CN110286024A - 冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法。所述冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，包括以下步骤：S1：从试验钻孔中用取土器取出的饱和松软砂土原状样；S2：将所述取土器中的饱和松软砂土进行封存后置于冰柜内冷冻，然后采用冰冻法将冷冻后的饱和松软砂土运送至实验室；S3：将冰冻后的饱和松软砂土从所述取土器中取出后在自然温度下解冻；S4：将解冻后的饱和松软砂土进行制样、实验。本发明提供的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法具有设计合理、使用方便、可用冰冻后的饱和松软砂土原状样试验结果代替该土层的原状样物理力学指标的优点。

Description

冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法
技术领域
本发明涉及取样技术领域，尤其涉及一种冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法。
背景技术
在饱和松软砂土场地尤其是尾矿库勘察中，在钻机勘探过程中，需要钻进土层采用取土器获取原状土土样，而遇到松软饱和砂土，由于其较为松散，则采用取土器获取原状土样，由于饱和松软砂土粒间结构强度较低，从钻探现场经过汽车运输回到实验室后，所取试样开样无法形成环刀原状样，因此很难完成松软饱和砂土的力学试验。
因此，有必要提供一种新的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种设计合理、使用方便、可用冰冻后的饱和松软砂土原状样试验结果代替该土层的原状样物理力学指标的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，包括以下步骤：
S1：从试验钻孔中用取土器取出的饱和松软砂土原状样；
S2：将所述取土器中的饱和松软砂土进行封存后置于冰柜内冷冻，然后采用冰冻法将冷冻后的饱和松软砂土运送至实验室；
S3：将冰冻后的饱和松软砂土从所述取土器中取出后在自然温度下解冻；
S4：将解冻后的饱和松软砂土进行制样、实验。
优选的，所述S2中将所述取土器中的饱和松软砂土利用保鲜膜进行封存，然后将封存后的饱和松软砂土放置在冰柜内，冰柜温度控制在-12℃，且冷冻时间控制在2-3小时。
优选的，所述取土器包括套管和位于所述套管内的内管，所述套管内滑动密封安装有推块，所述推块的底部与所述内管的顶部相接触，所述套管的顶部固定安装有支撑管，所述支撑管内转动安装有支撑杆，所述支撑杆的底端开设有螺纹槽，所述螺纹槽内螺纹安装有螺杆，所述螺杆的底端延伸至所述套管内并与所述推块的顶部固定连接，所述内管的两侧均开设有底部为开口的定位槽，两个所述定位槽相互靠近的一侧内壁上均开设有弧形卡槽，所述套管的两侧均设有固定板，所述固定板上滑动安装有卡杆，两个所述卡杆相互靠近的一侧分别延伸至两个弧形卡槽内，卡块上固定套设有与套管相接触的安装块，两个所述安装块相互远离的一侧均固定安装有弹簧的一端，弹簧的另一端与相对应的固定板固定连接。
优选的，所述套管的内腔内径为75mm，内腔长度为350mm，推块的厚度为50mm。
优选的，所述套管的顶部内壁上开设有滑动孔，螺杆贯穿所述滑动孔并与滑动孔的内壁滑动连接。
优选的，所述滑动孔的两侧内壁上均固定安装有滑块，所述螺杆的两侧均开设有滑槽，所述滑块与相对应的所述滑槽的内壁滑动连接。
优选的，所述支撑杆的顶端固定安装有转动杆，所述转动杆的顶端固定安装有把手。
优选的，两个所述固定板相互靠近的一侧均固定安装有两个与套管固定连接的支撑架，所述卡杆与所述套管滑动连接。
、根据权利要求所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述支撑杆的外侧固定套设有轴承，所述轴承的外圈与所述支撑管的内壁固定连接。
与相关技术相比较，本发明提供的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法具有如下有益效果：
本发明提供一种冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，对钻探现场取土器获取的松软饱和砂土原状土样进行冰冻到一定温度后，然后运输到实验室进行开样试验，试验结果表明，冰冻后松软饱和砂土原状样在实验室能够顺利地进行环刀开样，并对其进行物理力学试验，试验结果与不冰冻的松软饱和砂土土样相差较小，相差值在0.1-3％之间，所以可以用冰冻后的饱和松软砂土原状样试验结果代替该土层的原状样物理力学指标；本发明的主要特点就是克服了在饱和松软砂土场地尤其在尾矿库勘察中野外钻探遇到饱和松软砂土无法获取原状样在实验室制样完成物理力学试验，无法获取饱和松软砂土层的物理力学指标，严重制约了岩土设计精度的问题。解决了以往饱和松软砂土取值主要根据岩土工程师经验并结合现场原位测试试验对饱和松软砂土层物理力学指标进行估值，估值的精度取决于岩土工程师的水平和经验，随意性大，力学指标估值大了，造成岩土工程设计浪费，估值小了，容易引发岩土工程安全事故的问题。
