JTGE40-2007公路土工試驗規(guī)程講義+PPT.ppt

公路土工試驗規(guī)程 JTGE40 2007 07規(guī)范修訂的主要內容 增加了 術語 符號 一章 對各章內容及條文說明進行了局部修改和有效性確認土的工程分類中 對塑性圖進行了部分調整將 含水量 名稱修改為 含水率 刪除了 碳化鈣氣壓法 比重試驗增加了浮力法顆粒分析試驗增加了對密度計法的 刻度及彎月面的校正 依據(jù)標準界限含水率試驗增加了76g錐入土17mm的液限試驗方法和液限碟式儀試驗方法滲透試驗修訂了變水頭滲透試驗方法 規(guī)定了擊實試驗的土類和擊實筒的匹配以及擊實功能 增加了標準吸濕含水率試驗方法黃土濕陷試驗方法中增加了自重濕陷系數(shù)試驗 溶濾變形系數(shù)試驗和濕陷起始壓力試驗增加了凍土密度試驗 凍結溫度試驗 凍土導熱系數(shù)試驗 未凍含水率試驗 凍脹率試驗和凍土融化壓縮試驗的凍土類試驗方法增加了濕化試驗方法在土的直接剪切試驗中增加了排水反復直接剪切試驗方法在細粒土三軸壓縮試驗的固結不排水試驗中 增加了固結后的土樣幾何尺寸計算方法 增加了 一個試樣多級加荷三軸壓縮試驗 增加了粗粒土直接剪切試驗 3 土的工程分類 在土分類總體系中 特殊土 增加了 凍土 一項對粗粒土和細粒土的分類進行了較大修正細化了鹽漬土工程分類 新增了凍土工程分類 3 2巨粒土分類93規(guī)程 在07規(guī)程中 將 漂石粒 50 改為 漂石粒 卵石粒 將 漂石粒 50 改為 漂石粒 卵石粒 3 3粗粒土分類93規(guī)程 試樣中粗粒組質量多于總質量50 的土稱粗粒土 07規(guī)程 試樣中巨粒組土粒質量少于或等于總質量的15 且巨粒組土粒與粗粒組土粒質量之和多于總土質量50 的土稱粗粒土 93規(guī)程 粗粒土中礫粒組質量少于或等于總質量50 的土稱砂類土 07規(guī)程 粗粒土中礫粒組質量少于或等于砂粒組質量的土稱砂類土 3 4細粒土分類細粒土劃分規(guī)定93規(guī)程 1 細粒土中粗粒組質量少于總質量25 的土稱細粒土 2 細粒土中粗粒組質量為總質量25 50 的土稱含粗粒的細粒土 3 含有機質的細粒土稱有機質土 07規(guī)程 1 細粒土中粗粒組質量少于或等于總質量25 的土稱粉質土或黏質土 2 細粒土中粗粒組質量為總質量25 50 含50 的土稱含粗粒的粉質土或含粗粒的黏質土 3 試樣中有機質含量多于或等于總質量的5 且少于總質量的10 的土稱有機質土 試樣中有機質含量多于或等于10 的土稱有機土 塑性圖 93規(guī)程塑性圖在07規(guī)程中 上橫虛線為Ip 7 下橫虛線為Ip 4 3 特殊土分類07規(guī)程對鹽漬土的分類進行了細分 并增加了凍土分類標準 鹽漬土工程分類 凍土按凍結狀態(tài)持續(xù)時間分類 條文說明鑒于國標 土的分類標準 GBJ145 90 的最新修訂報批稿采用了質量為76g 錐角為30 入土深度為17mm的液限標準wL和wL10 wL與碟式儀液限時的不排水強度等效 為此 07規(guī)程中測定土的液限采用碟式儀或相當于76g錐入土深度17mm的方法 考慮到100g錐入土深度20mm是公路交通系統(tǒng)的研究成果 且該兩種方法的試驗結果等效 本次修訂將兩種方法同時列出 均可采用塑性圖進行分類 仍將93規(guī)程中的原老土名與現(xiàn)分類土名對照表列出 便于大致對照 從表中可以看出 一個老土名可能出現(xiàn)兩個新土名 表明老分類法的不合理性 新老土名對照表 利用塑性圖進行細粒土分類時 土類劃分界限是按國際上廣泛應用的碟式液限儀的試驗標準和我國以往長期采用的按塑性指數(shù)IP分類的標準確定的 塑性圖中IP 7和IP 4兩條橫虛線之間的區(qū)域過渡區(qū) 可能由低液限粉土ML過渡為低液限黏土CL 93規(guī)程塑性圖中采用的IP 10和IP 6兩條橫虛線是按理論液限值推算出來的 根據(jù)國內外各行業(yè)通常的習慣 凍土按凍結狀態(tài)持續(xù)時間分類 可分為多年凍土 簡稱 永凍土 隔年凍土和季節(jié)凍土 簡稱 季凍土 5 土的含水率試驗 修正 T0103 1993烘干法93規(guī)程 對含有機質超過5 的土 應將溫度控制在65 70 的恒溫下烘干 07規(guī)程 對含有機質超過5 的土或含石膏的土 應將溫度控制在60 70 的恒溫下 干燥12 15h為好 條文說明某些含有石膏的土在烘干時會損失其結晶水 用此測定其含水率有影響 每1 的石膏對含水率的影響約為0 2 如果土中有石膏 則試樣應該在不超過80 的溫度下烘干 并可能要烘干更長的時間 鑒于碳化鈣氣壓法目前已很少使用 市場上已不多見 過去引用該方法主要是考慮邊遠地區(qū)電力供應困難 現(xiàn)場工作條件較差等問題 無法開展正常的含水率試驗等工等 現(xiàn)在用酒精燃燒法完全可以替代該方法 且酒精資源豐富 更具備現(xiàn)場試驗條件 因此 此次修訂取消了碳化鈣氣壓法作為含水率的試驗方法 