探析室內土工試驗數(shù)據(jù)準確性
[摘要]室內土工試驗為工程設計提供依據(jù)，是工程建設中必不可少的部分，然而土工試驗數(shù)據(jù)的準確性卻成為限制土工試驗應用的“瓶頸”，提高室內土工試驗數(shù)據(jù)的準確性對保障工程安全，減少資源浪費具有重要意義。
論文關鍵詞：土工試驗,準確性,取樣,運輸,試驗,數(shù)據(jù)處理
室內土工試驗是巖土工程勘察的重要組成部分，通過室內土工試驗得到巖土體物理力學指標、地基土的承載力，為工程設計人員作建筑物或構筑物地基基礎設計、確定地基處理方案、計算建筑物沉降以及分析邊坡穩(wěn)定性提供依據(jù)。然而，由于巖土體具有不均勻性的特點，加之取樣和運輸過程中的擾動，以及在室內土工試驗中存在的一些問題常導致試驗所得數(shù)據(jù)與原位測試數(shù)據(jù)差別較大，試驗數(shù)據(jù)缺乏準確性和可靠性。因此，研究室內土工試驗數(shù)據(jù)的準確性、歸結造成試驗數(shù)據(jù)不準確的原因、提出合理的預防解決措施對巖土工程勘察，乃至整個工程建設都有著十分重要的意義。
2 數(shù)據(jù)對比
實例1：
淄博市某縣擬建濕地公園，通過對濕地現(xiàn)場勘察及鉆孔取樣，得到相關原位測試與室內土工試驗數(shù)據(jù)如表1：
表1 濕地地基土承載力一覽表
地層
地層名稱
標貫試驗/(kPa)
土工試驗
/fak(kPa)
1
粉質粘土
161
110
2
粉土
226
184
3
粉質粘土
187
210
實例2：
淄博市某區(qū)擬建工業(yè)產房，通過現(xiàn)場勘察及鉆孔取樣，得到相關原位測試與室內土工試驗數(shù)據(jù)如表2：
表2 工業(yè)廠房地基土承載力一覽表
地層
地層名稱
標貫試驗/(kPa)
土工試驗
/fak(kPa)
1
粉質粘土
168
216
2
粉質粘土
218
240
3
粉土
238
100
由上面兩個實例可以看出，由室內土工試驗數(shù)據(jù)計算得出的地基承載力與現(xiàn)場標貫試驗所得數(shù)據(jù)有很大差別，至于兩者的大小暫無規(guī)律可循，然而標貫試驗所得數(shù)據(jù)更接近土的真實情況卻是目前公認的標準。那么怎樣才能使室內土工試驗數(shù)據(jù)更具可靠度和準確性呢？首先必須要對其原因進行分析與歸納。
3土工試驗數(shù)據(jù)不準確的原因
從取出巖土體試樣到得出巖土體物理力學指標的過程可以大體分為四個階段，即取樣、運送、試驗和數(shù)據(jù)處理，任何一個階段出現(xiàn)問題都會影響到最終的試驗結果。
3.1 取樣
室內土工試驗的土樣由野外鉆探取樣獲得，影響取樣質量的因素主要有三個：鉆孔的垂直度、鉆孔對土樣的擾動、取土時鉆孔孔底的清潔度和取樣器在切入巖土層的速度。鉆孔傾斜取土樣時會使土樣偏心受壓，樣品在刃口側向受壓的影響下取出，所測得的數(shù)據(jù)用來計算便會產生誤差；土樣被取出前會受到鉆具的提拉停頓而造成的緩沖作用和振動造成的擾動，使土樣因為自重作用產生脫節(jié)與脫水而產生誤差；取土時如果沒有鉆孔孔底不清潔，殘余土未被清除則會使土樣受到擠壓，此時如果仍作為原狀土樣來試驗，則會使測得的壓縮系數(shù)增大，壓縮模量變�。蝗悠髑腥胪翗拥乃俣冗^慢，則會使土樣與取土器兩者產生之間的摩擦力增大（由于土體側向膨脹導致），進而對原狀土樣產生較大擾動，數(shù)據(jù)失真。此外，在取樣過程中，勘查設備和取樣器具也會不同程度的影響到所取原狀土的質量。
3.2 土樣運送
