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1、,中华人民共和国国家标准土 工 试 验 方 法 标 准条 文 说 明目次总则试样制备和饱和试样制备试样饱和 含水率试验 密度试验环刀法蜡封法灌水法灌砂法 土粒比重试验一般规定比重瓶法浮称法虹吸筒法 颗粒分析试验筛析法密度计法移液管法 界限含水率试验液 塑限联合测定法碟式仪液限试验滚搓法塑限试验收缩皿法缩限试验砂的相对密度试验一般规定砂的最小干密度试验砂的最大干密度试验 击实试验 承载比试验回弹模量试验杠杆压力仪法强度仪法 渗透试验一般规定常水头渗透试验变水头渗透试验 固结试验标准固结试验应变控制连续加荷固结试验 黄土湿陷试验一般规定湿陷系数试验自重湿陷系数试验溶滤变形系数试验湿陷起始压力试验
2、三轴压缩试验一般规定仪器设备试样制备和饱和不固结不排水剪试验固结不排水剪试验固结排水剪试验一个试样多级加荷试验 无侧限抗压强度试验 直接剪切试验慢剪试验固结快剪试验快剪试验砂类土的直剪试验 反复直剪强度试验自由膨胀率试验 膨胀率试验有荷载膨胀率试验无荷载膨胀率试验 膨胀力试验收缩试验 冻土密度试验一般规定浮称法联合测定法 冻结温度试验 未冻含水率试验 冻土导热系数试验 冻胀量试验 冻土融化压缩试验一般规定室内冻土融化压缩试验现场冻土融化压缩试验 酸碱度试验 易溶盐试验浸出液制取易溶盐总量测定碳酸根和重碳酸根的测定氯根的测定硫酸根的测定络合容量法硫酸根的测定比浊法钙离子的测定镁离子的测定钙离子和
3、镁离子的原子吸收分光光度测定钠离子和钾离子的测定 中溶盐 石膏 试验 难溶盐 碳酸钙 试验 有机质试验 土的离心含水当量试验总则土工试验方法标准以下简称 原标准自年实施以来 已有年多时间 在这期间 岩土工程有一定的 发展 要求提供更多 更可靠的计算参数和判定指标 同时 测试技术也有进步 因此 有必要对原标准进行修改 使各系统的土工试 验有一个能满足岩土工程发展需要的试验准则 使所有的试验及 试验结果具有一致性和可比性水利 公路 铁路 冶金等系统均有相应的土工试验规程 基本内容与本标准相同 但有些试验方法使用条件不同 为此在一些具体的参数或规定上有特殊要求时 允许以相应的专业标准为 依据 现行国
4、家标准 土的分类标准属专门分类标准内容包括对土类进行鉴别 确定其名称和代号 并给以必要的描 述本标准中将土分成粗粒土和细粒土两大类土的名称和具体分类按现行国家标准 土的分类标准确定土的工程分 类试验是土工试验的内容之一 故分类试验应遵照本标准有关试 验项目中规定的方法和要求进行 土工试验资料的分析整理 对提供准确可靠的土性指标是 十分重要的内容涉及成果整理 土性指标的选择 并计算相应的标准差 变异系数或绝对误差与精度指标等根据误差分析 对不 合理的数据进行研究 分析原因 或有条件时 进行一定的补充试 验 以便决定对可疑数据的取舍或改正为此 列入附录 土工试验所用的仪器应符合现行国家标准 土工仪
5、器的基 本参数及通用技术条件规定根据国家计量法的要求 土工试验所用的仪器 设备应定期检定或校验对通用仪器设备 应按有关检定规程进行 对专用仪器设备可参照国家现行标准土工试验专用仪器校验方法进行校验 执行本标准过程中 有些要求应符合现行国家标准 建筑地基基础设计规范湿陷性黄土地区建筑规范膨 胀土地区建筑技术规范土的分类标准和 岩土 工程基本术语标准中的规定试样制备和饱和试 样 制 备本标准所规定的试验方法 仅适用于颗粒粒径小于的原状土和扰动土 对粒径等于 大于的土应按有关粗粒料 的试验方法进行 原标准中第至条规定的试验所需土样的数量以及取土要求等列入附录土样的要求与管理 同一组试样间的均匀性主要
6、表现在密度和含水率的均匀性方面 规定密度和含水率的允许差值 使试验结果的离散性减小 避 免力学性指标之间相互矛盾的现象 原状土试样制备过程中 应先对土样进行描述 了解土样的均匀程度 含夹杂质等情况后 才能保证物理性试验的试样和力 学性试验所选用的试样一致 避免产生试验结果相互矛盾的现象并作为统计分层的依据 用环刀切取试样时 规定环刀必须垂直下压 因环刀不垂直切 取的试样层次倾斜 与天然结构不符 其次 试样与环刀内壁之间 容易产生间隙 切取试样时要防止扰动 否则均会影响测试结果 扰动土试样备样过程中对含有机质的土样规定采用天然含水率状态下的代表性土样 供颗粒分析 界限含水率试验 因为 这些土在温
