冻土工程测试及观测技术指南(T-CI 193—2023).pdf

ICS 93.020 CCS P 13 中 国 国 际 科 技 促 进 会 团 体 标 准 T/CI 1932023 冻土工程测试及观测技术指南 Technical guidelines for testing and observation of frozen ground soil engineering 2023-11-23 发布 2023-11-30 实施 中国国际科技促进会 发 布 T/CI T/CI 1932023 I 目次 前言.II 1 范围.3 2 规范性引用文件.3 3 术语和定义.3 4 总则.3 5 仪器设备.4 取样.4 试样制备.4 测试.4 观测.4 6 室内试验.4 取样、运送.4 试验项目.5 7 原位测试.6 8 冻土观测.6 地温观测.6 工程监测.6 9 维护.7 附录 A（规范性）地下冰观测详细项目及观测方法.8 A.1 详细项目.8 A.2 观测方法.8 T/CI 1932023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国科学院西北生态环境资源研究院提出。本文件由中国国际科技促进会归口。本文件起草单位：中国科学院西北生态环境资源研究院、生态环境部卫星环境应用中心、兰州理工大学、兰州大学、黄河勘测规划设计研究院有限公司、中交产业投资控股有限公司、明达海洋工程有限公司。本文件主要起草人：杨玉忠、吴青柏、郭小燕、姚何琳、周露、杨林山、高海峰、王昱、张丹丹、牟翠翠、赵焱、于晖、田文滨。T/CI 1932023 3 冻土工程测试及观测技术指南 1 范围 本文件规定了冻土工程测试及观测的总则、仪器设备、室内试验、原位测试、冻土观测和维护。本文件适用于冻土工程项目勘察阶段的测试及观测与施工、运营阶段的监测。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 500212001 岩土工程勘察规范 GB/T 50081 混凝土物理力学性能试验方法标准 GB/T 501232019 土工试验方法标准 GB 503242014 冻土工程地质勘察规范 DZ/T 0064（所有部分）地下水质分析方法 DZ/T 0184（所有部分）同位素测定 HJ 501 水质 总有机碳的测定 燃烧氧化非分散红外吸收法 MT/T 593.2 人工冻土物理力学性能试验 第2部分：土壤冻胀试验方法 MT/T 593.4 人工冻土物理力学性能试验 第4部分：人工冻土单轴抗压强度方法 MT/T 593.5 人工冻土物理力学性能试验 第5部分：人工冻土三轴剪切强度试验方法 SY/T 6490 岩样核磁共振参数实验室测量规范 SY/T 7410.1 岩石三维孔隙结构测定方法 第1部分：CT扫描法 3 术语和定义 GB 503242014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。冻土工程 frozen ground soil engineering 处理和管理冻土地区工程项目，主要涉及冻土的特性、分布、形成和变化等方面的研究和应用。4 总则 冻土工程测试及观测包括冻土室内试验、原位测试、冻土观测、地下冰观测。室内试验项目可根据工程在不同勘察阶段的实际需要选定。原位测试试验项目可根据冻土特性和工程性质选定，遇到下列情况之一时进行原位测试：重要性等级为一、二级的建设工程；室内试验条件与工程实际相差较大时；基础的受力状态比较复杂，计算不准确又无成熟经验时。T/CI 1932023 4 冻土观测包括勘察阶段的观测和施工阶段、运营阶段的监测，冻土地区的重要工程以及对冻土环境影响较大的建筑等宜从勘察工作开始设置观测站（点）。地下冰观测的详细项目及观测方法见附录 A。