室內(nèi)土工試驗(yàn)常見問(wèn)題與試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的探討

1、室內(nèi)土工試驗(yàn)常見問(wèn)題與試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的探討?114?2010年8月ldingMa眥2010年第4期第36卷總第156期室內(nèi)土工試驗(yàn)常見問(wèn)題與試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的探討謝泛舟(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì),湖南株洲412003)摘要:室內(nèi)土工試驗(yàn)是巖土工程勘察工作中的重要組成部分,筆者通過(guò)多次實(shí)踐,在參照相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,闡述了室內(nèi)巖土試驗(yàn)常見的問(wèn)題,針對(duì)存在的問(wèn)題提出一些看法,并從樣品制備,試驗(yàn)操作過(guò)程,試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理介紹了提高室內(nèi)土工試驗(yàn)準(zhǔn)確性的措施,以期能對(duì)試驗(yàn)人員合理操作并測(cè)得正確的參數(shù)具有指導(dǎo)意義.關(guān)鍵詞:室內(nèi)土工試驗(yàn);指標(biāo);操作步驟;分析中圖分類號(hào):TU41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):16

2、724011(2010)o40l14020前言室內(nèi)土工試驗(yàn)是巖土工程勘察工作中的重要組成部分,其目的主要是土工試驗(yàn)人員使用標(biāo)準(zhǔn)的儀器遵照標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)操作方法,根據(jù)建設(shè)工程的要求對(duì)地基土的試樣,進(jìn)行各種試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試,提供可靠的物理,力學(xué)性指標(biāo)參數(shù).它們是供工程設(shè)計(jì)人員作建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或選材的依據(jù).由于巖土本身的不均勻性,取樣,運(yùn)輸過(guò)程中的擾動(dòng),以及試驗(yàn)設(shè)備和操作方法的差異,試驗(yàn)人員的素質(zhì)不同,使得室內(nèi)土工試驗(yàn)中測(cè)試的結(jié)果存在一定的問(wèn)題.其準(zhǔn)確性在一定程度上影響工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性.因此,分析室內(nèi)土工試驗(yàn)中存在的問(wèn)題及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響有著十分重要的意義.1制樣中應(yīng)注意的問(wèn)題對(duì)土樣,先用削土

3、刀將其圓柱土樣的兩端面削平,用眼觀察用手按捏,描述土樣的顏色,礦物成分,軟硬程度,塑性狀態(tài),結(jié)構(gòu)構(gòu)造,查看與送樣單是否相符,同時(shí)對(duì)所切土樣的物理力學(xué)指標(biāo)值憑經(jīng)驗(yàn)作一個(gè)估計(jì)值,并記錄.對(duì)巖樣,在切樣過(guò)程中也要對(duì)其顏色,礦物成分,結(jié)構(gòu)構(gòu)造,風(fēng)化程度,巖石名稱進(jìn)行詳細(xì)的描述,并憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)巖石強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì).對(duì)巖土樣物理力學(xué)性質(zhì)的描述和估計(jì),有利于后期數(shù)據(jù)整理時(shí)進(jìn)行對(duì)比,得出符合工程實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù),同時(shí)也有助于試驗(yàn)人員積累經(jīng)驗(yàn).2土的物理性試驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響土的物理性質(zhì)表明土的密實(shí)程度和含水狀態(tài),反映土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征.在含水量,密度,比重三個(gè)物理指標(biāo)中,含水量是最容易變化的,不