7 土的比重試驗 07規(guī)程新增了T0169 2007浮力法目的和適用范圍目的是測定土顆粒的比重 適用于粒徑大于或等于5mm的土 且其中粒徑大于或等于20mm的土質量應小于總土質量的10 試驗原理通過測定試樣完全浸沒在水中時的浮力質量確定其表觀體積 進而確定其表觀比重 即視比重 條文說明1 顆粒大于5mm的礫石 碎石等粗粒 顆粒本身有空隙存在 空隙又分封閉的與開敞的兩部分 浸水時開敞部分為水所填充 封閉部分水不能進入 因此 粗粒比重的種類通常以視比重 干比重 飽和面干比重和比重四種方法來表示 2 規(guī)程中采用視比重 這樣比較方便 因為一般指的空隙 實際上是指被水充填的孔隙 3 浮力法所測結果較為穩(wěn)定 但大于20mm粗粒較多時 采用本方法將增加試驗設備 室內使用不便 因此 規(guī)定粒徑大于5mm的試樣中大于或等于20mm顆粒含量小于10 時用浮力法 8 顆粒分析試驗 T0116 2007密度計法增加了 密度計刻度及彎月面校正 項 可按 標準玻璃浮計檢定規(guī)程 JJG86 2001 進行 條文說明由于不同濃度溶液的表面張力不同 彎月面的上升高度也不同 密度計在生產后其刻度與密度計的幾何形狀 質量等均有關 因此 需要進行刻度 有效沉降距離和彎月面的校正 密度計土粒沉降距離校正測定密度計浮泡體積 在250mL量筒內倒入約130mL純水 并保持水溫為20 測定量筒內水面讀數(shù) 以彎月面上緣為準 后畫一標記 將密度計放入量筒中 使水面達密度計最低分度處 以彎月面上緣為準 同時測記水面在量筒上的讀數(shù) 以彎月面上緣為準 后再畫一標記 兩者之差 即為密度計浮泡的體積 測定密度計浮泡體積中心 在測定密度計浮泡體積后 將密度計向上緩慢垂直提起 使水面恰落至兩標記的正中間 此時水面與浮泡相切 即為浮泡體積中心 將密度計固定于三足架上 用直尺準確量出水面至密度計最低分度的垂直距離 測定1000mL量筒內徑 準確至1mm 并量出量筒體積 量出自密度計最低分度至玻璃桿上各分度處的距離 每隔5格或10格量距1次 9 界限含水率試驗 07規(guī)程增加 T0118 2007液限和塑限聯(lián)合測定法中增加了76g錐入土17mm的液限試驗方法增加了T0170 2007液限碟式儀法 T0118 2007液限和塑限聯(lián)合測定法 采用76g錐做液限試驗 則在h w圖上 查得縱坐標入土深度h 17mm所對應的橫坐標的含水率w 即為該土樣的液限 根據(jù)求得的液限 通過76g錐入土深度h與含水率w的關系曲線 查得錐入土深度為2mm所對應的含水率即為該土樣的塑限 條文說明1950以來 我國一直采用瓦氏76g平衡錐來測定土的液限 相應的入土深度為hL 10mm 其測得的土液限時的抗剪強度比不同基座材料的碟式儀測得的抗剪強度大的多 根據(jù)1000多個土樣的液限試驗 發(fā)現(xiàn)76g錐和卡氏碟式儀測得的結果之間有如下關系 r 0 96 n 1106 我國水電部組織的研究試驗結果表明 76g錐以入土深度17mm作為液限和100g錐入土深度20mm作為液限時的抗剪強度與美國ASTMD423碟式儀時的強度一致 說明76g錐17mm和100g錐20mm的液限入土深度均可達到與ASTMD423碟式儀等效的目的 影響圓錐入土深度的因素可歸結為土質 物理狀態(tài) 濕度和密度狀態(tài) 和結構三大方面 對于擾動土 排除了結構的影響 塑限時入土深度與含水率關系不穩(wěn)定的原因在于濕密狀態(tài)和土質的影響 最佳含水率約等于或略大于塑限 此時 圓錐和土體將產生剪切和壓密的綜合作用 為消除試樣密度對圓錐入土深度的影響 測得塑限時 必須首先控制試樣的密實程度 定義密實度系數(shù)K2 飽水時干密度 任意含水率下土的干密度 w 含水率 Gs 土粒比重 當K2 0 95 1 0時 各類細粒土的入土深度與含水率呈對數(shù)關系 這就是控制試驗密實度對入土深度影響的標準 土的性質對塑限時入土深度有顯著影響 一般地 對砂類土影響較大 而對粉質土和黏質土的影響則較小 相應于滾搓法塑限值的100g錐塑限入土深度hP與塑限wL之間的關系曲線如下圖 從上圖可以看出 液限wL 35的點比較集中 hP值基本上在2 3mm范圍內波動 而wL 35的點則相當分散 hP變化頗大 低塑限黏土和砂類土屬于或共存于wL 35這個范圍內 因此 對不同土類 必須采用變數(shù)hP值 對聯(lián)合測定精度最有影響的是靠近塑限的那個試樣 當含水率等于塑限時 對控制曲線走向最為有利 但此時試樣很難制備 根據(jù)實際經驗含水率可略放寬 以入土深度不大于4 5mm為限 T0170 2007液限碟式儀法目的和適用范圍用于測定粒徑小于0 5mm以及有機質含量不大于試樣總質量5 的土的液限 試驗方法 1 取過0 5mm篩的土樣 按需加水 調勻 2 取部分試樣置于碟之前半部 用調土刀修平 使最厚處為10mm 用槽刀沿中央劃出至碟底的槽 3 轉動手柄 