原狀土試樣的采取方法.doc

原狀土試樣的采取方法 一、鉆進(jìn)方法的選擇合理的鉆進(jìn)方法是保證取得原狀土試樣的第一個(gè)前題，也就是說(shuō)，鉆進(jìn)方法的選用首先應(yīng)著眼于確?？椎讛M取土試樣不被擾動(dòng)。這一點(diǎn)幾乎對(duì)任何種土類(lèi)都適用，對(duì)結(jié)構(gòu)敏感或不穩(wěn)定的土層尤為重要。從國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)看，鉆進(jìn)方法的選擇主要有以下幾點(diǎn)要求： 在結(jié)構(gòu)性敏感土層和較疏松耗支中采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，而不得采用沖擊鉆進(jìn)。 以泥漿護(hù)孔，可以減少擾動(dòng)，并注意在孔中保持足夠的靜水壓力，防止因孔內(nèi)水位過(guò)低而導(dǎo)致孔底軟粘性土或砂層產(chǎn)生松動(dòng)或涌起。 取土鉆孔的孔徑要適當(dāng)，取土器與孔壁之間要有一定的間距，鉆孔孔壁應(yīng)垂直，避免下放取土器時(shí)切削孔壁、擠進(jìn)過(guò)多的廢土；尤其在軟土鉆孔中，時(shí)有縮頸現(xiàn)象發(fā)生，更需加大取土器與孔壁的間隙。鉆孔應(yīng)保持孔壁垂直，以避免取土器切削孔壁。 取土前的一次鉆進(jìn)不宜過(guò)深，以免下部擬取土樣部位的土層受擾動(dòng)。正式取土前，應(yīng)把已受一定程度擾動(dòng)的孔底土柱清理掉，避免廢土過(guò)多，導(dǎo)致取土器頂部擠壓土樣。 取土深度和進(jìn)土深度等尺寸，在取土前應(yīng)丈量正確。取土過(guò)程中，提升取土器、拆卸取土器等每個(gè)操作工序，均應(yīng)細(xì)致穩(wěn)妥，以免造成擾動(dòng)。在預(yù)定深度取樣失敗后，應(yīng)鉆進(jìn)不超過(guò)50cm進(jìn)行補(bǔ)取。二、取樣方法在鉆進(jìn)方法、取土器的結(jié)構(gòu)和規(guī)格合乎要求的前提下，采取何種方法把土樣自孔底取上來(lái)而不擾動(dòng)（或盡少擾動(dòng)）其天然結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的問(wèn)題，也是工程地質(zhì)勘探中必需特別注意的事項(xiàng)，應(yīng)根據(jù)不同地層、不同設(shè)備條件來(lái)選擇，常見(jiàn)的有：1、擊入法按錘擊次數(shù)可分為輕錘多擊和重錘少擊兩種方法。 輕錘多擊法。這種方法是用人力或機(jī)械操縱落錘，錘擊次數(shù)多，其速度及下?lián)袅ν痪鶆?，鉆桿的擺動(dòng)也大，故對(duì)土試樣的擾動(dòng)較大，一般不采用。 重錘少擊法。這種方法是用重錘以少擊快速將取土器擊入土中。根據(jù)取樣試驗(yàn)比較，重錘少擊比輕錘多擊取土質(zhì)量好，而又以重錘一次擊入更好 。按錘的位置可分為上擊法和下?lián)舴▋煞N。 上擊法。在鉆孔以上（孔口外）用落錘打擊鉆桿而擊入取土器的稱上擊法。采用上擊法取樣時(shí)，在落錘和鉆桿自重作用下，鉆桿易產(chǎn)生縱向彎曲。由于鉆桿彎曲能使鉆桿振動(dòng)而吸收部分沖擊能量，使鉆桿與孔壁產(chǎn)生摩擦而增大阻力，引起錘擊數(shù)增加，故上擊法取樣不如下?lián)舴ㄈ觾?yōu)越。 下?lián)舴?。下?lián)舴ㄊ峭ㄟ^(guò)鉆桿或鋼絲繩將重錘或加重桿在鉆孔內(nèi)部直接錘擊取土器取樣。采用下?lián)舴苁箾_擊能量集中在取土器上，避免了鉆桿引起的能量消耗，有利于提高取樣質(zhì)量。2、壓入法 慢速壓入法慢速壓入法是用杠桿、千斤頂、鉆機(jī)手把等加壓，取土器進(jìn)入土層的過(guò)程不是連續(xù)的。慢速壓入法取樣對(duì)土試樣有一定程度的擾動(dòng)，但擾動(dòng)程度較輕錘多擊法要輕。