第４８卷第１期 甘肃水利水电技术 Ｖｏ１．４８．Ｎｏ．１ ２０１２年１月 ＧＡ王姻町Ｗ ｒＥＲ Ｒ】 ＤＩＪ】ＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹ腿０ＰｏＷＥＲ ＴＥａ ＯＬＯＧＹ Ｊ蛆．，２０１２ ・设计与研究・ 不同取样方式对黄土室内试验结果的影响 王吉庆 ，刘 昭 ，宋勇军１，２ （１．长安大学公路学院，陕西西安７１００６１；２．西京学院工程技术系，陕西西安７１０１２３） 摘要：由于钻探取样过程中对土的扰动和挤密因素，导致试验土样的容重、含水率偏大，压缩性指标偏小。钻探和探 井取土样所得的室内土工试验结果有较大差别，影响工程人员对土的物理力学性质的判断。对两种取样方式于黄土 的室内土工试验结果的影响进行研究，在工程勘察中，尤其是黄土地区，具有一定的意义。 关键词：钻探；探井；室内试验 中图分类号：ＴＵ４１１．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５—０１４４（２０１２）０１—００３３—０２ １ 前言 钻探采用贯入式取土器，钻探取土过程包括３ 一般认为钻探取土对土体结构性的扰动较大， 个阶段，即钻探和清孔、贯入取土器、提取土器。现场 探井土样由人工从井壁切取。在地面上立即装入样 蜡封，运回实验室。这４道工序，对土的应力状态产 筒后并用切剩后的散土填实然后蜡封，所以探井取 生较大的影响。①钻探过程中，由于机械振动对土体 样所得的参数误差相对较小。通常人们认为钻探的 造成一定的扰动；②清孔时土体的上覆压力释放，产 弊端在于取土器在取样时，对土体锤击，造成土体扰 生向上的拉应力；③贯人取土器，由于锤击，造成取 动并对土体产生挤密的作用。很显然这是一对矛盾 土器对土体的挤密压实效应；④提取取土器，由于土 的作用方式，当扰动因素大于挤密因素时，钻探土样 体与取土器管壁的摩擦效应，也造成对土体的扰动。 的压缩性偏大；反之，其压缩性偏小。而黄土的湿陷 探井则是先用钻机成探井孔．后由人工下探井孔于井 性与土的孔隙比联系紧密，所以取样方式还会影响 壁用刀削取土样，运送至地面，现场进行封蜡，然后运 工程人员对黄土危害性的判断。鉴于此，通过在同 回室内进行试验。探井取土时，钻机作业过程中产生 一工点相同深度处采用两种取样方式进行比较各自 的振动对土体产生扰动。锤击挖探井时对土体有挤 所得室内试验物理参数。进行两者相关性的研究。 密压实的影响，但土样是由井壁取得，所以钻机的振 ２不同取样方法及其所得结果对比 动、锤击的影响可以忽略。也就是说，探井所取土样 ２．１ 取土方法及工程概况 的原状性比较可靠，与钻探相比，扰动可以忽略不计。 宝鸡一西安高速位于关中地区，属湿陷性黄土 ２．２钻探与探井土样室内试验结果的比较 地区。本工程于岐山断面里程ＤＫ６０１＋０００～６０１＋０５０ 整理室内土工试验结果并进行了相关分析。取 范围内分别进行了钻探取土和探井取土（图１），钻 土样各参数的算术平均值的比较。土层深度为１２ ｉｎ 探（编号：ＺＫ１、ＺＫ２）及探井（编号：ＴＪｌ、ＴＪ２）位置相 范围内且都未达地下水位且都属于黏质黄土。表１、 距不超过５０ ｎｌ，地下水位为地面下１６ Ｉｎ，所以两种 ２中数据按各试验孔随深度变化排列。 取样方式所得１２ ｍ范围内土的室内土工试验参数， ＺＫ１与ＴＪ１、ＺＫ２与ＴＪ２具有较强的可比性。 表１ 钻探和探井土样所得物理参数比较 收稿日期：２０ｌ１一ｌ２—２４ 作者简介：王吉庆（１９８７一），男，江西上饶人，硕士研究生，主要从事黄土湿陷性危害控制技术及低压缩性土深化研究。 － ３３・ ２０１２年第１期 甘肃水利水电技术 第４８卷 ２ ４ ６ ８ 表２同深度处钻探与探井土样结果对比 深度 密度 干密度 睨 斛 ｍ 含水量 孔晾比 压缩模量 Ｉｒａ 探井钻孔探井钻孔探井钻孔探井钻孔探井钻孔 刀 斟 ｇｌ ｍ 能 彤 坻 狐 幻 ∞ ∞ Ｏ Ｉ ４ ９ Ｏ ０ ３差异性分析 ｎ ｎ ｎ 据表１试验结果分析可知，钻探土样所得的密 ｉ量 例 跚 坳 ｎ ｍ ｎ ｎ ｎ 度、干密度、含水率、液限、塑限和压缩模量都大于探 惭 御 研 井所得．而孔隙比和压缩系数则小于探井所得结果；密度提高比幅度达２．９ ５ ｌ 淌 ３ ２ 咖 Ｂ 坞 ８８％，干密度提高幅度０．１３％，¨ ｎ 含水率提高幅度为１０．３０％，液、塑限提高幅度分别 为６．