使土碟反復墜擊于底座 記錄試樣在槽底合攏13mm時的擊數(shù) 在槽兩邊去試樣測定含水率 4 建立含水率 擊數(shù)對數(shù)曲線 擊數(shù)25次對應的含水率即為液限 建議用美國ASTMD23采用的碟式儀規(guī)格 11 土的天然稠度試驗 修正 07規(guī)程 土體的含水率w和錐入度h為曲線關系 用下式表示 或式中 93規(guī)程中 錯誤 13 土的濕化試驗 土的濕化試驗為新增試驗 目的和使用范圍土的濕化是土體在水中發(fā)生崩解的現(xiàn)象 本試驗的目的是測定具有結構性的黏質土體在水中的崩解速度 作為濕法填筑路堤選擇土料的標準之一 試驗方法把邊長50mm的立方體土樣放在網(wǎng)板上 掛在浮筒下 迅速浸入水中 觀測其不同時刻的崩解情況 試樣完全通過網(wǎng)板落下后 試驗結束 崩解量 At 試樣在時間t的崩解量 Rt 時間t時浮筒齊水面處刻度 R0 試驗開始時浮筒齊水面處刻度 條文說明用土作為建筑材料的公路工程 直接處于大氣中 遭受著氣候 水位變化的作用 土體易產生濕化現(xiàn)象 以至于破裂 剝落或降低其強度和穩(wěn)定性 另外 在濕法填筑路堤的設計與施工中 需要了解土料濕化崩解的速度 作為取舍料場的依據(jù) 因此測定土的濕化性能具有重要意義 試樣的選用取決于實際工作條件 如為地基土應采用原狀土樣 如為填筑的路堤 應取擾動土樣 并控制一定的密度和含水率 制備成試樣進行試驗 試驗中需要測定的指標主要是土的崩解速度 因此 需要確定讀數(shù)的時間間隔 15 滲透試驗 修正了T0130 2007變水頭試驗 T0130 2007變水頭試驗主要儀器設備 93規(guī)程 滲透容器 變水頭裝置和負壓裝置 07規(guī)程 其滲透容器與93規(guī)程同 改進了變水頭裝置 舍棄了負壓裝置 試驗方法93規(guī)程中的試驗方法已經很少使用 07規(guī)程采用了與國標和相關行業(yè)相同的簡單的試驗裝置進行試驗 07規(guī)程 將試樣裝入滲透容器 密封至不漏水不漏氣 對不易透水試樣 進行抽氣飽和 對飽和試樣和較易透水試樣 直接用變水頭裝置的水進行飽和 將滲透容器進水口與變水頭管連接 利用供水瓶向進水管注滿水 并滲入滲透容器 開排氣閥 排凈滲透容器底部空氣 關排水閥 關進水管夾 向變水頭管注水至預定高度 開進水管夾 當出水口有水溢出時 記錄變水頭管中起始水頭高度和起始時間 按預定時間間隔測記水頭和時間的變化 并測記出水口的溫度 變換變水頭管中水位高度 重復試驗5 6次 計算公式07規(guī)程 變水頭滲透系數(shù) Kt 水溫t 時的試樣滲透系數(shù) cm s a 變水頭管的內徑面積 cm2 L 滲徑 即試樣高度 cm t1 t2 測讀水頭的起始和終止時間 s H1 H2 起始和終止水頭 A 試樣的過水面積 標準溫度下滲透系數(shù) K20 標準水溫 20 時滲透系數(shù) t 20 t 20 時水的動力黏滯系數(shù) kPa s 條文說明變水頭滲透試驗適用于黏質土 93規(guī)程 中的變水頭滲透試驗方法已很少使用 本標準采用與國標和相關行業(yè)相同的試驗裝置進行試驗 用原狀土試樣試驗時 可根據(jù)需要用環(huán)刀垂直或平行于土樣層面切取 用擾動土樣試驗時 可按擊實制備試樣 兩者均須進行充水飽和 求得的滲透系數(shù)需換算為標準溫度下的滲透系數(shù) 16 土的擊實試驗 修正 目的和適用范圍93規(guī)程本試驗分輕型擊實和重型擊實 輕型擊實適用于粒徑不大于20mm的土 重型擊實適用于粒徑不大于40mm的土 07規(guī)程本試驗適用于細粒土 本試驗分輕型擊實和重型擊實 輕型擊實適用于粒徑不大于20mm的土 重型擊實適用于粒徑不大于40mm的土 當土中最大顆粒大于或等于40mm 且其含量大于5 時 應使用大尺寸試筒進行擊實試驗 或進行最大干密度校正 大尺寸試筒要求其最小尺寸大于土樣最大顆粒粒徑的5倍以上 且擊實是試驗分層厚度應大于土樣最大粒徑的3倍以上 當細粒土中的粗粒含量大于40 或粒徑大于0 005mm顆粒含量大于70 時 還應做粗粒土最大干密度試驗 比較其與重型擊實試驗的結果 最大干密度取二者大值 飽和含水率wmax Va 0 計算公式修正 93規(guī)程 07規(guī)程 或Va 空氣體積 cm3 水在4 時的密度 g cm3 條文說明各國所用的擊實試驗大同小異 重型擊實試驗方法的單位擊實功為輕型擊實法的4 5倍 本次修訂對擊實試驗采取了不同層數(shù)和擊數(shù)而不改變擊實功的做法 即對不同試驗類別分別采用27次和98次 使相應的擊實功仍維持在2677 2 2678 0kJ m3左右 本規(guī)程將輕型與重型試驗并列 采用哪種方法 應根據(jù)有關規(guī)定或工程 科學試驗的特殊需要選定 單位體積擊實功相同的情況下 同類土用輕型和重型擊實試驗的結果相同 由于標準篩系列中沒有25mm和38mm篩 結合對大粒徑顆粒含量的要求 