大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法技术

本发明专利技术公开了一种大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法，包括以下步骤：选定并处理采样中心孔；选定并处理采样周边孔：在采样中心孔的周围钻孔并处理得到多个围绕采样中心孔的采样周边孔；样品柱的形成与原地预处理：在采样周边孔以外开挖形成环形坑，被环形坑包围的位置形成初始样品柱，对初始样品柱进行包裹和注蜡后得到样品柱；移出样品柱；样品柱的后期处理与样品的形成：对样品柱进行注蜡和整体包裹后得到样品，运输至实验室，完成取样。本发明专利技术所述取样方法操作方便、扰动小、防冲击性好、费用低且易于运输，尤其适合大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样，所取样品可满足大型土工试验要求。

Sampling method of undisturbed soil samples of large scale unsaturated structural plateau moraine layer

The sampling method of the invention discloses a large size non saturated structural layer of undisturbed moraine plateau, comprises the following steps: selecting and processing the sample center hole; and peripheral hole: selected sampling and obtain a plurality of sampling around the center hole of the sampling holes around in sampling around the drill center hole; in situ formation and pre sample column: in sampling holes around the crater is formed outside the excavation, the crater surrounded by the formation of the initial sample column, wrapping and wax on the initial samples obtained after sample column column; out of sample; after the formation of stage treatment and sample column: wax injection and overall package of sample column after get the sample, transported to the laboratory, complete sampling. The sampling method has the advantages of convenient operation, small disturbance, shock proof, low cost and easy to transport, especially for large size sampling unsaturated structural plateau moraine undisturbed soil samples, the samples can meet the requirements of large-scale geotechnical test.

【技术实现步骤摘要】
大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法
本专利技术涉及一种高原冰碛层原状土样的取样方法，尤其涉及一种大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法。
