新型黄土试验环刀取样装置可行性研究

董兰亭

[摘 要]近一两年国家大力发展中西部铁路建设，山西、陕西、内蒙地区上覆地层都是以新黄土为主。新黄土的主要特征是湿陷性。黄土是第四系以来在干旱及半干旱地区形成的一种特殊土，天然黄土受水浸后，在上部自重应力或附加应力的作用下会产生急剧或显著的下沉，这种现象称为湿陷性。黄土湿陷性的评价是靠试验室提供的湿陷系数判定。黄土取样的成功率直接影响着试验成果的可靠性。

[关键词]黄土；取样装置；湿陷性；环刀；

中图分类号：TU413.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0096-01

一、黄土湿陷性试验工作常规取样过程

首先在环刀内壁涂一薄层凡士林，刀刃向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用修土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，采用钢丝锯或修土刀整平环刀上端土样，擦净环刀外壁；用玻璃片按顺序沿环刀下端口覆盖于环刀上面；玻璃片盖好后，利用托板斜插入环刀正下方，插入过程中托板与环刀之间有一定距离间隔；利用托板将环刀反转，反转过程中用手将玻璃片固定，使砂土样不沿环刀下端口漏出；利用钢丝锯或修土刀将反转后的土样削平，至此原状砂土样制备完成，土样完全无扰动；其总体工艺简单，操作简单，适用性强：

1、自2011年以来我院承担的晋、陕、蒙地区主要以黄土区域地层分布的勘察项目较多，通过试验室成果资料检查和相关专业意见反馈，认为当前黄土湿陷性试验的成功率不是很高，地质人员经常抱怨试验室没有提供足够可用的湿陷性指标。针对这个问题，我们选择典型项目进行了调查统计。（如下表1）

通过调查分析黄土试验试验成功率仅为85%，而我们知道黄土湿陷性试验的操作步骤和一般粘性土固结试验的的操作步骤基本相同，一般粘性土样室内固结试验的成功率在98%以上，这么低的成功率意味着每取10组样品就有将近两组样品不能完成湿陷性固结试样，那么这种问题是由于样品自身问题还是试验操作问题造成的呢？带着这个问题，我们通过详细调研查明了问题的主要原因：

原因一：黄土一般为多年风积形成，具有低含水率和较大的孔隙，地面以下较浅层黄土胶结不密实，开样易散，造成样品报废，深层黄土坚硬但竖向裂隙发育，往往在取环刀压入时整体开裂破坏。

原因二：要克服上述问题，必须在开样时对土样状态进行保护，但多年来土工试验室对黄土环刀取样一直采用钢丝锯、削土刀、刮平刀等简易开土工具进行环刀取样，没有有效的措施或工具装置对样品进行保护。

2、带着这个想法我们又进行了多方位的调查，包括对社会上其它试验室是否存在相同问题及解决手段，相关的专利产品以及有没有相同功能的产品等。

调查结论是其它试验室与我们遇到的问题基本一致，都没有很好的手段，通过网上调查查询发现目前市面上只有针对地下水位以上的软土有采样工具，且只适合外业地表土样，不符合工程地质勘察试验要求。

二、新型黄土取环刀设备使用情况进行分析

1、新型取样器见附图

（见图1）

2、使用前和使用后对黄土取样的成功率进行对比。

附表；（见表2）

我们在有黄土湿陷性试验的项目中进行了实际测试，测试结果达到并超过了我们的预期目标，通过使用本装置，使得黄土湿陷性取样的成功率提高到97%，与常规粘性土样98%的试验成功率已经非常接近.

2.效果测试二：使用前和使用后对黄土湿陷性的试验工作效率的影响。

我们通过对试验人员使用本装置前取一个样品环刀所用的时间与使用装置后所用的时间进行统计对比，按一个黄土样做双线法试验需要取两个环刀来计算，通过使用本装置，由以前的8分钟缩短到6分钟，节省了环刀取样工作时间。

3、 土樣的密度准确率能达到 98%

总结：（见表3）

a.黄土环刀取样器的使用明显的提高了取样的成功率，保证了实验数据的完整性和准确性。也进一步提高了工作效率，减轻了工作负担。

b.黄土湿陷性试验环刀取样装置不仅适用于表层松散黄土环刀取样，同样还适用于原状砂层、流塑状和硬塑状态黏性土以及全风化泥岩等，具有非常广泛的适用性，如能解决原状砂样的环刀取样问题，那么外业钻探则不必采用取砂器，仅此一点，即可节省大量的钻探消耗，并能提高勘察质量。

参考文献

1.《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004；

2.《土工试验方法标准》GB/T50123-1999；

3.《土的工程分类标准》GB/T50145-2007；

4.《铁路工程地质勘察规范》TB10012-2007endprint