土工試驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題及數(shù)據(jù)處理

淺談土工試驗(yàn)的相關(guān)問(wèn)題及數(shù)據(jù)處理摘要：本文筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)土工試驗(yàn)及原位的測(cè)試，論述了勘探取樣、設(shè)計(jì)、施工的關(guān)系問(wèn)題，并提出了解決的方法；對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的多變性、復(fù)雜性和不確定性問(wèn)題，進(jìn)行了詳細(xì)的分析及提出解決措施。

關(guān)鍵詞：土工試驗(yàn)問(wèn)題分析數(shù)據(jù)整理

1土工試驗(yàn)

土工試驗(yàn)是解決土工問(wèn)題為工程設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)的一個(gè)重要工作環(huán)節(jié)，它與勘探取樣、設(shè)計(jì)、施工都有關(guān)系，因此要制訂好符合設(shè)計(jì)要求且能反映實(shí)際情況的試驗(yàn)規(guī)劃，對(duì)成果作出合理評(píng)價(jià)。

2綜合分析土工試驗(yàn)的成果

土的顆粒大小和礦物成分差別很大，土的三相間的數(shù)量比例不盡相同，且土粒與其周圍的水分又發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)作用，因此，造成了其物理性質(zhì)的復(fù)雜性；那么，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)出的土的性質(zhì)，就存在是否準(zhǔn)確的問(wèn)題，要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)作出分析判斷確定結(jié)果。

3土的相對(duì)密度、密度、含水量試驗(yàn)

土粒的相對(duì)密度是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值，決定于土的礦物成分，不同的土，含水量就可能不一樣；而且由于各種因素，如土層的不均勻、取樣不標(biāo)準(zhǔn)、取土器和筒壁的擠壓、土樣在運(yùn)輸和存放期間保護(hù)不當(dāng)?shù)鹊?，均?huì)影響成果的準(zhǔn)確度。土的密度指標(biāo)，也是一個(gè)變化的值，不同的土樣密度值不同，但對(duì)于某一個(gè)土樣來(lái)說(shuō)，它的值較穩(wěn)定和較容易測(cè)準(zhǔn)的，土的這3個(gè)指標(biāo)是基礎(chǔ)，土的其它指標(biāo)也將通過(guò)換算計(jì)算出來(lái)，計(jì)算出來(lái)的指標(biāo)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)和實(shí)際不符的情況，如飽和度＞100%等，這就說(shuō)明，原始指標(biāo)的測(cè)定有問(wèn)題，大多數(shù)情況下，問(wèn)題出在含水量和相對(duì)密度的測(cè)定上，需對(duì)這2個(gè)指標(biāo)作進(jìn)一步的確定，以保證這2項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)值的準(zhǔn)確，從而提高其它指標(biāo)的準(zhǔn)確度。

4土的液限與塑限

液塑限的測(cè)定，原則上采用天然含水率的土樣制備試樣，但也允許用風(fēng)干土制備式樣，取樣規(guī)定土要過(guò)0.5mm的篩，才能進(jìn)行試驗(yàn)，在操作中，一些土用眼觀察含有較多砂粒，一旦過(guò)0.5mm篩后做試驗(yàn)，測(cè)出的土塑性指數(shù)可能很大，不能反映土的實(shí)際情況，因此，對(duì)于這種土最好采用篩分法確定砂粒含量，如果砂粒含量已達(dá)確定該土為砂土的標(biāo)準(zhǔn)，那么就不必再做液、塑限試驗(yàn)，反之可進(jìn)行相應(yīng)的液、塑限試驗(yàn)確定土的名稱。在試驗(yàn)過(guò)程中，分別按接近液限、塑限和二者的中間狀態(tài)制備不同稠度的土膏時(shí)，一定要充分?jǐn)嚢杈鶆?，密?shí)地填入試樣杯中，使空氣逸出。否則在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制的關(guān)系曲線，即使三點(diǎn)在一條直線上也不一定是準(zhǔn)確的。

5土的壓縮試驗(yàn)