技术介绍
冰碛土是由冰川作用堆积而成的土，一般由冰川堆积的块石、碎石、角砾、砂以及少量的粉土和粘性土组成。冰碛层分布区海拔一般在3500m以上，工程建设少，冰碛层研究程度低，工程经验缺乏。近年中国在冰碛层分布区已建或在建部分重大工程项目，如康定机场、稻城机场、川藏高速公路、川藏铁路等，对冰碛层工程特性研究取得了初步成果，具体如下：(1)冰碛层颗粒级配差，分布不均匀，层位变化大，属典型的不均匀地基。台丘岭脊区冰碛层颗粒粗，处于非饱和状态，一般具有超固结和泥质胶结特征，结构强度高，压缩性低、承载力高；沟谷区冰碛层以砂土、粉土为主，颗粒细、多松散，压缩性高、承载力低，多具有液化特性。(2)水文地质条件复杂，具有含水层厚薄不均，渗透系数变化大，潜水、承压水交错分布的特点。原场地冰碛层在地下水长期作用下会发生渗透变形破坏；在工程作用下，冰碛层结构破坏，渗透性加强，短期内可发生渗透破坏。(3)细粒为主的冰碛层结构破坏后，在水的浸泡作用下，承载力、抗剪性能等迅速衰减，甚至丧失。高原环境艰苦，试验条件差，在现场进行冰碛层结构、成分、渗透、变形机理等相关试验研究难度大，成本高，需要采取大尺寸样品运至内地的实验室进行试验和研究。但冰碛层中含有碎石、角砾、砂等粗粒物质，一般具有超固结特性和泥质胶结特征，具有结构性强的特点，采取大尺寸原状样品时易散碎、易开裂，目前还未见有采取大尺寸高原冰碛层原状土样的文献。现有的采取冰碛层样品方法有以下几种：1、在设计的深度上，首先切出冰碛层圆柱，然后套上铁皮圆桶；挖出圆柱，用刮灰刀等修平顶面和底面，盖上铁皮盖，现场用胶带密封，填写并贴上标签。2、使用钻机钻至取样位置清孔后，将厚壁敞口取土器用钻杆连接放入孔底，然后利用钻机重量，通过主动钻杆向取土器施压，将取土器压入冰碛层中；提出取土器，取出样品，用刮灰刀等修平顶面和底面，盖上铁皮盖，现场用胶带密封，填写并贴上标签。3、使用钻机钻至取样位置清孔后，将厚壁敞口取土器用钻杆连接放入孔底，然后利用钻机卷扬机垂直升降重锤锤击钻杆，将取土器快速贯入冰碛层中，切取样品；取出样品，用刮灰刀等修平顶面和底面，盖上铁皮盖，现场用胶带密封，填写并贴上标签。4、使用钻机钻至取样位置清孔后，采用半盒管式双管单动钻具钻至设计取样深度以下，取出钻具；打开钻具，取出样品，按土样盒长度切取样品；将样品装入土样盒，用胶带密封，填写并贴上标签。5、采集的样品一般采用胶带或薄层石蜡密封，容易失水，保存时间短。上述传统取样方法存在各自缺陷，具体如下：1、无论机械还是人工的传统方法采样时，均不能采取大尺寸样品；由于样品太小，样品受到扰动较大，尤其是当样品中含有碎石、角砾和粗砂时，样品往往破裂，不能很好地保持冰碛层结构。2、样品体积小时，由于样品中不能包含碎石、角砾，所以不能真实地反映冰碛层的结构特征和工程性质。3、传统方法采取的冰碛层样品在高原地区容易失水，即使密封良好，在样筒壁常形成一层水珠或水雾，含水量减小，冰碛层物理力学性质发生较大变化，保存时间短。4、传统的取样方法所取得的冰碛层样品尺寸小，一般不大于89mm，最大108mm，半盒管法取得的土样仅有75mm，不能满足大尺寸样品试验的要求；5、钻机静压法采样时，由于冰碛层中含有碎石、角砾，静压难以压入地层中，或者在压入过程中样品结构被破坏；钻机锤击法采样时，由于锤击振动影响，冰碛层结构性受到扰动，样品经常性被破坏；半盒管法采样时，在钻进过程中受到水的浸泡，不仅含水量发生较大变化，更重要的是其结构受水影响发生湿化、崩解软化；人工探坑(井)采样时，在高原地区，人的灵巧性大为降低，极易将样品边缘附近物质松动而造成样品破坏，同时受高原复杂多变气候影响，样品采样过程中就发生降水湿化、冻融等破坏。