修訂為20mm和40mm篩 根據(jù)試驗類型的不同 分別采用干土法和濕土法準備試樣 取消了干土法試樣的重復使用方法 對高含水率土宜選用濕土法 對非高含水率土則選用干土法 土中夾有較大的顆粒 如碎 礫 石等 對于求最大干密度和最佳含水率都有一定的影響 所以試驗規(guī)定要過40mm篩 如40mm篩上顆粒 稱超尺寸顆粒 較多 3 30 時 所得結果誤差很大 因此必須對超尺寸顆粒的史料直接用大型試筒 當細粒土中的粗粒土含量大于40 時 還應做粗粒土最大干密度試驗 其結果與重型擊實試驗結果相比較 最大干密度取兩種試驗結果的最大值 最佳含水率則對應取值 20土的標準吸濕含水率試驗 新增T0172 2007標準吸濕含水率試驗 目的和適用范圍本試驗適用于在溫度20 2 相對濕度為60 5 標準條件下 進行土樣標準吸濕含水率的測定 同時也可間接確定土樣或水泥等細粒材比表面等性質 試驗方法本試驗有兩種試驗裝置 一種是采用干燥缸試驗 另一種是采用恒溫恒濕箱試驗 通常建議采用干燥缸試驗方法 試驗的原理為取代表性天然土體試樣約4g 置于已知質量 的小鋁盒中 將土樣平鋪盒底 蓋緊盒蓋稱盒與濕土的總質量 再揭開盒蓋將盒放置在飽和鹽溶液上的多孔板上 測至恒重時盒與濕土的總質量 準確至0 001g 然后將恒質量的土樣放入烘箱中 在105 110 下烘干至恒重 取出加蓋稱質量為 準確至0 001g 按下式計算標準吸濕含水率式中 標準吸濕含水率 計算至0 001 鋁盒的質量 g 吸濕后盒與濕土的總質量 g 烘干后盒與濕土的總質量 g 最大吸濕水質量 g 試驗干土質量 g 條文說明本試驗方法系中交第二公路勘察設計研究院2002 2004年西部交通建設科技項目 膨脹土地區(qū)公路勘察設計技術研究 的研究成果 針對該試驗 中交第二公路勘察設計研究院獲得了兩項專利 本試驗有兩種試驗裝置 一種是干燥缸試驗 另一種是采用恒溫濕箱試驗 建議采用干燥缸試驗方法 采用干燥缸試驗的最大優(yōu)點是濕度可以準確的控制 試驗溫度由室溫控制 采用恒溫恒濕箱試驗的最大優(yōu)點是試驗溫度和濕度能夠比較準確地控制 標準吸濕含水率的測定變得非常簡單 不足的是 恒溫恒濕箱在保濕養(yǎng)護試驗過程中噴淋可能會對試樣有影響 此外試驗設備比較昂貴 21黃土濕陷試驗 修訂了T0139 93相對下沉系數(shù)試驗新增T0173 2007自重濕陷系數(shù)試驗新增T0174 2007溶濾變形系數(shù)試驗新增T0175 2007濕陷起始壓力試驗 T0139 2007相對下沉系數(shù)試驗在相對下沉系數(shù)試驗中07規(guī)程增加了雙線法實驗步驟 雙線法簡便 工作量小 但與變形的實際情況不完全符合 所以單線法比雙線法更適用于黃土變形的實際情況 故以單線形為標準方法 T0173 2007自重濕陷系數(shù)試驗 目的和適用范圍本試驗的目的是測定黃土 黃土類土 的自重濕陷系數(shù) 試驗方法1 單線法切取5個環(huán)刀試樣 環(huán)刀外壁涂凡士林 刀口向下放入護環(huán)內 將護環(huán)放入容器 土樣上面和下面放置濾紙和透水石 預壓1 0kPa的壓力 將百分表置零 將土的飽和自重壓力分5級 分別施加在5個試樣上 當施加的壓力小于或等于50kPa時 可一次施加 當大于50kPa時 分級施加 每級不大于50kPa 每級壓力時間不少于15min 加壓后每隔1h測一次變形讀數(shù) 直到每小時試樣變形量不超過0 01mm 向容器中注水 每隔1h測一次變形讀數(shù) 直至試樣浸水變形穩(wěn)定為止 穩(wěn)定標準為每3d變形不大于0 01mm 取出土樣測定其含水率和干密度 2 雙線法切取兩個環(huán)刀試樣 放入護環(huán)內 在其中一個試樣上 按單線法施加飽和自重壓力 加水測記變形 在另一個試樣上施加第一個50kPa壓力 每隔1h測一次變形讀數(shù) 直至每小時變形量不超過0 01mm為止 向容器內注水 當飽和自重壓力小于或等于50kPa時 可一次施加 當大于50kPa時 分級施加 每級不大于50kPa 每級壓力時間不少于15min 連續(xù)加至飽和自重壓力 加壓后每隔1h測一次變形讀數(shù) 直到每小時試樣變形量不超過0 01mm 穩(wěn)定標準為每3d變形不大于0 01mm 取出土樣測定含水率和干密度 計算公式自重濕陷系數(shù)按下式計算 式中 自重濕陷系數(shù) 計算至0 001 在飽和自重壓力下 試樣變形穩(wěn)定后的高度 mm 在飽和自重壓力下 試樣浸水濕陷變形穩(wěn)定后的高度 mm 試樣初始高度 mm 條文說明黃土受水浸濕后 在上覆土的自重壓力下發(fā)生濕陷的稱為自重濕陷性黃土 在上覆的自重壓力下不發(fā)生濕陷的稱為非自重濕陷性黃土 土的飽和自重壓力應分層計算 以工程地質勘察分層為依據(jù) 當工程未提供分層資料時 才允許按取樣密集程度和試樣密度粗略地劃分層次 T0174 2007溶濾變形系數(shù)試驗目的和適用范圍本試驗的目的是測定黃土 