基于透明黏土的取土器贯入扰动变形试验研究

为了解取土器贯入过程中黏土体的扰动变形特性,采用由Aristoflex AVC制成的新型透明黏土及粒子图像测速(PIV)技术,通过可视化模型试验装置进行了不同尺寸的取土器贯入试验。试验结果表明:取土器贯入过程中各截面不同位置处的土体变形规律基本一致,距离管壁越远,变形越小;取土器下部土体整体性较好,且距离中轴线约0.19倍取土器内径范围内的土体剪应变较小,室内试验可切取这部分土体;取土器贯入引起的土体扰动变形主要由侧壁摩阻力及刃脚挤土效应引起,增大取土器内径能有效减小取土器内土体的压缩变形。

土壤容重测定用分段式原状取土器的设计

为了提高土壤容重测定中土样采集的效率和精准性,将环刀法和原状取土管法结合,进行了分段式原状取土器的研制。该分段式原状取土器主要由取土装置和土样分离装置等组成。与经典环刀法试验对比表明,分段式原状取土器可有效保证所取土样的原状度,并能提高取土效率4～8倍。

取土器贯入土体引起土体扰动的理论分析

为了研究取土器贯入对土体产生的扰动影响,基于贯入问题的半无限空间特性,根据半无限空间内球孔扩张产生的变形和应变解,推导出取土器贯入土体过程中产生的应变公式.分析了取土管中心线上土体单元应变变化和其影响因素,并与Balign的结果进行了比较.结果表明,取土器贯入土体对其内部土体产生了扰动影响,其中对两端土体扰动相对较大,中间土体相对较小.取土器径厚比、长径比均对贯入过程中土体单元的应变产生影响.

取土器贯入扰动变形规律透明土试验研究

在岩土工程取样过程中,取土器贯入会引起土样扰动变形,造成土样物理力学性质的改变。为了研究取土器贯入过程中土体扰动变形特性及其影响因素,基于透明土及PIV技术,进行了不同尺寸、不同贯入速率的取土器贯入试验,得到了取土器贯入过程中土体扰动变形场的分布特性及规律。模型试验结果表明:土体扰动变形随着贯入深度增大而增大,管内土体表现为向上的隆起变形,在深度方向最大变形基本位于深度20 mm处;增大取土器内径能有效减小轴线处土体扰动变形,但减小幅度随着内径的增大而减小;增大取土器贯入速率不能有效地减小结构性较弱的砂性土样的扰动变形。

取土器直径对取样扰动的影响分析

不同直径的取土器对土样扰动的影响程度不同 ,恰当选择取土器的直径 ,对取土质量是非常重要的。直径过小 ,不能保证取土质量 ;直径过大 ,增加钻探费用。本文强调有条件和经济允许的话 ,应该优先考虑大直径的取土器。

薄壁取土器的结构及取样过程分析

薄壁取土器是软粘土层的最佳取样工具,目前已列入我国规范并逐步推广。众所周知,影响土样质量的因素很多,取土器的结构及取样操作过程对土样质量影响很大。如果取土过程操作不合理,即使取土器的规格和技术参数等方面符合要求,也不可能取出高质量的土样。要想取出扰动较少的土样,首先要正确选用取土器。薄壁取土器主要有四种:敞口式(Shelby管)、自由活塞式、固定活塞式和水压式(即Osterberg式)。

水压式与敞口式薄壁取土器的对比

本文通过工程实例,对水压式与敞口式薄壁取土器采取的77组海相黏性土对比样的26项试验指标进行了统计与对比,对比结果:(1)天然状态土的物理指标与界限含水率、压缩试验等12项常规试验指标,以及固结系数、三轴固结不排水试验等6项试验指标基本一致;(2)快剪指标增大50%;固结快剪黏聚力减小10%,内摩擦角增大20%;(3)先期固结压力增大20%;无侧限抗压强度增大30%;(4)渗透系数降低60%。

水利水电工程地质勘察中取土器及取样方法的探讨

为了提高工程地质勘察中提取原状土样的质量 ,针对不同的地层情况选择合理技术参数的取土器非常重要 ,本文介绍了几种取土器 。

表层原状土壤专用取土器设计

针对植物、微生物培养等研究需要较大体积表层原状土的情况,参照植物培养所需土样的体积,设计了一款内嵌植物培养器具的专用取土器。利用ANSYS有限元分析软件对取土器的关键部件进行强度分析,得到可靠的结构设计。文章设计的取土器能够满足大体积原状取土要求,解决实验土样取样困难的问题。

直压式汽油机取土器的研制

为满足农学,资源及环境等学科对土样的集中获取需求,研制了一种以汽油机为动力,直压式进入土壤的机动取土器。阐述了汽油机取土器的主要组成和工作原理,对其核心部件取土杆、动力头分别进行了理论分析和结构设计。取土器工作时的阻力主要有端面阻力、外环摩擦力和内环摩擦力,给出了3种摩擦力的计算公式,并且以100 mm直径取土器为例计算出了其工作阻力。根据取土器的工作阻力和机械传动效率计算出了汽油机所需功率,根据市场提供的汽油机种类进行了选型。为验证所设计汽油机取土器的使用效果,进行了取土器的性能试验测试,测试结果表明:采集土样效果良好,取土效率是同类型手动取土器的2倍以上。

