摘要：岩土工程的勘察中，土工试验是非常重要的一部分，广义上的土工试验主要包括模型试验、原位检测、现场原位测试与室内试验等。基于土工试验全过程，对取样、运输、制样、试验、数据分析阶段的误差进行了分析；基于物理力学性质指标，对包括密度、液塑限、固结性、直接剪切强度、三轴压缩强度在内的物理力学性质指标的误差进行了分析；并同时提出了相应的处理方法
关键词：土工试验；误差分析；处理方法
土工试验是岩土勘察的核心工作之一，工程的勘察和设计，均通过土工试验来获取岩土体的物理力学性质，岩土体的物理力学性质指标，又决定了建筑场地的地基承载力、地基基础方案、土体沉降以及场地稳定性，可以说，岩土体物理力学性质的准确与否，直接决定了工程的最终安全与经济条件。在实际勘察工作及土工试验中，土样的取得、运输、保存均会对原状土样造成扰动，加上岩土体本来的显著不均匀性和试验过程中试验仪器误差、操作方法不当等因素，均会导致土工试验结果出现失真，得到的物理力学性质指标不准确甚至出现错误。
一、岩土工程勘察中土工试验作用
土工试验是岩土工程勘察的重要组成部分，广义的土工试验包括室内试验、现场原位测试、模型试验和原位监测等；从内容上又可分为物理性质试验、力学性质试验和水力学性质试验。不同类型的试验都有其自身的特点，如原位试验的特点是简洁快速，并大体上在原位应力和原状结构等条件下进行，缺点是难以改变边界条件、固结程度等从而得出土体力学性质变化的相应规律。室内试验的主要优点是边界条件比较明确、且容易控制应力状态、排水条件等，工程中应根据实际需要选择相应试验类型。
二、基于土工试验各阶段的误差分析
土工试验全过程可以分为5 个阶段，分别为：取样阶段、制样阶段、试验阶段各阶段都可能出现问题导致试验结果产生误差。现从土工试验全过程阶段对试验成果的误差进行分析。
1、取样阶段。选取土样是土工试验的第一个环节，也是最为基础和重要的环节。选取的土样必须具有代表性，能很好地反映地层的物理力学性质。取样时的关键点有：人员操作的规范性和认真度、现场钻孔时对土样的扰动。（1）对于第一类现场操作人员的不规范和不认真问题，在取样过程中经常发生，往往导致土样选取过于随意，定名错误，如大连长兴岛庆丰石油化工码头工程取样时，其中1 个钻孔的土层发生了变化，取土器下部为粉砂，提钻时下部的粉砂不断掉落，现场人员根据掉落的土样随意将该地层定名为粉砂。但土样的室内土工试验结果显示该土样的含水量为31.3%，湿密度为1.89g/cm3，天然孔隙比为0.856，液性指数为0.80，压缩系数为0.39，压缩模量为4.898MPa，定名为粉质黏土。因此，对于这类问题引发的误差，可通过避免在地层变化处取样来克服。（2）对于第二类钻孔问题，首先钻孔时应确保垂直，倾斜钻孔会导致土样偏心受压，其物理力学性质发生变化；其次钻孔时应避免过多的钻具提拉，减少对土层的扰动；另外，应及时清理钻孔孔底残余土体，残余土体的存在会在钻具的下压作用下被挤密，从而使得压缩模量失真。
2、制样阶段。制样阶段首先要对土样进行级别划分，根据基础设计级别采用不同级别的土样进行土工试验。通常土样级别可根据现场外观、计算回收率、室内评价等方法进行，土样级别划分有误差，就会导致试验结果的失真。目前勘察行业市场准入门槛较低，竞争十分激烈，勘察质量良莠不齐，部分勘察单位直接省略土样级别划分步骤，土工试验土样质量很差，这需要勘察行业的严格监管。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其次，制样主要采用环刀法，环刀切取操作不当会导致土样级别错误，如环刀切取时，应在环刀内壁擦涂凡士林，降低环刀与土样的摩擦，减少环刀对土样的扰动；同时，环刀下压垂直度应保证，环刀倾斜下压导致土样偏心受压。此外，制样过程中的记录工作尤为重要，土样的名称、颜色、物理状态、成分等信息，对后续的试验和分析有重要影响。
