原状土样质量的影响因素和质量保证措施

原状土样质量在工程勘察中是极为重要的。本文论述了原状土样质量的影响因素和保证原状土样质量的措施，包括合理选择取土器、取样方法、钻进方法、取样操作以及土样封装、保存和运输等问题。     

土层应力历史确定方法的研究

本文通过粘土压缩的弹塑性模型,建立了不排水强度与超固结比的关系。针对海洋土在目前取样技术条件下受到较大扰动的现状,选择了受扰动影响相对较小的不排水强度推求先期固结压力。该法主要步骤为(1)临界状态孔压系数∧。的确定;(2)原位不排水强度的推算。通过南海东部某海域的原状土样和实验室制备的重构土样试验结果验证,此法确定的先期固结压力,与传统的方法进行比较,表明结果比较一致。     

石家庄地区某场地不同取样方法获取土样的对比分析

采取原状土样是工程勘察中的重要环节,不同的取样方法对土样质量的影响不同。一般认为竖井中采取的大块土样,是真正的原状样,钻孔中使用取土器采取的原状样存在不同程度的扰动。在钻孔中采用不同的取样方法,土样受到的扰动程度也不一样。笔者通过对钻孔两种方法获取的土样与竖井土样试验数据的对比发现,钻孔取样对土样有明显的扰动和压密作用,造成了土的干密度增大、孔隙比减小、渗透系数降低、压缩模量增大。同时发现,钻孔快速冲入取样质量略好于上部击入取样质量。为保证工程安全,对常规钻孔取样试验成果的使用应当慎重,对重要工程宜采用探坑、竖井取样,或采用双筒薄壁取土技术。     

钻探取样与平洞取样试验成果资料的差异分析

目前，在工程实践中对原状土样的采取多通过开挖竖井及平洞的方法进行，但在埋深较大的情况下，由于开挖竖井及平洞较为困难，多采取钻探取样的方法。但对钻孔样与原状样试验结果的差异性研究目前还比较少，本文通过对引黄总干线7#洞出口段土洞段钻探取样与平洞取样(原状样)土工试验成果资料的对比，并对各种物理力学指标存在的差异进行分析，从而提出钻探取样方法对土样的压密性与土体的密实性的关系，进一步提出钻探取样方法在工程实践中特定条件下的实用性。     

钻探取样与平洞取样试验成果资料的差异分析—以山西省万家寨引黄工程总干线7^#洞出口段土洞段为例

目前，在工程实践中对原状土样的采取多通过开挖竖井及平洞的方法进行，但在埋深较大的情况下，由于开挖坚井及平洞较为困难，多采取钻探取样的方法。但对钻孔样与原状样试验结果的差异性研究目前还比较少，本文通过对引黄部干线7^#沿出口段土洞段钻探取样与平洞取样（原状样）土工试验成果资料的对比，并对各种物理力学指标存在的差异进行分析，从而提出钻探取样方法对土样的压密性与土体的密实性的关系，进一步提出钻探取样方法在工程实践中特定条件下的实用性。     

干湿过程中膨胀土最大剪切模量及其预测

为了研究膨胀土在天然环境下的动力特性,本文利用装有弯曲元的三轴仪对南阳膨胀土原状样和重塑样进行了最大剪切模量的测试试验。试验包括在不同围压下的饱和原状南阳膨胀土最大剪切模量测试;将初始干密度相近的原状样和重塑样分别进行脱湿和吸湿,量测整个过程中最大剪切模量的变化,并结合孔隙比进行分析。试验结果表明:饱和南阳膨胀土的最大剪切模量随着围压增大而增大;脱湿过程中南阳膨胀土最大剪切模量与含水率关系曲线要高于吸湿过程的曲线,即最大剪切模量与含水率关系存在滞回特性,这主要是吸力作用的缘故;初始干密度相近条件下原状样的最大剪切模量比重塑样的要小,这是由于原状样内部存在较多大孔隙。本文最后对饱和土最大剪切模量公式进行改进,使之适用于非饱和原状南阳膨胀土最大剪切模量的预测。     

