山东岩土勘测设计研究院有限公司 264001
摘要：随着岩土工程勘察技术的不断发展，作为岩土工程勘察的重要组成部分土（岩、水）工试验也越来越重要。通过室内土工试验各种测试项目测定岩土的基本工程参数、物理力学性质指标，为勘察报告提供岩土的分层、承载力、地基处理的选择、沉降估算等依据。
关键词：土工试验、剪切试验、物理力学性质
1 土工试验的概述
1.1土工试验的概念
在工程勘察中为了确保工程质量，对土质进行的一系列物理、力学指标和腐蚀性指标的测定过程，统称为土工试验。
1.2土工试验的组成
土工试验的组成包括土的物理性质指标、力学性质指标试验和其他特殊项目试验组成。土的基本物理性质指标中直接测定的有含水量、密度、比重、液限、塑限，需要换算的有孔隙比、饱和度、液性指数、干密度等。力学性质指标包括土的压缩性、抗剪强度、抗压强度等，其中压缩程度由ES、 反映；抗剪强度指标由剪切试验提供，剪切试验由包括：q、Cq、s和三轴试验中的UU、CU、CD试验提供c、φ值；抗压强度指标由无侧限试验提供q 值。根据土的特性和工程的需要进行筛分、渗透、烧失、休止角、粘粒含量、固结系数等试验，提供相应的试验数据。
1.3土工试验在工程勘察中的作用
土工试验室是岩土工程勘察工作的重要组成部分，它是进行土类定名和划分土层的重要依据，同时也为工程设计和施工单位提供有效的测试数据，所以对做好安全可靠的工程，有着至关重要的意义。
2 土工试验中常见问题分析
2.1土的物理性质指标试验中存在的问题
在土的物理试验中，密度、含水量、比重是最基本的物理性指标，这三项指标的准确程度，直接影响到其他指标的准确程度，因此准确测定这三项指标有着重要的意义。在这三个指标中土粒的比重是一个相对稳定的值，他取决于土的矿物成分，它的数值一般是在2.6-2.8之间。
土的密度取决于土粒的重量、孔隙体积的大小和孔隙中水的重量，其综合反映了土的物质组成和结构特性。该项试验较简单，一般在取样后立刻进行，需要注意的是开土切样时要用切土刀，将土样取入环刀后，需用专门的刮土刀整平环刀两端，因为土样的接触面积对压缩性指标有很大的影响，所以试验室人员在操作的过程中严格按照规范进行，避免由于人为因素而造成试验数据的误差。
含水量是最不稳定的，不同的土有有不同的含水量，而且由于各种因素，如：土层的不均匀，取土不标准，野外取样不规范，在运输及存放期间保护不当等，都会影响数据的准确度。
土的液限试验，采用液限塑限联合测定仪，与以往的锥式液限仪相比避免了人为因素的影响，试验数据准确可靠。塑限目前采用搓条法，搓条法现在还被普遍认同，但标准不易掌握，人为因素影响较大，对低塑性土更为明显。
2.2土的力学指标试验中存在的问题
（1）固结试验
固结试验的目的是通过测量各级垂直荷载下土的变形来测定土的压缩特性。目前广泛使用的是快速加荷法（一小时加荷一级），这种试验方法不能保证每级荷载都到达稳定后再加下一级荷载，特别是对固结压力大于400kpa时影响较大。
（2）直接剪切试验
土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。直接剪切试验受力条件复杂，排水条件不易控制，适宜不易排水的粉质粘土、粘土等，不适宜于粉土。另外，较软弱的土即时满足不易排水的条件，当荷载加上时可能会发生土样挤入透水石与剪切盒之间缝隙的情况而无法剪切。虽然直剪试验方便简单，但对粉土、软弱土的强度指标可靠度不高。
（3）三轴试验
三轴试验中试样的制作是关键的一步，在取样制作的过程中对试验人员的技术要求很高，试样的高度、直径要严格按照试样模具的大小进行切取，在安装的过程中也要防止试样的扰动，否则试验数据会偏离很大。
3 土工试验中几种物理性质和力学性质指标之间的关系
3.1含水量对土样其他指标的影响
根据统计数据显示同一种土样随着含水量的增大，重度在减小，孔隙比在增大，同时c、φ值、ES也在减小。
3.2液性指数与压缩模量的对应关系
（1）正常情况下粉质粘土、粘土的液性指数和压缩模量是对应一致的，反映出土样的软硬程度。但是个别的土样会对应不上，其中主要有三方面的原因：①含水量的流失②塑限的误差③土样中夹杂物的影响。
（2）粉土和全风化岩（已经风化成土）土样的液限和压缩模量很多时候是对应不上的。
粉土由于渗透性强，在震动力下作用容易产生摇震反映，若是在运输的过程中不加以保护水份就会附着在土样表面，并且在短时间内就会排处大量的水，在进行室内试验时往往会选取水份较高的土样进行含水量试验，这就会导致含水量偏高，同样在做固结试验时，在加载50kpa时，粉土排水明显，孔隙比明显减小，再加载到100kpa时，土样中的大部分水已经排出，等加载到200kpa时，只剩下极少部分水排出，变形也就很小，现阶段取的是E ，所以压缩模量会较大，综合这两方面的因素结合公式I = ，E = ，可知一般粉土的液性指数会较高，压缩模量也较高，所以不一致。
全风化岩风化成土状后，在进行室内试验时，经常会出现土样中夹杂大量的风化岩碎石，在这种土样上取环刀时很容易剔除掉碎石，这样就会造成E 偏小，大部分风化岩都有一个特性就是含水量较低，在加上个别的风化岩里夹有云母片（遇水软化、泥化），就会明显的表现出高液限、高塑限，综合两方面的因素结合公式I = 可知一般全分化岩的液性指数低，压缩模量也偏低。
4 固结快剪与三轴固结不排水剪切试验对比
对于岩土土工程勘察中粘性土的抗剪强度指标是不可缺少的力学性质指标，尤其对于基坑工程、边坡工程等至关重要，那么选择何种试验方法来获取抗剪强度指标就显得尤为重要。那么对于不同的试验方法所得的抗剪强度指标数值是否存在差异性，并是否存在某种规律性，是值得我们研究的。下文主要以烟台某工程为例，通过分析、对比各种土，当采用不同试验方法时所得抗剪强度指标数值是否存在规律性。
在总结大量工程试验数据过程中发现部分土样的试验数据不存在规律性，但总体存在固结快剪试验比三轴固结不排水剪试验所得的粘聚力及内摩擦角偏大（个别数据偏小）。
5 结论
本论文主要以个人参加工作以来，总结的一些经验以及工作中应注意的环节为主。综上所述得出以下结论。
（1）在进行土的物理性质指标试验中，要求技术人员严格按照规程操作，尽量减小误差，对于特殊土类的重度，应进行专门的试验，因为无相关经验值。
（2）根据统计数据显示同一种土样随着含水量的增大，重度在减小，孔隙比在增大，同时c、φ值、Es也在减小。
（3）固结快剪试验比三轴固结不排水剪试验所得的粘聚力及内摩擦角偏大。
参考文献
[1] GB/T50123-1999 土工试验方法标准.北京：中国计划出版社，2011；
[2]GB50021-2001（2009年版）岩土工程勘察规范. 北京：中国建筑工业出版社，2002；
[3]《工程地质手册》编导委员会．工程地质手册（第四版）．中国建筑工业出版社，2007
论文作者:左鹏,孙洪新
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/16
标签：指标论文; 土工论文; 含水量论文; 岩土论文; 孔隙论文; 力学论文; 物理性质论文; 《基层建设》2017年6期论文;