4、同的土有不同的含水量;由于各種因素,如土層的不均勻,取樣不標(biāo)準(zhǔn),土樣在運(yùn)輸和存放期間保護(hù)不當(dāng)而失水等等,都會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確度.土的密度雖然也是一個(gè)變化的值,不同的土樣密度值不同,但對(duì)于某一個(gè)土樣來(lái)說(shuō),它的值較穩(wěn)定,一般要作平行測(cè)定,如果平行測(cè)定值相差較大,主要原因是土質(zhì)不均勻造成的,或是環(huán)刀變形,刮刀磨損呈凹形.因此,在試驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常檢查環(huán)刀,刮土刀是否符合質(zhì)量要求.土的物理性試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)之間是互相關(guān)聯(lián)的,當(dāng)試驗(yàn)指標(biāo)出來(lái)以后,應(yīng)對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行分析,從而對(duì)指標(biāo)的準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷.如有些結(jié)果中出現(xiàn)飽和度超過(guò)100%的現(xiàn)象,就說(shuō)明在天然含水量,天然密度,土粒比重的測(cè)試中存在問(wèn)題,應(yīng)根據(jù)開土記錄綜合考慮

5、,可從含水量,密度中選擇反映土實(shí)際情況的指標(biāo).,比重的大小決定于土的礦物成分,當(dāng)粘土礦物成分較多時(shí),比重值較大;一般砂土為2.652.69,粉土為2.702.71,粉質(zhì)粘土為2.722.73,粘土為2.742.76;土粒的比重變化較小,同一地區(qū)同一類型的土基本相同.但是,當(dāng)土中含有有機(jī)質(zhì)時(shí),土的比重可降到2.40以下,此時(shí)應(yīng)改用中性液體測(cè)定,如煤油,汽油等,并采用抽氣法排氣.土的液限,塑限分別是細(xì)粒土處于可塑狀態(tài)的上限和下限含水量,目前對(duì)土的液限,塑限的測(cè)定,規(guī)程上規(guī)定土要過(guò)0.5mm篩,才能進(jìn)行試驗(yàn),但在實(shí)際操作中,有一些土用眼睛觀察含有較多砂粒,一旦過(guò)0.5mm篩后做試驗(yàn),測(cè)出的塑性指數(shù)可

6、能很大,不能反映土的實(shí)際情況.因此,對(duì)于這種土應(yīng)先采用篩分法確定砂粒含量,如果砂粒含量已達(dá)到確定該土為砂土的標(biāo)準(zhǔn),就應(yīng)該按砂土的要求來(lái)進(jìn)行定名和測(cè)試其有關(guān)指標(biāo).3土的力學(xué)性試驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響土的固結(jié)試驗(yàn)是測(cè)定土體在壓力作用下產(chǎn)生變形的過(guò)程.通過(guò)計(jì)算求得的各項(xiàng)壓縮指標(biāo),可用來(lái)分析判別土的壓縮特性和天然土層的固結(jié)狀態(tài),借以計(jì)算建筑物或構(gòu)筑物的沉降量,作為設(shè)計(jì)的計(jì)算數(shù)據(jù).為了準(zhǔn)確提供壓縮指標(biāo),首先要控制好土樣的驗(yàn)收和管理工作.注意觀察試樣是否擾動(dòng).在試驗(yàn)過(guò)程中,要嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作,出現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)解決.如在開土的過(guò)程中,感到土是較軟的或測(cè)出的液性指數(shù)較大,而測(cè)出的壓縮模量較

7、大,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作有誤,或記錄有誤,或是儀器有較長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有校正,致使儀器變形量過(guò)大等,要檢查各個(gè)環(huán)節(jié).如在開土?xí)r感到土較硬而測(cè)出的壓縮模量較小,則可能是所取土樣中已存在擾動(dòng)結(jié)構(gòu)面或已進(jìn)水.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)指標(biāo)之一.在計(jì)算承載力,評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性以及計(jì)算擋土墻的土的壓力時(shí),都要用到土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),因此正確地測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度在工程上具有重要意義.抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法有多種,在試驗(yàn)室內(nèi)常用的有直接剪切試驗(yàn),三軸壓縮試驗(yàn)和無(wú)測(cè)限抗壓試驗(yàn).室內(nèi)測(cè)出的結(jié)果有時(shí)和理論上的數(shù)據(jù)相差很大.如抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)出粘聚力C值有時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象,主要原因是所取的一組試樣的性質(zhì)相

