探讨土工试验中土密度试验的技术改善策略.doc

1、1探讨土工试验中土密度试验的技术改善策略摘要：土工试验是我国许多土木工程中都必须进行的一个环节，是工程设计的先决条件，对于工程建设的展开，促进我国经济发展具有重要作用。通过进行土工实验，可以获取土相关力学性能指标和物理性质，为工 程规划提供依据。而通过改善试验技术，提高试验的准确度和经济可行性，对于土工试验工作具有重要意义。 关键词：土工实验；土密度试验；技术改善 中图分类号：S969.1 文献标识码：A 文章编号： 土木工程对于我国经济发展有着重要的影响，例如道路、桥梁、建筑等，这些工程属于土木工程，或者或多或少包含了土木工程。而这些都是城市的一些基本建筑，因此，把土木工程列为我国经济发展的

2、基础工程也是很合情合理的。对于土木工程中的众多环节中，也有一个基础的环节，就是土工试验，要开展土木工程，就必须先要进行土工试验。例如如何处理建筑物的地基、选择填土料等，这些都是土木工程的先决条件。而由于不同地方的土壤、粘土等的性质和组成都不尽相同。因此要获取土的力学性能指标和物理性质，就要进行土工试验。 土工试验包括很多个项目，比重、密度、湿度、组成等，概括起来可以分成三大类：一是土的物理性质，包括密度湿度、比重液限、颗粒分析、膨胀收缩、沙土相对密实度等；二是土的力学性质，包括了击实、剪切、渗透、贯入、压缩固结等；三是土的化学性质，包括可溶盐含量2和有机质含量等；而对这些项目的试验技术和方法也

3、不完全相同，通过对现有试验技术进行分析，并提出一些相关的改善方法，则是本文所要讨论的内容。在这里，我们以土密度试验为例，对其最基本的密度试验方法环刀法，进行了分析，并提出了一些改善的策略。 1.环刀法土样密度试验的原理 对于一般的细粒土来说，其密度的试验普遍采用的主要是环刀法。环刀法是检测土密度最基本的一个方法，通过利用已知容积和质量的环刀来切取粘土样本，让测定土壤样本的体积和已知环刀的容积相一致，这样粘土样本的体积就等于环刀的容积。切取完成之后再对土样进行称量，用称量得出的总质量减去环刀的质量，就能得到土样的质量。然后开始计算土样的密度。 2.环刀法土样密度试验的方法 要进行环刀法试验，首先

4、需要进行二次平行测定，其中，二次测定的差值要小于 0.03g/cm3，然后再取二次测定的平均值作为土样密度的测定结果。 在环刀法土样密度试验中，一般使用的是高度 20mm、内径 61.8mm 规格的环刀，通过计算可以算出环刀的体积为 60cm3、截面积为 30cm3。而根据环刀法土样密度试验的原理，在进行环刀切取土样之后，可以得到测定土样的体积也是 60cm3、截面积是 30cm3。同时，在进行土样质量称量的时候，要精确到 0.01g，计算结果也要精确到 0.01g/cm3。计算的公式是 p0=m0/v；其中，p0 表示土样的密度，m0 表示土样的质量，v 表示土样的体积。根据这个公式我们可以

5、知道，土的密度实际上就是每一单3位土所拥有的质量。 在使用环刀法土样密度试验进行测定时，要首先制备好试样土，然后称量出土样的质量，再根据公式，用土样质量除以土样体积、也就是环刀的容积，最后才能得到试样土的密度。在这个过程中需要用到高精度的电子称量设备，一旦遇上停电，设备无法使用，试验就很难进行下去，又或者在野外需要测量时也不一定每次都能找到电源，这样就会造成测定的许多不便。而对于均匀度不太好的土样来说，两次平行测定之间的差值很往往很有可能会大于 0.03g/cm3，但这种情况在进行土样称量的时候又没有办法直观做出判断，这就会影响到整个试验结果的可靠性和准确性。 3 环刀法土样密度试验的改进 为

