其静置。这一方法要比前一种方法更具优越性，饱和速度快、节省试验时间等方面优势十分显著。
2.毛细饱和法
该方法的具体操作是将试样放置于饱和器内，然后将饱和器置入水箱中，在水箱中注入清水。此时，清水的水面不应该跟真空抽气饱和法一样要求没入水中，而是不要对试样进行淹没，从而确保土中的气体能够顺利排出。为了有效减少水分的蒸发系数，应该加盖箱盖，充分借助土的毛细作用，操作简单，试样饱和设备简单，但是缺点也十分明显，需要花费的时间长。
3.水头饱和法
在压力室内装入试样，然后通过合理加压的方式，将水注入试样内部，水应该从底座进入，然后，从上部溢出，为了保证试样的质量，应该严格控制注水过程中有无气泡产生。在一般情况下，水头高差控制为1米，直到流入水量和溢出水量维持一致，才能停止注水工作。水头饱和法在使用过程中具有操作简单，能够对饱和速度以及水流对试样性质的影响程度进行控制，这也是其主要的优点。
4.二氧化碳法
在实践操作中，根据二氧化碳质量比空气重，易溶于水的性质，二氧化碳法应运而生。众所周知，如果试样处于不饱和状态，试样孔隙内必然存在空气，根据波义耳定律，随着孔隙压力越大，其体积就会减小，而根据亨利定律，其水溶性又能徐进试样达到饱和状态[2]。由此可见，试样孔隙内的气体为空气，并非二氧化碳。如果将二氧化碳和空气置于同样的状态下，二氧化碳的水溶性要远远大于空气。通过这个原理，在操作过程中，将二氧化碳置入试样中，采用自下而上的方式，能够有效地排出试样中的空气，然后再通过自下而上的顺序对试样进行脱气水的注入，借助于二氧化碳的水溶性，试样即可达到饱和目的。在实践操作中，操作方法的复杂程度不断加深，一定纯度的二氧化碳的制备也加剧了操作的复杂性，但是该方法对于提高试样的饱和效果具有显著意义。
三、试样饱和方法的选择
在室内土工试验的过程中，试样饱和方法的选择至关重要，与试验结果的准确性具有直接的相关性。为了保证室内土工试验的顺利开展，合理选择试样饱和方法必须根据土的颗粒矿物成分、颗粒形状、颗粒组成成分、渗透特性等开展。针对不同性质的土，所使用的饱和方法也不同，可以采用一种饱和方法，也可以综合多种饱和方法一起使用。
1.砂土
砂土是无粘性土的典型代表，其具有良好的透水性，在一般情况下，将砂土试样直接放在仪器内进行饱和操作即可。另外，通过毛细饱和法进行饱和也是十分实用的。为了提高砂土的饱和度，减少饱和过程中所耗费的时间，通过多种方法的综合应用势在必行。在实践中，可以将二氧化碳和脱气水以及加反压法或者真空抽气法进行饱和。在应用过程中，砂土试样的饱和需要三轴仪进行配合。制备过程一般需要在橡皮膜内将砂样进行密度加工制备，其次，还要通过加注吸力来对试样进行稳定，第三，通过三轴室的安装来释放压力，第四，通过二氧化碳法和脱气水的方式对其进行饱和，最后用加反压的方法达到饱和状态[3]。
2.粘性土
在一般情况下，粘性土的颗粒结构为薄片状，其微观结构为面—面、边—面的方式聚合。孔隙性、黏聚性以及弹性是粘性土的主要结构特征。在其结构内部，矿物多为薄片状亲水性矿物，比表面积较大，能够吸引水分附着，从而在土壤表面形成静电场。由于比表面积的变化，土壤的渗透系数也不断发生变化。为此，对于粘性土试样的饱和方法，主要根据其渗透系数来确定。
3.岩石
在岩石的抗压强度试验中，通常也会对岩石的饱和度做出相应的要求。在实践过程中，真空抽气饱和法和自然浸水法是常用的方法，如果与其他饱和方法相结合来使用，更加能够提高饱和效果。
结语
在工程建设中，室内土工试验是重要的环节，是保证施工质量的重要前提，对于保证设计合理性、施工合理性有着重要意义。现阶段，随着工程技术的发展和进步，室内土工试验的试样饱和方法逐渐增多，每个方法都具有其显著的优越性。关于如何选择土工试验的饱和方法，则需要根据土样的物理性质和化学性质进行合理取舍。正确进行方法的选择是保证试验质量的前提，希望能引起相关工作人员重视。
参考文献：
[1]乔华潭.室内土工试验中试样饱和方法研究[J].民营科技，2014，（2）：1.
[2]燕碧华.浅谈室内土工试验的试样饱和[J].西部探矿工程，2012，24（2）：22-23，26.
[3]张钺.探讨室内土工试验的试样饱和[J].江西建材，2012，（6）：13-14.
论文作者:吴小燕
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期
论文发表时间:2015/12/1
标签：试样论文; 方法论文; 土工论文; 室内论文; 真空论文; 粘性论文; 孔隙论文; 《基层建设》2015年17期论文;