黃土類土 的濕陷變形系數(shù)和溶濾變形系數(shù) 試驗方法1 單線法對5個試樣均在天然濕度下分級加壓 分別加至不同的規(guī)定壓力 按下述進行試驗 直至試樣濕陷變形穩(wěn)定為止 1 去掉預壓合載 立即加上第一級荷載50kPa 同時開動秒表 在下述時間讀百分表 10min 20min 30min 以后每1h讀數(shù)一次 至沉降穩(wěn)定為止 然后加第二級荷載 沉降穩(wěn)定的標準是每1h變形不超過0 01mm 2 第二級荷載為100kPa 以后順次為150kPa 200kPa 400kPa 加載后 記錄百分表讀數(shù)直至沉降穩(wěn)定 3 5個試樣分別在最后一級壓力下 達到沉降穩(wěn)定后 加水 讀百分表至沉降穩(wěn)定 繼續(xù)用水滲透 每隔2h測記一次變形讀數(shù) 24h后每天測記1 3次 直至3d變形不大于0 01mm為止 取下試樣 測定含水率和干密度 雙線法其中一個試樣如單線法加載并測記變形 另一個試樣在天然濕度下施加第一級荷載50kPa 按單線法規(guī)定的時間間隔讀百分表 待變形穩(wěn)定后浸水 至第一級壓力下濕陷穩(wěn)定后 再分級加壓 記錄百分表讀數(shù) 直至試樣在各級壓力下浸水變形穩(wěn)定為止 繼續(xù)用水滲透 每隔2h測記一次變形讀數(shù) 24h后每天測記1 3次 直至3d變形不大于0 01mm為止 取下試樣 測定含水率和干密度 溶濾變形系數(shù)按下式計算 式中 自重濕陷系數(shù) 計算至0 001 hz 在某級壓力下 試樣浸水濕陷變形穩(wěn)定后的高度 mm hs 在某級壓力下 長期滲透而引起的溶濾變形穩(wěn)定后的試樣高度 mm h0 試樣的初始高度 mm 條文說明滲透溶濾變形是指黃土在荷重及滲透水長期作用下 由于鹽類溶濾及土中孔隙繼續(xù)被壓密而產生的垂直變形 實際上是濕陷變形的繼續(xù) 一般很緩慢 在公路濕陷性黃土地基中是常見的 溶濾變形系數(shù)是公路土工建筑物施工和運用階段所關注的濕陷性指標 一般在實際荷重下進行試驗 浸水后長期滲透求得溶濾變形 對于溶濾變形 由于變形特征除粒間應力引起的緩慢塑性變形以外 還取決于長期滲透時鹽類溶濾作用 故規(guī)定3d變形量不超過0 01mm T0175 2007濕陷起始壓力試驗目的和適用范圍本試驗的目的是測定黃土 黃土類土 的濕陷起始壓力 試驗方法1 單線法對5個試樣均在天然濕度下分級加壓 分別加至不同的規(guī)定壓力 按下述進行試驗 直至試樣濕陷變形穩(wěn)定為止 1 去掉預壓合載 立即加上第一級荷載50kPa 同時開動秒表 在下述時間讀百分表 10min 20min 30min 以后每1h讀數(shù)一次 至沉降穩(wěn)定為止 然后加第二級荷載 沉降穩(wěn)定的標準是每1h變形不超過0 01mm 2 第二級荷載為100kPa 以后順次為150kPa 200kPa 400kPa 加載后 記錄百分表讀數(shù)直至沉降穩(wěn)定 3 5個試樣分別在最后一級壓力下 達到沉降穩(wěn)定后 加水 讀百分表至沉降穩(wěn)定 記讀最后一級荷載下達到假定沉降后的百分表讀數(shù) 取下試樣測定含水率和干密度 2 雙線法其中一個試樣如單線法加載并測記變形 另一個試樣在天然濕度下施加第一級荷載50kPa 按單線法規(guī)定的時間間隔讀百分表 待變形穩(wěn)定后浸水 至第一級壓力下浸水變形穩(wěn)定 再分級加壓 記錄百分表讀數(shù) 直至試樣在各級壓力下浸水變形穩(wěn)定為止 記讀最后一級荷載下達到假定沉降后的百分表讀數(shù) 取下試樣測定含水率和干密度 計算公式各級壓力下的濕陷系數(shù)應按下式計算 式中 各級壓力下的濕陷系數(shù) 計算至0 001 在各級壓力下試樣浸水變形穩(wěn)定后的高度 mm 在各級壓力下試樣變形穩(wěn)定后的高度 mm 試驗開始時試樣的高度 mm 條文說明黃土在荷重作用下 受水浸濕后開始出現(xiàn)濕陷的壓力 稱為濕陷起始壓力 濕陷起始壓力利用濕陷系數(shù)和壓力關系曲線求得 測定濕陷起始壓力 國內外都沿用單線 雙線兩種方法 從理論上和試驗結果來說 單線法比雙線法更適用于黃土變形的實際情況 如果土質均勻可以得出良好的結果 雙線法簡便 工作量小 但與變形的實際情況不完全符合 22土的直接剪切試驗 07規(guī)程中新增了T0176 2007排水反復直接剪切試驗 T0176 2007排水反復直接剪切試驗目的和適用范圍反復直接剪切試驗是用應變控制式直剪儀在慢速 排水 條件下 對試樣反復剪切至剪應力達到穩(wěn)定值 以測求土的參與抗剪強度指標 本試驗方法適用于超固結黏性土及軟弱巖石夾層的黏性土 儀器設備包括應變控制式反復直剪儀 位移計 天平和環(huán)刀等 試驗步驟試樣制備對有軟弱面土樣 應使土樣頂面平行軟弱面 切土時使軟弱面位于環(huán)刀高度一半處 