巖土工程師發(fā)表論文期刊推薦《科技資訊》雜志是經(jīng)國家新聞出版署批準(zhǔn)，北京市科學(xué)技術(shù)研究院主管、北京國際科技服務(wù)中心主辦的科省級刊物。發(fā)表具有學(xué)士學(xué)位以上的高學(xué)歷人群各類原創(chuàng) 性的學(xué)術(shù)理論、工作實踐、成果綜述性文章，充分體現(xiàn)“百家爭鳴、百花齊放”的方針，本雜志社向各級政府機(jī)關(guān)、相關(guān)單位、學(xué)校等征集學(xué)術(shù)論文。
　　摘要：土工試驗則是巖土工程勘察中重要的一個環(huán)節(jié)，在巖土工程理論研究和實踐中起到重要的作用。各種土力學(xué)的理論的創(chuàng)立和發(fā)展都是基于土工試驗的成果，其測定的土性參數(shù)為巖土工程的科學(xué)設(shè)計提供根本的基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)，并為經(jīng)濟(jì)和合理的施工提供基礎(chǔ)依據(jù)。因此對土工試驗的成果進(jìn)行合理的分析是十分必要的。本文首先分析了對土工試驗成果進(jìn)行合理分析的意義，然后詳細(xì)闡述了土工試驗成果的主要組成部分，最后結(jié)合實例就室內(nèi)土工試驗成果數(shù)據(jù)在巖土工程勘察中的實際應(yīng)用做了簡單分析闡述。

　　關(guān)鍵詞：土工試驗成果,應(yīng)用,固結(jié)試驗,滲透系數(shù),評價

　　一、土工試驗成果進(jìn)行合理分析的意義

　　土是地殼表層的巖石風(fēng)化后產(chǎn)生的松散堆積物，由固、液和氣三相組成,其性質(zhì)受密度、濕度、粒度以及孔隙水中化學(xué)成分等因素的影響。當(dāng)土體與建筑物共同作用時，其力學(xué)性狀又因受力狀況、應(yīng)力歷史、加荷速率和排水條件而變得更加復(fù)雜。各種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，而且土粒與其周圍的水分又發(fā)生了復(fù)雜的物理化學(xué)作用，因此，造成了土的物理性質(zhì)的復(fù)雜性；土的物理性質(zhì)又在一定程度上決定了它的力學(xué)性質(zhì)，不同地區(qū)的土，又呈現(xiàn)不同的變化。如土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是非線性的，土的變形在卸荷后一般不能完全恢復(fù)，土的強(qiáng)度也不是一成不變的，土對擾動還特別敏感等等。這就要求我們對測試的各項指標(biāo)進(jìn)行分析判斷確定結(jié)果的合理性。

　　二、土工試驗成果的主要組成部分

　�。ㄒ唬┩恋南鄬γ芏取⒚芏�、含水量

　　土粒的相對密度是一個相對穩(wěn)定的值，決定于土的礦物成分。不同的土，含水量不一樣，且該值的準(zhǔn)確度受土層不均勻性、取樣不標(biāo)準(zhǔn)、取土器和筒壁的擠壓、土樣在運輸和存放期間保護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊憽Ｍ恋拿芏戎笜?biāo)，也是一個變化的值，不同的土樣密度值不同，但對于某一個土樣來說，該值較穩(wěn)定，較易測準(zhǔn)。這三個基本指標(biāo)變化，不僅影響其它指標(biāo)的變化，而且影響土的力學(xué)性質(zhì)。

　　（二）土的界限含水量

　　隨著含水率的變化，粘性土可處于不同的狀態(tài)，如固體狀態(tài)，可塑狀態(tài)和流動狀態(tài)。粘性土的這種由于含水量的不同而表現(xiàn)出不同狀態(tài)的特性稱為稠度，通俗地說，就是土的稀稠程度。而各種狀態(tài)的分界用界限含水率來表示。