采用靜力壓入取樣的力可用下列關(guān)系式表示：P（FR+fDih）a-q式中 P壓入取土器所需的力，單位為kN； F取土器的環(huán)狀面積，單位為m2； R土層抗壓強(qiáng)度，單位為kPa； f取土器與土層的側(cè)壁摩擦阻力，單位為kPa,其值見(jiàn)下 表； Di取土器外徑，單位為m； h取土器與孔壁的接觸長(zhǎng)度，單位為m；a 尖端阻力系數(shù)（各種均質(zhì)土層為1.0，砂礫石為1.32.5 以上）； q鉆具重量，單位為KN。 快速壓入法快速壓入法是將取土器快速、均勻地壓入土中。采用這種方法對(duì)土試樣的擾動(dòng)程度最小。目前較普遍使用的方法有兩種：活塞油壓筒法：此法采用比取土器稍長(zhǎng)的活塞油壓筒通過(guò)以高壓，強(qiáng)迫取土器以等速壓入土中。取土器與土層的側(cè)壁摩擦阻力f值土的類(lèi)別f(kpa)土的類(lèi)別f(kpa)流動(dòng)性淤泥軟土15飽和粉砂3040流塑的粉質(zhì)粘土7.5飽和細(xì)砂及中砂4050軟塑粘土及粉質(zhì)粘土1020密實(shí)中砂5060可塑粘土及粉質(zhì)粘土3040粗砂及細(xì)礫75硬塑粘土及粉質(zhì)粘土45堅(jiān)硬粘土6075松散土10混雜的礫土及粘土8090粉土1030含砂的礫石90100鋼繩、滑車(chē)組法：此法是借機(jī)械力量,通過(guò)鋼繩、滑車(chē)裝置將取土器以等速壓入土中。 回轉(zhuǎn)法這種方法是使用回轉(zhuǎn)式取土器取樣。取土?xí)r內(nèi)管壓入取樣，外管回轉(zhuǎn)削切的廢土一般用機(jī)械鉆機(jī)靠沖洗液帶出孔口。使用這種方法取樣可減少土試樣的擾動(dòng)程度，從而提高取樣質(zhì)量。三、取樣質(zhì)量要求1、土試樣質(zhì)量等級(jí)按照取樣方法及試驗(yàn)?zāi)康?，巖土工程勘察規(guī)范對(duì)土試樣的質(zhì)量等級(jí)作出了規(guī)定，見(jiàn)下表，下表是不同取樣的方法與工具適用的土類(lèi)及所取土樣質(zhì)量等級(jí)。土試樣質(zhì)量等級(jí)等 級(jí)擾 動(dòng) 程 度試 驗(yàn) 項(xiàng) 目不擾動(dòng)土類(lèi)定名、含水量、密度、強(qiáng)度參數(shù)、變形參數(shù)、固結(jié)壓密參數(shù)輕微擾動(dòng)土類(lèi)定名、含水量、密度顯著擾動(dòng)土類(lèi)定名、含水量完全擾動(dòng)土類(lèi)定名注： 不擾動(dòng)土試樣系指雖原位應(yīng)力狀態(tài)改變，但土的結(jié)構(gòu)、密度、含水量變化很小，能滿足各項(xiàng)室內(nèi)試驗(yàn)要求的土試樣。 因無(wú)法取得級(jí)土試樣而必須使用級(jí)土試樣進(jìn)行強(qiáng)度、變形、固結(jié)壓密參數(shù)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)慎重使用試驗(yàn)成果。2、取樣技術(shù)要求在鉆孔中采取級(jí)土試樣，操作方法應(yīng)符合以下要求： 在地下水位以上鉆進(jìn)遇水易于浸濕而影響土試樣質(zhì)量的土層，不允許向孔內(nèi)注水或使用沖洗液。 在地下水位以下的軟土、粉土及砂土中鉆進(jìn)宜采用泥漿護(hù)壁。如使用套管，應(yīng)始終保持孔內(nèi)水位等于或稍高于地下水位，且取樣位置至少應(yīng)低于套管底部1米。 如采用沖擊、振動(dòng)等方法鉆進(jìn)，至少應(yīng)在預(yù)計(jì)取樣位置以上1米開(kāi)始改用回轉(zhuǎn)方式鉆至取樣位置。 下放取土器之前應(yīng)仔細(xì)清孔，孔底殘留浮土厚度不得大于取土器段廢土段長(zhǎng)度 ，下放取土器時(shí)禁止沖擊孔底。 采取土試樣宜用快速靜力連續(xù)壓入法，避免錘擊時(shí)搖晃。 對(duì)粘性較強(qiáng)的土層，上提取土器之前可回轉(zhuǎn)3圈，使土試樣從底端斷開(kāi)。