對無軟弱面的完整原狀黏土或原狀的超固結黏土 可用環(huán)刀按原狀試樣的制備方法切成試樣 先在小于50kPa的垂直助下 以較快的剪切速率進行預剪 使形成破裂面 對泥化帶較厚的軟弱夾層 滑坡層面 取靠近滑裂面1 2mm的土 對泥化帶軟薄的滑動面 取泥化的土 對無泥化帶的裂隙面 取靠裂隙面兩邊的土 將所刮取的土用純水浸泡24h后調制均勻 制備成液限狀態(tài)的土膏 將其填入環(huán)刀內 測定含水率 原狀試樣取破裂面上的土 擾動土樣可取切下的余土 試樣應飽和 試樣剪切將試樣推入剪切盒 安裝位移計 測記測力計和位移計的初始讀數(shù) 每組取4個試樣在4種不同垂直壓力進行剪切實驗 一個垂直壓力相當于現(xiàn)場預期的最大壓力 一個垂直壓力要大于現(xiàn)場預期最大垂壓 其他均小于現(xiàn)場預期最大垂壓 垂壓的級差應相等 各垂壓應一次施加 土質松軟時也可分級施加 施加垂壓后 測記垂直變形讀數(shù) 若其變化不超過0 005mm h 認為固結穩(wěn)定 轉動手輪 使剪切盒前端的鋼珠與測力計剛好接觸 測力計讀數(shù)置零 拔出固定銷 調節(jié)變速箱 開動電機 測讀水平位移計和垂直位移計讀數(shù) 至最大剪切位移停止剪切 一般地 剪切速度 粉質土 粉質黏土及低塑限黏土不超過0 06mm min 高塑性黏土不超過0 02mm min 倒轉手輪 用反推設備緩慢地將下剪盒反向推至與上剪切盒重合位置 插入固定銷 進行第二次剪切 依次 反復剪切直至剪應力穩(wěn)定為止 剪切結束 測記垂直位移計讀數(shù) 測含水率 結果整理按下式計算殘余抗剪強度 式中 C 測力計率定系數(shù) N 0 01mm R 測力計讀數(shù) 0 01mm A0 試樣面積 cm2 10 單位換算系數(shù) 繪制剪應力曲線 取每個試驗上第一次剪切時峰值作為破壞強度S 最后穩(wěn)定值作為殘余強度Sr 繪制抗剪強度與垂直壓力曲線 條文說明超固結黏土試樣在一有效應力下剪切 剪應力達到峰值后 若繼續(xù)剪切 則剪應力隨剪切位移增加而顯著降低 最后達一穩(wěn)定值 此穩(wěn)定值稱土的殘余抗剪強度或殘余強度 正常固結黏土此現(xiàn)象并不明顯 室內測定殘余強度的儀器和方法 目前主要有三軸壓縮試驗 環(huán)剪儀做環(huán)形剪切試驗和用直剪儀做排水反復直接剪切試驗 以下簡稱反復剪 三種方法 反復剪試驗 存在一定的缺點 例如 每次反復后 有一小峰值出現(xiàn) 剪切面可能呈泥漿狀 但它簡單易行 對多數(shù)土均能測得較好的成果 因此 國內外應用較廣 本規(guī)程也推薦采用直剪儀做反復排水剪試驗 本規(guī)程規(guī)定在進行第二次 第三次 剪切時 不卸除垂直荷載 將剪切盒下盒拉回原位置 因此 必須將原儀器的推力設備進行改裝 使其能推進又能拉回 或另制造一反推設備 待一次剪切完成后 用反推設備將剪切盒下盒推回至原位置 擾動試樣殘余強度通常與原狀試樣殘余強度相接近 對同一種土 不管是正常固結或超固結 只要是在同一有效壓力作用下 其殘余強度相同 為一常數(shù) 它只與土的性質有關 而與應力歷史無關 因此 當選取原狀土樣有困難的 可取擾動土進行試驗 但軟弱夾層的滑裂面或滑坡層面曾受過較大的剪切位移 加之在漫長的地質歷史時期中地下水的長期作用 使滑裂面或滑坡面上土的顆粒組成以及礦物 化學成分都有別于滑面上下土層 故選取擾動土樣時 應取滑裂面或滑坡層面上1 2mm的土進行殘余強度試驗 否則擾動土的殘余強度指標可能大于滑裂面或滑坡層面實際強度值 土 巖 地基軟弱夾層或滑坡帶土體 夾層和滑動層面上土的含水率往往比夾層上下層的含水率高10 左右 本規(guī)程建議擾動土的制備含水率采用該土 泥化夾層和滑動層面 的液限為宜 剪切速率對測定土的殘余強度具有明顯的影響 土達到殘余強度時 其剪切面上的孔隙壓力已充分消散 土顆粒已完全定向排列 故測定殘余強度的方法只能是最大剪切位移下的慢剪試驗 關于剪切速率對土的殘余強度的影響問題 試驗成果見下圖 從圖中可以看出 粉質土 粉質黏土 黏土及高塑性黏土的剪切速度的臨界值分別為1 Omm min O 06mm min和0 02mm min 當剪切速度采用0 02mn min時 對于每一剪切行程的位移量為8 10mm的試驗 約需8 10h左右 為了試驗室工作的方便 可間隔一定時間進行下一次剪切 即可使試驗在白天進行 一些專家研究總剪切位移多大才能測到穩(wěn)定的強度值的問題 Skempton認為在室內試驗時 過峰值強度后繼續(xù)剪切到位移達25 50mm 強度可降低到剩余值 H L Noble用內徑4 8cm的試樣在直接剪切儀上以0 004mm min的速率進行試驗 每次剪切位移2 5mm 再推回 如此反復剪lo一15次 總位移約為50 75mm 也可達到殘余值 近年來 長江科學院在對軟弱夾層的試驗中 使用直徑為6 4cm的試樣 在直接剪切儀上以0 0224mm min的剪切速率做反復直剪試驗 試驗成果表明 