測(cè)定土的壓縮性，除一些特殊工程要在現(xiàn)場(chǎng)做測(cè)試外，多數(shù)試驗(yàn)是在室內(nèi)進(jìn)行的，影響成果準(zhǔn)確度的因素也很多，如在開(kāi)土取土的過(guò)程中，感到土是較軟的或測(cè)出的液性指數(shù)較低，測(cè)出的壓縮系數(shù)小，這說(shuō)明該操作有誤或記錄有誤，要檢查各環(huán)節(jié)，找不出原因要重新取土測(cè)試。

6土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)

該試驗(yàn)方法有多種，在試驗(yàn)室內(nèi)常用的有直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)和無(wú)測(cè)限抗壓試驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試的有十字板剪切試驗(yàn)、大型直接剪切試驗(yàn)等，相對(duì)來(lái)說(shuō)，室內(nèi)試驗(yàn)的規(guī)律性，要比現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試好得多，雖然如此，室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)出的結(jié)果，有時(shí)和理論上的數(shù)據(jù)存在很大的差距，因此，我們?cè)谂袛嘣囼?yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確，要考慮多方面客觀因素，結(jié)合實(shí)際分析，以便對(duì)土的受力情況有一個(gè)正確的判斷，土是不均勻的，密度、含水量是影響抗剪強(qiáng)度的重要因素，因而測(cè)定試驗(yàn)前的密度、含水量可以了解試樣的均勻性，按其變化規(guī)律，來(lái)判斷試驗(yàn)成果的正確性，剪切試驗(yàn)方法及其指標(biāo)的具體選用，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，考慮工程土體的透水性、含水率、受荷情況、應(yīng)力分布及透水條件等因素，盡可能地選擇與其固結(jié)排水條件相一致的剪切試驗(yàn)方法及其強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，才能保證數(shù)據(jù)真實(shí)可靠又經(jīng)濟(jì)合理。

7土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理

7.1數(shù)據(jù)整理

為使試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠和適用，應(yīng)進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)分析和整理，可采用多次測(cè)定值的算術(shù)平均值，并計(jì)算出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，以反映實(shí)際測(cè)定值對(duì)算術(shù)平均值的變化程度，從而判別其采用算術(shù)平均值時(shí)的可靠性，對(duì)于主要計(jì)算指標(biāo)的成果整理，如果測(cè)定的組數(shù)較多，此時(shí)指標(biāo)的最佳值接近于實(shí)測(cè)值的算術(shù)平均值，仍可按一般特性指標(biāo)的方法確定其設(shè)計(jì)計(jì)算值，但通常由于試驗(yàn)的數(shù)據(jù)較少，考慮到測(cè)定誤差、土體本身不均勻性和施工質(zhì)量的影響等，對(duì)初步設(shè)計(jì)和次要建筑物宜采用標(biāo)準(zhǔn)差平均值。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的絕對(duì)值，對(duì)不同應(yīng)力條件下測(cè)得的某種指標(biāo)，應(yīng)經(jīng)過(guò)綜合整理求取，在有些情況下，尚需求出不同土體單元綜合使用時(shí)的計(jì)算指標(biāo)，這種綜合性的土性指標(biāo)，一般采用圖解法或最小二乘方分析法確定。

