公路土工试验规程(JTG-E40-2007).ppt

公路土工试验规程 JTGE40 2007 07规范修订的主要内容 增加了 术语 符号 一章 对各章内容及条文说明进行了局部修改和有效性确认土的工程分类中 对塑性图进行了部分调整将 含水量 名称修改为 含水率 删除了 碳化钙气压法 比重试验增加了浮力法颗粒分析试验增加了对密度计法的 刻度及弯月面的校正 依据标准界限含水率试验增加了76g锥入土17mm的液限试验方法和液限碟式仪试验方法渗透试验修订了变水头渗透试验方法 规定了击实试验的土类和击实筒的匹配以及击实功能 增加了标准吸湿含水率试验方法黄土湿陷试验方法中增加了自重湿陷系数试验 溶滤变形系数试验和湿陷起始压力试验增加了冻土密度试验 冻结温度试验 冻土导热系数试验 未冻含水率试验 冻胀率试验和冻土融化压缩试验的冻土类试验方法增加了湿化试验方法在土的直接剪切试验中增加了排水反复直接剪切试验方法在细粒土三轴压缩试验的固结不排水试验中 增加了固结后的土样几何尺寸计算方法 增加了 一个试样多级加荷三轴压缩试验 增加了粗粒土直接剪切试验 3 土的工程分类 在土分类总体系中 特殊土 增加了 冻土 一项对粗粒土和细粒土的分类进行了较大修正细化了盐渍土工程分类 新增了冻土工程分类 3 2巨粒土分类93规程 在07规程中 将 漂石粒 50 改为 漂石粒 卵石粒 将 漂石粒 50 改为 漂石粒 卵石粒 3 3粗粒土分类93规程 试样中粗粒组质量多于总质量50 的土称粗粒土 07规程 试样中巨粒组土粒质量少于或等于总质量的15 且巨粒组土粒与粗粒组土粒质量之和多于总土质量50 的土称粗粒土 93规程 粗粒土中砾粒组质量少于或等于总质量50 的土称砂类土 07规程 粗粒土中砾粒组质量少于或等于砂粒组质量的土称砂类土 3 4细粒土分类细粒土划分规定93规程 1 细粒土中粗粒组质量少于总质量25 的土称细粒土 2 细粒土中粗粒组质量为总质量25 50 的土称含粗粒的细粒土 3 含有机质的细粒土称有机质土 07规程 1 细粒土中粗粒组质量少于或等于总质量25 的土称粉质土或黏质土 2 细粒土中粗粒组质量为总质量25 50 含50 的土称含粗粒的粉质土或含粗粒的黏质土 3 试样中有机质含量多于或等于总质量的5 且少于总质量的10 的土称有机质土 试样中有机质含量多于或等于10 的土称有机土 塑性图 93规程塑性图在07规程中 上横虚线为Ip 7 下横虚线为Ip 4 3 特殊土分类07规程对盐渍土的分类进行了细分 并增加了冻土分类标准 盐渍土工程分类 冻土按冻结状态持续时间分类 条文说明鉴于国标 土的分类标准 GBJ145 90 的最新修订报批稿采用了质量为76g 锥角为30 入土深度为17mm的液限标准wL和wL10 wL与碟式仪液限时的不排水强度等效 为此 07规程中测定土的液限采用碟式仪或相当于76g锥入土深度17mm的方法 考虑到100g锥入土深度20mm是公路交通系统的研究成果 且该两种方法的试验结果等效 本次修订将两种方法同时列出 均可采用塑性图进行分类 仍将93规程中的原老土名与现分类土名对照表列出 便于大致对照 从表中可以看出 一个老土名可能出现两个新土名 表明老分类法的不合理性 新老土名对照表 利用塑性图进行细粒土分类时 土类划分界限是按国际上广泛应用的碟式液限仪的试验标准和我国以往长期采用的按塑性指数IP分类的标准确定的 塑性图中IP 7和IP 4两条横虚线之间的区域过渡区 可能由低液限粉土ML过渡为低液限黏土CL 93规程塑性图中采用的IP 10和IP 6两条横虚线是按理论液限值推算出来的 