曹萬(wàn)靈

摘 要：本文主要以土工固結(jié)試驗(yàn)為對(duì)象，介紹了該實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)材料、試驗(yàn)工具及試驗(yàn)步驟等基本情況，并對(duì)如何使固結(jié)試驗(yàn)提高準(zhǔn)確性的方法加以說(shuō)明，以期對(duì)未來(lái)行業(yè)發(fā)展有一定借鑒。

關(guān)鍵詞：土工試驗(yàn) 固結(jié)試驗(yàn) 準(zhǔn)確性

固結(jié)試驗(yàn)作為土工試驗(yàn)一項(xiàng)重要項(xiàng)目，主要用于測(cè)試土的材料力學(xué)指標(biāo)，即判斷±壓縮性能為地基的承載力和地基沉降的計(jì)算提供理論依據(jù)。提高固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性可以為工程的質(zhì)量安全做好基礎(chǔ)保障。固結(jié)試驗(yàn)的結(jié)果真實(shí)反映出土體的材料力學(xué)指標(biāo)，其準(zhǔn)確性直接影響著勘察報(bào)告的準(zhǔn)確及建筑設(shè)計(jì)的安全。由于土工試驗(yàn)得到的每個(gè)指標(biāo)其質(zhì)量都直接關(guān)系基建工程質(zhì)量安全使用與基建投資，若是固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確很容易出現(xiàn)重大工程事故，危害社會(huì)穩(wěn)定。

固結(jié)試驗(yàn)得到準(zhǔn)確指標(biāo)數(shù)據(jù)的方法主要有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)及快速法試驗(yàn)兩種。為保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性需要從野外取樣原狀土到切取室內(nèi)土樣，使用固結(jié)儀每一步都嚴(yán)格遵循土工試驗(yàn)的規(guī)程進(jìn)行。

1.固結(jié)試驗(yàn)概述

固結(jié)試驗(yàn)為室內(nèi)借助相關(guān)儀器測(cè)定同一土體受不同壓力影響的壓縮性的土工試驗(yàn)。主要測(cè)試土材料力學(xué)指標(biāo)。為計(jì)算地基的承載力及計(jì)算地基沉降提供理論依據(jù)。實(shí)際上土體壓縮量是土體孔隙體積受壓力增大從而減小，然后按照土樣變形量來(lái)進(jìn)行單位土沉降量的計(jì)算，可以將試驗(yàn)成果整理繪制壓縮曲線，通過(guò)計(jì)算得出壓縮系數(shù)與壓縮指數(shù)以及回彈指數(shù)和壓縮模量，同時(shí)還可以得到固結(jié)系數(shù)與原狀土先期所受固結(jié)壓力等各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)。與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法相比，快速法試驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果極為近似，能夠大量節(jié)省時(shí)間。我們實(shí)際工作時(shí)若無(wú)特殊工程要求同時(shí)對(duì)土體計(jì)算沉降要求精度不高時(shí)，通常選擇快速法試驗(yàn)。圖1為液壓固結(jié)試驗(yàn)系統(tǒng)。

2.存放原狀土樣

野外取出原狀土樣時(shí)，需要注意被過(guò)多的水沖入土樣中改變土體孔隙率，避免這樣破壞野外土樣天然的含水率，此外需要及時(shí)密封，借助膠帶進(jìn)行纏裹然后將土樣蠟封，原則上最大限度保持土樣原始的野外存在狀態(tài)。 注意運(yùn)輸搬動(dòng)等土樣轉(zhuǎn)移過(guò)程必須輕拿輕放，切忌碰撞摔打，擾動(dòng)土樣天然狀態(tài)。此外土樣若需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的放置， 建議使用濕透厚布麻袋完全覆蓋待測(cè)土樣，放置過(guò)程定時(shí)淋水，淋水量不宜過(guò)多，同時(shí)使土筒保持濕潤(rùn)，避免水分流失。

