岩土工程勘察第6章

土层取样技术31第六章取样技术岩土工程勘察技术与应用岩石取样技术32采取水样技术33•6.1土层取样技术土样的质量取决于扰动(disturbing)程度。土样的扰动产生于取样之前、取样之中以及取样之后直至试样制备的全过程之中。《岩土工程勘察规范》对土样质量作出了定性的四级划分，并规定了各级土样能够进行的试验项目，不同等级土样要求的取样工具和方法列于下表。岩土工程勘察技术与应用土类定名完全扰动Ⅳ土类定名、含水量显著扰动Ⅲ土类定名、含水量、密度轻微扰动Ⅱ土类定名、含水量、密度、强度试验、固结试验不扰动Ⅰ试验内容扰动程度级别•6.1.1取土器的设计要求、技术参数及常用的取土器岩土工程勘察技术与应用一、取土器的设计要求(1)取土器能顺利进入预定土层，尽量减小摩擦阻力和对土试样的扰动；水的冲刷，壁的厚度，壁的旋转，壁的摩擦(2)取土器要有可靠的密封性能，使取样时不掉土；上提：能切断，不掉土(3)结构简单，便于加工和操作。水旋转二、取土器的基本技术参数岩土工程勘察技术与应用1.面积比(arearatio)取土器最大断面积和不扰动土试样断面积之差与不扰动土试样断面积之比称面积比（Ar%）（土样扰动程度，取土器壁厚决定）2.内间隙比(insideclearanceratio)取土管内径（Ds）和管靴刃口内径（De）之差与刃口内径之比称内间隙比（Ci%）（DsDe减小壁对土样摩擦，Ds太大样容易松散）222100wereDDAD−=×100SeieDDCD−=×4.管靴刃口的形式与角度(formandangle)管靴刃口的形式与角度对采取土样的质量影响很大，有学者提出以管靴刃口角度代替面积比。岩土工程勘察技术与应用5.取土器的长度(length)与直径(diameter)。3.外间隙比(outsideclearanceratio)取土器管靴外径（Dw）和取土管外径（Dt）之差与取土管外径之比称外间隙比（C0%）。（描述与孔壁的摩擦）0100wttDDCD−=×三、取土管的形式根据取土器侧壁层数，取土管的形式可分为：•单壁式•复壁式:外壁，衬管根据取土管结构可分为：•圆筒式•半合焊接式•可分半合式岩土工程勘察技术与应用岩土工程勘察技术与应用四、上部封闭装置取土器上部封闭装置性能是否良好，是土试样采取率的关键。上部封闭装置基本上有三种类型：•限制球阀式•上提活阀式•简易活塞式五、几种常用的取土器按壁厚分:•薄壁(thinwall)•厚壁(thickwall)岩土工程勘察技术与应用按进入土层的方式分：•贯入（静压或锤击）岩土工程勘察技术与应用按进入土层的方式分：•回转岩土工程勘察技术与应用特点：•内管不动，消除旋转扰动•水从内管与外管之间进入，在外管与孔壁之间排出，消除水的冲刷•前刃超前刺入土体，避免钻孔扰动土样•前刃拦挡阻止土样脱落•6.1.2取样操作（一）探井(testpit)、探槽(testtrench)取样可采取两种方式：•锤击敞口取土器取样•人工刻切块状土样岩土工程勘察技术与应用（二）钻孔(borehole)取样操作岩土工程勘察技术与应用1.对回转取土主要问题是如何减轻旋转扭矩传递至土样芯柱的影响以及如何防止循环液对土样的冲蚀。要想取得高质量的土样，必须选用适当的压力、速度、流量与内管超前值等。2.