不同取樣方法與工具適用的土類(lèi)及所取土試樣質(zhì)量等級(jí)取樣方法與工具工具主要型號(hào)適用土類(lèi)土試樣質(zhì)量等級(jí)鉆孔取樣標(biāo)準(zhǔn)貫入器SPT粘性土、粉土、砂土厚壁敞口取土器粘性土、粉土、砂土中厚壁敞口取土器粘性土、粉土、砂土薄壁取土器敞口Shelby 管，國(guó)產(chǎn)CB型粘性土、粉土固定活塞Hvorslev 型，NGI型軟土、粉土、粉砂水壓活塞Osterberg型自由活塞Denison型、pitcher型回轉(zhuǎn)式取土器單動(dòng)三重（二重）管雙動(dòng)三重（二重）管Delft型、瑞典型粘性土、粉土、粉細(xì)砂薄膜（片）連續(xù)取土器硬粘土、中粗砂、礫石、軟巖螺紋鉆頭軟土、粉土巖芯鉆頭粘性土、粉土、砂土、軟巖探井（槽）取樣人工刻取塊狀土樣各種土類(lèi)注：1、取土器的設(shè)計(jì)與制造需符合表3-5技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2、取土器使用前，在其內(nèi)壁涂上潤(rùn)滑料。禁止使用刃口卷折、殘缺、取樣管壓 扁、內(nèi)壁銹蝕、襯管卷折或搭接不平的取土器。3、土試樣封裝、保存及運(yùn)輸級(jí)土試樣的封裝、保存及運(yùn)輸應(yīng)符合下列要求： 取出土試樣應(yīng)及時(shí)妥善裝箱，并填塞緩沖材料，避免運(yùn)輸途中顛簸。對(duì)易于振動(dòng)液化、水份離析的土試樣宜就近進(jìn)行試驗(yàn)。 土試樣采取后至試驗(yàn)前的存放時(shí)間不宜超過(guò)3周。四、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)： 1、鉆進(jìn)方法： 為保證標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)用的鉆孔的質(zhì)量，要求采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)至試驗(yàn)標(biāo)高以上15cm處，應(yīng)停止鉆進(jìn)。為保持孔壁穩(wěn)定，必要時(shí)可用泥漿或套管護(hù)壁。如使用水沖鉆進(jìn)，應(yīng)使用側(cè)向水沖鉆頭，不能用底端向下水沖鉆頭，以使孔底土盡可能性少擾動(dòng)。鉆孔直徑在63.5150mm間，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 仔細(xì)清除孔底殘土到試驗(yàn)標(biāo)高； 在地下水位以下鉆進(jìn)時(shí)遇承壓含水砂層，孔內(nèi)水位或泥漿面始終應(yīng)高于地下水位足夠的高度，以減少土的擾動(dòng)。否則會(huì)產(chǎn)生孔底涌土，大大降低N值。 當(dāng)下套管時(shí)，要防止套管下過(guò)頭，套管內(nèi)的土未清除，貫入套管內(nèi)的土，使N值急增，不反映實(shí)際情況。 下鉆具時(shí)要緩慢下放，避免松動(dòng)孔底土。 2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)所用的鉆桿應(yīng)定期檢查，鉆桿相對(duì)彎曲應(yīng)小于1/1000，接頭應(yīng)牢固，否則受錘擊后鉆桿會(huì)側(cè)后晃動(dòng)。 3、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)應(yīng)采用自動(dòng)脫鉤的自由落錘法，并減小導(dǎo)向桿與錘間的摩阻力，以保持錘擊能量恒定，它對(duì)N值影響極大。 4、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，先將整個(gè)桿件系統(tǒng)連同靜置于鉆桿頂端的錘擊系統(tǒng)一起下到孔底，在靜重下貫入器的初始貫入度，在國(guó)外也作記錄，加初始貫入度已超過(guò)450mm，不作錘擊貫入試驗(yàn)，N值記為零。標(biāo)貫試驗(yàn)分兩段進(jìn)行： 預(yù)打階段：先將貫入器打入土中150mm，錘擊已達(dá)50擊，貫入度未達(dá)150mm，記錄實(shí)際貫入度。 試驗(yàn)階段：將貫入器再打入土中300mm，記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計(jì)打入300mm的錘擊數(shù)即為標(biāo)貫擊數(shù)N。累計(jì)擊數(shù)已達(dá)50擊（國(guó)外也有定為100擊的），而貫入度未