土工试验中存在的一些问题及建议

第１　１卷　２０１１年　第６期　６月　中　国水运　Ｏｈ　ｉ　ｎａ　Ｗａｒｅｒ　Ｔ　ｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｎｏ　６　２０１１　

土工试验中存在的一些问题及建议　

李秀艳　

（吉林省白城市水利勘测设计院，吉林白城１　３７０００）　

摘要：文中对土工试验中应注意的问题进行了分类和概括，　

确和可靠，为工程设计提供前期保障。　

关键词：土工试验；工程；指标分析　

中图分类号：ＴＵ４１　文献标识码：Ａ　

土工试验不只是进行岩石勘察的一项重要内容，还是地　

质工作的非常重要的部分。可以说土工试验的结果不仅影响　

着工程的勘察效果，还为土体的地质性质与变形机理提供了　

力学等方面的指标，在实际工程中，每一个施工现场的地质　

情况都是不一样的，即使是在相同的地方，土质也会有所变　

化。　

在进行工程设计时，一定要对工程所在地的土质进行仔　

细的测试，因为土本身的特性，在进行取样等活动时的扰动，　

以及试验所采用的设备、方法和人员的差异，都会使试验结　

果出现一些偏差，进而导致工程设计的准确性降低，对工程　

的安全性和稳定性造成不利影响。所以，一定要严格按照有　关程序和要求进行土工试验，对出现的问题妥善处理，并对　

测试的手段和方法不断地进行完善，从而提高施工的安全性　

和经济效益。　

一、土的比重、密度、含水量试验　

在土的物理试验中，比重、含水量、密度是三个最基本　

物性指标，用它们可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙度、　

饱和度等指标。这三项指标的正确与否，不仅影响其他指标　

的变化，而且还影响的一系列力学指标。因此准确测定这三　

项指标有着重要的意义。在这三个基本指标中土粒的比重是　

一个相对稳定的值，它决定于土的矿物成分，它的数值一般　

是２．６￣２．８，数值大小与所含矿物、粒度成分等有关，若含　

有机质较多时比重较小。由于同一地区同一类型土的比重比　

较接近，况且比重试验的操作比较麻烦，现在许多单位都是　

根据本地经验，直接采用了比重的经验值，缺少实际依据。　

要减少差异，应通过收集整理这方面数据，建立适用于本地　

区各类土的比重值。当然对于重大工程和特殊条件下的土工　试验，如土中含有机质大于５％时，土的比重可降到２．４以　

下，应对土样进行实测，才能真实反映土的工程特性。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征。该项试验较简单，　

一般在取样后立刻进行。　

在进行第一次试验时通常具有较大难度，其中既有操作　

程序较为复杂的原因，也与要求的数据准确度较高有关，所　

以，在进行试验时一定要减少那些人为的误差。在使用器皿　

之前（例如重瓶）一定要将其洗净烘干，确保装入的土样不　并提出了相关的建议，以便使土工试验的结果更加精　

文章编号：１　００６—７９７３（２０１　１）０６—０２４９—０２　

会被瓶口和瓶身所污染；在进行煮沸处理时要防止溶液从器　

皿中溅出，在进行称量时不要接触到电子秤，避免由于出现　

晃动而造成读取的数据有误差。另外，试验还可能出现下面　

的情况：通常情况下，土样的比重都在２．６５～２．７４之间，土　

的颗粒小比重就会有所偏大，但是在进行第一次测试的时候，　

其结果不管是淤泥还是砂石，其实际数据都小于上面的数据，　

通常，比重瓶会有１００ｍｌ和５Ｏｒｅ｜两种类型，而比重瓶具体　

采用哪种型号对试验的结果都不会造成太大的影响，在编写　

试验内容时都偏向使用１００　ｍ１的作为标准，装到瓶里的土　

样会选择ｌ　５ｇ。但在实际中，５０ｍｌ的比重瓶就显得太多了，　

由于在进行煮沸之前加入的水量不能太多，将液体搅拌均匀　

之后可能仍然有一定的干土没有被浸湿或者凝结成块状，当　

液体煮沸的时候就可能由于土中含有的气体没有排尽以至于　

检测到的颗粒比重比实际的数值要小。　需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土样。现在大多数实验室人　员直接用切土刀刮平，这是一种极其错误的操作方法。因为　