不同顆粒組成的試樣 所需要的總剪切位移量是不一樣的 一般來講黏粒含量大的試樣 需要的總剪切位移量小 反之亦然 一般反向剪切的剪應力大于正向剪切的剪應力 其原因在于反向剪切破壞了已定向排列的土顆粒 使得土的強度增高 因此 不能將反向剪切的位移量計入達到殘余強度時所需要的總剪切位移量中 23土的三軸壓縮試驗 對T0144 1993不固結不排水試驗T0145 1993固結不排水試驗T0146 1993固結排水試驗進行了個別細節(jié)修訂新增T0177 2007一個試樣多級加荷試驗 T0144 1993不固結不排水試驗 試驗步驟修訂93規(guī)程23 1 5 3開周圍壓力閥 對試樣施加10 50kPa的周圍壓力 07規(guī)程5 3開周圍壓力閥 對試樣施加10 20kPa的周圍壓力 條文說明修訂07規(guī)程條文說明第5條如何選用飽和的方法增加了詳細說明 即 通常對黏性土采用抽氣飽和 粉土采用浸水飽和 砂性土采用水頭飽和 滲透系數(shù)小于10 7的老黏土采用反壓飽和等 T0145 1993固結不排水試驗 試驗步驟修訂93規(guī)程23 2 5試樣排水固結記錄時按15s 1min 2min15s 4min 6min15s 9min 12min15s 16min 20min15s 25min 30min15s 36min 49min 64min 100min 200min 400min 23h 24h記錄07規(guī)程6 2試樣排水固結記錄時按0s 15s 1min 2min 4min 6min 9min 12min 16min 20min 25min 35min 45min 60min 90min 2h 4h 10h 23h 24h記錄 07規(guī)程在結果整理部分增加了兩個公式 即 1 按實測固結下沉計算試樣的固結后高度 2 按實測固結下沉計算試樣的固結后面積 T0146 1993固結排水試驗 07規(guī)程在結果整理部分增加了三個公式 即 1 按實測固結下沉計算試樣的固結后高度 2 按實測固結下沉計算試樣的固結后面積 3 軸向應變計算公式 T0177 2007一個試樣多級加荷試驗 新增 目的和適用范圍本試驗采用一個試樣多級施加周圍壓力和軸向壓力進行剪切 以測定土的總強度參數(shù)c 和有效強度參數(shù) 本規(guī)程適用于無法取得多個試樣 3 4個 進行三軸試驗的原狀硬土 擾動土或有不規(guī)則裂隙的裂土 儀器設備三軸壓縮儀 附屬設備 其他 擊實器 切土器 承膜筒等 試樣制備按07版T0144 1993的有關要求進行試樣飽和按07版T0144 1993的有關要求進行試驗步驟試樣安裝不固結不排水剪切試驗 UU試驗 按07版T0144 1993的有關要求進行 固結不排水剪試驗 CU試驗 開孔隙水壓力閥和排水閥 對孔隙水壓力系統(tǒng)及壓力室底座充水排氣后 關孔隙水壓力閥和排水閥 安裝壓力室罩 充水 開孔隙水壓力閥 使孔隙水壓力值等于大氣壓力 關閉孔隙水壓力閥 施加周圍壓力 用橡皮膜套住試樣 將橡皮膜兩端與壓力室底座試樣帽扎緊 裝上壓力罩 向壓力室內注滿水 關排氣閥 關排水閥 開周圍壓力閥 施加圍壓 圍壓應與實際荷載相適應 最大一級圍壓應與最大實際荷載相等 試樣要求完全飽和時 應對試樣施加反壓力 試樣剪切前關閉孔隙壓力閥及量管閥 試樣剪切不固結不排水剪試驗 UU試驗 周圍壓力分2 3級施加 施加第一級周圍壓力 剪切應變速率取0 5 1 0 當測力計讀數(shù)穩(wěn)定或接近穩(wěn)定時記錄軸向位移計和測力計讀數(shù) 停止剪切 將軸向壓力退至零 施加第二級周圍壓力 此時將測力計讀數(shù)調回原來讀數(shù)值 轉動首輪 至測力計微動時 按原速率開始剪切 依次進行其余各級周圍壓力的試驗 最后一級周圍壓力下的剪切累計應不超過20 固結不排水剪試驗 CU試驗 安裝玩試樣后 施加第一級圍壓 按如下規(guī)定進行固結 1 開孔隙水壓力閥和排水閥 對孔隙水壓力系統(tǒng)和壓力室充水排氣后 關閉此兩閥 按規(guī)定將試樣置于壓力室底座上 從試樣底部充水 降低排水管 使管內水面位于試樣中心以下20 40cm 吸余水 關排水閥 2 安裝壓力室罩 充水 應使排水管內水面與試樣高度中心齊平 3 開孔隙水壓力閥 使孔隙水壓力等于一個大氣壓 關此閥 施加圍壓 試樣帽與活塞和測力計接觸時 裝上變形百分表 測力計與百分表置零 調整軸向壓力 軸向應變和孔隙水壓力為零點 記下體積變化量管讀數(shù) 4 固結穩(wěn)定后 關體變管閥或排水管閥 按按不固結不排水剪方法進行第一級試樣剪切 第一級剪切穩(wěn)定后 軸向壓力置零 施加第二級圍壓 進行排水固結 固結穩(wěn)定后 關體變閥或排水管閥 使活塞與試樣帽接觸 記錄軸向位移計讀數(shù) h2 進行剪切 依次進行下依次圍壓下的剪切 最后一級圍壓下的剪切累計應變量不超過20 結果整理計算公式分別按前面不固結不排水和固結不排水的公式進行 值得注意的是施加第一級周圍壓力后 