一、试验目的
规范冻土试样（包括原状土试样与重塑土试样）的制备流程，明确原状土与重塑土的定义及技术要求，针对不同来源（冻结壁、钻孔等）的土样，通过标准化采集、保存、加工及处理步骤，制备符合试验需求的标准尺寸冻土试样（外形尺寸误差≤1.0%，两端面平行度≤0.5mm），为冻土力学、热学等性能测试提供可靠基础。
二、基本概念
· 原状土：从天然状态（冻结或未冻结）土层中取出后，其颗粒组成、含水量、密度、胶结性及原生结构等物理特性未发生改变的土样。
· 重塑土：原状土经人工重新制备（如烘干、破碎、配水、击实等处理），其胶结性、密度及结构等物理特性与原状土存在差异的土样。
· 试样：按本方法规定流程制备，用于冻土相关试验测试的冻结土样。
· 负温原状土试样：直接从冻结土结构物（如冻结壁）获取的冻结原状土块，经修整外形、平行端面等加工后形成的冻土试样，保留原始冻结状态及结构特性。
· 负温重塑土试样：由未冻原状土经烘干、破碎、配水、重塑击实后，再于负温条件下冻结成型的冻土试样，其物理特性（如密度、含水量）可通过人工调控。
三、仪器设备
（一）采集与储运设备
· 取土工具：风镐（适用于硬质冻土）、铁锹（适用于松散未冻土）、岩芯钻具（适用于钻孔取样）。
· 储运设备：冻土集装箱（容量≥0.03m³，具备保温防震功能）、冷藏运输车（温度控制范围-30～-1℃）。
（二）保存与量测设施
· 保存设施：负温冷库或冷箱（温度≤-30℃，用于试样长期保存）。
· 量具：台秤（两台，量程10kg/感量10g、量程1kg/感量0.1g）、量筒（量程100mL/分度1mL）、直角尺（200mm×200mm/分度1mm）。
（三）处理与成型工具
· 破土设备：颚式碎土机（或其他合规破碎设备，用于重塑土制备）。
· 成型模具：击实筒、环刀（标准规格：φ50mm×100mm、φ61.8mm×150mm、φ100mm×200mm）、切土盘、切土器等。
· 辅助工具：烘箱（控温105～110℃）、保湿器、干燥器、木锤、橡皮板、玻璃缸、修土刀、钢锯、凡士林、保鲜膜、塑料袋、土样标签及各类盛土器皿。
四、技术要求
（一）土样采集基本要求
1. 尺寸规范：
o 从冻结壁或未冻地层直接采集的土样，单块最小尺寸≥250mm×250mm；
o 通过检查钻孔获取的芯样，最小尺寸≥φ90mm×200mm。
2. 数量匹配：土样总量需满足后续所有试验项目的需求（如力学、热学等）。
3. 原始记录：采集时需详细记录土性（如砂质、黏质）、标高、层位及数量等信息，并对每块土样进行唯一编号，粘贴标签标识。
（二）试样成型基本要求
1. 规格标准：优先采用φ50mm×100mm、φ61.8mm×150mm、φ100mm×200mm三种标准尺寸；试样最小边长需大于土样中最大颗粒粒径的10倍（避免颗粒分布不均影响试验结果）。
2. 外形精度：
o 外形尺寸误差≤1.0%（如φ50mm环刀试样，直径偏差≤±0.5mm）；
o 两端面平行度≤0.5mm（确保加载均匀性）。
3. 重塑土特性控制：
o 含水量：与天然含水量偏差≤1.0%（或按项目特殊要求），同一组试样间含水量差值≤1.0%；
o 密度：与天然密度偏差≤0.03g/cm³，同一组试样间密度差值≤0.03g/cm³；
o 均匀性：配土时粗细颗粒混合均匀，击实后密度分布一致。
五、试验步骤