7.2數(shù)據(jù)的校核

（1）數(shù)據(jù)誤差的原因和避免措施

可以從野外取樣和室內(nèi)試驗(yàn)2個(gè)方面，對(duì)土的試驗(yàn)指標(biāo)與土的真實(shí)物性指標(biāo)產(chǎn)生偏差的原因進(jìn)行分析：一是取樣時(shí)對(duì)土樣沖擊次數(shù)多：有時(shí)取樣器里的土樣由于受到次數(shù)過(guò)多的沖擊，人為無(wú)意的對(duì)土樣沖擊作用，使土樣相當(dāng)于受到一定的壓力、水份從孔隙中被擠出，因而土樣變硬，密度p變大，自然試驗(yàn)得出的結(jié)果是壓縮系數(shù)a變小、壓縮模量es增大、孔隙比e變小等，而承載力又是根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定的，由此試驗(yàn)結(jié)果所確定的承載力就會(huì)比實(shí)際土層的承載力大。二是取出的土樣為擾動(dòng)土：取樣時(shí)，孔內(nèi)沒(méi)清除殘壁土或已經(jīng)為擾動(dòng)土樣，仍誤作原狀土取出送至試驗(yàn)室，對(duì)該土樣進(jìn)行試驗(yàn)將得出壓縮系數(shù)增大，壓縮模量變小等，這樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不是原狀土的各項(xiàng)指標(biāo)，不能應(yīng)用，為此要求野外技術(shù)人員認(rèn)真取樣，仔細(xì)清孔，室內(nèi)試驗(yàn)人員要善于識(shí)別，對(duì)于已經(jīng)擾動(dòng)的土樣只提供含水量、土名，不能做力學(xué)性試驗(yàn)。三是取樣位置與實(shí)際不符：有的工作人員不按規(guī)范要求取樣，使土樣沒(méi)有真實(shí)代表性，比如：應(yīng)在20m取的樣，實(shí)際卻在15m處取樣，導(dǎo)致所測(cè)的物性指標(biāo)失去真實(shí)性和代表性，這樣的土樣不能應(yīng)用。四是野外土樣保管工作不好：野外取的土樣保管處理不善，以至不良因素的影響，改變了其原狀，在運(yùn)輸過(guò)程中要輕拿輕放，否則將直接影響著試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。五是試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：先應(yīng)擬定土工試驗(yàn)計(jì)劃，且在試驗(yàn)前不應(yīng)開(kāi)啟土樣，試驗(yàn)前如需進(jìn)行土樣鑒別和分類必須開(kāi)啟時(shí)，則在檢驗(yàn)后，應(yīng)迅速妥善封好貯藏，盡量使土樣少受擾動(dòng)，以免影響試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)性。六是開(kāi)土要按規(guī)范嚴(yán)格操作：開(kāi)土?xí)r要小心開(kāi)啟原狀土樣包裝皮，辨別土樣上下和層次，整平土樣兩端，無(wú)特殊要求時(shí)，切土方向與天然層垂直，取樣時(shí)應(yīng)取整個(gè)樣的最有代表性部分，同時(shí)含水量試驗(yàn)樣應(yīng)取貼近環(huán)刀部分，并且取樣速度要快，以避免水分的散失，否則樣品水分的散失將導(dǎo)致含水量w、孔隙比e、液性指數(shù)il變小的試驗(yàn)結(jié)果，使地基承載力變大。七是儀器、視覺(jué)、繪圖的誤差：同一指標(biāo)、使用不同的儀器試驗(yàn)，其數(shù)值也會(huì)有所差別，如固結(jié)試驗(yàn)，同一密度的土樣在不同的固結(jié)儀上進(jìn)行試驗(yàn)，所得的數(shù)據(jù)會(huì)略有不同，從而所得壓縮系數(shù)a、壓縮模量es也略有差別，人的視覺(jué)也會(huì)產(chǎn)生觀察誤差，同一數(shù)值，不同人讀數(shù)，數(shù)值也可能為不同，液塑限的試驗(yàn)是采用聯(lián)合測(cè)定法試驗(yàn)，通過(guò)作圖求得液限、塑限的值，同一數(shù)值不同人在圖上畫(huà)得直線，其求得的液、塑限值也可能有差別，這3種誤差雖不大，但為了確保試驗(yàn)的精確度，最好同一項(xiàng)試驗(yàn)由一人做，一人讀、另一人過(guò)后再校核。

（2）數(shù)據(jù)成果的校核

土工試驗(yàn)成果應(yīng)在各項(xiàng)試驗(yàn)成果之間進(jìn)行校核，因?yàn)橥恋男再|(zhì)指標(biāo)之間至少是有定性關(guān)系的，如土的顆粒組成與液、塑、縮限；液限與滲透系數(shù)；滲透系數(shù)與固結(jié)系數(shù)；顆粒組成、密度與強(qiáng)度、壓縮性之間的關(guān)系等，一般說(shuō)來(lái)，某一土樣的各種指標(biāo)之間，應(yīng)該符合一定規(guī)律，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就應(yīng)先檢查單項(xiàng)試驗(yàn)是否有錯(cuò)，這往往是發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)和計(jì)算錯(cuò)誤的簡(jiǎn)捷方法，但有的時(shí)候，所謂異常情況恰好是土的特殊性質(zhì)，所以，對(duì)于異常性質(zhì)的土要了解深入一步，也是很有意義的研究，通過(guò)這些校核，可以幫助我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)的可靠性和適用性，以解決土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的多變性、復(fù)