3、试验阶段。试验阶段是整个土工试验的核心环节，试验阶段的误差主要包括客观和主观两个方面。①从客观方面来看，主要是试验仪器的精度会对土工试验的结果造成误差。目前，土工实验室的仪器经常出现未按时校核标定的现象，导致仪器精度出现偏差。土工试验的仪器较多，当多台仪器均出现精度问题时，给试验结果带来的误差就明显增大，因此，克服该误差的方法就是按期校核仪器、标定仪器。②主观层面则反映在试验人员的专业素养，试验的准备、实施到结束，各个阶段的试验要点众多，因此，试验人员能否熟练掌握试验的流程和操作要点十分关键，任意1 个环节出现错误，都会导致试验结果失真，甚至无效、错误；此外，土工试验经常发生的1 个问题是实验室的温度和湿度控制，对于大型、重点试验，温度和湿度能够得以很好的控制，但对于普通的土工试验，试验人员往往只关心自身的舒适性，尤其是冬季和夏季，随意控制空调的温度或使用风扇、暖气，导致制备的土样严重失水，试验结果毫无意义。
三、提高土工试验准确性的措施
根据多年的试验经验，为了保证最终成果的准确性，在进行土工试验时必须重视土工试验中的每一个环节，具体工程勘察人员可以参考以下注意事项合理安排土工试验。
1、详细的开样记录。首先是作好野外标签上的记录。野外土样编号与实验室内土样编号一定要关联清楚，避免试验过程中，实验室土样编号与野外土样编号发生对错号，造成试验成果与实际情况不一致。其次要详细记录土的有关信息，需要有经验的人员来做这件事情。在记录时不只是简单记录土样颜色、初步定名，还需包括土样状态、结构、析水情况、土中包含物名称、成分、含量等直观信息，以供试验结束后审核汇总表中各试验数据是否准确可用。多个土样开过之后，简单记录会分不清各个土样的特点，这会干扰对试验结果准确性的判断。
2、制备试样的注意事项。对于室内土工试验而言，取样将不可避免地引起应力释放和土的结构扰动，特别是粘性土力学性质试验结果的可靠性首先取决于取样的质量，在试样制备过程应特别注意这一点，以免对土样质量造成进一步的损伤。用烘干法测含水率时，取土样一定要注意取同层的土样。由于土层的复杂性，或者取样方法或者取土器的影响，同一个土样中各层含水率可能不相同。试验时，可以根据实际情况，取有代表性的同层土样，不要取样盒两端的土样，避免取的土样平行试验测出的含水率超过误差允许值。在对于一般细粒土，一般用环刀法测土的湿密度，对于均匀土样，平行误差不要超过 0.03g/cm3，测完湿密度的样品，可用于测定土的抗剪强度指标和压缩性质指标。
3、土工试验成果的处理。取得各土样物理、力学试验数据后，编制结果汇总表，根据各指标之间的相互关系，可对试验数据进行全面分析，以验证各数据的合理性与正确性。
根据实践中的经验，对于室内土工试验中的主要力学及物理性质试验进行分析，指出试验中的要点，提出可能存在的问题。为了解决室内土工试验中存在的问题，岩土工程师需要对试验中存在的问题进行深入的研究并且积极寻找相应的处理措施，以求土工试验能够不断的发展。室内土工试验不仅是为了得到土样的相关指标，同时也对施工工程的建设具有重要意义。只有在室内土工试验数据准确无误的情况下，才能保证施工工程材料的正确选择与施工质量。
参考文献：
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[4]李秀艳，乔华潭．试论室内土工试验存在的问题及处理措施[J]．黑龙江科技信息，2016（12）．
论文作者:袁宏轩
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第25期
论文发表时间:2019/6/25
标签：土工论文; 误差论文; 阶段论文; 力学论文; 岩土论文; 室内论文; 性质论文; 《建筑细部》2018年第25期论文;