根据国内外各行业通常的习惯 冻土按冻结状态持续时间分类 可分为多年冻土 简称 永冻土 隔年冻土和季节冻土 简称 季冻土 5 土的含水率试验 修正 T0103 1993烘干法93规程 对含有机质超过5 的土 应将温度控制在65 70 的恒温下烘干 07规程 对含有机质超过5 的土或含石膏的土 应将温度控制在60 70 的恒温下 干燥12 15h为好 条文说明某些含有石膏的土在烘干时会损失其结晶水 用此测定其含水率有影响 每1 的石膏对含水率的影响约为0 2 如果土中有石膏 则试样应该在不超过80 的温度下烘干 并可能要烘干更长的时间 鉴于碳化钙气压法目前已很少使用 市场上已不多见 过去引用该方法主要是考虑边远地区电力供应困难 现场工作条件较差等问题 无法开展正常的含水率试验等工等 现在用酒精燃烧法完全可以替代该方法 且酒精资源丰富 更具备现场试验条件 因此 此次修订取消了碳化钙气压法作为含水率的试验方法 7 土的比重试验 07规程新增了T0169 2007浮力法目的和适用范围目的是测定土颗粒的比重 适用于粒径大于或等于5mm的土 且其中粒径大于或等于20mm的土质量应小于总土质量的10 试验原理通过测定试样完全浸没在水中时的浮力质量确定其表观体积 进而确定其表观比重 即视比重 条文说明1 颗粒大于5mm的砾石 碎石等粗粒 颗粒本身有空隙存在 空隙又分封闭的与开敞的两部分 浸水时开敞部分为水所填充 封闭部分水不能进入 因此 粗粒比重的种类通常以视比重 干比重 饱和面干比重和比重四种方法来表示 2 规程中采用视比重 这样比较方便 因为一般指的空隙 实际上是指被水充填的孔隙 3 浮力法所测结果较为稳定 但大于20mm粗粒较多时 采用本方法将增加试验设备 室内使用不便 因此 规定粒径大于5mm的试样中大于或等于20mm颗粒含量小于10 时用浮力法 8 颗粒分析试验 T0116 2007密度计法增加了 密度计刻度及弯月面校正 项 可按 标准玻璃浮计检定规程 JJG86 2001 进行 条文说明由于不同浓度溶液的表面张力不同 弯月面的上升高度也不同 密度计在生产后其刻度与密度计的几何形状 质量等均有关 因此 需要进行刻度 有效沉降距离和弯月面的校正 密度计土粒沉降距离校正测定密度计浮泡体积 在250mL量筒内倒入约130mL纯水 并保持水温为20 测定量筒内水面读数 以弯月面上缘为准 后画一标记 将密度计放入量筒中 使水面达密度计最低分度处 以弯月面上缘为准 同时测记水面在量筒上的读数 以弯月面上缘为准 后再画一标记 两者之差 即为密度计浮泡的体积 测定密度计浮泡体积中心 在测定密度计浮泡体积后 将密度计向上缓慢垂直提起 使水面恰落至两标记的正中间 此时水面与浮泡相切 即为浮泡体积中心 将密度计固定于三足架上 用直尺准确量出水面至密度计最低分度的垂直距离 测定1000mL量筒内径 准确至1mm 并量出量筒体积 量出自密度计最低分度至玻璃杆上各分度处的距离 每隔5格或10格量距1次 9 界限含水率试验 07规程增加 T0118 2007液限和塑限联合测定法中增加了76g锥入土17mm的液限试验方法增加了T0170 2007液限碟式仪法 T0118 2007液限和塑限联合测定法 采用76g锥做液限试验 则在h w图上 查得纵坐标入土深度h 17mm所对应的横坐标的含水率w 即为该土样的液限 根据求得的液限 通过76g锥入土深度h与含水率w的关系曲线 查得锥入土深度为2mm所对应的含水率即为该土样的塑限 条文说明1950以来 我国一直采用瓦氏76g平衡锥来测定土的液限 