7、度下烘干后 胶体颗粒和粘粒会胶结在一 起 试验中影响分散 使测试结果有差异 扰动土试样制备时所需的加水量要求均匀喷洒在土样上 润湿一昼夜 目的是使制备样含水率均匀 达到密度的差异小击样法制备试样时 若分层击样 每层试样的密度也要均匀试 样 饱 和毛细管饱和法 原标准中选用叠式或框式饱和器 现修改 成用框式饱和器 因为毛细管饱和 水面不宜将试样淹没 而叠式 饱和器达不到该要求 否则上层试样浸不到水抽气饱和法 原标准中没有说明用何种饱和器 仅列出真 空饱和装置 本次修改时 条文中明确规定采用叠式或框式饱和器含水率试验原标准中为含水量试验 虽然名称通用 但与定义不符 根据现行国家标准 岩土工程基本术
8、语标准的规定改 成含水率试验土的含水率定义为试样在温度下烘至恒量时所 失去的水质量和达恒量后干土质量的比值 以百分数表示 含水率试验方法有多种 但能确保质量 操作简便又符合含水率定义的试验方法仍以烘干法为主 故本标准规定以烘干法 为标准方法烘干温度采用这是因为取决于土的水理性质 以及目前国际上一些主要试验标准 例如美国英 国日本德国烘干温度在之间 且多数采 用为标准 故本标准用对含有机质超过干土质量的土 规定烘干温度为因为含有机质土 在温度下 经长时间烘干后 有机质特别是腐植酸会在烘干过程中逐渐分解而不断损失 使测得的含水率比实际的含 水率大 土中有机质含量越高误差就越大 试样烘干至恒量所需的
9、时间与土的类别及取土数量有关本 标准取代表性试样对粘土 粉土烘干时间不少于是 根据多年来比较试验而定的 对砂土不少于由于砂土持水性差 颗粒大小相差悬殊 含水率易于变化 所以试样应多取一些 本标准规定取采用环刀中试样测定含水率更具有代表 性 对层状和网状构造的冻土的含水率试验 因试样均 匀程度所取试样数量相差较大 且试验过程中需待冻土融化后进行 为此另列条说明对层状和网状构造的冻土含水率平行测定的允许误差因均匀性放宽至密 度 试 验环刀法环刀法是测定土样密度的基本方法 本方法在测定试样密度的同时 可将试样用于固结和直剪试验 环刀的尺寸是根据现行国家标准 土工仪器的基本参数及 通用技术条件的规定选
10、用内径和高蜡封法蜡封法密度试验中的蜡液温度 以蜡液达到熔点以后不出现气泡为准蜡液温度过高 对土样的含水率和结构都会造成一 定的影响 而温度过低 蜡溶解不均匀 不易封好蜡皮蜡封试样在水中的质量 与水的密度有关 水的密度随温度而 变化 条文中规定测定水温的目的是为了消除因水密度变化而产 生的影响因各种蜡的密度不相同 试验前应测定石蜡的密度灌水法灌水采用的塑料薄膜袋材料为聚氯乙烯 薄膜袋的尺寸应 与试坑大小相适应 开挖试坑时 坑壁和坑底应规则 试坑直径与深度只能略小于 薄膜塑料袋的尺寸 铺设时应使薄膜塑料袋紧贴坑壁 否则测得的容积就偏小 求得偏大的密度值灌砂法灌砂法比较复杂 需要一套量砂设备 但能准
11、确的测定试 坑的容积 适用于我国半干旱 干旱的西部和西北部地区 标准砂的粒径选用因为在此范围内 标准砂的密度变化较小土粒比重试验一 般 规 定土粒比重定义为土粒在温度下烘至恒量时的 质量与同体积时纯水质量的比值根据现行国家标准 岩土 工程基本术语标准仍使用 土料比重 这个无量纲的名词 作为土工试验中的专用名词 当试样中既有粒径大于的土颗粒 又含有粒径小于 的土颗粒时 工程中采用平均比重 取粗细颗粒比重的加权 平均值比 重 瓶 法颗粒小于的土用比重瓶法测定比重 比重瓶有和两种 经比较试验认为瓶的大小对比重成果影 响不大 因用的比重瓶可多取些试样 使试样的代表性和 试验准确度可以提高第条条文中采用
12、的比重瓶 也允许采用的比重瓶 比重瓶的校正有称量校正法和计算校正法 前一种方法准确度较高 后一种方法引入了某些假设 但一般认为对比重影响不 大 本标准以称量校正法为准试样规定用烘干土 认为可减少计算中的累计误差 也适 合于含有机质 可溶盐 亲水性胶体等的土用中性液体测定 试验用水规定为纯水 要求水质纯度高 不含任何被溶解的固体物质 一般规定有机质含量小于时 可以用纯水 超过时 用中性液体 土中易溶盐含量等于 大于时 用中性液体测定排气方法条文中规定用煮沸法 此法简单易行 效果好如需 用中性液体时 应采用真空抽气法砂土煮沸时砂粒容易跳出 亦允许用真空抽气法代替煮沸法浮称法浮称法所测结果较为稳定