3.切取原狀土樣

在原狀土樣開(kāi)啟包裝皮時(shí)需要辨別土樣的上下及層次，若沒(méi)有特殊要求需要使切土方向保持與天然狀態(tài)的野外土體層次一致。目前試驗(yàn)室通常采用環(huán)刀法。首先將土樣兩端整平，然后利用刀削去與包裝皮所接觸土體，隨后將內(nèi)壁涂抹凡士林晾干后的環(huán)刀放在待切土樣的中間，刃口朝下并且使環(huán)刀一直保持水平然后慢慢用力下壓，這一過(guò)程使土樣密切接觸環(huán)刀，保證環(huán)刀外殘余的土順環(huán)刀的外壁傾斜向外削去，需要注意邊壓邊削，做到土的結(jié)構(gòu)不被破壞，直至土樣能夠伸出環(huán)刀，這一過(guò)程需要注意環(huán)刀絕不允許被直接壓入土樣。此外環(huán)刀削平兩端余土?xí)r，盡量做到不去修補(bǔ)按壓，更不要用刀來(lái)回在土面上涂抹剮蹭，以免將天然土樣的孔隙比與濕密度被破壞，對(duì)于粉土如此做會(huì)使土體液化出水，嚴(yán)重影響最終試驗(yàn)結(jié)果。做完后需要設(shè)置對(duì)照組，即用一個(gè)新的環(huán)刀以同樣方法做一次平行試驗(yàn)。

4.簡(jiǎn)述如何使用固結(jié)儀

4.1校正儀器

土樣荷重作用會(huì)使得快速法試驗(yàn)時(shí)的土樣壓縮量一直低于正常試驗(yàn)土樣壓縮量，因此必須進(jìn)行校正。校正儀器時(shí)與所做試驗(yàn)條件無(wú)比保證相同，同時(shí)固定好各個(gè)部件，其順序不可調(diào)換。之后嚴(yán)格遵循試驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，然后重復(fù)校正，選取試驗(yàn)結(jié)果的平均值視作各級(jí)壓力作用下儀器產(chǎn)生的變形量，同時(shí)需要保證平行誤差不得超過(guò)百分之一毫米。在使用時(shí)固結(jié)儀必須保證每年進(jìn)行一次校正，若是固結(jié)儀需要更換零件或者經(jīng)過(guò)搬遷以及受較大震動(dòng)之類的影響時(shí).需要重新校正儀器，使儀器重新確定變形量，從而保證結(jié)果準(zhǔn)確。

4.2儀器連接

首先，固結(jié)儀需要在干燥通風(fēng)同時(shí)日光無(wú)法直射環(huán)境內(nèi)放置。固結(jié)儀的種類繁多，選擇合適的固結(jié)儀對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果也有一定的幫助。土樣安裝時(shí)，做到耐心仔細(xì)，例如無(wú)法將環(huán)刀裝人護(hù)環(huán)，可以換用儀器或?qū)h(huán)刀的外壁及護(hù)環(huán)的內(nèi)壁反復(fù)進(jìn)行擦拭十凈然后再次裝入，切忌不能夠用力擊打，以免擾動(dòng)土樣，使得土體結(jié)構(gòu)被破壞，增大試驗(yàn)結(jié)果的誤差，同時(shí)使得環(huán)刀出現(xiàn)變形無(wú)法取出，或者是強(qiáng)行取出但無(wú)法再在試驗(yàn)中使用，造成浪費(fèi)。

固結(jié)容器裝好后需要在加壓框架的正中放置，保證加壓上蓋凹槽處對(duì)準(zhǔn)加壓框架的中心凸柱，做到自然接觸及自然密實(shí)，倘若加壓框架的中心凸柱無(wú)法解觸固結(jié)容器的加壓上蓋凹槽，處于懸浮則需要加在杠桿（加壓盤(pán)）上數(shù)塊鐵片，做到凹槽與凸柱相互接觸，之后才能夠進(jìn)行調(diào)試百分表。

