山西中部馬蘭黃土錘擊取樣與挖探刻槽取樣對(duì)比研究

孫小林　高玉紅

工程勘察工作中，一般在鉆孔中采用重錘少擊法采取黃土原狀樣。此法易對(duì)原狀黃土產(chǎn)生擾動(dòng)壓實(shí)。

通過(guò)在鉆孔旁的探坑中刻槽取樣，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)?？梢詫?duì)錘擊取樣的擾動(dòng)程度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。為巖土設(shè)計(jì)提供可靠的參數(shù)，準(zhǔn)確判定黃土濕陷深度界限和濕陷等級(jí)。

一、地質(zhì)概況

工地位于華北斷塊區(qū)、華北地洼區(qū)晉東南地穹，更新世后期黃土堆積，黃土丘陵上部的馬蘭黃土結(jié)構(gòu)疏松、富孔洞，含鈣質(zhì)結(jié)核。下部夾古土壤層，常下伏砂礫石層，厚度變化大，屬濕陷性黃土。

二、取樣方法

在地下水位之上，共進(jìn)行了13組鉆孔與挖探采集原狀黃土樣品的對(duì)比試驗(yàn)。

無(wú)水鉆探，采用φ127mm黃土取土器、重錘少擊法采集黃土原狀樣。在鉆孔旁2m外挖探坑，在鉆孔相同深度處的孔壁上刻槽取樣，樣品尺寸長(zhǎng)40cm×寬20cm×高30cm。

三、差異性分析

兩種方法取得的原狀黃土樣，室內(nèi)試驗(yàn)成果算術(shù)平均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

兩種方法所取原狀黃土樣品的試驗(yàn)結(jié)果表明，鉆探樣品的天然孔隙比、壓縮系數(shù)、濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)均小于挖探樣品，鉆探樣品的天然含水率、天然密度、壓縮模量、內(nèi)摩擦角均大于挖探樣品。

使用錘擊法采集黃土原狀樣品，天然含水率提高4.7%、天然密度提高17.7%、壓縮模量提高46.7%、內(nèi)摩擦角提高6.1%；天然孔隙比降低31.8%、壓縮系數(shù)降低46.7%。

四、對(duì)濕陷性評(píng)價(jià)的影響

根據(jù)兩種方法取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，計(jì)算黃土的濕陷系數(shù)和自重濕陷系數(shù)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2中，鉆探樣品的濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)均小于挖探樣品。鉆探樣品為非濕陷性黃土，挖探樣品濕陷性中等。

與鉆探錘擊取樣比，人工挖探刻槽采集的黃土原狀樣品，濕陷系數(shù)平均提高89.4%、自重濕陷系數(shù)平均提高73.9%。

五、差異原因分析

本地區(qū)馬蘭黃土松散、富孔洞、欠壓密、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低。在同一位置相同深度，錘擊取樣與探井刻槽取樣兩種方法的室內(nèi)試驗(yàn)成果有明顯區(qū)別。

由上圖可知，錘擊取樣的孔隙比，比探井刻槽取樣低20%以上。

由上圖可知，錘擊取樣的壓縮系數(shù)，比探井刻槽取樣低14%以上。

由上圖可知，錘擊取樣的濕陷系數(shù)，比探井刻槽取樣低25%以上。

綜合分析，鉆探錘擊取樣的擠密作用，破壞了土的原始結(jié)構(gòu)，使得黃土的天然含水率、天然密度、壓縮模量、內(nèi)摩擦角增大，天然孔隙比、壓縮系數(shù)降低，從而降低了黃土的濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)。埋藏淺的黃土，擾動(dòng)程度相對(duì)埋藏深的黃土高。

通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可知，探井取樣對(duì)黃土的擾動(dòng)小，所得室內(nèi)試驗(yàn)成果可靠。

六、結(jié)語(yǔ)

在濕陷性黃土中，挖探取樣比錘擊取樣獲得的參數(shù)更可靠，可使工程項(xiàng)目更安全、更經(jīng)濟(jì)。

作者簡(jiǎn)介：孫小林，江蘇省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院。