土工测试

土工测试（精选四篇）

土工测试 篇1

涉及关于室内常见土工参数的大量实践性活动一再表明, 为一定工程地质勘察报告目的服务的试验数据, 经数理概率统计后作变异系数分析时, 发现存在着程度不一的数据离散性问题。其中, 有的单元地层内参数的离散性在置信度区间, 有的则因各种外加作用影响造成离散较大而失真, 最后只能加以舍弃, 或采取补救措施加以修正与改正。

究其土工常数产生离散性较大而失真的原因, 是多方面影响因素促成的。笔者认为主要表现在两个方面。

其一, 作为客体研究对象的土, 在天然沉积环境的长期各种地质营力的作用下, 其宏观特征表现为土的三相体系特征[1], 微观结构存在着不均匀性和非均质的各向异性, 即取样土体在单元地层的意义上, 其物理结构与性状不尽一致。存在着不同成因条件与环境下的沉积差异性规律, 从而表现出单元地层的意义上的非均质性。这是作为客体土的自然属性, 非人力可以克服和控制, 而只能通过场地整体宏观的把握。

其二, 对于土工参数的实测数据而言, 它是由于人—机试验行为的结果, 方法的选择和人员操作的熟练程度非常重要。只有符合实际情况的试验方法选择才是适宜、合理的。

工程地质条件、水文地质条件的调查、分析与评价, 又在工程地质勘察报告中成为工程建筑物设计, 或者是建议方案提出的客观依据之一。

1 场地取样与样品原型

1.1 钻孔取样器的选择

钻孔取样器的选择, 仅针对场地母体样品原型, 即原状土, 而不涉及扰动土的代表性。原状土是依托于场地母体的具有天然结构与物理性状的土。不同土的岩性, 其含水湿度与密实程度的软硬特征是不一样的。因此, 在通过取样器钻取试验用原状土时, 必须合理选择相宜的钻取器具[2]。而钻取器具的技术参数, 将对不同岩性的土层产生质量影响。比如, 厚壁贯入式取土器, 适用于均匀粘性土和部分砂土和粉土的取样;而薄壁贯入式取土器, 则适用于可塑~流塑状粘性土, 部分为粉土和粉砂土。在软土或砂土取样中, 必须采用泥浆护壁技术措施。此外, 相关的钻取方法与技巧, 以及注意事项的严格遵守, 对试验用土的质量也将起重要影响作用。为了保持样品原型在取样时不致较大扰动 (实际上, 钻孔取样无论何种先进技术或多或少都会产生扰动因素) , 合理选用适合一定场地岩性的钻孔取样器, 是保证试验用土 (原状土) 质量的最初的关键性因素。

1.2 钻孔取样的包装与加工处理

通过钻孔取样器取出来的原状土试验用土在包装与加工处理时, 应格外小心。注意其试样在具体土层深度的岩性特征, 且仔细甄别, 并加以适当切削多余的土, 然后再用铁皮筒加固, 在开口处用密封胶带缠绕, 或用腊封, 最后放入木箱内置于阴凉处, 随即应立即送至试验室。钻孔取样倘若放置在露天下暴晒或冰冻, 将会对试样的含水率及密度结构性指标等带来致命硬伤, 因此必须严格禁止。

2 室内试样制备与物性实测

2.1 室内试样开封与切土工具的选择

送回试验室的原状土, 一般不宜超过一周时间, 即应及时开封并试验[2]。开封时, 应事先对样品进行室内编号, 以免野外试样编号过多造成混淆。开封工具应首先用长柄手术剪或平口起子小心剥离开密封胶或腊封物质, 不可用猛烈方式开启密封铁皮样筒取出试样。样品打开后, 应按样品的上、下方向正确放置于瓷盘内, 待试样制备。在使用切土工具制备原状环刀试件时, 要根据试样的软硬程度和颗粒的粗细情况, 分别采用切土刀、刮土刀、钢锯和钢丝锯。软土、砂性土、粉土在制备试件时, 尤须注意不宜用切土刀, 而应采用钢丝锯小心切割成型;对于硬塑-坚硬状的粘土或含砾粘性土, 切削制备中应注意避免用力过猛, 避免砾石成分的干扰造成试件结构损伤, 有少量砾石时可剔除、并修整填平试件土面。

2.2 密度和含水率的及时测定

试样在制备完原状试件后, 应立即在天平上称量, 求取其密度值, 并对其余土的代表性试样, 测定其天然含水率, 不宜久放不测, 使其改变性状。物理性参数, 一般规程均规定需作两次或两次以上的平行测定, 取其精度允许范围内的算术平均值。对于误差范围较大的试件, 应视其具体试样的岩性特征作相宜技术处理。一般可结合野外标贯试验所获取的土工参数, 加以比较与鉴别, 最终选择合理的数据, 作为物理土工参数值。