对钻孔贯入式取土而言，基本要求是：(1)应减少对目标土层的扰动(2)清孔合格才能安装取土器(3)下放、提升取土器必须平稳(4)贯入取土器应力求连续快速(5)样品与母体在孔底有效分离•6.2岩石取样技术采取岩芯(coreofrock)的基本要求是力求准确地从孔中采出能够全面代表相应孔段岩层的岩芯，在数量上要足够，在质量上应保持原生结构，具体有下列指标：1.岩芯采取率(corerecovery)2.完整性（completeness3.纯洁性4.取芯部位准确岩土工程勘察技术与应用常用的取芯钻具有单层管和双层管，双层管又分为双动双管和单动双管。岩土工程勘察技术与应用一、单层岩芯管钻具取芯单层岩芯管钻具(singletubecorebarrelboringrig)简称单管钻具。按岩层性质不同，有四种取芯方法：1.卡料卡取法适应条件：适用于中硬～硬、完整、致密的岩层进行硬合金钻进或钢粒钻进，不适应于金刚石钻进。2.卡簧卡取法适应条件：它适于在岩芯完整、直径均匀的硬～中硬岩层中使用金刚石钻进岩土工程勘察技术与应用3.干钻卡取法适应条件：以硬合金钻头钻进松散、软质和塑性岩层，用卡料和卡簧都卡不住岩芯，则可用干钻法采取。4.沉淀卡取法适应条件：适用于反循环钻进和松软、脆、碎的岩层。沉淀法还常与干钻进法结合使用。岩土工程勘察技术与应用二、双层岩芯管钻具取芯双层岩芯管钻具(doubletubecorebarrelboringrig)由内、外两层岩芯管组成。为了适应于钻进各类不同特点的岩层，双管钻具分双动双管钻具和单动双管钻具两大类。各类又分为若干不同型式。在复杂地层和金刚石钻进中，双管钻具应用较为普遍。1.单动双管钻具在难取芯地层或高速回转的金刚石钻进中，常采用单动双管钻具。单动双管是一种外管回转、内管不回转的双层岩芯管钻具。可使岩芯的采取率、完整度、纯洁性和代表性等有很大的提高和改善。岩土工程勘察技术与应用2.双动双管钻具双动双管钻具多用于硬质合金钻进，适用在可钻性为Ⅰ～Ⅶ级的松软、易坍塌、怕冲刷的岩层。也有极少数双动双管钻具采用钢粒钻进。用于可钻性Ⅶ级以上的破碎、怕冲刷的岩层中。双动双管是指具有内、外两层岩芯管，并在钻进时同时回转的取芯工具。特点是：结构简单、加工容易，钻进中可避免冲洗液对岩芯的直接冲刷和钻杆内水柱压力的作用，从而面对岩芯和互相挤压和磨耗有所缓和，因此，一般能保证获得较好的岩芯采取质量。3、喷射式孔底反循环取心钻具喷射式(sprayprocess)孔底反循环取芯钻具,简称“喷反”钻具,它是利用射流工作原理来形成孔底反循环的。在松散、胶结性差、易磨损的岩层中钻进时,由于孔底冲洗液呈反循环流动,将钻头破碎下来的岩屑和岩芯一起收拢在岩芯管内。回次终了时停钻停泵,岩芯管内的岩屑和岩芯便会沉淀自行卡紧。这对于保护岩芯和提高采取率等方面有较好的效果。岩土工程勘察技术与应用•6.3采取水样技术当混凝土或钢结构处于地下水位以下时，应采取地下水样进行化学分析，并进行腐蚀性试验。地下水试样(groundwatersample)应根据工程项目的要求，结合场地水文地质条件，在有代表性地段采取。采取的水样(watersample)必须代表天然条件下的客观水质情况。岩土工程勘察技术与应用岩土工程勘察技术与应用取水试样方法:盛水容器一般应采用带磨口玻璃塞的玻璃瓶或塑料瓶(桶)。取样前，洗净容器,用蒸馏水冲洗；取样时，用水样将取样瓶及塞子冲洗3次以上，然后取样。容器顶应留出高10～20mm空间，并及时用石蜡或火漆封口，并做好记录，贴好试样标签，填写送检单，并立即送化验室化验。取不稳定成分的水样时，应及时加入稳定剂，严防杂物混入。