土的目力鉴别在实际工程中如何应用?

勘察规范要求粉土、黏性土应描述摇振反应、光泽反应、干强度、韧性······这些生硬的概念在教科书及有关资料里难以查到,它们的含义是什么?实际工程中应该怎样描述?


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Geoman

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根据我国的土分类标准,黏性土和粉土是细粒土的两个大类,其物理力学性质有较大的差别。关于黏性土和粉土的分类界限,存在不同的分类定名的标准。在塑性图分类系统中,在A线以上的土定名为黏性土;在A 线以下的土定名为粉土。在按塑性指数分类的系统中,塑性指数等于或小于10 的士定名为粉土,塑性指数大于10 的定名为黏性土。

土的分类系统之间,常常不可能是完全对应的,特别是在两种土类的搭接边界上,采用不同分类系统划分的结果可能出现矛盾的现象,也是很正常的。此时,有经验的工程师就要根据自己的经验对分类结果的正确性进行判断,目力鉴别是一种非常有效的手段。目力鉴别可以在野外工作中进行,也可以在开土时进行,在出现矛盾和分歧时还可以作进一步的目力鉴别,为最后判断士类提供依据。如果在野外取土描述时进行了目力鉴别,则这种第一性的资料具有重要的价值,可供室内试验后土分类时查阅。

野外工作的目力鉴别,是一种重要的工作方法,也是野外勘探工作的组成部分。但是我国习惯采用的描述内容,比较侧重于观察了解土的物理性质,如湿度、状态、包含物等,而缺乏对土的力学性状的观察了解。黏土和粉土的颜色和湿度可能没有太大的差异,除了用手感颗粒粗细的通常方法外,没有很多的办法来作有效的判断。

光泽反应、摇振反应、干强度、韧性等四个描述的项目可以弥补已有鉴别方法的不足,可以有效地将黏土和粉土区别开来。

对于我国土分类标准定名的粉土与国外通用标准定名的粉土是否相同这样的问题,存在着不同的看法。单纯从两种分类的指标体系来分析比较,一般很难验证这个命题。工业发达国家的技术术语中,粉土的主要特征几乎可以用目力鉴别的结果来概括:低干强度、快速的摇振反应和没有韧性。只要符合这些特征的土,应当定名为粉土,这是验证粉土的分类系统是否恰当的最好标准。

光泽反应、摇振反应、干强度、韧性等四个目力鉴别项目的依据是粉土和黏土在土质学的意义上有本质的区别,包括矿物学和土胶体化学方面的差异。

黏土由于含有大量的活动性黏土土矿物,颗粒非常细,比表面积大,与土中水的物理化学作用强烈,在干燥失水时颗粒之间的吸附力强而形成很高的干强度;在潮湿状态下,切口有油脂光泽,颗粒越细,光泽越明显。油脂光泽和干强度是黏土区别于粉士的主要特征指标。

粉土的矿物成分主要是云母,颗粒呈片状,含黏粒很少,粒径大多在0.05 ~0.005mm 之间,土颗粒与水的吸附能力比较弱,虽在饱水的静止状态具有一定的持水作用和形成结构性,但在动力作用下,水即从孔隙中逸出,颗粒出现悬浮状态。在被挤压时,由于剪胀作用而吸水,水又从表面消失。在比较潮湿时可以搓成土条,但由于缺乏黏聚力而没有保持已有形状的能力,也不能重复成形。

这些目力鉴别土类的方法简单实用,特别对于界限上的土类,用试验指标不一定区分得合适,有争议时,用目力鉴别方法可以得到结论。在美国ASCE 标准中,目力鉴别是十分重要的一种分类方法。要掌握这种方法就需要多在工地鉴别土类,多摸多看,体会其方法,这是终身受用的鉴别技术。

如果对规范的意图理解不全面,审图就有可能不管什么情况都要求进行上述四项的自力鉴别,对有些地区来说,可能增加了不必要的工作量,而对工程没有什么帮助。例如,在不可能存在粉土的山区,对残、坡积的黏土也要描述摇振反应,那是没有必要的,尤其是有些地方根本没有在现场做目力鉴别,只是为了满足审图的要求,在写勘察报告时,根据试验的结果,按已知的黏性土或粉土的定名,倒填目力

鉴别的相应反应,这实际上也是一种无可奈何的“作假”,完全失去了规范纳入目力鉴别的意义了。

对于可能存在粉土和黏土,需要进行鉴别和分类的地区,目力鉴别是十分必要的,在地方标准中应当提出相应的要求。对于土类划分已经积累了丰富的经验,地层已经非常清楚的地区,如北京、上海等地,就没有必要再画蛇添足地去硬凑了。

因此,在对《岩土工程勘察规范》( 2009 版) ( GB 50021-2001 )就在第3.3. 7条增加了第7 款的内容:“需要时,可用目力鉴别描述土的光泽反应、摇振反应、干强度和韧性,按表4-11 区分粉土和黏性土。”

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