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原狀土

鎖定
原狀土,通常又叫做原狀土樣,是保持天然含水量及天然結構的土樣。用來測定土的容重、天然孔隙比壓縮係數抗剪強度等指標。取土的方法通常採用壓入法、擊入法與迴旋擊入法。
中文名
原狀土
外文名
undisturbed soil
又    稱
不擾動土樣、原狀土樣
作    用
測定土的容重、抗剪強度等指標。

原狀土原狀土樣的概念

原狀土,別名不擾動土樣,是保持天然含水量及天然結構的土樣。
工程地質鑽探的主要任務之一是在岩土層採取岩心或原狀土試樣。在採取試樣過程中應該保持試樣的天然結構,如果試樣的天然結構受到破壞,便稱為“擾動樣”。擾動樣在工程地質勘查中是小容許的,除非叫確説明另有所用,否則此擾動樣作廢。天然結構的原狀試樣有岩心試樣和土試樣,岩心試樣的天然結構一般不易破壞,而土試樣卻很容易被擾動。
按照取樣方法和試驗目的,岩土工程勘查規範對土樣的擾動程度分為如下的質量等級:
Ⅰ級——不擾動,可進行土類定名、含水量、密度、強度參數、變形參數、固結壓密參數試驗。
Ⅱ級——輕微擾動,可進行土類定名、含水量、密度試驗。
Ⅲ級——顯著擾動,可進行土類定名、含水量試驗。
Ⅳ級——完全擾動,可用於土類定名。
在鑽孔取樣時,用薄壁取土器採取的土樣定為Ⅰ~Ⅱ級;用中厚壁或厚壁取土器採得土樣定為Ⅱ~Ⅲ級;用標準貫入器、螺旋鑽頭或岩心鑽頭所採得的黏性土、粉土、砂土和軟巖試樣皆定為Ⅲ~Ⅳ級。 [1] 

原狀土取土的方法

原狀土壓入法

壓入法分為連續壓入法和斷續壓入法兩種。前者是用滑輪組合裝置將取土器一次快速地壓入地層中,適用於較軟土層中的取樣;後者是將取土器分二次或多次壓入地層中。

原狀土擊入法

擊入法一般適用於較硬與堅硬的土層取樣,分為孔外擊入法和孔內擊入法兩種。孔外擊入法是在地表用吊錘打擊鑽桿上的打箍,將取土器擊入地層中。孔內擊入法是在孔內用重錘打擊圓柱形定向器,將取土器擊入地層中。孔內擊入法結構簡單,操作方便,取土效率高,土樣擾動小,故一般常採用該法。

原狀土迴轉擊入法

圖1 圖1
採取堅硬土層中的土樣或巖樣時,若上述取土方法無法採取,可採用機械迴轉鑽進用的迴轉壓入式取土器(雙層取樣器)。若須在岩層中採取原狀樣品時,可在岩心鑽探的岩心中直接挑選原狀土樣品。 [1]  如圖 所示。

原狀土取土器的類型及結構

原狀土取土器的類型

取土器的種類很多,可按下述原則分類:
(1)按取土器下部封閉形式分:敝口式和封閉式;
(2)按取土器上部封閉形式分:球閥封閉式,活閥封閉式和活塞封閉式;
(3)按取土器壁厚分:薄壁取土器,中壁取土器和厚壁取土器;
(4)按地層分:土層、砂礫石層、砂層和淤泥層取樣器。

原狀土取土器的結構

不同類型取土器其結構也不同,常用的原狀取土器(如圖2所示)由接頭、球閥、殘餘管、半合管、取樣筒及管靴等部件構成。
圖2 圖2
各部件的功能要求是:管靴應淬火處理,以保證有較大的強度、硬度和剛度;管靴刃口角度因切入土層性質不同而有差別,一般切入軟土層時刃口角度較小,切入硬土層時較大,對一般土層,刃口角度約為10°;半開合管內裝有取樣筒,取樣筒要求平整、圓度好、光滑;在半開管上部的殘餘管長度一般為300mm左右,供儲存土樣上部剩餘土之用;閥門及其他密封裝置的主要作用是排開孔內水柱對土樣的壓力,保護土樣的採取效果。取樣時,取土器內的水可隨土樣進入取樣筒內,而隨土樣的壓入衝開閥門,經上部排水孔排出流入孔壁間隙,提升取土器時,閥門關閉,孔內水不能進入取土器,起到密封作用。 [1] 

原狀土減少土樣擾動的注意事項

合理的鑽進方法是保證採取不擾動土樣的前提,特別對結構敏感或不穩定的土層尤為重要。從經驗來看,主要注意如下幾點:
(1)在結構性敏感土層和較疏鬆的砂層中需採用迴轉鑽進,而不得采用衝擊鑽進;
(2)用泥漿護孔,可以減少擾動,並注意在孔中保持足夠的靜水壓力,防止因孔內水位過低而導致孔底軟粘性土或砂層產生鬆動或湧起;
(3)取土鑽孔的孔徑要適當,取土器與孔壁間要有一定間隙,避免下放取土器時切削孔壁,擠進過多的廢土,尤其在軟土鑽孔中,時有縮徑現象,則更需加大取土器與孔壁的間隙;應保持鑽孔孔壁垂直,以避免取土器切刮孔壁;
(4)取土的前一次鑽進不宜過深,以免下部擬取部位的土層受擾動。並應在正式取土前,把已受一定程度擾動的孔底土柱清理掉,避免廢土過多,以及取土器頂部擠壓土樣;取土前還應準確丈量取土器深度和進尺深度等尺寸;
(5)取土過程中每個操作工序,均應細緻穩妥,以免造成擾動;取出的土應及時用蠟密封,並註明上下,貼上標籤,做好記錄;在土樣封存、運輸和開土做試驗時,都應注意避免擾動,嚴防振動、日曬、雨淋和凍結。 [1] 
參考資料
  • 1.    鄢泰寧主編.岩土鑽掘工程學.武漢:中國地質大學出版社,2001.08:127-130