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工程勘察工作中,一般在钻孔中采用重锤少击法采取黄土原状样。此法易对原状黄土产生扰动压实。
通过在钻孔旁的探坑中刻槽取样,做对比实验。可以对锤击取样的扰动程度进行定量评价。为岩土设计提供可靠的参数,准确判定黄土湿陷深度界限和湿陷等级。
一、地质概况
工地位于华北断块区、华北地洼区晋东南地穹,更新世后期黄土堆积,黄土丘陵上部的马兰黄土结构疏松、富孔洞,含钙质结核。下部夹古土壤层,常下伏砂砾石层,厚度变化大,属湿陷性黄土。
二、取样方法
在地下水位之上,共进行了13组钻孔与挖探采集原状黄土样品的对比试验。
无水钻探,采用φ127mm黄土取土器、重锤少击法采集黄土原状样。在钻孔旁2m外挖探坑,在钻孔相同深度处的孔壁上刻槽取样,样品尺寸长40cm×宽20cm×高30cm。
三、差异性分析
两种方法取得的原状黄土样,室内试验成果算术平均值统计结果见表1。
两种方法所取原状黄土样品的试验结果表明,钻探样品的天然孔隙比、压缩系数、湿陷系数、自重湿陷系数均小于挖探样品,钻探样品的天然含水率、天然密度、压缩模量、内摩擦角均大于挖探样品。
使用锤击法采集黄土原状样品,天然含水率提高4.7%、天然密度提高17.7%、压缩模量提高46.7%、内摩擦角提高6.1%;天然孔隙比降低31.8%、压缩系数降低46.7%。
四、对湿陷性评价的影响
根据两种方法取样进行室内试验,计算黄土的湿陷系数和自重湿陷系数,计算结果见表2。
从表2中,钻探样品的湿陷系数、自重湿陷系数均小于挖探样品。钻探样品为非湿陷性黄土,挖探样品湿陷性中等。
与钻探锤击取样比,人工挖探刻槽采集的黄土原状样品,湿陷系数平均提高89.4%、自重湿陷系数平均提高73.9%。
五、差异原因分析
本地区马兰黄土松散、富孔洞、欠压密、结构强度低。在同一位置相同深度,锤击取样与探井刻槽取样两种方法的室内试验成果有明显区别。
由上图可知,锤击取样的孔隙比,比探井刻槽取样低20%以上。
由上图可知,锤击取样的压缩系数,比探井刻槽取样低14%以上。
由上图可知,锤击取样的湿陷系数,比探井刻槽取样低25%以上。
综合分析,鉆探锤击取样的挤密作用,破坏了土的原始结构,使得黄土的天然含水率、天然密度、压缩模量、内摩擦角增大,天然孔隙比、压缩系数降低,从而降低了黄土的湿陷系数、自重湿陷系数。埋藏浅的黄土,扰动程度相对埋藏深的黄土高。
通过对比试验可知,探井取样对黄土的扰动小,所得室内试验成果可靠。
六、结语
在湿陷性黄土中,挖探取样比锤击取样获得的参数更可靠,可使工程项目更安全、更经济。
作者简介:孙小林,江苏省水文地质工程地质勘察院。
通过在钻孔旁的探坑中刻槽取样,做对比实验。可以对锤击取样的扰动程度进行定量评价。为岩土设计提供可靠的参数,准确判定黄土湿陷深度界限和湿陷等级。
一、地质概况
工地位于华北断块区、华北地洼区晋东南地穹,更新世后期黄土堆积,黄土丘陵上部的马兰黄土结构疏松、富孔洞,含钙质结核。下部夹古土壤层,常下伏砂砾石层,厚度变化大,属湿陷性黄土。
二、取样方法
在地下水位之上,共进行了13组钻孔与挖探采集原状黄土样品的对比试验。
无水钻探,采用φ127mm黄土取土器、重锤少击法采集黄土原状样。在钻孔旁2m外挖探坑,在钻孔相同深度处的孔壁上刻槽取样,样品尺寸长40cm×宽20cm×高30cm。
三、差异性分析
两种方法取得的原状黄土样,室内试验成果算术平均值统计结果见表1。
两种方法所取原状黄土样品的试验结果表明,钻探样品的天然孔隙比、压缩系数、湿陷系数、自重湿陷系数均小于挖探样品,钻探样品的天然含水率、天然密度、压缩模量、内摩擦角均大于挖探样品。
使用锤击法采集黄土原状样品,天然含水率提高4.7%、天然密度提高17.7%、压缩模量提高46.7%、内摩擦角提高6.1%;天然孔隙比降低31.8%、压缩系数降低46.7%。
四、对湿陷性评价的影响
根据两种方法取样进行室内试验,计算黄土的湿陷系数和自重湿陷系数,计算结果见表2。
从表2中,钻探样品的湿陷系数、自重湿陷系数均小于挖探样品。钻探样品为非湿陷性黄土,挖探样品湿陷性中等。
与钻探锤击取样比,人工挖探刻槽采集的黄土原状样品,湿陷系数平均提高89.4%、自重湿陷系数平均提高73.9%。
五、差异原因分析
本地区马兰黄土松散、富孔洞、欠压密、结构强度低。在同一位置相同深度,锤击取样与探井刻槽取样两种方法的室内试验成果有明显区别。
由上图可知,锤击取样的孔隙比,比探井刻槽取样低20%以上。
由上图可知,锤击取样的压缩系数,比探井刻槽取样低14%以上。
由上图可知,锤击取样的湿陷系数,比探井刻槽取样低25%以上。
综合分析,鉆探锤击取样的挤密作用,破坏了土的原始结构,使得黄土的天然含水率、天然密度、压缩模量、内摩擦角增大,天然孔隙比、压缩系数降低,从而降低了黄土的湿陷系数、自重湿陷系数。埋藏浅的黄土,扰动程度相对埋藏深的黄土高。
通过对比试验可知,探井取样对黄土的扰动小,所得室内试验成果可靠。
六、结语
在湿陷性黄土中,挖探取样比锤击取样获得的参数更可靠,可使工程项目更安全、更经济。
作者简介:孙小林,江苏省水文地质工程地质勘察院。