CN109060417A - 一种原状粗粒土取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原状粗粒土取样方法，将液态薄荷醇渗入对待取样土层内；待薄荷醇和粗粒土完全胶结后，采用取样装置取出待测试土样；对取出待测试土样进行去薄荷醇处理后进行含水率测量恢复，待含水率恢复至原取样土层含水率即完成取样，利用薄荷醇与粗粒土的胶结作用，解决了粗粒土取样时的破坏和扰动问题，也解决了冷冻法取样时的冻胀问题，又利用薄荷醇的高挥发性实现对粗粒土内部薄荷醇的提取过程，解决了常规取样时土样的破坏、扰动和现场控制冻结时面临的冻胀问题；本发明利用薄荷醇的易挥发、无毒、常温下为无色晶体等性质，实现粗粒土的取样与后期薄荷醇的提取过程。

Description

一种原状粗粒土取样方法

技术领域

本发明设计岩土勘察领域，具体设计一种原状粗粒土取样方法。

背景技术

为了给岩土勘察施工提供可靠的设计依据，常常采用原状土试验的方法研究土层的天然结构、抗剪强度，压缩系数、密实度等技术参数，以便确定地层的承载力和稳定性。原状土取样是岩土勘察中一项极为重要的基础工作，试样质量的好坏直接影响到整个岩土工程的设计与施工，特别是粗粒土取样时常常面临着试样的扰动与破坏问题，导致在研究粗粒土物理力学性质时困难极大。

长期以来，国内外也已经出现很多不同原理和不同类型的原状取土器和取样技术。采用现有TA89-64.8型原状取砂器、ф110双管自动调节超前靴取样器和原位冻结回转岩芯钻取技术进行了取砂试验，得出超前靴取砂法与冰冻取砂法相比有一定的优越性，但是存在着取样率低(20％-60％)和砂子扰动的问题；常规方法取样时都会产生一定的扰动，对松砂(D_r＜40％)取样，将使之变密，对紧砂(D_r＞75％)取样，将使之变松，当D_r＝40～70％范围内时，对不同的土取样扰动趋势不同。

目前，原状粗粒土的取样仍相当困难，面临着试样破坏和扰动的问题，造成对原状粗粒土性质的研究很不准确。

发明内容

发明的目的在于提供一种原状粗粒土取样方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，发明采用如下技术方案：

一种原状粗粒土取样方法，包括以下步骤：

步骤1)、将液态薄荷醇渗入对待取样土层内；

步骤2)、待薄荷醇和粗粒土完全胶结后，采用取样装置取出待测试土样；

步骤3)、对取出待测试土样进行去薄荷醇处理后进行含水率测量恢复，待含水率恢复至原取样土层含水率即完成取样。

进一步的，步骤1)中，将薄荷醇进行水浴加热至熔融状态，并保持在41℃～43℃。

进一步的，在液态薄荷醇渗入待取样土层内前，测量待取样土层现场温度，如果现场温度高于25℃，将加热板置于粗粒土表面，对粗粒土表面进行加热，使粗粒土表面的温度为60℃-80℃，然后在粗粒土表面放置玻璃片，将薄荷醇倒在玻璃片上流入土样内；

如果现场温度低于25℃，在待取样土层上钻孔，置入加热棒，同时结合待取样土层表面加热板对待取样土层加热，使粗粒土表面的温度为60℃-80℃，然后在钻孔内***单侧有漏孔的薄荷醇渗入管，将有漏孔的方向对着将要取样的位置，直接将薄荷醇灌入到渗漏管中，使薄荷醇直接灌入到粗粒土内部，在粗粒土表面放置玻璃片，将薄荷醇倒在玻璃片上流入土样内。

进一步的，将液态薄荷醇渗入对待取样土层内后静置不少于6h再进行切割取样。

进一步的，步骤1)中，在待取样土层渗入液态薄荷醇前，对现场粗粒土进行土样描述记录，包括颜色、土味、气味及杂质，并取代表土样进行含水率w测定。

进一步的，步骤3)中，将切割后的试样放入烘箱内，温度在80-95℃，每4-6个小时测一次试样的质量，直至质量变化不超过0.01g完成去薄荷醇处理，得到试样的干土质量m_s。

进一步的，根据试样的干土质量m_s和含水率w计算试样达到现场含水率时的质量m，计算公式如下：

m＝m_s(1+w) (1)

将烘干后的粗粒土放入干燥箱中，增加试样的含水率，通过测量试样的质量决定粗粒土在干燥箱中的时间，间隔时间测一次试样的质量，直到试样的质量达到现场原状粗粒土含水率时的质量m时，即完成原状粗粒土取样的全部过程。