土结构性对天然软黏土压缩特性的影响

天然软黏土普遍受到土结构性的影响,明确结构性对软黏土压缩特性的影响机制显得尤为重要。对两个天然软黏土原状样进行室内一维固结试验,得到的压缩曲线与已有文献中搜集的39个原状样压缩曲线进行比较。压缩曲线在对数坐标下均呈现倒S形,并存在明显的结构屈服压力。采用双对数坐标处理后,压缩曲线可由双直线较好地表示,易于确定固结屈服压力。41个原状样屈服后的压缩指数和屈服点含水率之间的定量关系,与基于重塑土定量公式计算的压缩指数与固结屈服压力下重塑土含水率的定量关系相一致。对比结果表明：天然软黏土屈服后的压缩特性取决于屈服时的含水率,而与土结构性无关,解释了天然土压缩曲线位于重塑土上方是由于对应屈服点含水率不同而引起的。     

孔底冲击采样器

过去汽车钻由于没有加压装置，采第四纪地层原状土样时，靠专用吊锤冲击取样器采样，一般在20米的钻孔中，取样的合格率平均可达95％以上。孔深在30米时仍可满足要求。但深于30米以上的钻孔时，因管弹弯曲影响，重力损失而不集中，取样将随钻孔的加深，质量更难保证，往往其合格率仅达50～70％，最低时仅达30～40％。     

海相软土压缩特性的试验研究

对不同取样方式得到的上海、江苏地区海相软黏土的原状样和重塑样进行了单向压缩和等向压缩试验,分别得到各自的压缩曲线、压缩指数 和回弹指数 。通过比较原状样、重塑样的归一化压缩曲线的差异,确认了结构性对软黏土压缩特性的影响。把屈服应力后的压缩曲线外延至10 kPa时的孔隙比定义为参考孔隙比 ,用于简单量化土的组构。根据多次单向压缩试验结果得到的压缩指数 ,建立了原状样和重塑样的压缩指数 与孔隙比 或参考孔隙比 的相关方程,并通过单向、等向压缩指数的比较,认为此方程也适用于等向压缩试验结果。根据原状、重塑样压缩指数 与参考孔隙比 具有基本相同关系的结论,对原状样的结构屈服特性进行了探讨,认为原状样在压力大于结构屈服应力后,胶结已基本破坏,原状样和重塑样压缩特性差异主要是由组构的差异引起的。该研究成果,尤其是压缩指数 与参考孔隙比 的相关方程,可为工程提供重要的参考。     

轴端置圆杆式万向联轴器在非开挖技术中的应用

非开挖施工中由于钻杆不能随易弯曲,往往只能打直孔或圆弧形的孔,孔的长度有限。本文介绍一种轴端置圆杆式万向联轴器,可安装在钻机的钻杆上,使钻机可打弯曲的孔和横孔,以满足非开挖技术更广泛的应用。     

颗粒级配和结构对粉砂力学性质的影响

分析了几组原状、重塑和配制土样的静三轴试验结果,认为颗粒级配和结构性是影响粉砂应力-应变关系和强度特性的两个主要因素。当颗粒级配不同时,结构性原状粉砂土样和不具有结构性的配制土的强度均不同。相同颗粒级配的原状和重塑粉砂的强度也不同。而颗粒级配稍有不同的一种配制粉砂与原状粉砂在应力-应变关系和强度特性方面相接近。此种配制粉砂可替代原状粉砂做为模型试验用土。     

浅海勘探的钻探工艺

采用自得设计制造的自升式液压升降钻探平台承担了４０多项浅海勘探工作。钻孔结构为Х１６８ｍｍ开孔,Х１３０ｍｍ终孔,使用海水泥浆护壁,其ｐＨ值控制在９～１１。土层及淤泥质土用Х１１０ｍｍ锥阀式强制密封邓土器取原状样,砂性土采用８９ｍｍ薄壁自由活塞式取土器取原状样。同时指出了海上钻探的注意事项。     

饱和软土压缩曲线的“反常”现象

饱和软土压缩试验时,经常出现压缩曲线“反常”、压缩系数“倒大”的现象。它是土的原始结构发生破坏前后的不同压缩性的客观反映。饱和软土的结构力很微弱,唯质量好的原状土才能见到这种“反常”。应从成孔、取样、测试及资料整理等多个环节保证其工程意义。     