经常开样，切土刀刃口经长期使用会磨损呈凹形，就会造成　

测得的密度偏大、孔隙比偏小、饱和度偏大等情况。因此对　

试验人员从一开始就应当规范要求，如按规范操作与其本身　

物理性能指标不符，这时应及时查找原因，更换新的刮土刀　

或环刀以确保试样质量，正确求得土的密度。试验中应对照　

送样单的野外定名，在合适的部位切取试件。　

含水量是最不稳定的，不同的土有不同的含水量，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，土样在运输及存放期间保护不当等，都会影响成果的　

准确度。所以要求野外人员取样、运输、保管样品规范化，　

试验人员应注意取样的代表性及均匀性，及时装盒加盖避免　

水分的损失，准确测出这一指标。若为连续试验，则土样盒　

在使用中可能未洗净或会受到一定腐蚀，因此必须在取样前　

重新称取盒重。依据试验规程应取两个以上的土样进行平行　

试验，去除离散较大的值后取平均值。　

二、土的液限、塑限试验　

土的液限、塑限对于岩土工程勘察来说，有着比较重要　

的实用意义。液限、塑限可以判断土的可塑性，塑性指数往　

往作为土的分类依据；液性指数则概略地反映了土抵抗外力　

收稿日期：２０１１－０４—１５　

作者简介：李秀艳（１９７３一），女，吉林省自城市人，吉林省自城市水利勘测设计院工程师，研究方向为水利土工试验。

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的能力，也常与地基承载力的经验值相关连。当前对土的液　

限、塑限的测定，存在不少问题。值得注意的有：　

（一）液限标准的确定，还处在过渡时期。要明确液限　

含水量可以通过圆锥仪法或碟式仪法测定，圆锥仪法又可以　

测出下沉深度ＩＯｍｍ和１７ｍｍ相对应的液限含水量。测定　

液限时，应根据分类评价的要求确定，当确定土的液限值用　

于了解土的物理性质及按塑性图分类时，应采用碟式仪法或　

１７ｍｍ时的含水率确定液限；在执行　建筑地基基础设计规　

范）＞（ＧＢ５０００７—２００２）时应按１０ｍｍ时的含水率确定液限。　

同时，应在试验报告上注明所用的标准。　

（二）长期应用的滚搓法塑性试验，标准不易掌握，人　

为因素影响较大，对低塑性土更为明显。有的单位，不直接　

测定，而利用液、塑限之间的相关公式计算出塑限值。如果　

这种间接计算塑限值，是限定在有大量对比资料的基础上的　

话，其误差还能事先估计，问题在于将这种计算盲目扩大，　

套用失控，使测试成果严重失真。　

（三）做液塑限试验时，有的使用锥式液限仪，有的使　

用液塑限联合测定仪，这样就难免因为手法不一致使得同一　

指标因试验人员不同，得出的结果也不尽相同。还有因调土　不均匀、不透，或使用磨损严重的圆锥仪，得出偏大的液限　

值。这样本来可以判定为可塑状的土，结果却出现硬塑或坚　

硬，无形中增加了建筑的风险。做塑限试验时，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。有的单位，不直接测定，而利用液、塑限　