3 试验方法选择与饱和抽气问题

不同试验目的和施工条件, 应采用不同的试验方法。一些力学性参数测定进行试样制备后需进行饱和与抽气, 比如三轴剪切试件、渗透系数试件等。就直剪试验而言, 有3种剪切方法 (总应力法) , 分别为快剪、固结快剪和慢剪。3种不同方法所获取的抗剪强度指数大小顺序为慢剪>固结快剪>快剪。这与土的固结与是否排水及剪切速率关系密切。采用何种直剪试验方法, 需视场地的实际土层负荷、施工期长短和土层的厚薄程度情形而定。可参照《规程》的实验具体操作条件及适用范围。而三轴试件宜在饱和度达到95%时方可实施试验。对于一般粘性土可分别采用真空饱和法和毛细饱和法。粘性愈强的土, 不宜采用毛细饱和, 而应采用真空饱和, 有条件的地方, 可以采用二氧化碳饱和或反压饱和。对于重塑土试件, 应严格控制其土的密度和含水率, 并保证土的颗粒级配满足试验用土的技术要求。一般情形下, 宜直接采用扰动土作为制备用土, 尽量避免因风干和过筛带来的颗粒级配成分改变。渗透系数测定时, 在制备与安装试件、饱和试件的试验过程中, 需注意按操作程序分步骤实施, 做到每一步骤不存在疏忽遗漏的细节。比如, 砂质土、软粘土在制备试件时需采用钢丝锯切割以保持其密度;安装时, 环刀外壁应涂抹医用凡士林, 防止间壁渗水;试验用水需采用脱气水, 而不是一般蒸馏水;平行测定的次数宜控制在尽可能少的次数内, 而不宜反复多次测定。反复多次测定, 对某些土性来说往往参数失真;其原因是试样内的细小土颗粒在微小孔隙通道中会产生堵塞情形, 从而造成水流速度降低。

4 固结试验稳定标准的选择与实际应用性

固结试验参数为地基变形计算设计标准提供很重要的依据。其试验的稳定标准各异。常见为24h稳定标准、<0.005mm标准和快速压缩稳定标准。通常生产性试验时一般采用快速压缩法, 即1 h读数, 最后一级荷载, 读二次:1 h读数和24 h读数, 即以24h读数和1 h读数的比值 (K) , 作为试验校正系数, 分别校正各级荷载下的1 h读数, 即认为是该级荷载下的最终稳定标准值。但这种方法, 对不均质各向特征明显的土质来说, 有时会存在一定的偏差。因为K值校正并不具有等效同比例关系。所以, 在试验周期和工期允许的情况下, 仍应以采用24 h标准稳定或<0.005 mm标准稳定作为正确的科学方法。这对试验参数的正确无误十重要。固结试验中, 应对所用的固结仪定期校验其仪器变形量值和杠杆输出力值, 砝码的质量标准一般不作硬性规定时间限制, 但需有原始的校验精度与误差保证作为前提。人工值守读数的方式应在有条件的地方适时改变, 以传感器接入仪器, 并作土工原始数据的计算机处理, 以避免人为的视觉误判, 降低人工体力消耗, 提高土工测试技术的标准化水平。

5 试验人员的专业知识与技能水平

提供高质量的土工参数, 很重要的一个方面是依赖于试验人员的专业知识与技能水平。良好的专业知识掌握、熟练的土工试验操作技能及对不同试验仪器能较好运用和操作, 将对土工参数的测试带来积极有效的作用。在一定范围内, 实际上有相当一部分试验人员, 尚缺乏较系统的专业化知识, 往往停留在感性认识和一般性处理日常试验工作的水准上, 对试验中需了解和注意的问题没有较清醒的认识, 或根本不具备这方面的知识储备, 不知道如何辨别作为客体土的研究对象在复杂特殊情形中出现的各种试验现象与客观事实之间, 那些是属于自然属性产生的, 那些是不属于土性原因的人为因素造成的, 即不能正确判断出所测数据的真伪性, 因而, 给土工参数的高质量提供带来瓶颈。鉴于此种情形, 应大力倡导在试验人员中努力钻研专业理论, 熟练并精通各种仪器方法使用技术, 为创造优化的人—机试验行为模式提供技术保证。

