CN108593341B - 一种大型原状黄土取样方法 - Google Patents

一种大型原状黄土取样方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型原状黄土取样方法，包括：确定拟取土样地点，机械开挖高度至大型圆形土柱，再人工开挖大型圆形土柱至拟取土样标高；控制大型圆形土柱上表面水平面，采用大型环刀垂直下压，并用切土刀边压边削至大型圆形土柱高出环刀；钢丝锯切开大型圆形土柱与地表连接处得到土样，翻转土样、削平下部，采用保鲜膜包裹连同大型环刀整个土样；密目纱布条包裹，热熔蜡液均匀涂刷至蜡液凝固，并标明土体的上下面；土样编号，装入泡沫箱内，胶带密封纸箱，装车运输；去除蜡油，拆开纱布，拧开螺丝即可。本方法不改变土体的应力状态，保证了不产生扰动。取得的土样能够满足大尺寸的力学试验对土样尺寸、扰动程度、物理力学性质保持的要求。

Description

一种大型原状黄土取样方法
技术领域
本发明涉及岩土工程土工试验技术领域，涉及一种取样方法，具体是一种大尺寸原状黄土取样方法，该方法可将大尺寸原状黄土样在低扰动状态下从原土层中取出，保护及搬运至试验地点。
背景技术
在黄土状土地区进行建筑物施工时，由于黄土状土具有湿陷性，对建构筑物地基影响很大，因此在该地区如何准确评价黄土状土的物理力学指标显得尤为重要。通常黄土物理力学指标受不同的测试手段、取样方法、试验方法、仪器精度等诸多因素影响，其中采用不同的取样方法是影响其物理力学指标准确性的关键因素。目前经常采用的原状黄土土取样方法有：
(1)探井取样：整平取试样处表面。按容器净空轮廓，除去四周土体，形成土柱，其大小应比容器内腔尺寸小20mm。套上容器边框，边框上缘应比土样柱高10mm，然后浇入热腊液，腊液应填满土样与容器之间的空隙至框顶，并与之齐平待腊液凝固后用盖板封上。挖开试样根部，使之与母体分离，再颠倒过来削去根部多余土料，土试样应比容器边框低10mm，然后浇满热腊液，待凝固后将底盖板封上。
(2)钻探取样：使用钻机钻至取样位置清孔后,将厚壁敞口取样器用钻杆联接放入孔底,然后将主动钻杆提到足够高度,松开卷扬刹车,取样器及配套钻杆自由下落,取样器依靠上部钻杆下落产生的动能,快速冲入土层,切取土样。
使用以上方法取得的土样尺寸较小、扰动较大并且未给出运输与保存的方法，且开挖后卸载了土体周围的压力，改变了土体的应力状态，因此在土样移动、运输和保存过程中更易产生扰动。采用此类方法取得的土样进行含水率、密度试验和小尺寸的力学试验尚可，不能满足大尺寸的力学试验对土样尺寸、扰动程度、物理力学性质保持的要求。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种大型原状黄土取样和保护方法，该方法采用多种有效措施将大尺寸土样的扰动程度降至最低,保证了黄土原状样在取样、保护、搬运过程中，满足大型土工试验(大型原状黄土与结构物接触面直剪试验)对其物理力学性质的要求。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种大型原状黄土取样方法，包括以下步骤：
步骤一，确定拟取土样地点，先由机械开挖高度至比拟取土样标高高0.5m、直径大于大型环刀10cm的大型圆形土柱；
步骤二，再由人工开挖大型圆形土柱至拟取土样标高；
步骤三，用水平尺控制大型圆形土柱的上表面水平面，将大型环刀内表面用凡士林涂抹均匀，将大型环刀刀口向下垂直下压，并用切土刀沿大型环刀下部外周切削大型圆形土柱，边压边削至大型圆形土柱高出环刀；
步骤四，用钢丝锯切开大型圆形土柱与地表连接处得到土样，并翻转土样，削平土样下部，采用保鲜膜包裹连同大型环刀的整个土样；
步骤五，在保鲜膜的外表面用密目纱布条包裹，将热熔的蜡液均匀涂刷整个纱布条外表面，静置至蜡液凝固，并标明土体的上下面；