之间的相关公式计算出塑限值。如果这种间接计算塑限值是　

限定在有大量对比资料基础上的话，其误差还能事先估计，　

问题在于将这种计算盲目扩大，套用失控，使测试成果严重　

失真。因此要想测出最真实的数据，必须提高试验人员的素　

质，并且按照相应的规范严格执行。另外，粉土是粒径大于　

０．０７５　ｍｍ的颗粒，质量不超过总质量的５０％，且塑性指数　

不大于１０的土。在试验中，由于颗分试验较复杂，大多数　

实验室仍存在仅按塑性指数不大于１０来定名粉土的不全面、　

不准确的做法。若需要测得粘粒含量还须要用密度计法或移　

液管法进行测定。　三、抗剪强度试验中的问题　

土体对于抵抗剪切的破坏能力的极限数值就是土体的抗　

剪强度试验。这也是土体的一个重要的力学性质。当进行检　

测地基的稳定性、计算其承载能力以及对挡土压力的计算等　

工作时，都需要利用土的抗剪强度数值，所以，一定要对土　

体的抗剪强度检测做到准确而有效地进行。我们可以采用多　种方法对土体的抗剪强度进行试验，而在实验室中常常采用　

三轴压缩试验、无测限抗压试验以及直接剪切试验。当在施　

工地点进行测试时又可以采用大型的直接剪切试验和十字板　

剪切试验等。这两类试验相比较，在室内进行试验要比在施　

工地进行试验准确得多。所以，有时通过试验得到数据和理　

论上的数据有着非常大的差距。比方说，无粘性的土Ｃ值理　

论上是０，但是在大部分的试验里测出的数值却不是０，这　也是正常现象，因为通过测试所得到的抗剪强度指标必不能　

准确地表示土体的凝聚力，而测试到的　并不能完全表示内　

摩擦力，而且这两者相互包含着，都在一定程度上表示了土　

体的抗剪强度。在利用直接剪切的方法进行试验时的结果甚　

至出现过土体的Ｃ值变为负数的情况，造成这种现象的主要　

原因是在取标准土样时，获得的试样性质差距太大，进而使　

得获得的结果不符合逻辑。当使用三轴压缩进行试验时，假　

如采用的是不排水剪和不固结的时候，从理论上抗剪强度的　

包线可以使用水平线，也就是说内部的摩擦力是０，而通过　

实际的测量其结果往往会在一定程度上存在大小不一的倾　

角，出现这种情况可能是两方面造成的，一是当对试样进行　

安装时在一定程度上对土造成了扰动，使得土在一定程度上　

达到了固结，二是由于取样的土体本身的质量问题　

四、固结试验中的问题　

进行土体的固结试验时通常可以根据垂直固结的试验方　

法进行采样，在进行试验时可以使用多孔径排水容器，用铜　

块放置在样品的两面，以便于样品在固结的时候可以进行径　

向排水。进行土体固结试验的主要目的是检测当土体受到压　

力时的形变过程，从而获得样品在受到稳定的荷重作用和轴　

向的排水时的空隙比与压力、形变与压力、形变与时间的相　

互关系。以便对土体的压缩特性与土层固结状态进行判断。　

为了获得准确的相关压力指标必须要对土体的管理和验收工　

作进行严格的处理，要认真观察样本是否出现变动。在进行　

试验时，要按照相关标准严格地做好测试工作，尽力消除各　

种不利的条件，如果发现了问题要及时解决。比方说，在曾　

经的描述记录中出现过这样的现象，记录中提到的土质非常　

均匀，质地较软，含水量也较高，液体指数为０．７５，但是检　

测得到的压缩系数却较小，而压缩模量却偏大。需要及时地　

检查错误原因，快速进行更正。　

五、结语　

土工试验的主要任务是进行土工工程的勘察工作，其数　

值的结果直接关系到土层的划分和土类的定名，同时还在一　

定程度上影响着工程的设计与具体施工，因此无论工程规模　

大小，都必须要进行室内的土工试验。本文主要对土工试验　

中容易出现的问题进行了分析和讨论，笔者认为，正是因为　

在试验过程中难免会出现这样或那样的问题，所以相关人员　必须要提高自身认识，严格按照有关要求进行操作，以确保　

试验结果的准确性，为工程的合理性和安全性做出应有的贡　

献。　

参考文献　

…侍傅．土工试验与测试技术ＩＭ１．北京：化学工业出版社，　

２０１１．　【２】土工离心模型试验规程【ｓ］．上海：上海科学技术出版社，　

２０１０．　【３Ｊ南京水利科学研究院．土工试验规程ＳＬ２３７—１９９９［￥１．沈　

阳：辽宁民族出版社，１９９９．