4.3安裝土樣

在固結(jié)土樣安裝時(shí)，需要在固結(jié)儀處放置護(hù)環(huán)和透水板以及濾紙，之久把試樣小心置入護(hù)環(huán)中，隨后在試樣上安放薄濾紙與透水板以及加壓蓋板等，注意加壓框架對(duì)準(zhǔn)正中，然后調(diào)整量表。儀器上下的各個(gè)部件間需要有良好的接觸，因此預(yù)先施加1kPa應(yīng)力，調(diào)試裝好百分表用來(lái)量測(cè)土樣壓縮變形，調(diào)試時(shí)使指針的讀數(shù)位于滿量程整數(shù)出。飽和試樣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在第一級(jí)的壓力施加后，需要立即往水槽注水至滿。非飽和土體試樣試驗(yàn)時(shí)，需利用濕棉圍住所用加壓蓋板的四周，用來(lái)避免土樣水分被蒸發(fā)。在使用固結(jié)儀過(guò)程中，在每次進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)各構(gòu)件由于反復(fù)拆裝使得透水石磨損較快，調(diào)試其它金屬構(gòu)件部位由于與水經(jīng)常接觸，易被銹蝕，所以每次使用玩需要進(jìn)行擦拭，儀器需要保持干燥整潔。

4.4百分表調(diào)試

由于百分表調(diào)試開(kāi)始之前加壓框架所接觸處針尖易出現(xiàn)松動(dòng)，所以每次調(diào)表前必須擰緊百分表，用來(lái)防止試驗(yàn)時(shí)土樣脫落導(dǎo)致無(wú)法計(jì)量變形量而引起試驗(yàn)失敗。調(diào)試時(shí)一定要保證百分表的中心量桿被按到表盤(pán)的最下端位置之后再對(duì)零大小表針，如此能夠有效避免土樣變形量大時(shí)由于中途固結(jié)試驗(yàn)百分表量程不足而使得試驗(yàn)無(wú)法繼續(xù)而引起的試驗(yàn)失敗最終提供數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確的現(xiàn)象，由于固結(jié)試驗(yàn)經(jīng)常忽略這一問(wèn)題，因此應(yīng)當(dāng)在這個(gè)試驗(yàn)步驟進(jìn)行時(shí)給予重視。

4.5砝碼加放

對(duì)零量表時(shí)，可以輕觸杠桿，若是指針能夠進(jìn)行擺動(dòng)，就可以說(shuō)明試驗(yàn)儀器各部分的接觸良好，隨后開(kāi)始對(duì)零，同時(shí)寫(xiě)下百分表起始時(shí)間，然后可以逐級(jí)進(jìn)行砝碼加放開(kāi)始試驗(yàn)了。需要注意砝碼擺放要整齊，記錄每級(jí)加載所使用砝碼重量及加放數(shù)量。注意慢拿慢放，避免震動(dòng)或者外力破壞結(jié)果的準(zhǔn)確，每次砝碼加放后需要輕輕扶住固結(jié)儀的加壓桿，始終保持加壓桿靜止?fàn)顟B(tài)，切忌加壓桿來(lái)回晃悠。在讀數(shù)時(shí)保持人的視線與表水平一致，然后看清讀數(shù)，準(zhǔn)確認(rèn)真的記錄數(shù)據(jù)。讀數(shù)時(shí)既不能過(guò)晚同時(shí)不能過(guò)早。

5.人工操作

專業(yè)人才的引進(jìn)、員工素質(zhì)的提高是土工試驗(yàn)準(zhǔn)確性增加的一項(xiàng)重要方法。專業(yè)人才利用自身知識(shí)水平以及豐富經(jīng)驗(yàn)，把關(guān)試驗(yàn)最終結(jié)果，同時(shí)三級(jí)審核，增加土工固結(jié)試驗(yàn)最終結(jié)果準(zhǔn)確性。員工素質(zhì)提高可以通過(guò)定期考核培訓(xùn)一線人員的專業(yè)知識(shí)與儀器操作，對(duì)于數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率提高極為有效，對(duì)于土工固結(jié)試驗(yàn)的結(jié)果準(zhǔn)確友制藥保障。

6.結(jié)束語(yǔ)

固結(jié)試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，土樣，儀器以及試驗(yàn)操作每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確都有影響，因此土工固結(jié)試驗(yàn)需要積累大量工作經(jīng)驗(yàn)同時(shí)嚴(yán)格遵循正確試驗(yàn)的步驟方法，盡量避免出現(xiàn)試驗(yàn)失誤，做到提高固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確，給工程建設(shè)提供準(zhǔn)確有效的試驗(yàn)參數(shù)。

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