室内土工试验颗粒分析用水问题的探讨

室内土工试验颗粒分析用水问题的探讨

刘莎莎

河北省水利水电勘测设计研究院 河北 石家庄 050081

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，土工试验随着现代化建设的高速发展人们对其测试技术与方式的要求愈加严格，例如城市、公路、高层建筑、公路、大型水库等建设的安全问题和经济效益都是由岩土工程勘查环节所决定，而这也就是与土工试验数据与结果息息相关。

关键词：土工；试验；分析

引言

随着经济和科技水平的快速发展，土工试验是一项重要的基础工作，试验报告是工程设计与施工的重要参考依据。基于此，在实际的试验操作中，应进一步加强管理，对试验仪器进行定期检定和围护，全面提高人员的综合素质与业务水平，并在成果分析过程中，根据土样的特征作出适当调整，保证所提交成果的真实性与准确性。

1室内土工试验质量管理的重要性

土工试验就是岩、土的物理、力学、化学性质和矿物测试的总称。 土工试验分原位测试（现场勘察测试）和室内试验 2类。 当地基土壤不易采取试样和不宜作室内试验时，则进行原位测试。室内土工试验是岩土工程勘察工作中的重要组成部分，其目的主要是通过土工试验人员使用标准的仪器，遵照标准的试验操作方法得到岩土体物理力学指标，为岩土工程设计人员作建筑物或构筑物基础设计施工时提供科学合理的岩土工程参数。土工试验数据指导着岩土工程勘察报告工作的开展，提供设计参数， 土工试验质量关系到后续施工操作的准确性，很大程度上关乎工程整体质量。 由于岩土本身的不均匀性，取样、运输过程中的扰动，以及试验设备和操作方法的差异，试验人员的素质不同，以及在室内土工试验中存在的一些问题， 常导致试验所得数据与原位测试数据差别较大，试验数据缺乏准确性和可靠性。 因此，掌握室内土工试验过程中注意的事项和最后试验成果的数据处理，校核对提交试验报告质量，有着十分重要的意义。 研究室内土工试验数据的准确性，提供准确科学的数据对岩土工程勘察，乃至指导整个工程建设意义重大。

2颗粒分析试验密度计法的试验标准和步骤

2.1颗粒分析试验密度计法的试验原理

当土颗粒在静水中自由下沉时，较大的颗粒下沉速度快，较小的颗粒下沉速度慢，颗粒直径在0.002～0.2 mm 的颗粒在液体中下沉作等速运动，比较符合斯笃克定律。颗粒分析试验密度计法是依据斯笃克定律，选择一定质量的风干土样放入三角瓶中，注入纯水加热让土颗粒完全散开，然后将溶液过 0.075 mm 筛后倒入量筒中，加入化学分散剂，再注入纯水至 1 000 mL 进行充分搅拌 1 min，保证所有的土颗粒在水中均匀分布，形成一定量的悬浮溶液，然后让土颗粒凭借自重逐渐下沉。用密度计测量不同时间下悬液的读数，从而计算出某一粒径土的颗粒质量占总土样的质量百分数。

2.2试验标准和步骤

试验设备包括：1 000 mL 量筒、烧瓶、天平、甲种密度计、秒表、0.075 mm 的标准筛、分散剂（六偏磷酸钠）、温度计等。根据试验方案，每组样品根据土性均选取代表性试样（经烘箱 108℃和 6 h 以上烘干）40 g，倒入不同的烧瓶中，分别加入纯水和自来水加热至沸腾，沸腾时间约 40 min，冷却至室温，过 0.075 mm筛，筛上颗粒烘干称重，筛下溶液倒入量筒并加分散剂，根据既定水类别定容至 1 000 mL。搅拌器放入量筒中上下搅拌 1 min，放入甲种密度计，分别读取 1 min、5 min、15 min、30 min、60 min、210 min时密度计读数，精确至刻度 0.5。每次读数均在欲读数 10～20 s 前将密度计小心放入悬液接近读数的深度，并注意密度计保持在量筒中部位置不得贴近筒壁，密度计读数均以弯液面上缘为准，每次读数后测定相应的悬液温度，准确至 0.5℃，并尽量减少对悬液的扰动。

