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岩土取样技术的标准化
岩土工程测试包括室内土工试验、岩石试验、原位测试和现场监测,在整个岩土工程中占有特殊、重要的地位。这首先是由于测试数据是分析评价的基础,没有完整、可靠、适用的测试数据,一切分析评价都是空中楼阁。岩土工程设计计算的准确性和可靠性决定于计算模式和计算参数两个主要因素,计算参数比计算模式更重要。其次,岩土工程测试有较大难度,在钻探取样、样品制备和原位测试过程中,总会有一定程度的扰动,对测试成果的影响极大。岩土体又是非均质体,有的还有明显的各向异性,测试结果是否具有代表性是个重要问题。再次,岩土测试方法很多,原理不一,同一指标用不同的方法测试可得不同的结果。因此,要求岩土工程师必须了解各种测试方法的适用性。
学术界和工程界曾有过优先发展室内试验还是原位测试的争论。主张优先发展原位测试的人认为,室内试验在钻探取样及运输制备过程中,样品一定程度的扰动不可避免,而原位测试可直接在岩土体的原位取得数据,既快又好。但实践表明,室内试验仍是不可缺少的,岩土的一些基础数据,如粒度成分、密度、含水量、可塑性等指标,只能通过室内试验测定;测定土的力学性状时,室内试验可根据需要,控制应力、应变及排水条件,而原位测试很难做到。室内测定的指标,其物理力学意义是明确的,而有些原位测试得到的指标,没有明确的物理力学意义。既然室内试验不能废弃,取样技术问题就不能回避了。
目前,我国取样质量问题相当严重。首先是土样质量很差,甚至工程技术人员对自己负责的工程也持怀疑态度。例如,有些工程在进行深部地层取样时,经常采用单层岩心管,卸取土样时采用惯性方法甩出,当遇到粘性土不易甩出时,土样经常几次甚至十几次的伸长变形,产生缩颈现象,受到了严重的扰动,这样的土样也做为Ⅰ级原状样进行室内试验,难怪工程技术负责人本人都对室内试验结果心存疑虑。其次是取样技术与国际上通用标准不一致,不被国外承认。关于后一问题,我国标准规范工作者已经做了大量工作,《岩土工程勘察规范》、《原状取样技术标准》、《原状取土器标准》都已相继出台,已经有法可依。而且这些标准既与国际上通用标准一致,也照顾了我国的国情。
1. 工程地质钻探技术的标准化
由于工程地质专业与探矿工程专业在岩土钻探的钻具、钻头、工艺、目的上均有一些差异,因此,有必要将《建筑工程地质钻探技术标准》、《原状土取样技术标准》的有关内容作一介绍。
2. 钻孔规格
钻孔口径应根据钻探目的和钻进工艺确定。采取原状土样的钻孔口径≮91mm;仅需鉴别地层的钻孔,口径≮36mm;在湿陷性黄土中,钻孔口径≮150mm。
3. 采取Ⅰ、Ⅱ级土试样的钻进要求
(1)在软土、砂土中宜采用泥浆护壁。如使用套管,应保持管内水位等于或稍高于地下水位,取样位置应低于套管底部3倍孔径以上的距离,以防击入套管时,对拟采取土试样的扰动。
(2)采用冲洗、冲击、振动等方式钻进时,应在预计取样位置1m以上改用回转钻进。
(3)下放取土器前应仔细清孔,孔底残渣厚度不应大于取土器废土段长度(活塞取土器除外)。
(4)采取土样宜采用快速静力连续压入法,亦可采用重锤少击方法,但应有导向装置,避免锤击时摇晃。