13、但大于的粗粒较多时 用本方法将增加试验设备 室内使用不便 故条文规定粒径大于的试样中的颗粒小于时使用浮称法虹 吸 筒 法虹吸筒法测定比重的结果不稳定 因为粗颗粒的实体积测 不准 测得的比重值一般偏小只在粒径大于的试样中 的颗粒等于 大于时 使用虹吸筒法用虹吸筒法测 定比重时 要特别注意排气 因粗颗粒内部包含着封闭孔隙若要测定粗粒土炮和面干比重亦采用虹吸筒法颗粒分析试验筛析法筛析法颗粒分析试验在选用分析筛的孔径时 可根据试样 颗粒的粗细情况灵活选用 当大于的颗粒超过试样总质量的时 应先进行筛析法试验 然后经过洗筛过筛 再用密度计法或 移液管法进行试验密 度 计 法原标准中适用于粒径小于的土 现行
14、国家标准 土的分类标准中将粒径已改成为此 本标准洗筛改成 密度计制造过程中刻度往往不易准确 使用前须进行刻度 及弯液面校正 土粒有效沉降距离的校正 但这些校正工作极繁重 目前国内已有生产厂制造甲种密度计准确至 乙种密度 计准确至的刻度 并对土粒有效沉降距离及弯液面在出厂前都已进行校正的产品 如果采用此种标准的密度计 且备有检定 合格证书 在使用前不需进行密度计校正其他密度计均需在使 用前按有关 密度计校正规程 进行校正试样的洗盐 本试验规定了当试样中易溶盐含量大于 时 须经过洗盐手续才能进行密度计法颗粒分析试验 试样中含有易溶盐会影响试验成果 见表表盐渍土洗盐与不洗盐的比较省区土样号含盐量粉粒
15、含量粘粒含量洗盐前洗盐后洗盐前洗盐后新疆甘肃注 按密度计法测定 从表中可见 未经洗盐的试样与洗盐后的试样的颗粒分析 前者粉粒含量高 粘粒含量低 后者粉粒含量低 粘粒含量高 为此 本试验规定对易溶盐含量大于的试样 应进行洗盐 含盐量的检验方法 本试验采用电导率法和目测法以供选用 电导率法具有方便 快速估计试样含盐状况的优点它的原理是 根据电导率在低浓度溶液范围内 与悬液中易溶盐浓度成正比关系 电导率因盐性不同而异 但根据实验证明小于 时 相应的含盐量不会大于因此 本试验规定用电导率法 检验洗盐应洗到溶液的小于并规定当试样溶液 的大于时应将含盐量计入 否则会影响试验计算 结果目测法是比较简易的方法
16、 当没有电导率仪时可采用目测法 检验试样溶液是否含盐 试样的分散标准粘性土的土粒可分成原级颗粒和团粒 两种对于颗粒分析的分散标准 有的主张用全分散法 理由是颗粒分析本身应该反映土的各种真实原级颗粒的组成 有的主张用半分散法或微集成法 即不加任何分散剂使其在水中自然分散 以符合实际土未被完全分散的情况 对照国内外有关标准对分散标准选择的调查 本试验采用了半分散法 用煮沸加化学分散剂来达到土粒既 能充分分散 又不破坏土的原级颗粒及其聚合体这些 分散方法比较符合工程实际 基本上可以使土结构单元在不受任何破坏时 求得土的粒组所占土总质量的百分 数分散剂品种问题国内对土的分散剂品种选用问题有不 少争论
17、主要反映在 从不同土类的角度出发 选用不同 的合适的分散剂 从不同的分散理论角度出发 如有的从 土悬液值大小来考虑 有的从粘土的离子交换容量 能力来考虑 选用合适的分散剂从目前国际上的趋势看 分散剂的品种有采用强分 散剂而不再考虑对不同土用不同分散剂的趋势 以便统 一标准和方法 美国的已用六偏磷酸钠的搅 拌方法 英国也改用六偏磷酸钠加硅酸钠振 荡的方法 德国是采用焦磷酸钠后搅拌的方法 前苏联则 未作硬性规定 而在一般情况下 采用浓度氨水 煮沸的方法 如有凝聚现象 才加入焦磷酸钠作为 稳定剂 国内大多数规程也均用钠盐作为分散剂 以六偏磷酸钠使用最广 使用偏磷酸钠和焦磷酸钠的也不少 还有 一些单位
18、使用氨水作分散剂 分散剂的选择 应考虑各种不同土类的粘粒矿物组成 结 晶性质及浓度 同时又要考虑到试验资料的可比性及国 内外交流的需要 根据我国以往对分散剂使用的现状及我国土类分布的多样性 本标准规定了对一般易分散的土用浓度六偏磷酸钠作为分散剂至于特殊的土类应按工程实际需要及土类的特点选择不同的合适的分散 剂如土中易溶盐含量超过则需经洗盐手续移 液 管 法移液管法颗粒分析试验适用于粒径小于而比重 大的土 虽然操作不如密度计法简单和迅速 仍然得到较广泛的应用界限含水率试验液 塑限联合测定法目前国际上测定液限的方法是碟式仪法和圆锥仪法各 国采用的碟式仪和圆锥仪规格不尽相同 对试验结果有影响 利用
19、碟式仪和我国采用的锥入土深度圆锥仪进行比较 结果是随着液限的增大 两者所测得的差值增大一般情况下碟式 仪测得的液限大于圆锥仪液限鉴于国际上对液限的测定没有统 一的标准 为了使本标准向国际通用标准靠拢制订本标准时认 为与美国碟式仪标准等效是合适的根据圆锥仪的特点和 我国几十年的使用实践 认为圆锥仪操作简单 所测数据比较稳定 标准易于统一 所以本标准中圆锥仪法和碟式仪法均列入 塑限的测定长期采用滚搓法 该法最大的缺点是人为因素影响大十多年来 我国一些试验单位用圆锥仪测定塑眼 已找出与 塑限相对应的下沉深度求得的塑限与滚搓法基本一致 该法定名 为液 塑限联合测定法其主要优点是易于掌握 采用电磁落锥可