附图说明
图1为本发明提供的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法的工作流程图；
图2为冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法所采用的其中一种取土器的剖视结构示意图；
图3为图2所示的A部放大示意图；
图4为图2所示的B部分的放大示意图。
图中标号：1、套管，2、推块，3、支撑管，4、支撑杆，5、螺纹槽，6、螺杆，7、滑动孔，8、转动杆，9、把手，10、内管，11、定位槽，12、弧形卡槽，13、固定板，14、卡杆，15、安装块，16、弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1、图2、图3和图4，其中，图1为本发明提供的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法的工作流程图；图2为冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法所采用的其中一种取土器的剖视结构示意图；图3为图2所示的A部放大示意图；图4为图2所示的B部分的放大示意图。
冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，包括以下步骤：
S1：从试验钻孔中用取土器取出的饱和松软砂土原状样；
S2：将所述取土器中的饱和松软砂土进行封存后置于冰柜内冷冻，然后采用冰冻法将冷冻后的饱和松软砂土运送至实验室；
具体的，取土的饱和松软砂土密封于取土筒置于冰拒，在-12℃冷冻2-3小时后见土样表面有微薄的霜点，切开土样内部与未冻的土样相似，在较短的时间(2-3小时)温度在-I2℃时只形成表面稍硬的“壳”；然后采用冰冻法运输到试验室。
S3：将冰冻后的饱和松软砂土从所述取土器中取出后在自然温度下解冻；
S4：将解冻后的饱和松软砂土进行制样、实验。
所述S2中将所述取土器中的饱和松软砂土利用保鲜膜进行封存，然后将封存后的饱和松软砂土放置在冰柜内，冰柜温度控制在-12℃，且冷冻时间控制在2-3小时。
所述S3中，将取土器中冰冻的饱和松软砂土取出，放置在托盘上进行自然解冻，且解冻时间控制在10-30min。
本实施例中，可以采用现有技术的取土器取样。
在另一实施例中，也可以采用不同于现有技术的取土器取样。
该取土器包括套管1和位于所述套管1内的内管10，所述套管1内滑动密封安装有推块2，所述推块2的底部与所述内管10的顶部相接触，所述套管1的顶部固定安装有支撑管3，所述支撑管3内转动安装有支撑杆4，所述支撑杆4的底端开设有螺纹槽5，所述螺纹槽5内螺纹安装有螺杆6，所述螺杆6的底端延伸至所述套管1内并与所述推块2的顶部固定连接，所述内管10的两侧均开设有底部为开口的定位槽11，两个所述定位槽11相互靠近的一侧内壁上均开设有弧形卡槽12，所述套管1的两侧均设有固定板13，所述固定板13上滑动安装有卡杆14，两个所述卡杆14相互靠近的一侧分别延伸至两个弧形卡槽12内，卡块14上固定套设有与套管1相接触的安装块15，两个所述安装块15相互远离的一侧均固定安装有弹簧16的一端，弹簧16的另一端与相对应的固定板13固定连接。
所述套管1的内腔内径为75mm，内腔长度为350mm，推块2的厚度为50mm。
所述套管1的顶部内壁上开设有滑动孔7，螺杆6贯穿所述滑动孔7并与滑动孔7的内壁滑动连接。
所述滑动孔7的两侧内壁上均固定安装有滑块，所述螺杆6的两侧均开设有滑槽，所述滑块与相对应的所述滑槽的内壁滑动连接。
所述支撑杆4的顶端固定安装有转动杆8，所述转动杆8的顶端固定安装有把手9。
两个所述固定板13相互靠近的一侧均固定安装有两个与套管1固定连接的支撑架，所述卡杆14与所述套管1滑动连接。
所述支撑杆4的外侧固定套设有轴承，所述轴承的外圈与所述支撑管3的内壁固定连接。
本实施例中，从试验钻孔中用套管1取出的饱和松软砂土原状样；将所述取土器中的饱和松软砂土进行封存后置于冰柜内冷冻，然后采用冰冻法将冷冻后的饱和松软砂土运送至实验室；将冰冻后的饱和松软砂土从所述取土器中取出后在自然温度下解冻；将解冻后的饱和松软砂土进行制样、实验，其中在-12℃冷冻2-3小时后见土样表面有微薄的霜点，切开土样内部与未冻的土样相似，在较短的时间(2-3小时)温度在-I2℃时只形成表面稍硬的“壳”，通过与不冰冻的土样试验结果对比，冰冻与不冰冻的物理力学指标是基本相同的(相差值在0.1-3％之间)，在允许误差范围内，可以用冰冻的饱和松软砂土原状样试验结果代替其原状样物理力学指标；