与现有技术相比，发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种原状粗粒土取样方法，将液态薄荷醇渗入对待取样土层内；待薄荷醇和粗粒土完全胶结后，采用取样装置取出待测试土样；对取出待测试土样进行去薄荷醇处理后进行含水率测量恢复，待含水率恢复至原取样土层含水率即完成取样，利用薄荷醇与粗粒土的胶结作用，解决了粗粒土取样时的破坏和扰动问题，也解决了冷冻法取样时的冻胀问题，又利用薄荷醇的高挥发性实现对粗粒土内部薄荷醇的提取过程，解决了常规取样时土样的破坏、扰动和现场控制冻结时面临的冻胀问题；本发明利用薄荷醇的易挥发、无毒、常温下为无色晶体等性质，实现粗粒土的取样与后期薄荷醇的提取过程；由于粗粒土和薄荷醇胶结程度很好，所以粗粒土在整个取样和运输中都不存在扰动的问题，减少了试样在运输、储存、制备等过程中的进一步扰动问题；利用粗粒土和薄荷醇胶结程度很好，根据试验要求，将粗粒土切割成不同的大小和形状，以进行不同的试验，方便对粗粒土的各项性质更加细致的研究；利用粗粒土和薄荷醇胶结程度很好，适用于不同粒径大小的粗粒土，都能够形成光滑平整的切割面。薄荷醇对土样使用前后土样的孔隙结构和微观形貌几乎不产生任何改变，可见薄荷醇在粗粒土取样过程中和薄荷醇在灌入和挥发的过程中，对土样不产生任何扰动现象。

进一步的，在灌入薄荷醇时需在粗粒土表面放一块玻璃片防止薄荷醇对粗粒土的冲击，待薄荷醇和粗粒土胶结成为一个整体后，使用切割机对粗粒土进行切割。

附图说明

图1为本发明加热钻孔轴侧图。

图2为本发明薄荷醇渗漏管示意图。

图3为本发明粗粒土取样流程图。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步详细描述：

如图3所示，一种原状粗粒土取样方法，包括以下步骤：

步骤1)、将液态薄荷醇渗入对待取样土层内；

步骤2)、采用取样装置取出待测试土样；

步骤3)、对取出待测试土样进行去薄荷醇处理后进行含水率测量恢复，待含水率恢复至原取样土层含水率即完成取样。

步骤1)中，在待取样土层渗入液态薄荷醇前，对现场粗粒土进行土样描述记录，包括颜色、土味、气味及杂质，并取代表土样进行含水率测定。

步骤1)中，将薄荷醇进行水浴加热，在薄荷醇未完全融化为液态时，将大烧杯内水的温度控制在60℃～80℃，待薄荷醇完全融化为液态时，将大烧杯内水的温度控制在41℃～43℃，薄荷醇的熔点为42℃，在这个温度范围内，薄荷醇能够长期维持现在一个液体的状态。

在液态薄荷醇渗入待取样土层内前，测量待取样土层现场温度，如果现场温度高于25℃，将加热板置于粗粒土表面，对粗粒土表面进行加热，使粗粒土表面的温度为60℃-80℃，然后在粗粒土表面放置玻璃片，将薄荷醇倒在玻璃片上流入土样内；

如果现场温度低于25℃，如图1所示，在待取样土层上钻孔，置入加热棒，同时结合待取样土层表面加热板对待取样土层加热，使粗粒土表面的温度为60℃-80℃，如图2所示，然后在钻孔内***单侧有漏孔的薄荷醇渗入管，将有漏孔的方向对着将要取样的位置，直接将薄荷醇灌入到渗漏管中，使薄荷醇直接灌入到粗粒土内部，在粗粒土表面放置玻璃片，将薄荷醇倒在玻璃片上流入土样内。

根据现场环境温度，估算薄荷醇与粗粒土的胶结时间，室温时(20℃)薄荷醇与粗粒土的胶结时间为6h～8h，待薄荷醇和粗粒土完全胶结后，使用切割机将胶结的粗粒土切割成需要形状，完成取样；

将现场取回来的试样，按照试验要求的试样尺寸在室内进行精密的切割，将切割成型的试样放入试验模具中，为了进行相关的力学试验还需要将粗粒土中的薄荷醇提取出来和试样中含水量的恢复。