20、减少人为因素影响水利部 交通部公路系统 原冶金工业部和原 地质矿产部的土工试验规程中均将该法列入为此 本标准中规定使用圆锥仪时 采用液 塑限联合测定法 使用碟式仪时 采用滚 搓法测定塑限联合测定法的理论基础是圆锥下沉深度与相应含 水率在双对数坐标纸上具有直线关系本标准中图液 塑限联合测定仪示意图 实际使用 时读数显示有光电式 游标式和百分表式 目前仅光电式有定型产品 故绘制的是液 塑限联合测定仪示意图 试验标准 液限是试样从牛顿液体 粘滞液体 状态变成宾哈姆体 粘滞塑性 状态时的含水率 在该界限值时 试样出现一定的流动阻力 即最小可量度的抗剪强度 理论上是强度 从无到有 的分界点这是采用各种测
21、定方法等效的标准根据以往的研究 卡萨格兰特得到土在液限状态时的不排水强度约 为而使用圆锥 下沉深度时测得土的强度为 比其他液限标准下的强度高几倍 见表实际上 按锥 下沉深度对应的试样含水率不是土的真正液限 不能反 映土的真正物理状态 因此 必须改进 使液限标准向国标上通用标准靠拢本试验采用与碟式仪测得液限时土的抗剪强度相一致 的方法来确定圆锥仪的入土深度 作为液限标准表碟式仪液限土的不排水强度基座材料抗剪强度资料来源硬 橡 胶等人胶木等人英 国 标 准橡 胶交通部公路系统在制订标准时 用不同质量的圆锥仪 对多个土样进行对比试验表明 锥质量锥 角下沉深度时的含水率作为液限精度最高 原水利电 力部
22、制订规程时 对种不同土类 用质量的圆锥 仪进行比较 测定不同下沉深度下土的十字板剪切强度和无侧限抗压强度的结果表明 以锥下沉深度和锥下沉深 度时的含水率作为液限与美国碟式液限仪测 得液限时土的强度 平均值 一致 说明这两种标准与标准等效 鉴于目前使用锥较多 本标准将锥 下沉深度时的含水率作为液限标准尽管过去用圆锥仪 下沉深度 测定液限时土的强度偏高 但由于年代以来一直使用这个标准 需要有一个过渡时期 从实用出发 本标准既采用锥 下沉深度时的含水率定为液限的标准 又采用下沉深度 时的含水率定为液限标准使用于不同目的 当确定土的液限值用于了解土的物理性质及塑性图分类时 应采用碟式 仪法或时的含水率
23、确定液限 现行国家标准 建筑地基基础设计规范确定粘性土承载力标准值时 按液限计算 塑性指数和液性指数 是配套的专门规定 使用圆锥仪测定塑限 是以滚搓法作为比较的 制订过程中 交通部公路系统进行了大量对比试验得出了不同土类塑限时的下 沉深度和液限含水率的关系曲线 提出对粘性土用双曲线确定塑限时锥的下沉深度对砂类上用正交三次多项式曲线确定值 图然后根据值从本标准图查得含水率即为塑限 原水利电力部经过对比试验 绘制圆锥下沉深度与塑限时抗剪强 度的关系曲线有一剧烈的变化段 图引两直线的交点 该点的 下沉深度约为相对应抗剪强度约与国外塑限时的强度接近 认为该点的含水率即为塑限为此 建议锥 下 沉深度时的
24、含水率定为塑限 通过实践 有的单位发现 对于粉土用液 塑限联合测定法测 得的液 塑限偏低 因此 对下沉深度提出疑义 通过分析认为 本 标准的规定有个平均值的概念 同时 由于粉土的液 塑限状态 本身就难以确定 加之下沉速度影响下沉深度不稳定 因此 对粉土 进行试验时应特别注意控制下沉深度 本次修订时 鉴于目前积累 的资料尚不足以说明此问题 本标准中的塑限仍以圆锥下沉深度 时的含水率为标准 待积累更多资料后再作修改 原标准中液 塑限联合测定采用三皿法 即制备 份不同含水率的试样进行测定 根据试验发现份试样取得不匀时影响试验结果为此 本标准修订时改用一皿法图圆锥下沉深度与液限关系曲线图圆锥下沉深度与
25、塑限时抗剪强度关系蝶式仪液限试验碟式仪测定液限时 由于底座材料和槽刀规格不同 所测 得液限时相应的强度是不同的 见表卡萨格兰特得到液限时的 不排水抗剪强度为为此 本标准中使用美国所采用的碟式仪规格 便于国际技术交往和对外资工程的开发 槽刀尖端宽度应为如磨损应更换槽底试样的合拢长度可用槽刀的一端量测滚搓法塑限试验长期以来 国内外采用滚搓法测定塑限 该法的缺点主要是标准不易掌握 人为因素影响较大 对低塑性土影响尤甚 往往 得出偏大的结果 本标准中已列入液限 塑限联合法可以替代滚搓 法 考虑到与碟式仪配套 故仍作为一种试验方法列入本标准 滚搓法测定塑限时 各国的搓条方法不尽相同 土条断裂 时的直径多