6 扰动样品的代表性与常见土工参数测定

扰动样品的代表性, 关系到试验用土在实测土工参数时的最终正确提供。

对一般不含砾石成分的粘性土来说, 在做界限含水率、土粒的密度和颗粒级配等时, 可按相应规程规定经过一定筛孔径过筛制备, 调试或烘干即可实施。但对于含砾石成分的粘性土, 需注意对于砾石成分的粒组百分含量的考量 (>2mm是否>10%) 。尤其是含砾石较多的复杂土性, 在处理时应格外谨慎。比如界限含水率与颗粒级配参数, 应相互对照比较分析, 较为合理, 而不宜简单化单一定名或分类处理, 即土性不宜仅限细粒土部分, 而舍弃较多含量的砾石成分作为土的最终分类和定名。对于粗粒土或细粒土的矿物成分, 在本质上存在不同。前者主要为原生矿物 (石英、长石和云母类) , 后者主要为次生矿物 (粘土矿物及铁、钙、铝、镁等) 。在做击实试验时, 对一般粘性土可按一般击实加工处理即可。但对含一定砾石成分的粘性土, 必须进行风干、过筛求取>5mm颗粒的粒组累积百分含量。在试验计算中, 必须进行修正计算, 以得到修正后的最优含水率和最大干密度, 其修正值, 客观表现为最优含水率减小, 最大干密度增大。对于扰动重塑土力学试件, 原则上应视具体工程应用与研究目的, 采取不同的击实方法 (三层法或五层法:即轻型击实法与重型击实法) [3], 同时严格控制其土体原型的密度与含水率, 并尽量避免颗粒级配的成分改变。

7 结论

影响室内常见土工参数的因素情况复杂, 经上述考量分析, 主要表现为:野外取样器具与方法的技术处理技巧和经验, 这包括取样器的正确选择, 样品的代表性和加工包装、运输等问题的正确处理等;在室内测试时, 试验制备试件中的技术方法与仪器和试验条件的选择, 显得十分重要。其中, 最重要的, 是土工参数结果的行为过程:人—机互动模式特征, 即试验人员专业理论与试验技能等综合素质保证。

参考文献

[1]东南大学, 浙江大学, 湖南大学, 苏州科技学院合编.土力学[M].2版.中国建筑工业出版社, 2005.

[2]李智毅, 唐辉明主编.岩土工程勘察[M].中国地质大学出版社, 2003.

土工测试 篇2

21.1 目的和适用范围来源：

21.1.1 本试验用于测定土工合成材料的拉伸蠕变变形及拉伸蠕变破坏强度。

21.1.2 本试验适用于各类土工合成材料。

21.2 引用标准

astmd5262—95《土工合成材料无侧限条件下的拉伸蠕变特性试验》。

21.3 试验设备及用县

21.3.1 试验装置：

1 试验仪器应安装在无振动的地方。

2 当有多台试验仪时，每台试验仪应是独立的，互不干扰的，当对一台仪器的试样加荷，或某一台仪器的试样发生断裂而引起的颤抖或振动对周边试验应无影响。

3 试验室的室温应保持为(20±2)℃，相对湿度为(60±10)%。

21.3.2 夹具：应符合本规程9.3.2规定。

21.3.3 加荷装置：可采用砝码、杠杆或气压方式，加荷要求迅速而乎稳，并在试验过程中保持不变。荷载精确度应控制在所加荷载的±1%范围内。

21.3.4 伸长计：用以测定伸长量，读数应精确至0.003mm。

21.4 试样制备

21.4.1按本规程3.3.1规定裁剪试样。

21.4.2 试样尺寸：

1 应采用宽条试样，应符合本规程9.4.3规定。

2 对于断裂强度大于100kn/m的高强土工织物，如受到设备限制，可用宽100mm的试样替代宽200mm的试样。

3 对于土工格栅，试样至少应包含3根纵向筋条及1根横向肋条。

21.4.3 分别剪取纵向及横向试样。试样数量根据试验需要决定。

1 当设计需要不同荷载水平的蠕变特性时，可采用4级荷载，分别为20%、30%、40%、60%极限荷载。

2 如只需要设计荷载下的蠕变特性时，可采用2级荷载，一级为设计荷载；另一级大于设计荷载，荷载大小由设计人员规定。

3 当需要了解温度对蠕变特性的影响时，则除了进行上面标准温度(20±2℃)下的试验外，可分别在(1o±2)℃和(40±2)℃两种温度下进行试验。也可按照现场条件而定。