土樣從野外取出到送至試驗室的過程受季節(jié)、天氣、路途、工作任務、突發(fā)事件等因素的限制，往往不能做到隨取隨做，所以土樣在運輸過程中難免會受到炎熱天氣中的微曬、寒冷天氣中的微凍、崎嶇顛簸路段的微震等影響，造成土樣開裂或者含水率降低，土的承載力增大等影響。此外，運送過程中也有一些主觀因素會影響到土樣的質量，如工作人員包裝不注意，干樣和濕樣不采用單獨包裝等。
3.3 室內試驗
室內試驗對最終結果的影響首先從客觀方面分析就是試驗儀器的影響，土工試驗儀器的精度雖然是固定的，但是必須要按年度進行校核，一般的儀器在初次校核時都不會出現(xiàn)問題，但是經過半年的時間到一年時間，個別儀器會產生微小的偏差，這些微小偏差直接影響到結果的準確性。當微差疊加變大時，對試驗結果的影響就變得不容忽視。
從主觀方面分析，則主要體現(xiàn)在試驗人員的專業(yè)素質方面。如試驗室的室內環(huán)境，雖然現(xiàn)在的土工試驗規(guī)范和規(guī)程中并沒有明確要求試驗室的溫度和濕度，但是冬季和夏季兩個季節(jié)做試驗時，工作人員會習慣性的使用空調、暖氣或者電風扇，意識不到這會導致土樣嚴重失水，實驗數(shù)據(jù)毫無價值；再者，土工試驗從試樣的制備到最終數(shù)據(jù)的整理整個過程都需要有專業(yè)人員操作，任何一環(huán)出現(xiàn)問題都會影響最終的結果。在制備試樣時，開土后應注意土樣的均勻性，取其最具代表性的部分，環(huán)刀應快速垂直下壓，才能得到較為準確的數(shù)據(jù)。
3.4 數(shù)據(jù)處理
室內土工試驗的數(shù)據(jù)量和計算量都很大，單純人工計算不僅費時費力，而且不能保證計算的準確度，隨著計算機技術的發(fā)展，各種土工試驗數(shù)據(jù)處理軟件應運而生，最簡單的Excel就可以滿足土工試驗數(shù)據(jù)的制表、計算、繪圖和建立數(shù)據(jù)庫等要求，此外，華寧等土工試驗軟件更能保證數(shù)據(jù)處理的準確性。
試驗數(shù)據(jù)處理的另一任務是對各項試驗指標的綜合分析，也就是說，得出試驗指標之后，需要通過對其進行綜合分析判斷試驗數(shù)據(jù)的準確性。土的基本物理性質指標—比重、密度和含水量與土的干密度、孔隙比、孔隙度和飽和度等指標是相關聯(lián)的，通過對計算得出某項指標結果的合理性進行綜合分析，可以驗證試驗過程的正確性。如：試驗結果數(shù)據(jù)中若出現(xiàn)飽和度大于100%的情況，就說明在比重、密度和含水量三個基本物理指標的測定過程中出現(xiàn)了問題，然后尋找解決辦法。
此外，土的物理性質指標與力學性質指標之間是密切聯(lián)系的，土的力學性質取決于土的物質成分、結構特點和受力條件，在受力相同的情況下，土樣壓縮曲線的形狀與土樣的成分、結構、狀態(tài)和受力時間長短都有密切的關系，充分了解它們之間的聯(lián)系，有利于驗證試驗的正確與否，提高試驗數(shù)據(jù)的合理性。
4 結語
室內土工試驗結果對保證建設工程的質量有著重要意義，所以提高試驗數(shù)據(jù)的準確性尤其重要，要提高土工試驗數(shù)據(jù)的準確性就必須注重上述過程中的每一環(huán)，嚴格遵守相關技術管理規(guī)章制度，提高試驗人員專業(yè)素質，注重設備更新和維修，才能保證土工試驗數(shù)據(jù)的準確性，從而保證整個建設工程的安全。
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