步骤六，将蜡液凝固后的土样编号，装入放置有泡沫的箱内，使用胶带密封纸箱，装车运至试验地点；
步骤七，去除蜡油，拆开纱布，拧开大型环刀外侧螺丝，即可使用土样。
对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
优选的，在无植物根茎、裂缝、杂质及夹层处确定拟取土样地点。
优选的，保持大型环刀刀口向下垂直下压的环向刀口在同一水平线上。
本发明所述方法采用的大型环刀，包括一对能够相互扣合连接的半圆形套筒，在半圆形套筒对接处设有外折边，半圆形套筒的底部设有环形刀口，一对半圆形套筒的外弧面上分别设有下压把手。
其中，所述环形刀口外壁沿半圆形套筒的下部高度1/3处呈外锥形分布，环形刀口内壁为平面，外壁呈锥形。
优选的，通过螺栓贯穿外折边的螺栓孔将一对半圆形套筒对接连接。
优选的，所述对接后的圆形套筒内壁呈圆柱体结构，对接后的圆形套筒内径r不小于50cm。
优选的，所述半圆形套筒的高度h与扣合后的半圆形套筒内径r比为4：5。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
采用本发明方法制得的土样尺寸大、扰动较小，且在不改变土体的应力状态的情况下运输，保障了土样移动、运输和保存过程中不产生扰动。采用本方法取得的土样能够满足大尺寸的力学试验对土样尺寸、扰动程度、物理力学性质保持的要求。大型环刀的使用，不仅在削样的时候方便了土样的切削成型，有效防止了切削过程中产生的扰动；并且在运输过程中对土体提供了一定的围压，减小了在取样及运输过程中外力扰动对土体物理力学性质的影响，而且避免土体自重过大而产生的变形。大型环刀的可拆卸的特点不仅仅方便了使用时土样的取出，而且有效防止了土样在取出环刀过程中可能引发的扰动。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明方法的流程图；
图2(a)-(d)为可拆卸式大型环刀装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明的一种大型原状黄土取样方法，包括以下步骤：
步骤一：在拟取土样地点，观察设计取样土层有无植物根茎、裂缝、杂质及夹层，若有植物根茎、裂缝、杂质及夹层则将取土地点更换至附近位置；先由机械开挖至比拟取土样标高高0.5m、直径大于大型环刀10cm的大型圆形土柱；
步骤二：再由人工开挖至拟取土样标高(若所需土样埋深不足0.5m则直接进行人工开挖)；在无无植物根茎、裂缝、杂质及夹层处，横向扩大工作面，将取样坑四周挖深，形成比大型环刀直径大10cm左右的大型圆形土柱；
步骤三：用水平尺控制上表面水平，将图一所示的大型环刀用螺丝拧紧，并用凡士林涂抹环刀内表面，刀口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀；
步骤四：开挖土样下部并用钢丝锯切开土样与地表连接处，翻转土样，削平土样下部，在整个土样连同大型环刀包周围包上保鲜膜；
步骤五：在保鲜膜的外表面用密目纱布条包裹后，将热熔的蜡液均匀刷满所有表面，静置到蜡液凝固，并标明土体的上下面；
步骤六：将蜡液凝固后的土样编号，装入四周和下部放置泡沫板的纸箱内，用松软散状材料将硬纸箱的空隙塞实后使用胶带密封纸箱；采用人工将装有土样的纸箱运至路况较好的公路上，装车运至试验地点；
步骤七：使用时，蜡油去除，把纱布拆开，拧开大型环刀外侧螺丝，即可使用土样。
如图2(a)-(d)所示，上述方法采用的大型环刀，包括一对能够相互扣合连接的半圆形套筒1，在半圆形套筒1对接处设有外折边3，通过螺栓4贯穿外折边3的螺栓孔将一对半圆形套筒1对接连接，对接后的圆形套筒内壁呈圆柱体结构，对接后的圆形套筒内径r不小于50cm。半圆形套筒的高度h与扣合后的半圆形套筒内径r比为4：5。半圆形套筒的底部设有环形刀口，一对半圆形套筒1的外弧面上分别设有下压把手2。环形刀口外壁沿半圆形套筒的下部高度1/3处呈外锥形分布，环形刀口内壁为平面，外壁呈锥形。
