王新 繩博文 于天文 任傳健

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東濟(jì)南 250013）

1 土工試驗在巖土工程勘察中的重要性

土工試驗是一項系統(tǒng)化的工作，在實(shí)際操作的過程中包含很多流程，各個流程都有著較高的規(guī)范化要求。在這個過程中，試驗人員首先要進(jìn)行取樣，選擇相應(yīng)的土壤樣品，并對樣品的理化性質(zhì)進(jìn)行處理和分析。之后，要使用精密先進(jìn)的專業(yè)設(shè)備來開展試驗，按照規(guī)范展開相應(yīng)的操作。實(shí)踐證明，在工程設(shè)計的過程中，要對物理力學(xué)指標(biāo)予以足夠的關(guān)注。尤其是對于電力項目如變電站、發(fā)電站來說，物理力學(xué)指標(biāo)的運(yùn)用關(guān)系到地基處理方案的有效性。在對工程進(jìn)行方案設(shè)計時，需要通過土工試驗來對地基邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，判斷后期是否可能發(fā)生沉降等問題，必要情況下采取針對性的措施進(jìn)行預(yù)防。如果土工試驗不完善、試驗數(shù)據(jù)不合理，后續(xù)工作的開展都會受到影響[1]。

2 巖土工程勘察土工試驗的常見問題

2.1 土樣制備

在對土樣進(jìn)行制備的過程當(dāng)中，試驗人員需要對土樣的顏色進(jìn)行具體化描述，同時還要關(guān)注土樣的硬度、成分以及結(jié)構(gòu)信息，在這個基礎(chǔ)上對土樣的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)估和記錄。在這個過程中，如果發(fā)現(xiàn)土體呈現(xiàn)堅硬的狀態(tài)，土工試驗的測試結(jié)果卻是流塑狀態(tài)且指數(shù)大于1，那么試驗人員需要對土樣的含水率、塑限以及液限等指標(biāo)進(jìn)行復(fù)核[2]。

2.2 含水率試驗

為提高土工試驗含水率試驗的準(zhǔn)確性和有效性，要選擇具有代表性的試驗。在試驗的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)土層不均勻、樣本擾動以及樣本短缺等方面的問題。為了避免這些問題，同時對樣本選擇誤差進(jìn)行控制，試驗人員要做好多方面的工作。要確定全土層的天然含水率，取樣的時候要沿原狀土層的剖面位置進(jìn)行豎向取樣，該環(huán)節(jié)通常會與壓縮、剪切試驗等操作同時進(jìn)行。如果發(fā)現(xiàn)土樣當(dāng)中包含淤泥等有機(jī)質(zhì)，要對有機(jī)質(zhì)的含量進(jìn)行測定，如果超過5%的話，需要先將土樣放入烘箱內(nèi)，保持65℃～70℃的狀態(tài)將其烘烤至恒值狀態(tài)之后再開展試驗[3]。

2.3 固結(jié)試驗

在巖土工程勘察的過程當(dāng)中，可以通過固結(jié)試驗對土體受力與變形的問題進(jìn)行巖土工程勘察檢驗。在這個過程中，試驗人員需要使用專門的儀器和設(shè)備來完成試驗。實(shí)踐證明，固結(jié)試驗的有效性主要會受到環(huán)刀和試驗變量摩擦力的影響。為了減少這一影響，在對環(huán)刀進(jìn)行選擇的時候，需要確保土體與環(huán)刀的接觸面比例處于最小的狀態(tài)，同時還要在環(huán)刀內(nèi)壁的位置涂抹一層凡士林來減少摩擦力，確保試驗結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.4 塑限和液限試驗

在對液限值進(jìn)行測定的時候，試驗人員也需要使用圓錐儀等特定的設(shè)備。而在對塑限值進(jìn)行測定的時候，則需要使用滾搓法。在這個過程中，需要注意如果塑限和液限試驗的對象為黏性土的話，其中可能會附著植物根莖和沙粒等物質(zhì)，這會對試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性造成不良的影響。因此，在開展土工試驗之前，需要先將這些物質(zhì)挑揀出來。而如果試驗對象為高液限黏土的話，則要關(guān)注靜置時間對試驗結(jié)果所帶來的影響。如果黏土的親水性不強(qiáng)的話，試驗人員可以通過適當(dāng)?shù)匮娱L靜置時間的形式來確保粘土的均勻度。