26、数采用美国规定为约我国一直使用故本标准仍规定为对于某些低 液限粉质土 始终搓不到可认为塑性极低或无塑性 可按细 砂处理收缩皿法编限试验原标准中为土的缩限试验 为与前三节标题统一 改为收 缩皿法缩限试验即用收缩皿法测定土的缩限本试验区别于原 状试样的收缩试验砂的相对密度试验一 般 规 定相对密度是砂类土紧密程度的指标对于土作为材料的建 筑物和地基的稳定性 特别是在抗震稳定性方面具有重要的意义 相对密度试验适用于透水性良好的无粘性土 对含细粒较多的试样不宜进行相对密度试验 美国规定土粒的 含量不大于试样总质量的 相对密度试验中的三个参数即最大干密度 最小干密度和现 场干密度 或填土干密度 对相对密
27、度都很敏感 因此 试验方法和 仪器设备的标准化是十分重要的然而目前尚没有统一而完善的测定方法 故仍将原法列入从国外情况看 最大干密度用振动台 法测定 而国内振动台没有定型产品 为此 将美国标准的仪器设备和试验方法附在条文说明中 供各试验室参阅砂的最小干密度试验目前国际上对砂的最大孔隙比即最小干密度的测定一般 用漏斗法该法是用小的管径控制砂样 使其均匀缓慢地落入量 筒 以达到最疏松的堆积 但由于受漏斗管径的限制 有些粗颗粒受到阻塞 加大管径又不易控制砂样的缓慢流出 故适用于较小颗 粒的砂样用量筒倒转法时 采用慢速倒转 虽然细颗粒下落慢 粗颗 粒下落快 粗细颗粒稍有分离现象 但能达到较松的状态 测
28、得最 小干密度 故本标准中以慢速倒转法作为测定最小平密度的一种方法原标准中将漏斗法和量筒法两种方法分开写 实际试验时是可以结合在一起进行的 修订时考虑便于使用 将两种方法合并 在一起砂的最大干密度试验制订原标准时 曾用振动锤击法和振动台法进行比较 结果表明 振动锤击法测得的最大干密度比振动台法测得的密度大 见表振动台法是按照美国标准的规定 采用一 定的频率 振幅 时间和加重物块 用两种仪器分别进行了干法和湿法试验 表中标准砂是均匀的中砂 黄砂是级配良好的砂 试验结果表明振动锤击法的干法所测得的干密度最大 故本标准仍以振动锤击法为标准鉴于国际上采用振动台法较多 而国内 又无定型设备 为此 将 美
29、国材料试验学会无凝聚性土相对密度 标准试验方法介绍 附在此 供参阅表不同方法测得的最大干密度土类振动台法振动锤击法干法湿法干法湿法标准砂黄砂用振动锤击法测定砂的最大干密度时 需尽量避免由于振 击功能不同而产生的人为误差 为此 在振击时 击锤应提高到规 定高度 并自由下落 在水平振击时 容器周围均有相等数量的振 击点附 美国材料试验学会无凝聚性土相对密度标准试验 方法介绍适用范围本法用于测定无凝聚性 能自由排水的砂土的相对密度 凡用击实试验不能得出明确的含水率与干密度关系曲线 而且最大密度比振动法得到的最大密度小的粗粒土 其中细粒 含量不大于且有自由排水性能的土 均可用本法测定本法利用振动压实求
30、其最大密度 用倒转法求最小密度 仪器设备仪器总装置图见图各部件及辅助设备如下 震动台 带有座垫的钢质震动台面板 尺寸约为由半无声式电磁震动机 启 动 净重超过频率为振幅 在荷重下由至 交流电压图仪器总装置图起吊把手约焊接夹具试样筒底板震动台震动机钢杆套筒加重铅加重物加重底板导向瓦试样固定螺丝电线试样筒圆筒容 积为与与尺寸要求如表表试样筒尺寸及所需试样质量土粒最大尺寸所需试样质量最小密度试验采用的倒注设备试样筒所需尺寸铲或特大勺勺勺漏斗管径漏斗管径套筒 每种尺寸的试样筒有一个套筒 它带有固定夹具加重底板 每种尺寸的试样筒有一厚的底板 加重物 每种尺寸的试样筒有一加重物 对于所用的试 样筒加重底板
31、与加重物的总重力相当于加重底板把手 每一加重底板有一个 量表架及量表 量表量程精度校正杆 金属制倒注设备 装有漏斗状管嘴的金属罐 管嘴直径为和罐径罐高其他设备 搅拌盘 台秤 起重机 起重力至少 等 试样筒体积的率定 利用直接测量试样筒尺寸来计算其体积量测时精确到对筒体积计算准确至对大筒体积准确至再用水 校核 测定时要保证水充满筒内 将筒内水称量 测水温再以下每克水的体积乘水质量即得筒体积不同温度下每 克水的体积见表表不同湿度下每克水的体积温度水的体积试样制备选用代表性土样在下烘干过筛 筛 孔要足够小 使弱胶结的土粒能分散 最小密度的测定根据试样的最大粒径 选用倒注设备与 试样筒 称筒质量并记录