8、差太大,自然不符合規(guī)律,故土樣制作時(shí)需取有代表性的土樣.土的壓縮特性和抗剪強(qiáng)度有著一定的關(guān)系,利用這種關(guān)系,可直觀判斷壓縮結(jié)果和抗剪結(jié)果是否正確.一般情況下,土的壓縮性越高,壓縮模量越低,而它的抗剪強(qiáng)度則越小,即壓縮模量與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)正相關(guān).當(dāng)然,在有些情況下,要求做固結(jié)快剪,這種關(guān)系就不一定成立,(下轉(zhuǎn)第ll6頁(yè))?116?2010年8月I.J材fc,lB"ff贏ri日l(shuí)2010年第4期第36卷總第156期的情況下,后壓的樁常常會(huì)對(duì)已壓的樁產(chǎn)生擠壓上抬,從而形成斷樁和吊腳樁.對(duì)接樁質(zhì)量較差的樁,樁下段嵌固緊密,摩阻力很大,土體在上抬過(guò)程中對(duì)上段樁的拉力作用使上樁段與下樁段分離導(dǎo)致斷

9、樁.如沒(méi)有接樁或接樁質(zhì)量好,樁的摩阻力較小,土體在上抬過(guò)程將整根樁都抬起一段位移,樁底變空,形成吊腳樁j.由于樁在擠土作用下上浮導(dǎo)致樁的抗壓承載力大大降低,處理此類樁的目的就是讓樁復(fù)位,一般采用復(fù)壓法就可以解決問(wèn)題.3.2樁身傾斜樁身傾斜產(chǎn)生的原因可能有以下幾點(diǎn):施工場(chǎng)地不平整或承載力不夠,靜壓樁機(jī)在沉樁過(guò)程中產(chǎn)生不均勻沉降;壓樁或接樁時(shí)樁身不垂直,樁帽,樁身不在同一直線上;沉樁過(guò)程中遇到大塊堅(jiān)硬物體,把樁擠向一側(cè);采用預(yù)鉆孔法時(shí)鉆孔垂直偏差較大,沉樁過(guò)程中樁沿著鉆孔傾斜方向發(fā)生偏移;樁布置過(guò)多過(guò)密,沉樁時(shí)群樁擠土效應(yīng)顯著.防治方法.場(chǎng)地要平整堅(jiān)硬,使其達(dá)到靜壓樁施工要求;施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制

10、好樁身垂直度,垂直度偏差不得超過(guò)樁長(zhǎng)的0.5%,樁帽,樁身及送樁桿應(yīng)在同一直線上,沉樁時(shí)宜設(shè)置經(jīng)緯儀在兩個(gè)方向上進(jìn)行校準(zhǔn);當(dāng)遇到障礙物時(shí)應(yīng)及時(shí)排除后再進(jìn)行沉樁,沉樁時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)糾正,必要時(shí)應(yīng)把樁拔出重壓;采用預(yù)鉆孔法時(shí),嚴(yán)格控制鉆孔垂直度;制定合理的壓樁順序和控制措施,盡量減少群樁效應(yīng).3.3樁頂開裂對(duì)于較硬土質(zhì),靜壓樁在壓不到設(shè)計(jì)標(biāo)高的情況下可能進(jìn)行反復(fù)復(fù)壓,樁身橫向產(chǎn)生很大應(yīng)力,如果樁還是按常規(guī)配置箍筋,樁頂混凝土受拉開裂,產(chǎn)生垂直裂縫,為處理帶來(lái)很大困難.故在壓力較大情況下,對(duì)靜壓樁性能要求也應(yīng)提高.另一種情況就是靜壓樁由軟弱土層突然進(jìn)入硬持力層,沒(méi)有經(jīng)過(guò)渡層時(shí),樁機(jī)油壓迅速升高,樁