21.5 操作步骤

21.5.1 将室温度调至20±2℃和湿度为60±10%，试样在此环境下至少应静置24h。

21.5.2 将试样放入夹具内夹紧。试样应对中使不受偏心荷载，应符合本规程9.5.4规定。

21.5.3 将伸长仪直接安装在试样上。

1 对土工织物，可将初始计量长度设定为75mm。来源：

2 对土工格栅，应放在节点位置。

21.5.4 按本节21.5.1～21.5.3规定分别对同一组蠕变试验的其余各荷载水平的试样进行安装。

21.5.5 施加预拉荷载，将预拉荷载迅速而平稳地分别加到各试样上，预拉荷载包括加荷设备和夹具的重量。施加预拉荷载和施加试验全部荷载的时间间隔不应超过10min。并记录由预拉荷载引起的伸长量，取施加预拉荷载后的试样应变作为初读数。

1 试样抗拉强度不大于17.5kn/m，预拉荷载45n。

2 试样抗拉强度大于17.5kn/m，预拉荷载为抗拉强度的1.25%，但最大不超过300n。

21.5.6 迅速而平稳地分别将相应各应力水平的荷载加到各试样上，并记录加荷时间(不计施加预拉荷载时间)。

21.5.7 测量各试样伸长量。

1 可按下列时间间隔测记变形增长值：1min、2min、6min、10min及30min；和1h、2h、5h、10h、30h、100h、500h及1000h，以后每500h测量一次，直至试验结束。

2 当蠕变变形出现突变情况，应增加读数次数。

21.5.8 试样断裂或试验已达规定测量时间，试验终止。对断裂试样，记录破坏形式、位置及达到破坏的时间。

21.6 计 算

21.6.1 按下式计算各时间的应变：

ε＝△l×100/lr(21.6.1)

式中ε——应变，%；

△l——加预拉荷载至测读时间的伸长量，mm；

lr——初始计量长度与预拉荷载伸长量之和，mm。

21.6.2 以应变(%)为纵坐标和时间(h)为横坐标作图，见图21.6.2。当采用多级荷载试验时，应标出各条曲线相应的单宽荷载(kn/m)。

图21.6.2蠕变试验曲线

21.6.3 对于土工格栅，按下式计算单宽荷载：

（21.6.3）

式中a——单宽荷载，kn/m;

f——施加的荷载，kn;

nr——试样的助条数，条；

nt——单位宽度的筋条数，条。

21.7 记录

土工测试 篇3

加筋土挡墙作为一种新型的支挡结构形式, 理论研究和实际应用还在不断地发展当中, 为了推动加筋土的发展, 研究人员已经进行了大量的工作, 这些工作主要包括三个方面的内容:理论研究、室内试验、原型试验, 理论研究和室内试验都有本身的不足之处, 虽然现场原型试验造价较高, 但它却是获得真实数据的最可靠方法, 因此, 国内外的研究人员在施工现场已经作了大量的原型测试工作, 这些都推动了加筋土的发展。

1 试验工程概况

拟建换流站位于云南滇东北中山原间边缘的侵蚀岩溶及构造剥蚀低山缓丘陵地形地貌, 场地由数个山丘及溶沟槽组成, 场地标高为1002.73~1052.67m, 相对高差10~50m, 场地地势东高西低。就该地形, 进行的设计方案如下:下部为单级加筋土挡墙或两级加筋土挡墙高度不大于8.9m、上部为5.4m, 放坡比例为1:1.5, 多级加筋土结构设置2m的错台;筋材间填料的压实系数不低于0.94m。测试工作在K0+060断面进行, 挡墙高度为12.9m, 其中下级挡墙高5.0m, 上级挡墙高7.9m。挡墙0~0.9m采用的是TGDG170单向土工格栅, 竖向间距30cm;1.2~9.9m采用的是TGDG130单向土工格栅, 竖向间距30cm;10.5~12.9m采用的是TGDG130单向土工格栅, 竖向间距60cm。测试工作从2011年8月初挡墙开工建设开始至2012年4月初整个挡墙完工结束。

2 测试方案

在挡墙的建设过程中, 分别在挡墙的基底埋设土压力盒, 并且随着挡墙高度的增加, 在挡墙的不同高度距墙面板不同的位置分别埋设竖向、水平向土压力盒, 测试频率为每填一层土测试数据一次, 并且根据施工现场气候、施工影响等客观原因进行加密测试。根据测试的数据, 主要研究内容有: (1) 土工格栅加筋土挡墙基底压力测试。 (2) 加筋土墙背、加筋体中部以及加筋体尾部侧向土压力大小及沿墙高的分布规律测试。 (3) 条形基础下土压力的测试。根据条形基础下内、外侧土压力值比值的变化分析挡墙的变形情况。