5 仪器设备 取样 取样工具按GB 500212001中9.4.2的规定进行选择。试样制备 5.2.1 制备试样用主要仪器设备包含：筛：孔径 20 mm、5 mm、2 mm、0.5 mm；洗筛：孔径 0.075 mm；台秤：称量 10 kg40 kg，分度值 5 g；天平：称量 1 000 g，分度值 0.1 g；称量 200 g，分度值 0.01 g；碎土器：磨土机；击实器：包括活塞、导筒和环刀；抽气机：附真空表；饱和器：附金属或玻璃的真空缸。5.2.2 制备试样用其他设备包括：干燥箱、干燥器、保湿器、研钵、木锤、木碾、橡皮板、玻璃瓶、玻璃缸、修土刀、钢丝锯、凡士林、土样标签及盛土器。测试 室内试验与原位测试的仪器设备按项目对应测试方法进行选择。观测 5.4.1 冻土地温观测宜采用稳定性好、耐低温的热电阻式温度传感器，其主要参数如下：测量范围-50 50，测量精度 0.1；抗压强度大于等于 1.0 MPa；具有良好的防水性，在恒定温度条件下，浸水 120 h 后电阻率变化率1。5.4.2 冻土地温观测宜配置数据采集能力满足工程需要的电阻数据采集仪。5.4.3 工程监测宜配置多点位移计、倾角计、钻孔倾斜仪、伸缩仪等埋设仪器及静力水准仪、固定式自动测斜仪等自动化监测仪器。6 室内试验 取样、运送 6.1.1 冻土试样按 GB 503242014 中 6.5.1 的规定分为 I 级、II 级、III 级试样。6.1.2 取样方法如下：测定冻土基本物理指标的试样，由地表以下 0.5 m 开始逐层采取，取样间距根据工程规模、工程特点及冻土工程地质性质确定，一般取样间距不宜大于 1.0 m；测定冻土力学及热学指标时，冻土取样按工程需要采取；T/CI 1932023 5 不从爆破的碎土块中取样，从原状岩芯、探坑或探槽壁上采取。测定冻土天然含水率的取样，宜采用刻槽法；地下冰采样：钻孔内的地下冰全部采集（见冰即采），记录相应深度和 GPS 点，拍照并描述其特征及形状，估计含冰量。所有地下冰均使用一次性 PE 手套采集，刮去外层污染，低温密闭保存。6.1.3 不同级别试样运送规定如下：I 级试样，就近进行试验。现场试验无条件时，采取封闭措施并及时送至试验室，土样搬运中保持冻结状态条件，填塞缓冲与保温材料，避免融化和扰动；II 级试样，在取样后立即进行妥善密封、编号和称重，并在运输过程中避免振动。对于融化后易振动液化和水分离析的土样，宜在现场进行试验；III 级试样运送按 GB 500212001 中 9.4.6 的规定进行。试验项目 室内试验的项目按表1选定。表1 室内试验项目 测试项目 可研勘察阶段 初步勘察阶段 详细勘察阶段 测试方法 粗粒土 细粒土 粗粒土 细粒土 粗粒土 细粒土 物理性质试验 颗粒分析+GB/T 501232019的第8章 总含水率+GB/T 501232019的第5章 液、塑限-+-+-+GB/T 501232019的第9章 比重+GB/T 501232019的第7章 天然密度+GB/T 501232019的第33章 未冻含水率-+GB/T 501232019的第36章 盐渍度-+-+GB/T 501232019的第53章 有机质含量+GB/T 501232019的第56章 核磁和CT测试 冷生构造+SY/T 6490、SY/T 7410.1 热学性质试验 土的骨架比热 +GB/T 50081的第17章 导热系数 +GB/T 501232019的第35章 起始冻结温度+GB/T 501232019的第34章 冻胀率-+MT/T 593.2 渗透系数-+GB/T 501232019的第16章 水化学性质试验 冻土中的冰和 地下水化学成分-+-+-DZ/T 0064（所有部分）同位素和DOC测定-+-+-DZ/T 0184（所有部分）、HJ 