專(zhuān)利名稱(chēng)：凍結(jié)法采取不擾動(dòng)飽和砂試樣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采取不擾動(dòng)飽和砂試樣的方法，屬于巖土基礎(chǔ)工程領(lǐng)域。
實(shí)驗(yàn)證明，凍結(jié)法是采取不擾動(dòng)飽和砂試樣的最好方法，因?yàn)樗３至松暗奶烊幻芏?、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力史?？梢杂糜诮鉀Q砂土地基的動(dòng)、靜強(qiáng)度及工程地質(zhì)的有關(guān)問(wèn)題。日本曾利用干冰酒精為循環(huán)冷凍液，在現(xiàn)場(chǎng)采取過(guò)兩個(gè)具有等直徑的凍結(jié)砂柱，一個(gè)長(zhǎng)5.82米，直徑38厘米，另一個(gè)長(zhǎng)4.35米，直徑42厘米。他們所用的冷凍液的循環(huán)方式為外循環(huán)法，測(cè)溫系統(tǒng)為熱電偶式設(shè)備，上提設(shè)備為龍門(mén)吊起重設(shè)備。上述方法的主要缺點(diǎn)是消耗冷源多，上提設(shè)備笨重，投資多。
本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)省能源、簡(jiǎn)便易行、安全可靠的采取不擾動(dòng)飽和砂試樣的方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的1、采用單孔輻射凍結(jié)法，以干冰為冷源，以酒精(工業(yè)用即可)為循環(huán)介質(zhì)，采用密閉循環(huán)系統(tǒng)，即在凍結(jié)管外用耐低溫的高壓泵，將在容器內(nèi)制備達(dá)到一定低溫的粘稠混合液壓入冷凍管內(nèi)，此時(shí)配制溫度可低于干冰本身的-78℃。然后將冷動(dòng)管內(nèi)由于溫差而沸騰的混合液抽出(因地下溫度一般在9-11℃，再壓入冷凍管內(nèi)，這樣往復(fù)循環(huán)，冷源為地下砂層所吸收。這種密閉循環(huán)系統(tǒng)所消耗的冷源大大低于外循環(huán)法。
2、本發(fā)明的測(cè)溫系統(tǒng)是采用熱敏電阻式測(cè)溫儀，測(cè)溫探頭埋設(shè)在冷凍管外側(cè)徑向等間隔(如5厘米)水平埋設(shè)、埋設(shè)深度為0.5-1米，以控制欲凍結(jié)半徑。通過(guò)電纜在水工比例電橋儀器上顯示數(shù)字，再與經(jīng)事先率定的不同溫度曲線，用插入法隨時(shí)掌握地下欲凍結(jié)溫度的變化。這種測(cè)溫方法易于操作、安全可靠。3、上提系統(tǒng)采用液壓千斤頂鋼梁反頂系統(tǒng)，待最外層埋設(shè)點(diǎn)溫度達(dá)-3--5℃時(shí)，可將凍結(jié)管徐徐頂活，這樣連同凍結(jié)砂柱逐漸露出地面，直至提出。
本發(fā)明的實(shí)施例如下采用本發(fā)明的方法曾于1986年12月上旬在黃壁莊水庫(kù)下游成功的采取了兩個(gè)砂柱一個(gè)長(zhǎng)3.25米，直徑為80厘米;另一個(gè)長(zhǎng)為5.1米，直徑為76厘米，后一個(gè)砂柱中卵石含量為70%，卵石粒徑最大為200毫米。
在1987年4月在河北省引灤工地遷西縣城關(guān)附近成功地取得長(zhǎng)6.8米(深度為7.1米)，直徑為60厘米的砂柱。
采取上述砂柱的具體工藝是通過(guò)鉆探造孔，將φ76mm凍結(jié)鋼管安放至予定取樣深度，以干冰酒精為冷凍循環(huán)液，利用低溫高壓泵采用密閉循環(huán)方式，使制備達(dá)到一定低溫的粘稠狀混合液在冷結(jié)管內(nèi)往復(fù)循環(huán)。
通過(guò)埋設(shè)在冷凍管外側(cè)徑向分布的熱敏電阻測(cè)溫儀的測(cè)溫探頭(埋設(shè)深度60厘米，間隔5厘米，測(cè)溫探頭的個(gè)數(shù)視冷凍半徑而定)，直接控制欲冷半徑和凍結(jié)溫度。
待最外層埋設(shè)點(diǎn)溫度達(dá)-3--5℃時(shí)，利用兩個(gè)50噸千斤頂，2根360mm高的工字鋼梁以反頂法將砂柱頂活，露出地面后，再用汽車(chē)吊車(chē)或三角架倒鏈拔出地面。
