揭秘城轨环线岩土试验全过程
地下40米取样先经“火烤”再测抗压力
2016年05月28日 来源：
齐鲁晚报
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轨道交通环线地质初步勘察启动,这也意味着线路建设有了大的进展。以环线二标段的三站三区间为样本,这些布点打孔的勘察为环线的开工建设起到怎样的作用?岩土样本取出后到试验室,将经历哪些环节?在老百姓看来普普通通的岩土,会在试验室做怎样“高大上”的研究……本报记者独家揭秘城轨环线岩土试验的全过程。
本报记者 喻雯
隔2米取一个样本
从岩芯管中“挤出”
2.7公里的里程28个钻孔,这是怎样布点的?济南市勘察测绘研究院岩土勘察设计部总工商汝平说,根据地质初步勘察的有关要求:每隔100米至200米打一个孔,站点部分的打孔不少于4个点。再结合区间的地质特点,三个站点各钻了6个孔,三站三区间一共钻孔28个。
记者看到,钻机启动后,有一根水管连通机器,需要为机器运转产生的高温降温。首先进入地下的是岩芯管,每隔2米取出一个岩土样本,“岩芯管取样后,会再通过‘嫁接’钻杆继续深入地下取样。”商汝平说,钻机在地下的总深是40米。这个钻孔要打出20个岩土样本,整个取样的过程是不间断进行的。
钻机工作10分钟左右,土样通过水压从岩芯管中“挤出”,长度在十几厘米至30多厘米不等。技术人员小心翼翼把钻杆中的泥土取出,在地面上整齐排列。地下两米深的岩土颜色跟地表土层的差别不大,呈现出深棕色。技术人员要迅速通过目测,鉴别描述土样的性质。
做完目测,技术人员要现场填写钻探记录表。在地层描述上,主要有岩土名称、颜色、状态、密度、湿度等,还要标明取土试样的深度。
填完记录表,技术人员把岩土样本装入特制的岩土盒,当天就要送回土工试验室。
“环线的这个标段的地下水部分已经做完有关研究,从这里的地质条件来看,主要是从第四系孔隙潜水,而泉水是岩溶水,二者联系不大。”商汝平说。
土样长度大于1米
适合地铁建设
不同的地质条件,岩芯管钻出来的土的长度也是不一样的。商汝平说,像是比较完整的岩土样本可以跟岩芯管的长度差不多长,大约在2米到3米左右,这种土的状态就比较好,黏力含量比较完整,也就是说土的强度好,承受能力也比较强。
“从岩土的分类来看,分为软塑、可塑、硬塑三种级别。”商汝平说,像土样在2米到3米的长度,就是硬塑级别,土样长度在一米左右的,是可塑级别,土样长度不足半米的就是软塑级别。“从轨道交通的建设来看,岩土在可塑或硬塑级别都是可以满足的。”
一般来说,从地表土到地下,深度在10米以上是软塑状态,10米以下就是可塑到硬塑状态。从纬十二路站点附近的取样来看,地表到地下5米的地方,取出的土样完整度不是很好,越往地下深挖,土样的完整性越好,也就是说土的强度越好。
土样送进烤箱
算出岩土含水率
“取好的岩土样本带回试验室,主要是测出土样的物理性质、力学性质还有热物理指标。”商汝平说,物理性质主要是测出土样的含水率、天然密度、干密度、饱和度、孔隙比等。
技术人员先把包裹在外的盒子取掉开土。开过的土呈现出标准的圆柱形,技术人员用环刀把大圆柱切成小圆柱,固定好后称出重量。留下的余土放入瓷缸中,再放入105摄氏度的烤箱烘干,烘干后的土会有一个新的重量,这样对比原来的重量,就会精确地算出岩土的含水率。
物理试验做完后,技术人员把岩土放在三轴固结仪上做固结试验,这主要是测土的压缩系数、压缩模量等指标,简单来说就是土的承载力抗压。环线都是地下施工,根据地下施工的盾构法来看,盾构机通过竖井进入地下后,要在地下不断地挖土、掘进,随之要形成隧道。这些作业都跟地下岩土息息相关,岩土能否承担起这么重的压力?隧道支护时,地下岩土能否承担?这些施工时的精确指标,都是在力学性质的试验中需要完成的。“一般来说,岩土会是中等压缩性土,是可以满足地下工程施工要求的。”
地铁在地下施工,不得不提的就是地下施工的环境因素,地下如何做好空气的流通。此外就是地铁地下车站建好后的通风系统,如何科学地建好?这就需要岩土的热物理指标来完成。
以上三大试验完成后,技术人员需要对数据做整理分析,一般来说,三到五天的时间就可以出具岩土样本的研究报告了。
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