2.3试验用水分析

纯水和自来水的水质有一定差异，其中游离二氧化碳 CO 2 、氯离子 Cl - 、钙离子 Ca 2+ 、仅在自来水中检出，氢氧根离子 OH - 、碳酸根离子 CO 3 2- 、铵根离子 NH 4 + 、侵蚀性CO 2 两者都未检出，其余测试指标两者都有检出，部分指标如碳酸氢根离子 HCO 3 - 、总矿化度等相差较大，但 pH 值相差不大。纯水通过蒸馏或离子交换方式去除水中气体（游离二氧化碳 CO 2 等）及各种游离离子（如氯离子 Cl - 、钙离子 Ca 2+ 等）等杂质，因此水中离子总体含量较低，而自来水主要通过沉淀、消毒、过滤等工艺流程处理，去除水中对人体有害的杂质，故水中离子总体含量较高，尤其是氯离子含量。进一步分析两者的 pH 值，纯水为 6.50，自来水为 7.29，有一定差别但差别不大，都接近于中性水 7.00。纯水刚生产出来时为中性水，后期由于运输及使用过程中，难免接触空气，故导致 pH 值有所降低。总体而言，纯水和自来水的 pH 值差异不大，但从气体及离子含量方面，水质有一定差异，因此需考虑水质差异对试验结果的影响。

2.4比重试验

对试样而言，其比重具有明显的区域性特征，一般一个地区相同类型的土，其比重变化是很小的，因比重试验过程十分复杂，所以可直接使用经验值，也可利用专业的软件进行处理，即以塑性指标为依据建立线性关系来确定比重值。然而，对一般粘性土与砂性土，采用以上方法都无法满足要求，尤其是含有有机质的试样，其塑性指数与含水量都很大，采用软件处理后得到的建议值一般都在 2.72 以上，但实测结果可以不足2.50。对此，在试验过程中，应先根据土类和成因开展批量试验，确定满足本地区实际要求的经验数据，然后对特殊土质，应选择典型试样进行检测，最终保证能真实反映出其工程特性。

2.5界限含水量试验

制备土膏前，对不均匀的样品要剔除贝壳、小砾石、铁锰结核、腐殖质、植物根茎等杂物，不能压碎混入。加水后应充分揉搓，粘性土可适当延长浸润时间，调好的土膏要求均匀，断面上无孔隙存在，放至土杯时，应填实刮平表面，不可反复刮，否则易造成低液限土含水量偏低的情况。圆锥表面要涂 1 层薄凡士林，减少摩擦，入土后 5 s 读数。 少于 5 s 圆锥未稳定，大于 5 s 部分低塑性土锥深会增大，均影响试验结果准确性。在同一杯土不同位置宜测 2 次以上，防止土样不均匀造成试验提前结束。取土样装盒时，注意挖去锥尖入土处的凡士林，取样质量在 10 g 以上。确定室内土工试验液塑限的常用方法有液塑限联合测定法和滚搓法。 其中，液塑限联合测定法因自动落锥、光电读数等特点，能极大地减少人为误差，建议优先选用。 滚搓法由于使用较早，在实践中很多单位仍采用此法，为减小人为因素， 可进行人员比对试验， 若误差值在规范允许范围内，试验结果取平均值。

结束语

综上所述，室内土工工作进行中，为了保证土工试验质量，在明确土工试验管理重要性分析基础上，针对当前土工试验存在的问题，能够从重视土工试验质量管控、积极更新土工试验硬件设备、建设专业化水平高的土工试验人力资源队伍以及土工试验必为基础，以此全面进行土工试验操作，土工试验结果会影响岩土工程勘查以及工程施工质量，因此只有在进行土工试验时通过对试验各个方面与流程的合理有效控制，并降低影响因素对实验结果的影响程度，确保实验数据与结果的精准与可靠，从而促进工程项目的顺利实施和完工。

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