　　表粘性土的稠度和稠度界限

　　對工程來說，有實用意義的主要是液限（流限），塑限和縮限。液限是可塑狀態(tài)的上限，也就是土的流動狀態(tài)和可塑狀態(tài)的界限含水率；塑限是可塑狀態(tài)的下限，也就是土的可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)界限含水率，含水率低于縮限時，水分蒸發(fā)時的體積不再縮小。

　�。ㄈ�）土的固結(jié)實驗

　　固結(jié)實驗是測定土體在壓力作用下的壓縮特性。在實際工程中，由于土層的壓縮，致使其上部建筑物或構(gòu)筑物沿重力方向產(chǎn)生沉降。如上下土層的壓縮性不等，或上部建筑物荷載不一，皆可促成同一平面上的不均勻沉降。在天然地基設(shè)計中，常需根據(jù)設(shè)計的要求，控制建筑物的沉降量；或其他各部的沉降差在某一允許范圍之內(nèi)，以滿足使用上的要求及建筑物的安全條件。因此，要測定土的壓縮性借以計算建筑物或構(gòu)筑物的沉降量，作為設(shè)計的控制數(shù)據(jù)。除一些特殊工程要在現(xiàn)場做測試外，大多數(shù)實驗是在室內(nèi)進(jìn)行的。影響成果準(zhǔn)確度的因素也很多，有一些是比較容易找到原因的，如：在開土取土的過程中，感到土是較軟的或測出的液性指數(shù)較低，而測出的壓縮系數(shù)小，這說明實驗操作有誤或記錄有誤，要檢查各個環(huán)節(jié)。實在找不出原因采取補(bǔ)救措施的話，就要重新取土測試。

　�。ㄋ模┩恋目辜魪�(qiáng)度實驗

　　土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學(xué)性質(zhì)之一。在計算承載力，評價地基穩(wěn)定性以及計算擋土墻的土的壓力時，都要用到土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，因此正確地測定土的抗剪強(qiáng)度在工程上具有重要意義�？辜魪�(qiáng)度的實驗方法有多種，在實驗室內(nèi)常用的有直接剪切實驗、三軸壓縮實驗和無測限抗壓實驗。在現(xiàn)場原位測試的有十字板剪切實驗、大型直接剪切實驗等。相對來說，室內(nèi)實驗的規(guī)律性，要比現(xiàn)場原位測試好得多。

　　目前，測定天然強(qiáng)度室內(nèi)有以下幾種方法：

　�。ㄎ澹�滲透系數(shù)

　　滲透系數(shù)的大小是衡量土的滲透性強(qiáng)弱的一個重要的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。細(xì)粒土常使用變水頭滲透試驗方法測定滲透系數(shù)，影響因素有土的種類、孔隙比、水的溫度等。因此，為了準(zhǔn)確地測定土的滲透系數(shù)，必須盡力保持土的原始狀態(tài)并消除人為的影響。天然粉土的滲透系數(shù)一般<10-4cm/s,在水利工程中，填土一般為夯實土，密度較大，視土中的粘粒含量多少而言，滲透系數(shù)更是<10-4cm/s，有的能達(dá)到10-4cm/s或更低，能滿足工程的防滲要求。

　　（六）快剪參數(shù)

　　對于含水率高、凝聚力大的淤泥(或淤泥質(zhì)土)，不能直接將室內(nèi)試驗檢測成果應(yīng)用于工程實際。因為當(dāng)土體受到的壓力超過其先期固結(jié)壓力時，土體將產(chǎn)生瞬時的急劇破壞,工程地質(zhì)人員在將土工檢測成果應(yīng)用于工程實際時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗、工程的實際用途和收集到的相關(guān)資料對室內(nèi)檢測成果進(jìn)行處理，并給出該工程中相關(guān)參數(shù)的建議值。

　�。ㄆ撸�擊實試驗

　　測定土的密度與含水率的關(guān)系采用擊實方法，進(jìn)一步得出土的最大干密度與最優(yōu)含水率，從而為地基處理及地基檢測工作提供依據(jù)。

　　三、土工試驗成果分析在具體工程中的應(yīng)用

　�。ㄒ唬┕こ谈艣r

　　某建筑為六層住宅五棟，結(jié)構(gòu)類型為磚混結(jié)構(gòu)。場地區(qū)域位于平原向山嶺過渡地帶，此處第四系松散堆積物較厚，其下為白堊紀(jì)形成的風(fēng)化沉積巖層，地貌單元為丘陵，相對高差較大。

