一、试验目的
试样分为原状土试样和重塑土试样。冻土试验所用试样多为标准尺寸试样,需要对外形进行加工,本试验为冻土试样的制备提供依据。
二、基本概念
原状土是指土样取出后其颗粒、含水量、密度、胶结性和结构等物理性能保持不变的土样。
重塑土是指土样取出经重新制备后其胶结性、密度和结构等物理性能有所改变的土样。
试样是指按规定制备,用于试验测试的冻结土样。
负温原状土试样是指从冻结土结构物上取得冻结原状土,进行加工而成的冻土试样。
负温重塑土试样是指由原状土经烘干、破碎、配土、加工成型,再负温冻结而成的冻土试样。
三、仪器设备
1.取土工具:风镐、铁锹、岩芯钻具等。
2.储运设备:冻土集装箱(容量0.03m³以上,保温防震)、冷藏运输车(温度—30~-1℃)等。
3.保存设施:低于-30℃的负温冷库或冷箱。
4.量具:台称两台(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)。
5.破土设备:颚式碎土机或其他破土设备。
6.成型模具:击实筒、环刀、切土盘、切土器等。
7.其他:烘箱、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、土样标签以及其他盛土器皿等。
四、技术要求
1.土样基本要求
1.1土样在冻结壁或工地现场未冻地层中采集时,每块土样尺寸不小于250mm×250mm;在检查钻孔采集时,土样尺寸不小于φ90mm×200mm。
1.2土样数量应满足试验项目的要求。
1.3土样采集时必须做好原始记录并对每块土样进行编号,贴上标签。
2.试样基本要求
2.1规格:试样规格分别为φ50mm×100mm、φ61.8mm×150mm和φ100mm×200mm。必须保证试样最小尺寸大于土样中最大颗粒粒径的10倍。
2.2精度:外形尺寸误差小于1.0%,试样两端面平行度不得大于0.5mm。
2.3配土:重塑土含水和粗细颗粒混合都应均匀,试样击实密度均匀。
2.4含水量:重塑土含水量与天然含水量误差不大于1.0%,或根据用户和项目需要确定。同一组试样的含水量差值不大于1.0%。
2.5密度:重塑土密度与天然密度误差不大于0.03g/cm³,同一组试样密度差值不大于0.03g/cm³。
五、试验步骤
1.土样采集及接收管理
1.1冻土样的采集和接收
1.1.1从冻结壁或冻土墙采集的冻土块,用修土刀修成所需尺寸,并做好土性、标高、层位及数量等土样记录。
1.1.2将土样用双层塑料袋包装密封,标上标签,并用线绳捆扎好。
1.1.3将捆好的冻土样,用保温材料(棉絮、玻璃棉或泡沫塑料)和双层塑料袋包严。再用绳捆扎好,标上标签并附土样记录装入冻土集装箱。
1.1.4用冷藏车负温(—15~-10℃)恒温运至试验地点。
1.1.5试验人员根据土样记录验收土样,验收合格后在验收单上签字登记。
1.1.6将土样按层位分别存放在-10℃以下负温恒温冷库的指定位置。
1.1.7试验后的土样,应保存至提交试验报告后半年,如委托单位事先提出特殊要求,可协商确定。
1.2未冻土样的采集和接收
1.2.1从地质检查孔中取得芯样,刮去泥浆皮,或从工地现场未冻地层中取得土样,用修土刀修成所需尺寸,并做好土性、标高、层位及数量等土样记录。
1.2.2包装按本试验步骤1.1.2规定进行。
1.2.3将捆好的非冻土样浸入石蜡中,再次密封,标上标签并附土样记录装入土样箱,运至试验地点。
1.2.4按本试验步骤1.1.5规定进行验收。
1.2.5将土样按层位存放在常温试验室内。
1.2.6试验后的土样按本试验步骤1.1.7规定进行。
2.试样制备步骤
2.1负温原状土试样的制备
2.1.1在负温试验室内,小心开启原状土包装,辨别土样上下层次,用钢锯平行锯平土样两端。无特殊要求时,使试样轴向与自然沉积方向一致。用削土刀、切土盘和切土器将土块修整成形,使其符合本试验技术要求的2.1和2.2的规定,即可用于试验。
2.1.2制备过程中,细心观察土样的情况,并记录它的层位、颜色、有无杂质、土质是否均匀和有无裂缝等。
2.2负温重塑土试样的制备
2.2.1在常温试验室内,小心开启土样密封层,去掉土样表皮,记录土样的颜色、土类、气味及夹杂物等,并选取有代表性土样进行天然含水量和密度的测定。
2.2.2将土样切碎,在105~110℃温度下恒温烘干,放入干燥器中冷却至室温。
2.2.3将烘干、冷却的土样进行破碎(切勿破碎颗粒)。
2.2.4根据土样天然含水量,对干土进行配水,并搅拌均匀,密封后放入保湿器内存放24h以上。
2.2.5彻底清洗模具,并在模具内表面涂上一层凡士林,分次均匀将土样放入模具击实,要保证试样密度与天然密度在允许误差范围内。
2.2.6将试样连同模具密封并在低于—30℃温度下速冻4~6h。
2.2.7将试样在所需试验温度下脱模,并用修土刀修整,使其符合本试验技术要求的2.1和2.2的规定。
2.2.8将制备好的低温重塑土试样贴上标签(标明来源、层位、重量、日期等),装入塑料袋内密封,置于所需试验温度下恒温存放,在24~48h内可用于试验。