本发明先由机械开挖至比拟取土样标高高0.5m处，再由人工开挖至拟取土样标高，一方面保证了开挖的效率，另一方面防止大型机械对土样的扰动。在无植物根茎、无裂缝、无杂质级夹层位置处取土样，保证了土样在取样过程中，不会由于土样的原有缺陷造成损坏或破碎；使用钢丝锯进行土样的精细切削，防止普通锯锯入土体时侧面与土样摩擦扰动土样扰动土体或发生夹锯；使用大型环刀进行削样，不仅在削样的时候方便了土样的切削成型，有效防止了切削过程中产生的扰动，并且提供了一定的围压，减小了在取样及运输外力扰动对土体物理力学性质的影响，而且避免土体自重过大而产生的变形；密封后的土样使用四周设置有泡沫板的等尺寸定制的等尺寸厚壁纸箱包装,并采用松软散状小麦壳等材料塞实土样及箱壁之间的空隙,后使用胶带密封固定,具有很好的防振及受力缓冲效果,同时能够方便而安全的码放土箱；采用人工将装有土样的密封纸箱搬运至路况较好的公路上装车,最大限度的减少了由于路况不佳导致的土样颠簸受损的风险。在土样在去除环刀时，大型环刀可由两侧的螺栓控制进行拆卸，不仅方便了环刀的去除，而且保证了在去除过程中不会对土样产生扰动。本发明采用了多种有效措施将大尺寸土样的扰动程度降至最低,在黄土原状样的取样、保护、搬运过程中，有效的保护了其物理力学性质,解决了采用大尺寸黄土原状样进行大型室内试验的取样难题,从而使试验结果更加精确。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种大型原状黄土取样方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，确定拟取土样地点，先由机械开挖高度至比拟取土样标高高0.5m、直径大于大型环刀10cm的大型圆形土柱；
步骤二，再由人工开挖大型圆形土柱至拟取土样标高；
步骤三，用水平尺控制大型圆形土柱的上表面水平面，将大型环刀内表面用凡士林涂抹均匀，将大型环刀刀口向下垂直下压，并用切土刀沿大型环刀下部外周切削大型圆形土柱，边压边削至大型圆形土柱高出环刀；
步骤四，用钢丝锯切开大型圆形土柱与地表连接处得到土样，并翻转土样，削平土样下部，采用保鲜膜包裹连同大型环刀的整个土样；
步骤五，在保鲜膜的外表面用密目纱布条包裹，将热熔的蜡液均匀涂刷整个纱布条外表面，静置至蜡液凝固，并标明土体的上下面；
步骤六，将蜡液凝固后的土样编号，装入放置有泡沫的箱内，使用胶带密封纸箱，装车运至试验地点；
步骤七，去除蜡油，拆开纱布，拧开大型环刀外侧螺丝，即可使用土样；
所述大型环刀包括一对能够相互扣合连接的半圆形套筒，在半圆形套筒对接处设有外折边，半圆形套筒的底部设有环形刀口，一对半圆形套筒的外弧面上分别设有下压把手。
2.根据权利要求1所述的一种大型原状黄土取样方法，其特征在于，在无植物根茎、裂缝、杂质及夹层处确定拟取土样地点。
3.根据权利要求1所述的一种大型原状黄土取样方法，其特征在于，保持大型环刀刀口向下垂直下压的环向刀口在同一水平线上。
4.根据权利要求1所述的大型原状黄土取样方法，其特征在于，所述环形刀口外壁沿半圆形套筒的下部高度1/3处呈外锥形分布，环形刀口内壁为平面，外壁呈锥形。
5.根据权利要求1所述的大型原状黄土取样方法，其特征在于，通过螺栓贯穿外折边的螺栓孔将一对半圆形套筒对接连接。
6.根据权利要求1所述的大型原状黄土取样方法，其特征在于，所述对接后的圆形套筒内壁呈圆柱体结构，对接后的圆形套筒内径r不小于50cm。
7. 根据权利要求1所述的大型原状黄土取样方法，其特征在于， 所述半圆形套筒的高度h与扣合后的半圆形套筒内径r比为4：5。
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