3 测试结果分析

3.1 基底垂直压力

一般认为基底压力由两部分组成:填料自重及超载产生的基底压力;加筋土挡墙后土压力产生的竖向分力。根据上述理论在加筋体后土压力作用下对挡墙有一倾覆力矩, 在倾覆力矩作用下基底压力应该呈靠近面板处压力值最大拉筋末端压力最小的线性分布, 但是根据以往的测试结果有以下五种分布形式, 即: (1) 基底压力近似呈均匀分布。 (2) 基底压力呈中间大两端小的分布形式。 (3) 基底压力呈“前大后小”分布形式。 (4) 基底压力呈“前小后大”分布形式。 (5) 基底压力呈多峰值分布形式。

(1) 从图1可以看出随着填土高度的增加, 土压力值逐渐增加, 土压力呈非线性分布。基底压力靠近面板处压力值较小, 而拉筋末端压力值呈较大的“前小后大”的分布形式, 挡墙面板是由混凝土预制模块砌筑的, 因此在靠近面板处进行填料的时候产生沉降, 使格栅受到大的张力, 这种张力导致沉降进一步发展, 上述原因均会出现压力值较小的情况。

(2) 从第一级基底压力分布图中可以看出随着第二级挡墙高度的增加跳台宽度内侧土压力值逐渐增多, 并且增长速率没有明显的变化, 1m处土压力盒压力值有一定的增长, 增长速率明显减小, 说明上级挡墙土压力按一定的角度扩散到下级挡墙。

(3) 假如按照理论公式σv=γh (γ取20k N/m3) 计算基底压力理论值, 通过与实测比较第一级8m、16m位置处的压力值大于理论值约为理论值的127%、142%, 其它位置均小于理论值, 第二级挡墙8m、12m、16m处压力值大于理论值约为理论值的103%、126%、133%, 其它位置均小于理论值。

3.2 水平土压力分析

(1) 随着挡墙高度的增加, 不同位置处压力值增大, 随着挡墙高度的增加, 由于加筋土挡墙为柔性支挡结构将发生水平位移, 压力值的增长速率减小。

(2) 土压力分布呈非线性分布形式, 总体上土压力呈增大的趋势, 但在个别数值点出现压力值减小现象, 这正符合柔性支挡结构的土压力分布特征。

(3) 当同一高度不同位置处土压力, 面板处压力值小于主动土压力值, 其它两个位置介于主动压力值和静止土压力值之间。根据理论分析8m、16m两个位置处于锚固区, 土压力应为静止土压力, 说明了测试结果的正确性。

(4) 从同一高度不同位置土压力系数的变化图可以得出, 随着挡墙高度的增加土压力系数减小, 墙面板处土压力系数的变化较其它两个位置变化较为明显, 说明挡墙内部状态由靠近墙面板逐渐向拉筋末端过度, 因此可以认为同一高度不同位置处格栅受到拉力是不同的。

4 结论

(1) 基底压力呈“前小后大”的非线性分布形式, 除个别位置实测压力值大于理论值外其余均小于理论值, 最大实测值是理论值的142%, 因此现有规范采取1.2~1.4的安全系数是合理的。 (2) 从条形基础下内外侧土压力比值可以得出, 挡墙向外侧产生了一定的变形。 (3) 整个挡墙内部状态从墙面板处向拉筋末端过渡, 面板处实测的土压力值小于主动土压力值, 而中、后部的土压力值接近静止土压力值。因此同一高度不同位置处格栅受到的拉力是不同的。

参考文献

[1]王祥, 徐林荣.双级土工格栅加筋土挡墙的测试分析[J].岩土工程学报, 2003, 25 (2) :220-224.

[2]杨广庆, 蔡英.多级台阶式加筋土挡土墙试验研究[J].岩土工程学报, 2000, 22 (2) :254-257.

土工试验与原位测试作用及对比论文 篇4

土的物理性质试验：包括土的含水率试验、密度试验、比重试验，颗粒分析试验、界限含水率试验(液限、塑限和缩限试验)等。

土的力学性质试验：包括土的固结试验、抗剪强度试验、击实试验、静止侧压力系数K试验、流变试验等。

土的水理性质试验：包括土的渗透试验、湿化试验等。

土的动力性质试验：包括土的振动三轴试验、共振柱试验、动单剪试验等。

土的特殊性质试验：包括非饱和土试验、黄土湿限试验、膨胀率试验、膨胀力试验、收缩试验、有机质试验等。