浅谈影响室内土工固结试验成果的几种因素

浅谈影响室内土工固结试验成果的几种因素

陈志成(内蒙古自治区煤田地质局109勘探队)

摘要:本文以《东旗永盛小区综合楼岩土工程勘察报告》(简称《报告》)为对象,在勘察现场取样后,对试样性质人为改变,然后进行固结试验,对所得土工固结试验结果与原状样状态下所得到的试验结果对比,探讨该假设前提下所得试验结果与《报告》中数据之间的关系。

关键词:偶然性人为干扰不可预见

1区内自然环境及粉质粘土的分布规律

新巴尔虎左旗(东旗)位于内蒙古自治区东北部,地貌为冲积阶地,地势较平坦,地下水位初见为8.40~9.40m,稳定水位8.11~8.47m。依据《东旗永盛小区综合楼岩土工程勘察报告》资料显示:粉质粘土层,层顶埋深3.30~4.20m,层厚0.40~5.70m,黄褐色,局部灰白色,硬塑~可塑状,天然含水量范围在20.5%~20.9%之间,天然密度范围在1.93~1.95g/cm3之间,孔隙比范围在0.676~0.695之间,液限范围在35.6%~36.5%之间,塑限范围在20.1%~21.6%之间,压缩系数a0.1~0.2范围在0.231~0.2381/Mpa之间。

试验人员现场取样并及时送回检测后,将剩余粉质粘土层中的试样分为3组,第1组试样人为控制含水量,加水后放入保湿瓶中,放置24h后进行压缩试验,模拟取样时有人为干扰;第2组为现场取样深度位于含砾区,以验证取样地点的偶然性;第3组试样开封后放置空气中72h,模拟送样时间意外延长。每组试样均大于6个。以上各种试验条件均可能为现场取样不可预见的情况。

2室内人为改变试样状态

将第1组试样制好后,并加入一定量的水,以达到试样的预期含水量,然后以同原状样相同的法向应力进行固结试验

第1组试样试验结果与与《报告》中成果对比表(法向应力:0.1、0.2、0.3、0.4):

当含水量增大2.7%时,该粉质粘土的可压缩性明显变大,压缩系数约为原状样压缩系数的1.35倍。换言之,当含水量减小2.7%,该粉质粘土的可压缩性将明显变小,约为原状样的75%。依据多年来土样力学试验数据分析,本地区粉质粘土含水量一般为18%~24%,与报告中试验所取土样含水量相差不大,可用插入法计算含水量对压缩系数的影响(含水量位于18%~24%),即该类粉质粘土含水量每增加1%(减少1%),其所对应的压缩系数将增加11%(减少9.9%)左右,与常用粘性土的压缩系数与孔隙比的经验关系对比,含水量每变化1%,本地区的压缩系数增减量约为下表中值的2倍左右。

3取样地点偶然性对室内土工固结试验的影响

第2组试样含砾,在用环刀(内径为61.8mm,高度为20mm)取样时,将外部可见的粒径2mm以上的砾石取出,用剩余土样小心填平,以保持细粒土部分的孔隙比接近原状土样的孔隙比,称其容重,然后以同原状样相同的法向应力进行固结试验,试验后将试样取出烘干,计算含水量。

结合第1组试样试验数据,从上表可以看出,如果只计含水量的变化,其压缩系数计算值为0.190,而第2组试样比其略小,差值不大,可以忽略不计。试验后将固结试验试样取出切碎,发现其中肉眼可见砂砾直径较小,且数量较少。经与检测试验室人员分析,其中的砂砾由于直径较小,含量百分比较小,对压缩系数的影响可以忽略不计。可见在土样中夹杂砂砾直径较小(不大于2mm)、含量百分比较小的情况下,可以只考虑含水量的变化对压缩系数的影响。第2组剩余试样可分为3组,利用筛析法进行颗粒分析试验。

4取样后时间延长对室内土工固结试验的影响

第3组试样切开后,其切面稍湿,偶见裂隙,用环刀(内径为61.8mm,高度为20mm)取样时较困难。取好试样后,用与《报告》中原状试样相同的法向应力进行固结试验。

虽然风干试样的含水量变化较大,但是其压缩系数并没有同第1组试样所统计的规律那样发生相应的变化,而是变化较小。分析其原因,是因为试验时为夏季,温度较高,其暴露在空气中的风干试样等若是进行了收缩试验,而粉质粘土的收缩系数较大,故其在放置空气中的72h中,其试样发生了竖向变化,致使风干试样在进行固结试验时,每一级压力下固结稳定后的变形量变小,故本次风干试样进行固结试验计算出来的压缩系数变小。

5结语

本文中的各种试验土样虽然是在试验室内人为的情况改变其种性质,但在实际情况中可能存在。从以上各种试验条件可以看出,含水量是影响土样固结试验的重要因素之一,而其中所含砂砾等杂质在颗粒粒径较小,且含量百分比较小的情况下,对土样压缩系数的影响很小,可能忽略不计。故在现场取样时应注意确保土样的代表性,场地内尽可能均匀取样;现场称量做含水量土样的湿重,以保证其含水量不会失真;如现场没有条件,要做到对土样的保存要做到封存好,保证土样的含水量不会发生变化,并及时送到试验室进行检测;进行室内试验时,用环刀取样时应尽量保持原状,不宜用力挤压、填平,致使孔隙比变化发生变化,要保证试样的含水量、容重、压缩系数、抗剪强度等的真实性;对含砾砂较多的试样,如只是局部偶见,可依据工程需要酌情处理。

参考文献:

[1]GBJ145-90.土的分类标准.

[2]GB/T50123-1999.土工试验方法标准.

[3]GB50021-2001.岩土工程勘察规范.

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