不同岩土特性对土工试验质量控制要求的影响

吴朝阳

天津市红桥区 中煤科工集团北京华宇工程有限公司

摘要：土工试验是岩土工程勘察获取土体物理力学参数的核心手段，岩土自身颗粒组成、水理性质、结构性等岩土特性，会直接影响取样、制样、加载、数据判定全流程的试验精度。本文从不同岩土特性出发，分析岩土固有属性对土工试验各个环节产生的干扰，针对不同岩土类型提出差异化、靶向性的质量控制措施。以期提升土工试验成果数据可靠性，为后续地基设计、基坑稳定性验算提供精准的地质参数支撑。

关键词：岩土特性；土工试验；质量控制；优化对策

前言

土工室内试验成果是判定土层承载力、沉降变形、边坡稳定性的重要依据。土工试验结果的准确度，不仅取决于仪器精度与人员操作水平，岩土本身的内在特性同样是不可忽视的影响因素。不同土体颗粒级配、黏粒含量、含水敏感性、结构性差异巨大，同样的试验流程施加在不同岩土试样上，误差产生的风险与误差来源各不相同^[1]。当前部分试验室在开展土工检测工作时，习惯于套用统一的试验管控方案，没有结合岩土本身特性调整取样保护、制样、加载速率、稳定标准等关键控制条件。基于此，研究不同岩土特性对土工试验质量控制的影响，并建立分类管控体系，对提高勘察成果质量有着现实工程意义。

一、不同类型岩土的工程特性及其试验干扰机理

（一）黏性土的水敏性与结构性特征

黏性土含有大量细颗粒黏粒，土体内部存在结合水，具备较强的水敏性与可塑性。土体含水率发生微小改变，塑性指标、压缩特性就会产生明显波动。原状黏性土内部存在天然胶结结构，取样、运输、制样过程当中受到扰动之后，原有胶结结构被破坏，土样强度下降、压缩性升高，最终试验结果无法代表地层真实状态。在固结剪切试验加载阶段，黏性土排水固结速度缓慢，孔隙水压力消散周期长，加载速率过快就会造成孔隙水来不及排出，使得测得的抗剪强度指标偏高。

（二）砂土的散粒特性与渗透特性

砂土属于无黏性散粒状土体，颗粒之间不存在黏结力，试样无法依靠自身保持完整形态。原状砂土取样难度较高，常规取土器取出的砂样容易发生颗粒滚落、土层结构松散，很难获取完全没有扰动的原状试样。砂土渗透系数大，饱和砂样在试验过程当中排水速度快，三轴试验当中若排水阀门开关时机把控不当，试样饱和度就难以达到标准要求。松散砂土制备环刀试样时，容易出现颗粒架空，密度试验误差显著增大；而密实砂土剪切破坏形式表现为剪胀，剪切速率过快会导致体积变形无法稳定监测。此外含细粒砂土地层，细颗粒含量变化会改变砂土的工程属性，统一按照纯净砂土开展试验容易出现结果偏差。

（三）软土的高压缩性与灵敏性特征

淤泥、淤泥质软土最为突出的岩土特性就是高含水率、高压缩性、低抗剪强度、高灵敏度。这类土体天然结构十分脆弱，轻微振动、挤压就会破坏土体原状结构，取样扰动是软土土工试验当中最大的误差来源。一旦土体结构被扰动，软土强度会出现大幅度降低，无侧限抗压强度、十字板剪切试验结果离散性明显增大。软土固结沉降持续时间很长，一级荷载之下变形稳定往往需要数十小时，部分试验室为了加快试验进度提前结束读数，最终得到的压缩指标严重偏离真实数值。与此同时软土具有流变效应，剪切加载速率的快慢，对不排水抗剪强度测试结果影响非常显著，速率过快测得强度偏高，无法反映长期工况下土体真实受力状态^[2]。

（四）特殊岩土的环境敏感性特征

膨胀土、湿陷性黄土、红黏土等特殊岩土，试验质量控制有着特殊要求。膨胀土富含亲水性矿物，试样在空气中短时间放置就会失水开裂，含水率下降直接导致膨胀率试验结果偏小；湿陷性黄土具有大孔隙架空结构，取样运输当中受到挤压，孔隙结构发生坍塌，湿陷系数检测结果失真。对于砾石土、碎石土等粗粒岩土，试样颗粒粒径跨度大，试样代表性难以保证，取样数量不足就会漏掉大颗粒，颗粒级配试验成果无法反映现场地层真实情况。特殊岩土的这些特性，决定了常规的土工试验管控流程无法满足质量要求，需要建立专项质量控制方案。