Ｏ２％和５．２６％，压缩模量则高达４２．４４％；而孑Ｌ隙 比、压缩系数的下降幅度达２．ＢｄＷ／咖 婿龃 ４６％和３２．６０％。 由图２可知，浅层处钻探所得土样含水率较探 井的大。说明钻探过程中的扰动较大，而１０ ｍ、１２ ｍ 处则是探井的大，与土层与地下水位较近，钻探过程 影响较小。 ３０ ２５ ２Ｏ １５ ｌＯ ５ Ｏ 深度，ｍ 图２钻探与探井取样同深度处含水率值比较 两种取样方式所得密度的对比如图３所示，密 度随深度的增加有增大的趋势，钻探所得的密度值 较探井的大。说明钻探的扰动、挤密因素对土样的密 度影响较大。 昌 毯 静 图３不同取样方式同深度处密度值比较 图４是关于两种取样方式所得土样的压缩模量 随深度变化的比较。由图４可知，钻探土样的压缩 ・３４・ 模量较探井所得有较大的偏差，说明钻探过程中的 逞斟＊姐 挤密因素影响较大。 图４不同取样方式同深度处压缩模量比较 由表２可知，密度、干密度、含水率及压缩模量 结果中，同深度处探井土样所得值普遍小于钻探的 结果，有１个点呈相反规律，占总数的１６．７％；而同 深度处探井土样孔隙比比钻探的下。有一点呈相反 规律．占总数的１６．７％。可以说明试验结果具有一定 的代表性．试验所得的结论可靠。 对于黄土地区，土体的结构性对其湿陷性影响 较大，也就是说压缩性的判断在很大程度上影响了 工程人员对其湿陷性的判断。造成以上现象的原因 就是：在钻探取土时，取土器对土样锤击挤密，使土 样的孔隙比、压缩系数偏小，使其容重、含水率偏大。 由此可见．造成钻探土样试验误差较大的原因应以 其锤击挤密所致。相比之下，探井对土样的扰动很 小，其所得数据更为可靠，对于获取黄土湿陷系数， 压缩性指标则应尽量采用探井取样，这样才能保证 试验结果与实际情况相符。 ４结语 通过上述对比分析。可以得到探井所得土样各 项物理力学性质参数比钻探所得更加可靠的结论， 建议在钻孑Ｌ、探井两种取样方法并存的情况下选用 探井取样的试验结果作为工程设计的依据。钻探土 样采取方便但原状性较差。探井土样保持土的原状 性更好但采取较麻烦。因此有不少勘察单位在黄土 地区进行勘察时，都不挖探井取样，而仅仅用钻探土 样进行相关试验，但这样势必会影响工程人员对黄 土危害性的判断，进而危害到工程质量。全部采用 探井勘探在现阶段还不可行，况且钻探在查明底层 结构和底层厚度方面有其优势。应采用探井取土样 以查明黄土地区工点的湿陷厚度、湿陷系数、压缩模 量等，保证工程质量。“与此同时，应增添原位测试 项目，使室内外试验工作相结合。以便使试验结果更 加准确可靠，符合实际。”本次试验虽然数据较少，但 结果具有较大的代表性。但其结果只能作为岐山地 区浅层（１２ｍ范围内）土性的参考值，此外尚需后续 研究及岩土工作人员的经验积累。 （下转第５Ｏ页） ２０１２年第１期 甘肃水利水电技术 第４８卷 综上所述。通过对１５个月监测数据分析，认为 在该监测期（２００９—０７—２０１０—１０）闸坝发生了位移变 靠右岸各监测点在这期间的水平位移量向下游逐渐 增大而左岸变化量较小．通过对各个监测点的监测 数据的比对、分析，认为该闸坝发生了不均匀位移变 形且特征比较明显。 ７结语 形，且位移变形在时间和空间上都是不均匀的。 （１）闸坝靠左岸位移变形较小，靠右岸位移变 形较大： ＋ （２）闸坝上游水平位移变形较大、垂直位移变 形较大：闸坝下游水平位移变形较小、垂直位移变形 较大。 （３）该闸坝存在不均匀位移变形，且不均匀位 通过对前２０期资料分析，闸坝确实存在位移变 形。特征比较明显。由于监测工作时间仅有１５个月， 对于深入研究和掌握该闸坝的位移变形趋势和位移 变化规律。监测时间和采集的数据明显示不足。为 移变形特征比较明显。 及时掌握闸坝动态变形情况，保证闸坝安全运行，应 其原因是气温年变化幅值、水压力、混凝土坝热 继续实施监测；在大坝运行期监测周期应以月为宜； 膨胀系数、基础承载力和闸坝重力等因素相互作用 当监测过程中处汛期、低水位运行期、气温突变时、 的结果。闸坝运行初期，水压力、重力成为变形的主 地震后或发现变形异常时，应及时增加观测次数。 要原因。所以监测点水平位移向下游并缓慢增大；垂 参考文献： 直位移量是一个缓慢下沉的过程。监测后期监测点 ［１］甘肃省水利水电勘测设计研究院第一分院．黑河大孤山水 水平位移、垂直位移均缓慢回调，这是因为水压力、 电站枢纽外部永久变形监测技术设计报告［Ｒ］．