剪切終了時的高度和面積作為第二級周圍壓力下的起始高度和起始面積 施加第二級周圍壓力后 剪切終了時的高度和面積作為第三級周圍壓力下的起始高度和起始面積 需要繪制不固結不排水剪應力應變關系曲線 固結不排水剪應力與應變曲線和固結不排水剪的法向力與剪應力曲線 條文說明本試驗是根據(jù)庫侖定律 假定c 值不因應力狀態(tài)的變化而改變 破裂角在第一級荷載下出現(xiàn)后 在以后各級荷載下 均保持不變 第一級荷載以后所施加的荷載只是增加摩擦強度 因而可以測定強度包線 本試驗原則上適用于黏質土 砂質土 由于是只采用一個試樣確定強度包線 避免了多個試樣的不均勻而造成的應力圓分散 各應力圓均能很好切與強度包線 對于第一級圍壓作用下試樣剪切完成后 須退除軸向壓力 即測力計為零 使試樣回復到等向受力狀態(tài) 再施加下一級周圍壓力 這樣可以消除固結時偏應力的影響 不致產生軸向蠕變變形 以保持試樣在等向壓力下固結 本試驗的各級剪切變形隨土的種類不同相差很大 故不能做統(tǒng)一規(guī)定 基本原則是第一級剪切變形應與多個試樣試驗的控制變形一致 最后一級達到的累積變形以不超過20 為準 中間剪切的軸向變形無法作出統(tǒng)一規(guī)定 各級剪切中 可以同時計算有效主應力比或繪制有效應力路徑來控制 破壞點的確定應與多個試樣破壞標準的確定相一致 不另作規(guī)定 對于軟黏土及塑性大的土可以按預先設定的軸向應變 施加各級周圍壓力 即第一級軸向應變至16 第二級軸向應變至18 第三級軸向應變至20 采用該法進行試驗 不固結不排水試驗的試樣面積修正與多個試樣的試驗相同 固結不排水試驗試樣面積修正還應考慮體積變化問題 目前仍按分級計算方法進行 即第一級周圍壓力下試樣剪切終了時的狀態(tài)作為下一級周圍壓力下試樣的起始狀態(tài) 面積修正計算仍按式進行 24土的無側限抗壓強度試驗T0148 1993細粒土無側限抗壓強度試驗 修訂 試件尺寸修正93規(guī)程25 0 3 2試件一般直徑為40mm 高為10cm 25 0 4 4以軸向應變1 3 min的速度轉動手輪 6 12r min 07規(guī)程3 2試件一般直徑為40 50mm 高為100 120mm 4 4以軸向應變1 min 3 min的速度轉動手輪 0 06 0 12mm min 25粗粒土和巨粒土的最大干密度試驗 修訂 T0133 1993表面振動壓實儀法T0132 1993振動臺法 T0133 1993表面振動壓實儀法 儀器設備修訂93規(guī)程 1 振動電機功率0 75 1kW 振動頻率45 50Hz或50Hz 激振力2 5 4 2kN 2 鋼制夯夯板厚15mm 夯與振動電機總重在試樣表面產生13 8kPa以上的靜壓力 07規(guī)程 1 振動電機功率0 75 2 2kW 振動頻率30 50Hz 激振力10 80kN 2 鋼制夯夯板厚15 40mm 夯與振動電機總重在試樣表面產生18kPa以上的靜壓力 T0132 1993振動臺法 93規(guī)程17 1 2 5加重塊及其加重底板在試樣表面產生的靜壓力應為13 8kPa 07規(guī)程2 5加重塊及其加重底板在試樣表面產生的靜壓力應根據(jù)碾壓設備確定 一般應大于18kPa 條文說明對不同級配特征的土料 當表面靜壓力 即振動器總重量作用在試樣表面上的靜壓力 從7kPa增至200kPa時 壓實干密度隨之先增大后降低 因此應根據(jù)土料的級配特征確定試驗表面靜壓力 按目前國內試驗設備的現(xiàn)狀宜取18kPa以上 不同級配特征的粗 巨粒土 其振動壓實的最佳振動頻率 激振力和振動時間不同 當土料全為粗 巨粒土時 根據(jù)土料級配特征的不同 最佳振動頻率范圍為30 50Hz 最佳激振為50 80kN 最佳振動時間為3 4min 26粗粒土的直接剪切試驗 本試驗為新增試驗 T0178 2007粗粒土直接剪切試驗 目的和適用范圍采用應力或應變控制式大型直接剪切儀測定粗 巨粒土的抗剪強度參數(shù) 適用于最大粒徑為60mm的粗顆粒土 儀器設備應力控制式大型直剪儀 剪切盒 加荷設備 百分表及其他 真空泵 飽和器等 試驗步驟快剪試驗按本試驗規(guī)定安放試樣和定位 在試樣上 下面接觸處 安放與透水板厚度相等的不透水鋼板 在試樣上一次施加額定的垂直荷載 并在試驗中保持恒定 開動水平千斤頂 施加水平荷載 每30s加一級 起始水平荷載按垂直荷載的7 10 施加 當某級荷載下的剪切位移為前一級的1 5 2 0倍時 改為按5 施加 當水平荷載讀數(shù)不再增加或剪切變形急驟增長時 認為已剪損 若無上述情況 應控制剪切變形達試樣直徑的1 15 1 10 方可停止試驗 控制在5 10min內剪壞試樣 固結快剪試驗按本試驗規(guī)定進行試樣安放和定位 試樣上 下面的不透水板換放銅絲布和透水鋼板 在試樣上施加垂直荷載 若垂直變形小于0 03mm h 認為變形穩(wěn)定 固結穩(wěn)定后 按快剪方法進行剪切 進行試樣安裝定位