　　場地地基土層主要分為四層和一個夾層。

　　第一層為表土，局部為雜填土，黑色為主，欠固結(jié)，厚度為0.5～1.0米。

　　第二層為粉質(zhì)粘土（粘土），黃色，可塑，個別出現(xiàn)硬塑，稍有光澤，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性高，含水量22.6%～28.8%，孔隙比0.803～0.964，液限30.6%～38.3%，塑限15.9%～21.9%，塑性指數(shù)11.9～20.1，液性指數(shù)0.23～0.65，壓縮系數(shù)0.23～0.92MPa-1，壓縮模量2.12～7.92MPa，厚度2.0～3.5米。

　　夾層為粉質(zhì)粘土，局部出現(xiàn)，僅出現(xiàn)于ZK5、ZK15、ZK16、ZK17、ZK18孔中，灰黃色，可塑至軟塑，稍有光澤，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，含水量26.8%～32.1%，孔隙比0.906～1.019，液限31.7%～34.2%，塑限18.7%～22.3%，塑性指數(shù)10.7～13.1，液性指數(shù)0.47～0.96，壓縮系數(shù)0.39～0.53MPa-1，壓縮模量3.80～4.99MPa，厚度1.0～2.0米。

　　第三層為粉質(zhì)粘土，黃褐色，可塑，個別出現(xiàn)硬塑，稍有光澤，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含水量22.3%～31.9%，孔隙比0.788～1.027，液限29.9%～37.4%，塑限16.6%～22.7%，塑性指數(shù)10.9～16.8，液性指數(shù)0.2～30.68，壓縮系數(shù)0.20～0.82MPa-1，壓縮模量2.42～8.95MPa，厚度1.0～7.0米。

　　第四層為全風(fēng)化頁巖層，黃褐色，散體結(jié)構(gòu)，軟巖，在4號樓、5號樓各孔中出現(xiàn)，埋于深層，揭露厚度1.0～4.0米。場地內(nèi)各孔均發(fā)現(xiàn)地下水位，因此地下水對本工程不會產(chǎn)生影響。

　�。ǘ�）巖土工程分析

　　1、場地穩(wěn)定性及抗震穩(wěn)定性評價

　　場地內(nèi)從地質(zhì)概況及勘察時所揭露的土層來看，水平方向地層分布連續(xù)，下部地基分布穩(wěn)定，無不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，地基穩(wěn)定性較好，抗震設(shè)防烈度為小于六度。

　　2、地基土評價

　　第一層為表土層：黑色，在場地中分布較穩(wěn)定，無實際工程意義；第二層為粉質(zhì)粘土和粘土層：黃色，在場地中分布較穩(wěn)定，承載力特征值是175kPa；夾層為粉質(zhì)粘土層：灰黃色，在場地中分布不穩(wěn)定，承載力特征值130kPa；第三層為粉質(zhì)粘土層：黃褐色，在場地中分布穩(wěn)定，承載力特征值為160kPa；第四層為全風(fēng)化層：黃褐色，散體結(jié)構(gòu)，軟巖，承載力特征值200kPa。

　　3、基礎(chǔ)類型選擇

　　根據(jù)場內(nèi)工程地質(zhì)條件建議，可采用條型毛石基礎(chǔ)或有筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，以第二層粉質(zhì)粘土和粘土層為基礎(chǔ)持力層，建議基礎(chǔ)埋深在2.5米左右。

　　結(jié)語

　　綜上，土工試驗是為工程地質(zhì)勘察提供有效地質(zhì)參數(shù)必要手段，其測試成果直接影響工程質(zhì)量及工程投資。成果報告是否可靠，除需對測試過程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控外,還需通過數(shù)據(jù)分析和整理的方法對測試結(jié)果加以檢驗，以保證成果準(zhǔn)確、客觀、真實。

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