二、基于岩土特性的土工试验差异化质量控制优化对策

（一）取样运输阶段按照岩土特性实施分级管控

针对不同土体制定分类取样保护方案，从源头降低土体扰动风险。高灵敏软土优先选用薄壁取土器，取样作业匀速下放，禁止快速冲击与猛提钻杆；取出土样之后立刻使用蜡封或者专用密封筒封闭，运输箱体加装减震缓冲材料，减少路途振动对土体结构的破坏。黏性土试样密封之后做好避光保存，减少水分挥发；松散砂土取样之后采用原状样套筒固定，防止颗粒散落。膨胀土、湿陷性黄土等特殊岩土取样之后，尽量缩短送检周期，最大限度降低外界环境变化对土样性质造成影响。现场取样记录当中除标注取样深度之外，注明岩土类型，方便试验室提前制定针对性试验方案。

（二）试样制备环节建立岩土分类制样标准流程

试验室内部建立不同岩土类型对应的制样操作规程，细化焖料时长、切削方式、试样放置时限等质量控制点。高塑性黏土开展击实试验，延长焖料时间，保证水分在土体内部均匀分布；软土试样切削修整时动作轻柔，减少反复刮削，尽可能保留原状土体结构；砂土制样防止颗粒掉落损失，级配试验试样避免二次破碎。膨胀土、红黏土试样随取随用，制样完成后立刻开展试验，减少在空气中暴露的时长。粗粒土试样严格按照最大粒径选择相应规格击实筒，保证试样尺寸满足粒径比例要求，提升试样代表性。

（三）力学试验加载参数适配岩土排水变形特性

固结试验、剪切试验加载参数以岩土渗透特性作为重要参考依据，灵活调整加载速率与稳定标准。低渗透性黏性土、淤泥质软土，延长每一级荷载的沉降稳定观测时间，以土体变形速率达到规范标准作为沉降稳定判定依据，而不是采用固定时长强制结束试验。三轴剪切试验区分排水条件：砂土排水剪切速率适当加快，饱和黏性土选用慢速剪切，保证剪切过程孔隙水压力充分消散。开展膨胀力、湿陷试验时，严格控制水环境条件，按照特殊岩土试验规范设置加水、加压步骤，消除环境因素带来的试验误差^[3]。

（四）成果审核阶段增加岩土特性合理性校验环节

试验数据完成初步计算之后，检测人员应当结合土层地质成因、岩土固有特性开展成果合理性分析，建立数据异常预警机制。软土层检测得到压缩模量明显偏高、抗剪强度过大时，需要复核取样、制样、加载全过程记录，必要时开展平行复检；膨胀土膨胀率数值偏低，排查试样是否存在失水开裂。最终土工试验报告当中，对于结构性较强、灵敏度高的土层，应当注明试验成果可能受到取样扰动带来的影响，给勘察设计人员选用参数提供参考建议。通过试验数据-岩土特性双向校验，进一步提升土工试验成果质量。

结束语

综上所述，黏性土、砂土、软土及特殊岩土各自独特的工程特性，会从取样、制样、加载到成果审核等环节对土工试验结果产生干扰。试验室应当摒弃统一化管控模式，实施差异化、分类化的质量控制措施，降低土体自身因素造成的试验误差，以此保障土体参数真实可靠，为岩土工程设计提供有力支撑。

参考文献

[1]罗汉琼. 岩土工程建设施工勘察中的土工试验质量管理分析研究[J].新疆有色金属,2025,48(6):90-91.

[2]张永涛. 基于原位测试的建筑地基岩土特性分析与评价[J].建筑机械,2025,(11):61-63+71.

[3]张民华. 基于岩土特性的交通工程路基质量控制技术与优化策略研究[J].中国品牌与防伪,2025,(7):204-206.

吴朝阳（1987.02），男，汉族，天津市红桥区人，硕士研究生，高级工程师，

研究方向：岩土工程

单位名称：中煤科工集团北京华宇工程有限公司

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