6、传统方法能满足一般建筑试验要求，但不能满足采用原状土样进行大型试验对样品尺寸、扰动程度、物理力学性质及保存时间上要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法，包括以下步骤：(1)选定并处理采样中心孔：在选定的拟采样位置的中心处钻孔，钻孔深度大于拟采样品高度，若钻孔过程中发现风化碎石，则放弃该采样点，另选位置钻孔，直到选出满足要求的采样中心位置并完成该位置钻孔；完成钻孔并退出钻头后，立即在孔内注满密封胶，完成采样中心孔的选定和处理；(2)选定并处理采样周边孔：在采样中心孔的周围画出拟采样品的样品边界环线，再在样品边界环线外画出外边界环线，在样品边界环线与外边界环线之间的环形区域按一定间距设置多个周边孔钻孔点并分别钻孔，钻孔深度大于拟采样品高度，若钻孔过程中发现风化碎石，则放弃该采样点，重复前面所有步骤；完成钻孔并退出钻头后，立即在孔内注满密封胶并插入钢丝至孔底，完成采样周边孔的选定和处理，采样周边孔的直径大于或等于采样中心孔的直径；(3)样品柱的形成与原地预处理：在外边界环线以外开挖形成环形坑，被环形坑包围的位置形成初始样品柱；在初始样品柱上包裹纱布，再在外部套上外筒，再在外筒内的顶部浇入热溶后的液态石蜡并盖上顶盖，静置至石蜡冷凝，完成样品柱的形成和原地预处理；(4)样品柱的移出：切割样品柱的底部直至断裂，将样品柱移出并放置在平坦处；(5)样品柱的后期处理与样品的形成：托住顶盖，将样品柱倒立放置，即将顶盖置于底部，然后在顶盖与外筒的缝隙中浇入热溶后的液态石蜡；在外筒内的土柱的底部包裹纱布，然后在外筒内的底部浇入热溶后的液态石蜡并盖上底盖，静置至石蜡冷凝；将样品柱再次翻转，使其顶面朝上；在样品柱的外部包裹塑料膜，并运输至实验室，完成取样。作为优选，所述步骤(1)的具体方法包括以下步骤：(1.1)在选定的拟采样位置的中心，用Φ5mm的金刚石钻头，钻至设计采样深度以下10cm，钻探深度为拟采样品顶面以上10cm+样品高度+拟采样品底面以下10cm，拟采样品上、下10cm均为样品保护层；如钻探过程中发现垂向高度大于10cm的中风化、微风化碎石，或者在拟采样品顶部和底部设计深度±3cm范围内发现垂向高度大于5cm的中风化、微风化碎石，则放弃该采样点，另选位置；按上述方法进行钻探直至选出满足要求的采样中心位置；(1.2)降低钻速，缓慢退出钻头后，马上用连接优质密封胶的Φ4mm空心尖头钢管，缓慢旋转插入已打好的孔中；(1.3)采用边注胶边上拔空心管的方式将密封胶注入该孔中，直至完全注满整个钻孔，完成采样中心孔的选定和处理；所述步骤(2)的具体方法包括以下步骤：(2.1)在采样中心孔的周围画出拟采样品的样品边界环线，再在样品边界环线外10cm处画出外边界环线，在样品边界环线与外边界环线之间的环形区域内按10cm间距设置多个周边孔钻孔点，用Φ8mm的金刚石钻头钻至设计采样深度下10cm；(2.2)降低钻速，缓慢退出钻头后，马上采用连接优质密封胶的Φ6mm空心尖头钢管，缓慢旋转插入已打好的细孔中，采用边注胶边上拔空心管的方式将密封胶注入该孔中，直至完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选定并处理采样中心孔：在选定的拟采样位置的中心处钻孔，钻孔深度大于拟采样品高度，若钻孔过程中发现风化碎石，则放弃该采样点，另选位置钻孔，直到选出满足要求的采样中心位置并完成该位置钻孔；完成钻孔并退出钻头后，立即在孔内注满密封胶，完成采样中心孔的选定和处理；(2)选定并处理采样周边孔：在采样中心孔的周围画出拟采样品的样品边界环线，再在样品边界环线外画出外边界环线，在样品边界环线与外边界环线之间的环形区域按一定间距设置多个周边孔钻孔点并分别钻孔，钻孔深度大于拟采样品高度，若钻孔过程中发现风化碎石，则放弃该采样点，重复前面所有步骤；完成钻孔并退出钻头后，立即在孔内注满密封胶并插入钢丝至孔底，完成采样周边孔的选定和处理，采样周边孔的直径大于或等于采样中心孔的直径；(3)样品柱的形成与原地预处理：在外边界环线以外开挖形成环形坑，被环形坑包围的位置形成初始样品柱；在初始样品柱上包裹纱布，再在外部套上外筒，再在外筒内的顶部浇入热溶后的液态石蜡并盖上顶盖，静置至石蜡冷凝，完成样品柱的形成和原地预处理；(4)样品柱的移出：切割样品柱的底部直至断裂，将样品柱移出并放置在平坦处；(5)样品柱的后期处理与样品的形成：托住顶盖，将样品柱倒立放置，即将顶盖置于底部，然后在顶盖与外筒的缝隙中浇入热溶后的液态石蜡；在外筒内的土柱的底部包裹纱布，然后在外筒内的底部浇入热溶后的液态石蜡并盖上底盖，静置至石蜡冷凝；将样品柱再次翻转，使其顶面朝上；在样品柱的外部包裹塑料膜，并运输至实验室，完成取样。...