32、把粒径小于的烘干上尽量疏松地放入试 样筒内 方法是用漏斗管把土均匀稳定地注入 随时调 整管口的高度 使自由下落距离为同时 要从外侧向中心呈螺旋线地移动 使土层厚度均匀而不 产生分选 当充填到高出筒顶约用钢质直刃刀沿筒口刮去余土 注意在试验过程中不能扰动试 样筒称量并记录粒径大于的烘干土 应用大勺 或铲 将 试样铲入试样筒内 勺应紧挨筒内土面 使勺内土粒滑入 而不是跌落入筒 必要时用手扶持大颗粒土 以免从勺内滚落入筒 填土直至溢出筒顶 但余土高不大于 用钢质直刃刀将筒面刮平 当有大颗粒时凸出筒面的体积应能近似地与筒面以下的大孔隙体积抵 消称量并记录 最大密度的测定 测定最大密度 最小孔隙比 用湿
33、法或干法干法 先拌和烘干土样 使分布均匀 尽量不要粗细分离 将土样填入试样筒称量 填法与最小密度的测定相同 通常情况是直接用最小密度试验中装好的筒不再重装 装 上套筒 把加重底板放到土面上 加重物放到加重底板 上 将震动机调到最大振幅 将此加重的试样震动卸除荷重与套筒 测读量表读数 算出试样体积 如震动 过程中细粒上有损失时 需再称量并记录湿法 有些土在饱和状态时可得最大密度 因此 在试验 开始时应同时用干法与湿法作比较 确定何者较大 只要 超过湿法是将烘干试料中充分加水 至少浸泡半 小时 最好用天然湿土 装土时充分加水 使有少量自由 水积于土面 装完后立即震动在此期间要减小振幅 以防止某些土
34、过分的土沸 在震动的最后几分钟 要 吸除土面上的水 再装上套筒 放加重底板 加重物 震动 震完后卸除加重物与套筒 测读量表读数 烘干试 样并称量记录 最大 最小密度计算最小密度最大密度式中干土质量试样筒率定后的体积土体积 震后在加重底板上的读数 开始读数试样筒断面积击 实 试 验室内扰动土的击实试验一般根据工程实际情况选用轻型击实试验和重型击实试验我国以往采用轻型击实试验比较多 水库 堤防 铁路路基填土均采用轻型击实试验 高等级公路填土和机场跑道等采用重型击实较多重型击实仪的击实筒内径大 最大粒径可以允许达到原标准定为按层击样超 高太大 按层击样可允许达到单位体积击实功能是将作用于土面上的总的
35、功除以击实 筒容积而得本标准单位体积功能计算中采用若按换算即得与国外通用标准一致 与交通部公路规程的 功能也是相同的 未实试验所用的主要仪器原标准采用文字叙述 考虑到列表比较清楚 修订中改为表格式 将主要的击实筒 击锤和护 筒尺寸列出其他的主要仪器中 因重型击实试验土料用量多 所以将台秤从改为增加了标准筛一项 考虑到标准筛亦 属计量仪器 也是属于主要的仪器 故增加此项 本条为击实试验的试样制备本次修改重点补充了重型 击实试验的有关内容 原标准条文中内容偏重于轻型击实试验 试样制备的具体操作和本标准第条相同 因此条文中没有详细叙述 由于击实曲线一定要出现峰值点 由经验可知 最大干密度的 峰值往往
36、都在塑限含水率附近 根据土的压实原理 峰值点就是孔 隙比最小的点 所以建议个含水率高于塑限 有个含水率低 于塑限 以使试验结果不需补点就能满足要求注 重型击实试验最优含水率较轻型的小 所以制备含水率可以向较小方向移试样击实后总会有部分土超过筒顶高 这部分土柱称为余土高度标准击实试验所得的击实曲线是指余土高度为零时的 单位体积击实功能下土的干密度和含水率的关系曲线也就是说 此关系曲线是以击实筒容积为体积的等单位功能曲线 由于实 际操作中总是存在或多或少的余土高度 如果余土高度过大 则关 系曲线上的干密度就不再是一定功能下的干密度 试验结果的误差会增大因此 为了控制人为因素造成的误差 根据比较试验
37、结 果及有关资料 本标准规定余土高度不应超过对轻型击实试验 试样中含有粒径大于颗粒的试验 结果的校正土样中常掺杂有较大的颗粒 这些颗粒的存在对最 大干密度与最优含水率均有影响由于仪器尺寸的限制 必须将 试样过筛 因此 就产生了对含有粒径大于颗粒试样试 验结果的校正一般情况下 在粘性土料中 大于以上的颗粒含量占总土量的百分数是不大的 大颗粒间的孔隙能被细粒土 所填充 可以根据土料中大于的颗粒含量和该颗粒的饱和面 干比重 用过筛后土料的击实试验结果来推算总土料的最大干密 度和最优含水率如果大于粒径的含量超过时 此时 大颗粒土间的孔隙将不能被细粒上所填充 应使用其他试验方法承载比试验本试验主要参考美