6、了改善环刀法土样试验中存在的不方便，某些情况下试验结果准确度偏低等一些情况，我们对其进行了一些相关的改进。 3.1 改善策略 我们通过利用土样质量和土样密度试之间存在的线型函数关系，放弃了电子称量设备，而采用了天平进行土样质量称量。通过对该天平进行改制，自主设计了五个数字砝码、一个稳环砝码和一个平衡砝码，其中，五个数字砝码上分别标了 1.6、1.7、1.8、1.9、2.0 这五个不同的密度值。通过利用天平指数盘上的密度百分位刻度值，根据密度百分位刻度值每格是 1/6g，再结合这些砝码，就可以直接测量出密度在1.60g/cm3 到 2.49g/cm3 之间的土样的密度。 3.2 具体实施 43.

7、2.1 确定法码质量 为了制造相应密度的砝码，我们首先要确定 1.6 密度的砝码，将其放在天平上进行称量，使 1.6 砝码+平衡砝码=稳环砝码+恒重环刀+95.700g，所以据此可以算出 1.6 密度砝码的质量=稳环砝码+恒重环刀+95.700g-平衡砝码。而 1.7 密度砝码则=1.6 密度砝码+6.000g，并以此类推，就可以编制出五个不同密度的数字砝码和稳环砝码、平衡砝码。然后给五个数字砝码分别对应标上密度值。 3.2.2 确定土样密度百分位 在编制好称量砝码之后，我们再将天平的指数旋盘平均划分为 10 格，每格为 0.6g，并按顺序标上 0 到 9 这是个数字，让每格刻度分别对应0.0

8、0g/cm3 到 0.09g/cm3。这样就确定了土样密度的百分位，分别是（95.7096.28）/60=1.60、 （96.3097.29）/60=1.61，后面以此类推。3.2.3 实施试验 编制工作完成之后，我们就可以开始进行土样质量的称量。首先将平衡砝码和稳环砝码分别放在天平左右的两个托盘上，然后把制备好的土样环刀放在稳环砝码一端，再选择合适的数字砝码放在平衡砝码一端，最后调整数字旋盘，使天平达到平衡，这样就可以直接读出土样的密度=数字砝码+数字旋盘刻度。通过利用天平来进行土样质量的称量，就可以很好的解决传统环刀法使用电子称量的不简便之处，而且结果可以直接读取，无需再进行计算，简化了试

9、验的环节。然而我们知道，这种方法还有所限制，只能检测密度在 1.60g/cm3 到 2.49g/cm3 之间的大部分土5样的密度，但对于小部分土样密度在此范围之外的就无法进行称量，然而我们可以灵活转变一下，利用数字砝码之间的质量差值来扩大测量密度的范围，这样就可以基本满足左右土样密度的检测了。 结语 土工试验是一门测试粘土物理化学性质的测试技术，其对于研究岩土工程理论、开展土木工程的实践具有重要的作用。而对于现有的土工试验技术或多或少都存在一些不足和缺陷等问题，这就需要我们相关的土木工程和土工试验工作中其分析、去摸索，并进行改善，通过改善土工试验的技术，从而提高土工试验的精确度和经济可行性，促

10、进土木工程的顺利展开，进而促进我国社会经济发展。因此，对于土工试验相关技术改善的讨论和研究具有重要的意义。而本文对作为粘土最重要的物理性能要素之一的土密度进行了讨论，通过对其相关试验技术以及技术存在的不足等问题进行了分析，并对其进行了一些改善，从而有效提高了土密度试验的简易性、可行性和准确性。 参考文献： 1刘波.浅谈土工试验中的问题及解决方法J.现代物业（上旬刊） ，2011（07）. 2李健，陈国强.Excel 在土工试验资料整理中的应用J.电力勘测设计，2011（06）. 3范孟华.土工试验方法标准 （GB/T 501231999）学习体会及6建议J.建筑技术开发，2010（01）. 4胡新江，王世梅，谈云志.基于 LabVIEW 的土工测试系统开发与应用J.微计算机信息，2011（08）. 6温晶.关于土工试验质量问题的思考J.山西建筑，2011（22）.