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选定并处理采样中心孔：在选定的拟采样位置的中心处钻孔，钻孔深度大于拟采样品高度，若钻孔过程中发现风化碎石，则放弃该采样点，另选位置钻孔，直到选出满足要求的采样中心位置并完成该位置钻孔；完成钻孔并退出钻头后，立即在孔内注满密封胶，完成采样中心孔的选定和处理；(2)选定并处理采样周边孔：在采样中心孔的周围画出拟采样品的样品边界环线，再在样品边界环线外画出外边界环线，在样品边界环线与外边界环线之间的环形区域按一定间距设置多个周边孔钻孔点并分别钻孔，钻孔深度大于拟采样品高度，若钻孔过程中发现风化碎石，则放弃该采样点，重复前面所有步骤；完成钻孔并退出钻头后，立即在孔内注满密封胶并插入钢丝至孔底，完成采样周边孔的选定和处理，采样周边孔的直径大于或等于采样中心孔的直径；(3)样品柱的形成与原地预处理：在外边界环线以外开挖形成环形坑，被环形坑包围的位置形成初始样品柱；在初始样品柱上包裹纱布，再在外部套上外筒，再在外筒内的顶部浇入热溶后的液态石蜡并盖上顶盖，静置至石蜡冷凝，完成样品柱的形成和原地预处理；(4)样品柱的移出：切割样品柱的底部直至断裂，将样品柱移出并放置在平坦处；(5)样品柱的后期处理与样品的形成：托住顶盖，将样品柱倒立放置，即将顶盖置于底部，然后在顶盖与外筒的缝隙中浇入热溶后的液态石蜡；在外筒内的土柱的底部包裹纱布，然后在外筒内的底部浇入热溶后的液态石蜡并盖上底盖，静置至石蜡冷凝；将样品柱再次翻转，使其顶面朝上；在样品柱的外部包裹塑料膜，并运输至实验室，完成取样。2.根据权利要求1所述的大尺寸非饱和结构性高原冰碛层原状土样的取样方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体方法包括以下步骤：(1.1)在选定的拟采样位置的中心，用Φ5mm的金刚石钻头，钻至设计采样深度以下10cm，钻探深度为拟采样品顶面以上10cm+样品高度+拟采样品底面以下10cm，拟采样品上、下10cm均为样品保护层；如钻探过程中发现垂向高度大于10cm的中风化、微风化碎石，或者在拟采样品顶部和底部设计深度±3cm范围内发现垂向高度大于5cm的中风化、微风化碎石，则放弃该采样点，另选位置；按上述方法进行钻探直至选出满足要求的采样中心位置；(1.2)降低钻速，缓慢退出钻头后，马上用连接优质密封胶的Φ4mm空心尖头钢管，缓慢旋转插入已打好的孔中；(1.3)采用边注胶边上拔空心管的方式将密封胶注入该孔中，直至完全注满整个钻孔，完成采样中心孔的选定和处理；所述步骤(2)的具体方法包括以下步骤：(2.1)在采样中心孔的周围画出拟采样品的样品边界环线，再在样品边界环线外10cm处画出外边界环线，在样品边界环线与外边界环线之间的环形区域内按10cm间距设置多个周边孔钻孔点，用Φ8mm的金刚石钻头钻至设计采样深度下10cm；(2.2)降低钻速，缓慢退出钻头后，马上采用连接优质密封胶的Φ6mm空心尖头钢管，缓慢旋转插入已打好的细孔中，采用边注胶边上拔空心管的方式将密封胶注入该孔中，直至完全注满整个钻孔，然后立即插入Φ2～3mm的细钢丝至钻孔底部；(2.3)如钻探过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢春庆，
申请(专利权)人：谢春庆，
类型：发明
国别省市：四川,51