簡介
原狀土是保持天然含水量及天然形成結構的土樣。用來測定土的容重、天然孔隙比、壓縮係數及抗剪強度等物理力學性質指標。工程實踐及研究項目中,常常遇到取樣難度大、擾動過大或原狀樣難以保存、運輸等情況,在試驗中不得不採用重塑土來進行試驗。重塑土是指將人為擾動過的土樣,在經過壓密或者壓實作用後形成的具有一定重度、含水量的人工製備的土樣,與原狀土具有相同或相似的成分、結構 。
室內制樣技術
自然界中的土是一種由礦物顆粒和存在於其間孔隙的液體與氣體等多礦物組成的非均質、 多相、多孔的不連續介質,由於其組成物質的多相性和複雜性,決定了土的性質是複雜多變的。室內試驗可以獲取土樣的各種物理、力學參數,為工程設計或數值計算提供依據。現行室內制樣技術大致可分為兩類。一類是對擊實樣進行靜動力學特性實驗。採用這種方法,首先要根據擊實試驗曲線,確定在既定擊實功條件下試樣的含水量, 接著進行燜料,土樣擊實,然後採用環刀法取樣,並測定土樣的含水率, 進而根據試驗所需的飽和度計算出所需要增加或減少的水分,最後注入水分或風乾水分,以達到土樣的預期含水量。從上述過程闡述可以看出,這種方法不僅繁瑣,而且所制土樣的質量令人懷疑。如:擊實土樣往往不均勻 部要比上部密實;由於採用注入水分或風乾水分,因而造成試樣中的含水量並不均勻, 試驗結果很可能失真。沉降方法是室內制樣的第二種方法,此方法在三軸儀壓力室加靜載以加速土樣固結過程。但這一方法在土樣沉降固結後,要移去土樣周圍的制樣管,再安裝上內有橡皮膜的制樣模修剪樣品;有的在這一過程中採用冷凍法,但冷凍時土樣會膨脹,在一定程度上改變了土顆粒的組構,解凍時更難免土粒結構的擾動。雖然也有文獻報導對第二種方法進行了改進,但對於重塑土來說,制樣周期仍然較長,而且步驟繁瑣,試驗設備要求較高。有關規範在進行砂土剪下試驗中採用將試樣倒入剪下容器內,放上硬木塊,用手輕輕敲打,使試樣達到預定乾密度,取出硬木塊,撫平砂面。但是,對於一般的亞砂土、亞粘土、粉質土而言,要想使試樣壓實度達到 95% 甚至100%,往往需要幾兆帕的壓力,而這種壓力常常超過一般室內制樣設備所能達到的極限 。
土樣重塑方法
土樣重塑方法主要有兩類:固結法與擊實法。固結法是在風乾的土體加蒸餾水,配成大於液限的稀泥漿,然後倒入制樣筒中,並在頂部施加靜載使土樣固結。蔣明鏡等採用固結法對土體進行並比較了該類重塑樣與原狀樣的性質差異,結果表明其重塑效果較好,但從試驗角度來看,制樣過程繁瑣、固結時間長,對制樣設備要求較高。擊實法是使用一定質量的擊錘,從一定的高度自然下落,分多層擊實土樣至所需的尺寸,相對固結法而言,制樣方法簡單易行、制樣周期短,但擊實樣成樣質量往往與實驗技術人員操作水平有很大的相關性,土樣因受力不均勻而造成土樣上下層密實程度不均一的現象,對實驗結果影響較大。李曉軍對分層擊實法成樣的重塑土的壓縮過程裂紋進行了分析,該類試樣的裂紋首先在試樣下層密實度較小的區域出現;鄭劍鋒研究發現兩頭壓實法所製得的樣品其乾密度和含水量的分布較為均勻,比分層擊實法及泥漿法更容易控制試樣的均勻性。