浙西饱和红黏土的物理力学特性试验研究

本文在分析浙西红黏土矿物成分与化学成分的基础上,分别用单向固结仪和三轴仪对饱和红黏土原状样进行了一系列的压缩、剪切、蠕变试验,得到其压缩曲线、应力-应变曲线和蠕变曲线。根据测得的压缩曲线,确定了该土的压缩指数Cc、回弹指数Cs,对原状样压缩曲线的归一化整理后判断出原状饱和红黏土的结构性不强;根据三轴排水剪切试验结果,得出原状饱和红黏土在不同围压下因结构性的存在土体具有不同的破坏应力比,计算得到该土的临界状态应力比和黏聚力;根据原状饱和红黏土在不同固结压力下的蠕变试验结果,得到了该土的次固结系数Cα与固结压力关系,并确定了该土的Cα/Cc约为0.0124,本试验结果为浙西地区的工程建设提供了基本参数。     

深埋、松散、流动、风化砂层中原状样采取技术的研究及其应用

介绍了在深埋、松散、流动、风化砂层中采取原状样的取样工具——ＴＡ８９－６４．８型原状样取砂器的结构和取样方法,并对该取砂器在我国长江三峡重大工程中的应用成果进行了分析     

洞庭湖地区典型网纹红土的单轴固结实验研究

为研究洞庭湖地区典型网纹红土的单向固结特性和规律,分别取原状土样和扰动土样在不同的荷载下进行单轴固结实验。分析实验结果表明：原状网纹红土的压缩性比扰动土低很多;在次固结阶段,原状土样的蠕变曲线不平滑,且没有明显的稳定蠕变阶段,而扰动土样的蠕变曲线平滑,有明显的稳定蠕变阶段;原状土样达到变形稳定所需时间比扰动土样短的多。研究还发现非饱和网纹红土的单向固结存在线性规律,并推导出其单向固结经验方程,方程中的一个参数可用于准确预测网纹红土单向固结的最终沉降量。     

深埋砂层取原状样技术研究

针对砂（土）样易扰动的特点，研制了ＨＹＳ－１型单动回转压入式取砂器，并从钻取，退样，试样制作的全过程各工序对取样质量进行控制，解决了南水北调和三峡工程中深埋砂层取原状样的技术难题。     

大口径蒸渗仪原状土柱取样实用技术

原状土蒸渗仪由于土体结构没有被扰动,可以保持其自然属性,是开展田间水文模拟的理想设施,但土体取样精度不易控制。结合五道沟水文实验站大口径蒸渗仪原状土柱取样实践,针对蒸渗仪原状土柱取样如何快速精确修整、罐体内壁和柱体间的空隙尺寸如何把控、土柱切割如何控制尽可能不被扰动等,系统提出其取样工艺流程和关键技术,发明了铣刀精修土柱法和切土刀板快速切土法,避免了人工修土带来的柱体表面不均匀不光滑、土柱切割不整齐等问题,尽可能减少原状土体结构的扰动和罐体内壁与土柱之间的边界效应。实验表明,罐体内壁与土柱间的空隙2mm可以保持蒸渗仪运行后原状土体的自然属性,从而提高蒸渗仪实验模拟的真实性。     

一种原状欠压密土的力学特性实验研究

原状土的结构性对它的力学性质影响显著。通过对原状土与重塑土多应力路径的实验结果比较,来揭示原状土体从小应变到大应变的特殊力学特性及应力路径的影响。从等压固结对比实验可看出,该原状样明显的结构性与欠压密性。对于原状欠压密土,体应变对土体结构性的破坏要大于剪应变。欠压密原状土的结构性对土体强度的影响主要表现在内摩擦角的增大。土体小应变时表现出明显的高刚度与非线性。通过不同方向切样的原状样实验结果对比,反映了原状土体存在明显的各向异性,结构性引起的各向异性在应变越小时越明显。     

原状非饱和Q3黄土的土压力原位测试和强度特性研究

为了揭示原状黄土的土压力的分布规律及其在开挖过程和浸水过程中的变化规律,对兰州市一个高18 m的Q3黄土边坡进行了现场试验,量测了边坡的位移、土压力、基质吸力和含水率,观测了该边坡的破坏过程,同时进行了一组控制吸力的原状黄土的非饱和三轴剪切试验。研究结果表明：①原状Q3黄土的表观黏聚力和有效摩擦角与吸力之间均为非线性关系。②原状黄土边坡的土压力随着土坡开挖深度的增加而不断增大。边坡开挖结束后的土压力分布大致呈中间大,两端小的三角形,最大土压力位置在大约坡高的1/3位置处。与朗肯土压力理论计算结果相比,实测黄土边坡的土压力远小于计算值。在浸水条件下,非饱和黄土的边坡土压力增速较大,浸水是边坡产生破坏的直接原因。