經(jīng)對(duì)本發(fā)明所采取砂柱進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果分析表明沿徑向分層測(cè)定其天然密度變化時(shí)，距凍結(jié)管壁10厘米以內(nèi)砂的密度，由于鉆孔及設(shè)置凍結(jié)管而有所擾動(dòng)，密度范圍為1.89-2.0659g/cm3之間，而距管壁10cm以外則是不擾動(dòng)帶，而且沿徑向密度分布極為均勻，曾測(cè)定119個(gè)試樣(采用水銀排開(kāi)法、平行二次測(cè)定)，每類(lèi)砂或細(xì)礫的單位容重量最大與最小值之差均小于0.02-0.025g/cm3，符合水利電力部頒布的SDS01-79土工試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的平行差值不得大于0.03g/cm3的精度要求。利用本發(fā)明巖芯采取率達(dá)100%。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能源，簡(jiǎn)便易行，安全可靠。凍結(jié)深度和直徑均超過(guò)日本80年代初水平(日本所采取的凍結(jié)砂柱最深為5.82米，最大直徑為42毫米，本發(fā)明所采砂柱體最深為7.1米，最大直徑80厘米)。所用干冰消耗僅為日本的1/3-1/4(日本冷凍1m3砂耗干冰1噸，本發(fā)明為0.22-0.34噸)。上提設(shè)備簡(jiǎn)單，成本也低的多。本發(fā)明除用于水利工程外，還可用于交通、冶金、化工、港灣、核電站、國(guó)防工程及高層建筑等基礎(chǔ)工程中，用以測(cè)定砂基的物理及動(dòng)力參數(shù)，為砂類(lèi)地基穩(wěn)定分析提供精確的基本參數(shù)。為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工提供可靠的依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種采取不擾動(dòng)飽和砂試樣的方法，它以干冰酒精作為冷源，利用單孔輻射凍結(jié)法，其特征在于a、冷源的循方式采用密閉系統(tǒng)，b、測(cè)溫探頭的埋設(shè)深度為0.5-1.0米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述方法，其特征在于測(cè)溫系統(tǒng)為熱敏電阻式測(cè)溫儀，測(cè)溫探頭之間的間隔為等距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方式，其特征在于上提系統(tǒng)采用液壓千斤頂鋼梁反頂系統(tǒng)，待最外層埋設(shè)點(diǎn)溫度達(dá)-3--5℃時(shí)開(kāi)始上提。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采取不擾動(dòng)飽和砂試樣的方法，它利用單孔輻射凍結(jié)法。以干冰酒精為冷凍循環(huán)液，采用密閉循環(huán)方式。它的測(cè)溫系統(tǒng)為熱敏電阻式測(cè)溫儀。沿凍結(jié)管外測(cè)徑向等間隔水平埋設(shè)測(cè)量頭，埋設(shè)深度為0.5-1.0m。它的上提系統(tǒng)為液壓千斤頂鋼梁反頂系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省冷源，簡(jiǎn)便易行，安全可靠。本發(fā)明可為砂類(lèi)地基穩(wěn)定分析提供精確的基本參數(shù)，可應(yīng)用于一切巖土基礎(chǔ)工程之中。
文檔編號(hào)E02D1/04GK1041195SQ8810686
公開(kāi)日1990年4月11日 申請(qǐng)日期1988年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月23日
發(fā)明者高福田, 王振宇 申請(qǐng)人:河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院