38、国和 规程编制承载比试验是由美国加州公路局首先提出来的 简称 的编写 试验日本也把试验纳入全国工业规格土质试验方法规程所谓 值 是指采用标准尺寸的贯入杆贯入试样中时 所需的荷载强度与相同贯入量时标准荷载强度的比值标准荷载与贯入量 之间的关系如表所示表不同贯入量时的标准荷载强度和标准荷载贯 入 量标准荷载强度标 准 荷 载标准荷载强度与贯入量之间的关系用下式表示式中标准荷载载强度贯入量 承载比是路基和路面材料的强度指标 是柔性路面设 计的主要参数之一 本试验方法只适用于室内扰动土的试验由于击实筒 高为除去垫块的高度实际试样高度为按层击实 与重型击实的击实筒相同 只能适用粒径小于的土 若按层击样
39、可采用为此 本次修订改成或本试验制备试样采用风干法 按四分法备料 先根据重型击实试验方法求得试样最优含水率后 再按最优含水率制备所需 试样 使试样的干密度与含水率保持与施工时一致 进行试验时 应模拟试料在使用过程中处于最不利状态 贯入试验前一般将试样浸水炮和昼夜作为设计状态 国 内外的标准均以侵水昼夜作为浸水时间 当然也可根据不同地区 地形 排水条件 路面结构等情况适当改变试样的浸水方法和 侵水时间 使试验更符合实际情况 为了模拟地基的上复压力 在浸水膨胀和贯入试验时 试样表 面需要加荷载块 尽管希望能施加与实际荷载或设计荷载相同的 力 但对于粘性土来说 特别是上复压力较大时 荷载块的影响是无
40、法达到要求的 因此 本次修订规定施加块荷载块作为 标准方法 在加荷装置上安装好贯入杆后 需使杆端面与试样表面充分 接触 所以先要在贯入杆上施加的预压力 将此荷载作为试 验时的零荷载 并将该状态的贯入量为零点绘制单位压力和贯入量的关系曲线时 如发现曲线起始 部分呈反弯 则表示试验开始时贯入杆端面与土表面接触不好 应 对曲线进行修正 以点作为修正后的原点 公式中的分母和是原标准以表示时 的和乘以换算系数而得当制备个干密度试样时 使击实后的干密度控制在最大干 密度的回弹模量试验杠杆压力仪法在采用杠杆压力仪法时 当压力较大时 加卸载将比较困 难 因此 主要适用于含水率较大 硬度较小的土 本标准将承载板
41、的直径定为是根据交通部公路土工试验规程的规定 因此杠杆压力仪的加压球座直径也相应定为 目的是与现场承载板试验结果较好地一致原尺寸 的室内承载板试验得出的回弹模量往往比现场试验偏大很 多 为减轻质量 承载板用空心圆柱体 室内试验回弹变形很小 尤其在加载初始阶段 估读误差大故测定变形的量表采用千分表 由于加载开始时的土样塑性变形 得出的曲线有可能与纵坐标轴相交于原点以下的位置 如果仍按读数值计算回弹 变形 其中将包括一部分塑性变形 故应对读数进行修正强 度 仪 法强度仪法适用于各种湿度 密度的土和加固土对于硬度较大的土用本法尤为方便 本标准所用的击实筒 仅需在一般击实试验和试验所用的试样筒上钻一直
42、径深的螺丝孔 强度仪法和杠杆压力仪法所用的承载板相同 两种仪器通用 加载后由于土样的微小变形可能会使测力计发生轻微卸载 对于较硬的上卸载很小可以忽略不计 当土样较软时 可用手 稍稍触动强度仪摇把 补上卸掉的微小压力渗 透 试 验一 般 规 定渗透是液体在多孔介质中运动的现象 渗透系数是表达 这一现象的定量指标 由于影响渗透系数的因素十分复杂 目前室 内和现场用各种方法所测定的渗透系数 仍然是个比较粗略的数值 测定土的渗透系数对不同的土类应选用不同的试验方法试 验类型分为常水头渗透试验和变水头渗透试验 前者适用于砂土 后者适用于粘土和粉土 关于试验用水问题水中含气对渗透系数的影响主要由于水中气体
43、分离 形成气泡堵塞土的孔隙 致使渗透系数逐渐降 低 因此 试验中要求用无气水 最好用实际作用于土中的天然水本标准规定采用的纯水要脱气 并规定水温高于室温目 的是避免水进入试样因温度升高而分解出气泡 水的动力粘滞系数随温度而变化 土的渗透系数与水的动力粘滞系数成反比 因此在任一温度下测定的渗透系数应换算 到标准温度下的渗透系数关于标准温度 目前各国不统一 美国采用日本采用前苏联采用考虑到标准温度应 有标准温度的定义去解释 以及国内各系统采用的标准均为 为此 本标准以用作为标准温度由于渗透系数的测值不够正确 试验中应多测几次 取在 允许差值范围内的平均值作为实测值土的渗透性是水流通过土孔隙的能力
44、显然 土的孔隙大 小 决定着渗透系数的大小 因此测定渗透系数时 必须说明与渗透系数相适应的土的密度状态常水头渗透试验用于常水头渗透试验的仪器有多种 常用的有型渗透 仪和土样管渗透仪 这些仪器设备 操作方法和量测技术等方面与国外大同小异 国内各单位通过多年来的工作实践认为是可行的 为此 本标准中没有规定采用何种仪器类型 只要求仪器结构简 单 试验成果可靠合理试样安装时 在滤网上铺厚的粗砂作为过滤层 在试 样顶面铺厚的砾石作为缓冲层 过滤层和缓冲层材料的渗透系数应恒大于试样的渗透系数 常水头渗透系数的计算公式是根据达西定律推导的 求 得的渗透系数为测试温度下的渗透系数计算时需要校正到标准温度下的渗