501 力学性质试验 切向冻胀力-+-+，+，MT/T 593.2 水平冻胀力 +，+，MT/T 593.2 抗压强度 +，+，MT/T 593.4 抗剪强度 +，+，MT/T 593.5 融化下沉系数 +，+，GB 503242014的附录F T/CI 1932023 6 表 1 室内试验项目（续）测试项目 可研勘察阶段 初步勘察阶段 详细勘察阶段 测试方法 粗粒土 细粒土 粗粒土 细粒土 粗粒土 细粒土 力学性质试验 融化后体积 压缩系数 +，+，GB 503242014的附录F 注：“+”表示测定，“-”表示不测定，“”表示测试困难时按GB 503242014的附录C查表确定。7 原位测试 原位测试宜包括表 2 的内容。表2 原位测试项目 测试项目 测试方法 地温、季节融化深度 GB 503242014的附录J 多年冻土上限深度 GB 503242014的附录K 地基静载荷 GB 503242014的附录H 融化压缩试验 GB/T 501232019的第39章 冻胀率试验 GB/T 501232019的第40章 密度试验 GB/T 501232019的第41章 试坑渗透试验 GB/T 501232019的第42章 直剪试验 GB/T 501232019的第43章 静力触探试验 GB/T 501232019的第46章 动力触探试验 GB/T 501232019的第47章 旁压试验 GB/T 501232019的第48章 载荷试验 GB/T 501232019的第49章 波速试验 GB/T 501232019的第50章 进行原位测试时需与工程实际保持一致。在多年冻土地基中试验随时监测地基温度场，在季节冻土地基中宜与水分场一致。8 冻土观测 地温观测 8.1.1 地温观测内容宜包括：地温、季节融化深度、多年冻土上限深度、冻土上限、季节冻结深度、地下水位、融化下沉量及冻胀量、冻土现象的变化特征等。8.1.2 地温观测按 GB 503242014 的附录 J、K、L 进行。工程监测 工程监测宜包括下列内容：工程建设和运营期间，建筑变形监测；建筑物地基周围及其整个建筑场区地温场的变化特点与稳定状态；已建建筑物下的冻土地基及建筑场区内在人为活动影响下冻土环境变化情况；T/CI 1932023 7 所采用各种防止冻胀、消除融沉措施的适用性及效果。9 维护 钻孔完成后，及时设置保护箱，安装供电装置并定期维护。数据采集仪宜加装耐久性较好的保护箱，必要时可安装栅栏。对于地势较高、空旷易遭受雷击的区域，宜设置防雷设施。传感器电缆宜采用钢管或 PVC 管等进行保护。保护管长度根据电缆长度调整，且露出地表长度200 mm；在保护管外部可设置滑套防止冻胀拔起。采用 PVC 等软质管进行电缆保护时，宜在进场前将电缆线穿插到位，管底采用热融头进行封堵，并在预定地表深度处做好相应标记；采用钢管等硬质管进行保护时，宜在现场进行电缆保护、封堵、刻识等工作；地表附近电缆宜放入保护箱防止损坏。钻孔封堵完成后，采用万用表对温度传感器进行检查。对于故障率5的传感器进行更换，故障率5的传感器可根据故障位置评估可用性。T/CI 1932023 8 附录A （规范性）地下冰观测详细项目及观测方法 A.1 详细项目 地下冰观测的详细项目包括：地下冰分布；结构和形态：深度、在地下冰内分布方向、透明纯冰层、孔隙冰、层状、脉状、含土冰层和悬浮状以及颜色和气体分布情况；含冰量。A.2 观测方法 A.2.1 将剖面和岩表面清理干净，采用三维立体观测方法（整体描述、切面描述和垂直剖面描述）开展。A.2.2 通过俯视和侧视观察和编录地下冰与岩芯的相对位置，并现场进行地下冰赋存位置的素描，确定地下冰赋存的长度后，将岩芯垂直切开，进行垂向剖面的观测，确定地下冰的厚度，最后与岩芯水平方向切开，确定地下冰在岩芯内的相对位置，明确地下冰的宽度。