（一）土样采集及接收管理
1. 冻土样（冻结状态土样）的采集与接收
· 现场采集：从冻结壁或冻土墙获取冻结土块，用修土刀修整至所需尺寸（如φ90mm×200mm），同步记录土性（如富冰/少冰）、标高、层位及数量。
· 包装运输：
o 土样用双层塑料袋密封，粘贴标签并系线绳固定；
o 外层包裹棉絮/玻璃棉/泡沫塑料等保温材料，再次用双层塑料袋封装，标明标签及土样记录；
o 装入冻土集装箱，通过冷藏车（温度-15～-10℃）恒温运输至试验室。
· 验收与保存：
o 试验人员核对土样记录（编号、层位、尺寸等），验收合格后签字登记；
o 按层位分类存放在≤-10℃的负温冷库指定位置；
o 试验后土样需保存至试验报告提交后半年（特殊要求可协商延长）。
2. 未冻土样（非冻结状态土样）的采集与接收
· 现场采集：从地质检查孔获取芯样（刮除泥浆皮）或未冻地层土样，用修土刀修整至所需尺寸，记录土性、标高、层位及数量。
· 包装运输：按冻土样包装要求（双层塑料袋+保温材料+标签），但需额外将土样浸入石蜡密封（防止水分散失），再装入土样箱运输。
· 验收与保存：验收流程同冻土样，验收后存放于常温试验室（避免提前冻结）；试验后土样保存要求与冻土样一致。
（二）试样制备步骤
1. 负温原状土试样的制备（直接利用冻结原状土）
· 操作环境：在负温试验室（温度≤-30℃）内进行，避免试样解冻。
· 加工流程：
1. 小心开启原状土包装，根据土样自然沉积方向（如层理特征）辨别上下层次；
2. 用钢锯平行锯平土样两端（无特殊要求时，试样轴向与自然沉积方向一致）；
3. 用削土刀、切土盘及切土器修整土块，使其符合技术要求（尺寸规格、平行度≤0.5mm）；
4. 制备过程中记录土样层位、颜色、杂质分布、土质均匀性及裂缝情况等信息。
2. 负温重塑土试样的制备（人工调控特性）
· 操作环境：主要步骤在常温试验室进行，最终冻结在负温环境。
· 制备流程：
1. 土样预处理：开启未冻土样密封层，去除表皮，记录颜色、土类、气味及夹杂物；选取代表性土样测定天然含水量及密度。
2. 烘干破碎：将土样切碎后放入烘箱，在105～110℃下恒温烘干至完全干燥，冷却至室温后放入干燥器备用；破碎时避免破坏原生颗粒（如砂粒、黏粒保持完整）。
3. 配水混合：根据测定的天然含水量，计算所需加水量（目标含水量偏差≤1.0%），将干土与水均匀搅拌（确保粗细颗粒混合一致），密封后放入保湿器存放≥24h（使水分充分渗透）。
4. 成型击实：清洗成型模具（如环刀）并均匀涂抹凡士林（减少脱模摩擦），分次装入配水后的土样，用击实筒或木锤均匀击实（控制密度与天然密度偏差≤0.03g/cm³）。
5. 冻结定型：将成型的试样连同模具密封，放入≤-30℃的冷库中速冻4～6h（确保内部完全冻结）。
6. 脱模修整：在目标试验温度下脱模，用修土刀修整两端面及侧面，使其符合尺寸规格（φ50/61.8/100mm×对应高度）及平行度要求（≤0.5mm）。
7. 保存待用：贴标签（注明来源、层位、重量、制备日期），装入塑料袋密封后置于试验温度下恒温存放；24～48h后（确保温度平衡）可用于力学或热学试验。
注意事项：制备过程中需严格记录每一步操作参数（如配水量、击实次数、冻结时间等），确保试样可追溯性；不同试验项目（如抗压、冻胀）可根据具体需求调整试样尺寸或含水量控制范围。