2.5 水和土腐蝕性的評價

隨著電力工程項目的增多，越來越多的項目對水樣以及土樣的腐蝕性的要求越來越高，尤其是pH值、Cl-和SO42-濃度含量對巖土勘測設(shè)計及其重要。尤其是pH 值小于5 時需要格外注意，在直接臨水或者強(qiáng)透水層（碎石土和砂土）中的地下水pH 值在4.0～5.0時為中等強(qiáng)度腐蝕，在弱透水層（粉土和黏性土）中的地下水pH 值在3.5～4.0 時為中等強(qiáng)度腐蝕。SO42-濃度在環(huán)境類型分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類腐蝕環(huán)境下指標(biāo)是不同的，中等腐蝕SO42-濃度分別為500～1500、1500～3000、3000～6000mg/L。在Ⅰ、Ⅱ類腐蝕環(huán)境無干濕交替作用時，SO42-濃度數(shù)值應(yīng)乘以1.3 的系數(shù)。以上數(shù)值適用于水的腐蝕性評價，對于土的腐蝕性評價，應(yīng)乘以1.5 的系數(shù)。對于干濕交替環(huán)境下，水中Cl-含量為500～5000mg/L 時為中等強(qiáng)度腐蝕；對于A類環(huán)境下，土中Cl-含量為750～7500mg/kg時為中等強(qiáng)度腐蝕，在B 類環(huán)境下，土中Cl-含量為500～5000mg/kg時為中等強(qiáng)度腐蝕。

3 巖土工程勘察土工試驗的質(zhì)量控制策略

3.1 明確樣品的選擇標(biāo)準(zhǔn)

第一，要確保土工試驗的樣本具有較強(qiáng)的代表性，能夠?qū)⑺谖恢猛临|(zhì)與土層形狀等特征充分地體現(xiàn)出來，這樣才能為巖土工程勘察工作的順利開展創(chuàng)造條件。第二，在取樣的過程中，試驗人員要確保土樣的性質(zhì)保持穩(wěn)定，不會在試驗的過程當(dāng)中發(fā)生改變，無論是自身的結(jié)構(gòu)還是含水率都不能被破壞或改變。如果在這個過程中土樣發(fā)生擾動的話，需要重新進(jìn)行取樣，這樣才能確保最終的結(jié)果與巖土工程的實(shí)際情況保持契合，達(dá)到精準(zhǔn)化試驗的目標(biāo)。第三，在對樣本參數(shù)進(jìn)行測定的時候，試驗人員要在自然的狀態(tài)下開展工作，并對各項外部因素進(jìn)行全面化控制，這樣才能避免對最終的樣本參數(shù)、天然性質(zhì)造成影響。

3.2 嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求試驗步驟

土工試驗項目從最初的試樣制備、含水量試驗、密度試驗、比重試驗、顆粒分析試驗、界限含水率試驗、相對密度試驗、擊實(shí)試驗等，必須嚴(yán)格按照土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50123-2019）規(guī)定的要求，從土樣的選取、試樣的包裝和運(yùn)輸、試樣的委托、試樣的制取等過程嚴(yán)格要求，最大程度還原現(xiàn)場原狀土的環(huán)境，更加真實(shí)的反映原狀土的物理力學(xué)參數(shù)。

3.3 確保對數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)控制

在開展巖土工程勘察土工試驗的過程中，試驗人員需要明確土體所在位置的地貌特征，關(guān)注地質(zhì)年代成因種類和具體成分。通過物理指標(biāo)試驗得到顆粒級配密度和含水量等信息。同時，還需要將試驗單元劃分為原狀土樣和擾動土樣兩種不同的類型，從而對各類試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集，并將其編制成為規(guī)范的統(tǒng)計表，對各個變化區(qū)間當(dāng)中的試驗點(diǎn)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，進(jìn)而確定數(shù)據(jù)的變異狀況[4]。最后，還要基于數(shù)據(jù)圖的實(shí)際特征，將數(shù)據(jù)分為正常和異常這兩種不同的類型。

4 結(jié)語

總的來說，為了使巖土工程勘察工作順利開展，要運(yùn)用有效的管理策略為土工試驗的質(zhì)量提供保障。在開展土工試驗時，受技術(shù)人員、儀器設(shè)備以及測試環(huán)境等因素的影響，測試結(jié)果會存在差異。確保提高土工試驗的精度，就要縮小誤差，對試驗結(jié)果和土樣的物理力學(xué)特性進(jìn)行有效分析。一方面，要明確樣品選擇的標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，還要做到對數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)控制。