11、身受到瞬間很大的沖擊力也容易引起樁頂開裂】.所以壓樁時(shí)應(yīng)控制好沉樁速度和沉樁壓力,盡量避免壓力發(fā)生很大突變的情況.3.4單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求單樁承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,其原因比較復(fù)雜,一般可歸納為以下幾點(diǎn):廠家提供的管樁樁身質(zhì)量有問(wèn)題,如管樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)不夠等;接樁質(zhì)量較差,造成樁身局部斷裂,降低了樁身強(qiáng)度;沉樁過(guò)程中,樁身垂直偏差太大造成樁身傾斜,此時(shí)承載力就會(huì)明顯減弱;擠土效應(yīng)導(dǎo)致樁身上浮.預(yù)防與糾正措施.制樁時(shí)采取各種控制措施保證樁身質(zhì)量;接樁時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行,保證焊縫質(zhì)量;沉樁施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制好樁身垂直度;合理安排沉樁速度,制定有效的沉樁流水線路,減少沉樁擠土效應(yīng).4結(jié)束語(yǔ)

12、隨著靜壓樁應(yīng)用的不斷普及和發(fā)展,靜壓樁施工中的質(zhì)量控制問(wèn)題也越來(lái)越得到重視.總結(jié)了靜壓樁在壓樁前和壓樁過(guò)程中的質(zhì)量控制要點(diǎn),對(duì)壓樁時(shí)可能出現(xiàn)的質(zhì)量事故進(jìn)行分析,并提出處理意見,以供同行借鑒.ID:6058參考文獻(xiàn):1安海功.靜壓樁施工的環(huán)境效應(yīng)及其控制技術(shù)D.鄭州:鄭州大學(xué),2008.2李師堯.簡(jiǎn)談靜壓樁的沉樁機(jī)理J.中國(guó)西部科技,2006.28(12):4O一42.3鹿群.成層地基中靜壓樁擠土效應(yīng)及防治措施D.杭州:浙江大學(xué),2007.4蔣建平,高廣運(yùn).擠土樁施工的環(huán)境問(wèn)題及其防治措施J.施工技術(shù),2004,33(1):911.(上接第114頁(yè))需要按實(shí)際測(cè)出的強(qiáng)度情況判斷.4土的物理,力學(xué)

13、性質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)是緊密相關(guān)的.土的物理性質(zhì)在很大程度上決定了它的力學(xué)性質(zhì),土的強(qiáng)度隨外界環(huán)境的變化而變化,天然土體具有結(jié)構(gòu)性,對(duì)擾動(dòng)較為敏感,土在外力作用下的變形實(shí)質(zhì)上是土粒集合體及水和氣體相互作用與移動(dòng)的結(jié)果.在受力條件相同的情況下,其力學(xué)性質(zhì)主要取決于土的物質(zhì)成分,結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特點(diǎn)及密度與含水量等,其壓縮曲線的形狀與土樣的成分,結(jié)構(gòu)和構(gòu)造以及密度與含水量等有關(guān).當(dāng)所有的試驗(yàn)指標(biāo)出來(lái)后,根據(jù)指標(biāo)之間的相關(guān)性對(duì)實(shí)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分析,對(duì)不符合規(guī)律和不符合實(shí)際情況的各項(xiàng)指標(biāo)作適當(dāng)調(diào)整或必要時(shí)應(yīng)重新補(bǔ)充試驗(yàn).如土粒比重Gs決定于土的礦物成分,當(dāng)粘土礦物含量較多時(shí),其值越大;而塑性指數(shù)Ip的大小與土中結(jié)合水的含量有關(guān),粘土礦物越多,可能形成的結(jié)合水含量越高,Ip值就越大,即土中粘土礦物含量較多時(shí),Gs和Ip值均較大,Ip與Gs正相關(guān).土的塑性指數(shù)Ip與抗剪強(qiáng)度也有一定的相關(guān)性,對(duì)同一類土,Ip越小,內(nèi)摩擦角值越大,即Ip與負(fù)相關(guān).含水率對(duì)土的力學(xué)指標(biāo)的影響最為明顯,一般情況下,同一類土,含水率越大,壓縮模量Es,內(nèi)摩擦角,粘聚力C越小,反之亦然.5結(jié)語(yǔ)土工試驗(yàn)是為巖土工程勘察工作提供測(cè)試結(jié)果的有效手段之一,而測(cè)