且在对冰冻后的饱和松软砂土从取土器上取出时，只需保持套管1不动，然后转动把手9，把手9带动转动杆8转动，转动杆8带动支撑杆4转动，支撑杆4带动螺杆6在滑动孔7内向下运动，螺杆6推动推块2在套管1内向下运动，推块2推动内管10向下运动，内管10通过弧形卡槽12推动卡杆14运动，使两个卡杆14相互远离，卡杆14带动安装块15运动，弹簧16被压缩，从而就可快速的将冰冻后的饱和松软砂土连带内管10从套管1内推出一部份，从而方便了冰冻后的饱和松软砂土连带内管10从套管1内取出，从而方便了对冰冻后的饱和松软砂土进行后续操作。
与相关技术相比较，本发明提供的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法具有如下有益效果：
本发明提供一种冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，对钻探现场取土器获取的松软饱和砂土原状土样进行冰冻到一定温度后，然后运输到实验室进行开样试验，试验结果表明，冰冻后松软饱和砂土原状样在实验室能够顺利地进行环刀开样，并对其进行物理力学试验，试验结果与不冰冻的松软饱和砂土土样相差较小，相差值在0.1-3％之间，所以可以用冰冻后的饱和松软砂土原状样试验结果代替该土层的原状样物理力学指标；
本发明的主要特点就是克服了在饱和松软砂土场地尤其在尾矿库勘察中野外钻探遇到饱和松软砂土无法获取原状样在实验室制样完成物理力学试验，无法获取饱和松软砂土层的物理力学指标，严重制约了岩土设计精度的问题。解决了以往饱和松软砂土取值主要根据岩土工程师经验并结合现场原位测试试验对饱和松软砂土层物理力学指标进行估值，估值的精度取决于岩土工程师的水平和经验，随意性大，力学指标估值大了，造成岩土工程设计浪费，估值小了，容易引发岩土工程安全事故的问题。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：从试验钻孔中用取土器取出的饱和松软砂土原状样；
S2：将所述取土器中的饱和松软砂土进行封存后置于冰柜内冷冻，然后采用冰冻法将冷冻后的饱和松软砂土运送至实验室；
S3：将冰冻后的饱和松软砂土从所述取土器中取出后在自然温度下解冻；
S4：将解冻后的饱和松软砂土进行制样、实验。
2.根据权利要求1所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述S2中将所述取土器中的饱和松软砂土利用保鲜膜进行封存，然后将封存后的饱和松软砂土放置在冰柜内，冰柜温度控制在-12℃，且冷冻时间控制在2-3小时。
3.根据权利要求1所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述S3中，将取土器中冰冻的饱和松软砂土取出，放置在托盘上进行自然解冻，且解冻时间控制在10-30min。
4.根据权利要求1所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述取土器包括套管和位于所述套管内的内管，所述套管内滑动密封安装有推块，所述推块的底部与所述内管的顶部相接触，所述套管的顶部固定安装有支撑管，所述支撑管内转动安装有支撑杆，所述支撑杆的底端开设有螺纹槽，所述螺纹槽内螺纹安装有螺杆，所述螺杆的底端延伸至所述套管内并与所述推块的顶部固定连接，所述内管的两侧均开设有底部为开口的定位槽，两个所述定位槽相互靠近的一侧内壁上均开设有弧形卡槽，所述套管的两侧均设有固定板，所述固定板上滑动安装有卡杆，两个所述卡杆相互靠近的一侧分别延伸至两个弧形卡槽内，卡块上固定套设有与套管相接触的安装块，两个所述安装块相互远离的一侧均固定安装有弹簧的一端，弹簧的另一端与相对应的固定板固定连接。
5.根据权利要求4所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述套管1的内腔内径为75mm，内腔长度为350mm，推块的厚度为50mm。
6.根据权利要求4所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述套管的顶部内壁上开设有滑动孔，螺杆贯穿所述滑动孔并与滑动孔的内壁滑动连接。
7.根据权利要求6所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述滑动孔的两侧内壁上均固定安装有滑块，所述螺杆的两侧均开设有滑槽，所述滑块与相对应的所述滑槽的内壁滑动连接。
8.根据权利要求4所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述支撑杆的顶端固定安装有转动杆，所述转动杆的顶端固定安装有把手。
9.根据权利要求4所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，两个所述固定板相互靠近的一侧均固定安装有两个与套管固定连接的支撑架，所述卡杆与所述套管滑动连接。
10.根据权利要求4所述的冰冻法制取饱和松软砂土原状样的方法，其特征在于，所述支撑杆的外侧固定套设有轴承，所述轴承的外圈与所述支撑管的内壁固定连接。
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