（甘肃） 基础承载力、混凝土坝热膨胀系数和重力等因素相 张掖：甘肃省水利水电勘测设计研究院第一分院，２ＯＬＯ． 互作用趋于新平衡的过程。需要强调的是：该闸坝 ［２］ＤＬ，Ｉ＇５１７８－２００３，混凝土坝安全监测技术规范［ｓ］． （上接第２９页） ［５］张琦．降雨条件下饱和一非饱和土坡的稳定性分析［Ｄ］． ［８］ＳＨＡＫＯＯＲ Ａ，ＳＭＩＴＨＭＹＥＲ Ａ Ｊ．Ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔｏｒｍ— 兰州：兰州理工大学，２００７． ｉｎｄｕｃｅｄ ｌａｎｄｓｌｉｄｅｓ ｉｎ ｃｏＵｕｖｉａｌ ｓｏｆｔｓ Ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ Ｍｕ— ［６］尹小涛，冉昌国，王水林．降雨条件下滴水崖Ｉ号滑坡瞬 ｄｒｏｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒ Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 态稳定性分析［Ｊ］．岩土力学，２００８，２９（２）：５０１－５０６． Ｇｅｏｌｏｇｙ，２００５，７８：２５７－２７４． ［７］Ｆｒｅｄｌｕｎｄ Ｄ Ｇ。ＶａｎａｐａＵｌ Ｓ Ｋ，Ｘｉｎｇ Ａ，ｅｔ．ｄ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ［９］黄润秋，许强，戚国庆．降雨及水库诱发滑坡的评价与 ｔｈｅ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ｕｓｉｎｇ 预测［Ｍ］．北京：科学出版社，２００７． ｔｈｅ ｓｏｉｌ－ｗａｔｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｉｔｃ ｃｕｒｖｅ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ．１ｓｔ Ｉｎｔ． ［１０］魏宁，茜平一，傅旭东．降雨和蒸发对土质边坡稳定性 Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ Ｓｏｉｈ，ＵＮＳＡＴ，ｌ９９５，（１）：６３—６９． 的影响［Ｊ］．岩土力学，２００６，２７（５）：７７８—７８１． （上接第３４页） 参考文献： 报，２００４，３６（３）：９４－９６． ［１］铁道部第一勘测设计院．工程地质试验手册［Ｍ］．第３版． ［６］高红灵．湿陷性黄土地基钻探取样有待进一步提高［Ｊ］． 北京：中国铁道出版社，１９８６． 西部探矿工程，２００６，１８（６）：６６—６８． ［２］ＧＢ ５００２５—２００４，湿陷性黄土地区建筑规范Ｉｓ］． ［７］马履霞．土压缩模量变化规律的探讨ＥＪ］．勘察科学技术， ［３］高喜政，盛根来．对黄土地区钻孔和探井试样试验指标的 ２００６，２４（３）：４２－４４． 分析评价［Ｊ］．山东国土资源，２０００，２４（６）：２５—２７． ［８］刘三意，盂庆鸿．我国钻掘技术的最新进展［Ｒ］．上海：２００６ ［４］汤馥郁，刘英．浅谈钻孔与探井取样对土的试验指标的 年中国（上海）国际地质技术装备展览会暨论坛．２００６． 影响［Ｊ］．山东水利，２００１，３（１）：３３． ［９］王梅，中国湿陷性黄土结构性研究［Ｄ］．太原：太原理 ［５］崔欲跃，于敏清．取原状土的扰动分析［Ｊ］．林业科技情 工大学，２０１０：２７＿４２． （上接第４１页） ［５］朱向东，尚岳全．碎石土边坡破坏机理的敏感性分析［Ｊ］－ 评价灰色关联模型［Ｊ］．河南理工大学学报（自然科学版）， 防灾减灾工程学报，２００７，２７（１）：８６—９Ｏ． ２０１０，２９（３）：３１６—３１８． ［６］李大鹏，王志亮．煤与瓦斯突出危险性预测技术的研究 ［３］许树伯．实用决策方法——层次分析法原理［Ｍ］．天津：天 ［Ｊ］．矿业安全与环保，２００７，３４（５）：１０—１１． 津大学出版杜，１９８８． ［７］中交第一公路勘察设计研究院．万源陕川界至达州徐家 ［４］赵玮，桂莲．ＡＨＰ的扩展与应用［Ｊ］．数学实践与认 坝高速公路土建路基工程两阶段施工图设计文件［Ｒ］． 识。１９９７，２７（２）：７２—７７． 西安：中交第一公路勘察设计研究院，２００８． ・５Ｏ・