将切割后的试样放入烘箱内，温度控制在80-95℃，每4-6个小时测一次试样的质量，直至质量变化不超过0.01g完成去薄荷醇处理；对于室内剪切试样的试样大小，通常烘干时间需要72h，烘干的时间与烘箱内试样的总质量、烘箱的尺寸及通风***的效率有关，具体烘干时间以质量稳定不变为标准，直到试样的质量稳定不变，此时认定为粗粒土内的薄荷醇和水分完全挥发。

烘干后的试样还需恢复到现场原状粗粒土的含水率，根据试样的干土质量m_s和含水率w计算试样达到现场含水率时的质量m，计算公式如下：

m＝m_s(1+w) (1)

将烘干后的粗粒土放入干燥箱中，增加试样的含水率，通过测量试样的质量决定粗粒土在干燥箱中的时间，间隔时间测一次试样的质量，直到试样的质量达到现场原状粗粒土含水率时的质量m时，试样满足要求，此时完成原状粗粒土取样的全部过程。

本发明利用薄荷醇在常温下为无色晶体，熔点为41℃-43℃，经水浴加热后变成清澈的液体，温度降低后又会变为固体的特点；将待测土样进行固结后，在利用薄荷醇在室温下可以升华、具有很强的挥发性的特点，能够实现临时的固型和后期的可逆去除，经研究薄荷醇在粗粒土内部能够完全挥发，无残留；薄荷醇通常是由薄荷的茎叶经过水蒸气蒸馏提纯得到，是一种无色针状晶体，它常用于香烟、牙膏、香水、饮料、糖果和化妆品中的添加剂和赋香剂，在一定的防护措施下能够做到薄荷醇的完全无毒性；薄荷醇在使用前后的孔隙结构和微观形貌上几乎不产生任何改变，可知薄荷醇在进行粗粒土取样时不会对粗粒土的孔隙结构和微观形貌产生影响。

Claims (7)

1.一种原状粗粒土取样方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、将液态薄荷醇渗入对待取样土层内；

步骤2)、待薄荷醇和粗粒土完全胶结后，采用取样装置取出待测试土样；

步骤3)、对取出待测试土样进行去薄荷醇处理后进行含水率测量恢复，待含水率恢复至原取样土层含水率即完成取样。

2.根据权利要求1所述的一种原状粗粒土取样方法，其特征在于，步骤1)中，将薄荷醇进行水浴加热至熔融状态，并保持在41℃～43℃。

3.根据权利要求1所述的一种原状粗粒土取样方法，其特征在于，在液态薄荷醇渗入待取样土层内前，测量待取样土层现场温度，如果现场温度高于25℃，将加热板置于粗粒土表面，对粗粒土表面进行加热，使粗粒土表面的温度为60℃-80℃，然后在粗粒土表面放置玻璃片，将薄荷醇倒在玻璃片上流入土样内；

如果现场温度低于25℃，在待取样土层上钻孔，置入加热棒，同时结合待取样土层表面加热板对待取样土层加热，使粗粒土表面的温度为60℃-80℃，然后在钻孔内***单侧有漏孔的薄荷醇渗入管，将有漏孔的方向对着将要取样的位置，直接将薄荷醇灌入到渗漏管中，使薄荷醇直接灌入到粗粒土内部，在粗粒土表面放置玻璃片，将薄荷醇倒在玻璃片上流入土样内。

4.根据权利要求1所述的一种原状粗粒土取样方法，其特征在于，将液态薄荷醇渗入对待取样土层内后静置不少于6h再进行切割取样。

5.根据权利要求1所述的一种原状粗粒土取样方法，其特征在于，步骤1)中，在待取样土层渗入液态薄荷醇前，对现场粗粒土进行土样描述记录，包括颜色、土味、气味及杂质，并取代表土样进行含水率w测定。

6.根据权利要求5所述的一种原状粗粒土取样方法，其特征在于，步骤3)中，将切割后的试样放入烘箱内，温度在80-95℃，每4-6个小时测一次试样的质量，直至质量变化不超过0.01g完成去薄荷醇处理，得到试样的干土质量m_s。

7.根据权利要求6所述的一种原状粗粒土取样方法，其特征在于，根据试样的干土质量m_s和含水率w计算试样达到现场含水率时的质量m，计算公式如下：

m＝m_s(1+w) (1)

将烘干后的粗粒土放入干燥箱中，增加试样的含水率，通过测量试样的质量决定粗粒土在干燥箱中的时间，间隔时间测一次试样的质量，直到试样的质量达到现场原状粗粒土含水率时的质量m时，即完成原状粗粒土取样的全部过程。