薄壁取土器推广使用中遇到的问题

采用薄壁取土器取土样可以减少取土过程中对试验土样的扰动，使由室内试验得到的土的物理力学参数更符合地基中原状土的实际情况。采用薄壁取土器取土和一般取土器取土的对比三轴试验研究表明：对比较灵敏的鲍和软粘土，由常规固结不排水剪切试验得到的抗剪强度指标，采用薄壁取土器取的土样比采用一般取土器取的土样一般要高，有的差别30％左右。也就是说采用一般取土器取土，由于在取土过程中对饱和软粘土试验土样的扰动，致使由常规同结不排水剪切试验得到的抗剪强度比原状土实际的抗剪强度小，有时小30％左右。

取土器几何尺寸对饱和软黏土样结构的扰动研究

基于颗粒流软件模拟,以吹填淤泥为例,分析了取土器的内径、切角、壁厚等尺寸参数对高黏性软土微观动力学特性的影响;通过分层方法,比较了7组土样层间颗粒特征拐点的运动行为。模拟结果表明:土样的颗粒在底部形成对流位移场,对流处上方颗粒主要受拉膨胀,对流处下方颗粒主要受压收缩,由此造成孔隙率的规律变化和层理的弯曲变形。7组参数对应土样的孔隙率曲线与初始孔隙率曲线的交点同颗粒位移场的对流位置存在协同关系。土样层理表现为向下弯曲变形,层间颗粒位移行为存在特征拐点,拐点之间颗粒扰动行为不明显;反之,颗粒扰动行为较大,这种变形特征可拟合为下开口的旋转抛物面,且曲面方程的曲面形状拟合系数a值能初步评估7组土样的扰动程度。层间特征拐点的连线可再拟合为旋转抛物面,抛物面体积与土样体积的比值可用来评估土样的原状性。

机动取土器取土杆结构的设计

土壤成分影响着农作物的质量与产量,因而对于土壤破坏的研究与修复,是一项重要的工作。土壤的取样,有时需在土壤表面取土,有时需要在地面下某深处取样,需要一种专用取土器进行取样。为此,着重研究了机动取土器取土部分,设计了一种新的取土杆结构,使得在只需更换取土结构的情况下,满足不同规格的取土要求,以便于方便、快捷取土。同时,应用Ansys软件对其进行有限元分析,确保所设计结构的可行性。设计的取土器能满足不同规格土壤取土要求,为取土器结构设计提供了一种新思路。

水利水电工程地质勘察中取土器及取样方法探讨

在水利水电工程地质勘察中,原状土样采取的成功与否,决定了定量评价岩土体工程性能的准确性。本文详细分析了影响原状土样采取的五个主要因素:钻孔质量;钻探方法;取土器;取土方法;封存及搬运。

机动取土器冲击座结构设计及其数控加工

机动取土器是农业上获取土壤样品必不可少的工具,能够轻便、快捷地提取出土样。通过对取土器钻杆冲击座的有限元仿真分析,在原有的基础上改进了取土器钻杆冲击座的结构,并通过数控编程加工出冲击座。实验结果表明,数控加工大大提高冲击座的表面质量,改进后取土器钻杆冲击座的寿命得到了很大提高。

田间取土器的研究进展

土壤采样是现代农业、地质、水利环保等领域中的重要工作环节,取土器是这些领域中采集土壤样本的主要工具之一。取土器的可靠性、操作方便性以及机动性不仅可以减少土壤调查工作量,提高取土效率,还可扩展土壤采样的适应性。重点介绍了国内外取土器的研究进展及现状,以期为科学研究提供必要的选择性。

钻探工艺、取土方法与取土器结构对勘探质量和不扰动土样取土质量的影响

本文通过对比试验和生产实践的总结,分析了钻探工艺、取土方法和取土器结构对勘探质量和不扰动土样取土质量的影响,并提出了保证勘探、原状取土、标准贯入试验质量的一些具体设想和方法。

对取土器三个比率技术参数的商榷

取土器是为了能取得较好的原状土样。技术手册对取土器的设计制造都规定了一些技术参数，对它的加工装配进行控制。这些参数可分为三类七个方面。即：一个宽度——管靴刃部内径；三个比率——面积比、内间距比、外间距比；三个形状结构——刃部的形状及刃角、取土管的长度及形式、上部封闭装置。

软土取土器在工程勘察中的应用

软土取土器,在一定条件下,可以用于工程地质勘探之中,文中阐述了软土取土器的技术参数和结构特征,软土取土器应用于七台河职业学院综合楼和图书馆楼,取得了良好的效果。