45、透系数变水头渗透试验变水头渗透试验使用的仪器设备除应符合试验结果可靠合理 结构简单外 要求止水严密 易于排气仪器形式常用的是 型渗透仪 负压式渗透仪 为适应各试验室的设备 仪器形式不 作具体规定试样饱和是变水头渗透试验中的重要问题 土样的饱和 度愈小 土的孔隙内残留气体愈多 使土的有效渗透面积减小同时 由于气体因孔隙水压的变化而胀缩 因而饱和度的影响成为一 个不定的因素 为了保证试验准确度 要求试样必须饱和采用真 空抽气饱和法是有效的方法变水头渗透系数的计算公式是根据达西定律利用同一时 间内经过土样的渗流量与水头量管流量相等推导而得 求得的渗透系数也是测试温度下的渗透系数 同样需要校正到标准温
46、度下 的渗透系数固 结 试 验标准固结试验本试验以往在国内的土工试验规程中定名为压缩试验 国际上通用的名称是固结试验为了与国际通 用的名称一致 本标准将该项试验定名为固结试验 同时表明本试验是以泰沙基的单向固结理论为基础的 故明确规定适 用于饱和土对非饱和土仅作压缩试验提供一般的压缩性指标 不能用于测定固结系数 固结试验所用固结仪的加荷设备 目前常用的是杠杆式 和磅秤式近年来 随着工程建设的发展 以及测定先期固结压力 需要高压力 高精度的压力设备 目前国内也有用液压式和气 压式等加荷设备 本标准没有规定具体形式仪器准确度应符合现行国家标准及的技术条件垂直变形量测 设备一般用百分表 随着仪器自动
47、化 数据自动采集应采用准确 度为全量程的位移传感器固结仪在使用过程中 各部件在每次试验时是装拆的 透 水石也易磨损 为此 应定期率定和校验试样尺寸在国外资料中 对试样的径高比作了规定 实 践证明 在相同的试验条件下 高度不同的试样 所反映的各固结 阶段的沉降量以及时间过程均有差异由于国内的仪器 环刀直径均为和高度为为此 试样尺寸仍用规 定的统一尺寸 径高比接近国外资料关于荷重率 固结试验中一般规定荷重率等于由于荷 重率对确定土的先期固结压力有影响 特别是软土 这种影响更为明显 因此 条文中规定 如需测定土的先期固结压力 荷重率宜小于可采用或在实际试验中 可根据土的状态分段采 用不同的荷重率 例
48、如在孔隙比与压力的对数关系曲线最小曲率半径出现前 荷重率应小些 而曲线尾部直线段荷重率等于是合 适的 稳定标准目前国内外的土工试验标准 或规程 大多采用每级压力下固结的稳定标准 一方面考虑土的变形能达到稳定 另一方面也考虑到每天在同一时间施加压力和测记变形读数本标准规定每级荷重下固结作为稳定标准试验中仅测定压缩 系数时 施加每级压力后 每小时变形达时作为稳定标 准 满足生产需要前一标准与国际上通用标准一致对于要求 次固结压缩量的试样 可延长稳定时间一小时快速法由于缺乏 理论根据 标准中不列土的先期固结压力用作图法确定 该法属于经验方法 亦是国际上通用的方法 在作图时 绘制孔隙比与压力的对数关系
49、 曲线 纵横坐标比例的选择直接影响曲线的形状和值的确定 为了使确定的值相对稳定 作图时应选择合适的纵横坐标比 例日本标准中规定 在纵轴上取时的长度与横轴上取一个对数周期长度比值为我国有色金属总公司 和原冶金工业部合编的土工试验规程中规定为试验者 在实际工作中可参考使用 固结系数的确定方法有多种 常用的有时间平方根法 时间对数法和时间对数坡度法按理 在同一组试验结果中 用种方法确定的固结系数应该比较一致 实际上却相差甚大 原因是 这些方法是利用理论和试验的时间和变形关系曲线的形状相似 性 以经验配合法 找某一固结度下 理论曲线上时间因数 相当于试验曲线上某一时间的值 但实际试验的变形和时间关 系曲线的形状因土的性质 状态及荷载历史而不同的 不可能得出一致的结果 一致认为 按时间对数坡度法确定求得的值误差较大因此 本标准仅列入时间平方根法和时间对数法 在应用时 宜先用时间平方根法 如不能准确定出开始的直线段 则用 时间对数法应变控制连续加荷固结试验应变控制加荷法是连续加荷固结试验方法之一它是在 试样上连续加荷 随时测定试样的变形量和底部孔隙水压力按 控制条件 连续加荷固结试验除等应变加荷外 尚有等加 荷率和等孔降水压力梯度试验 连续加荷固结试验的理论依据仍然是太沙基固结理论要求试样完全饱和或实际上接近完全饱和由于在试样底部测孔隙水 压力 试样底部相当于标准试验中试样的中间平面 试验过