相应的入土深度为hL 10mm 其测得的土液限时的抗剪强度比不同基座材料的碟式仪测得的抗剪强度大的多 根据1000多个土样的液限试验 发现76g锥和卡氏碟式仪测得的结果之间有如下关系 r 0 96 n 1106 我国水电部组织的研究试验结果表明 76g锥以入土深度17mm作为液限和100g锥入土深度20mm作为液限时的抗剪强度与美国ASTMD423碟式仪时的强度一致 说明76g锥17mm和100g锥20mm的液限入土深度均可达到与ASTMD423碟式仪等效的目的 影响圆锥入土深度的因素可归结为土质 物理状态 湿度和密度状态 和结构三大方面 对于扰动土 排除了结构的影响 塑限时入土深度与含水率关系不稳定的原因在于湿密状态和土质的影响 最佳含水率约等于或略大于塑限 此时 圆锥和土体将产生剪切和压密的综合作用 为消除试样密度对圆锥入土深度的影响 测得塑限时 必须首先控制试样的密实程度 定义密实度系数K2 饱水时干密度 任意含水率下土的干密度 w 含水率 Gs 土粒比重 当K2 0 95 1 0时 各类细粒土的入土深度与含水率呈对数关系 这就是控制试验密实度对入土深度影响的标准 土的性质对塑限时入土深度有显著影响 一般地 对砂类土影响较大 而对粉质土和黏质土的影响则较小 相应于滚搓法塑限值的100g锥塑限入土深度hP与塑限wL之间的关系曲线如下图 从上图可以看出 液限wL 35的点比较集中 hP值基本上在2 3mm范围内波动 而wL 35的点则相当分散 hP变化颇大 低塑限黏土和砂类土属于或共存于wL 35这个范围内 因此 对不同土类 必须采用变数hP值 对联合测定精度最有影响的是靠近塑限的那个试样 当含水率等于塑限时 对控制曲线走向最为有利 但此时试样很难制备 根据实际经验含水率可略放宽 以入土深度不大于4 5mm为限 T0170 2007液限碟式仪法目的和适用范围用于测定粒径小于0 5mm以及有机质含量不大于试样总质量5 的土的液限 试验方法 1 取过0 5mm筛的土样 按需加水 调匀 2 取部分试样置于碟之前半部 用调土刀修平 使最厚处为10mm 用槽刀沿中央划出至碟底的槽 3 转动手柄 使土碟反复坠击于底座 记录试样在槽底合拢13mm时的击数 在槽两边去试样测定含水率 4 建立含水率 击数对数曲线 击数25次对应的含水率即为液限 建议用美国ASTMD23采用的碟式仪规格 11 土的天然稠度试验 修正 07规程 土体的含水率w和锥入度h为曲线关系 用下式表示 或式中 93规程中 错误 13 土的湿化试验 土的湿化试验为新增试验 目的和使用范围土的湿化是土体在水中发生崩解的现象 本试验的目的是测定具有结构性的黏质土体在水中的崩解速度 作为湿法填筑路堤选择土料的标准之一 试验方法把边长50mm的立方体土样放在网板上 挂在浮筒下 迅速浸入水中 观测其不同时刻的崩解情况 试样完全通过网板落下后 试验结束 崩解量 At 试样在时间t的崩解量 Rt 时间t时浮筒齐水面处刻度 R0 试验开始时浮筒齐水面处刻度 条文说明用土作为建筑材料的公路工程 直接处于大气中 遭受着气候 水位变化的作用 土体易产生湿化现象 以至于破裂 剥落或降低其强度和稳定性 另外 在湿法填筑路堤的设计与施工中 需要了解土料湿化崩解的速度 作为取舍料场的依据 因此测定土的湿化性能具有重要意义 试样的选用取决于实际工作条件 如为地基土应采用原状土样 如为填筑的路堤 应取扰动土样 并控制一定的密度和含水率 制备成试样进行试验 试验中需要测定的指标主要是土的崩解速度 因此 需要确定读数的时间间隔 15 渗透试验 修正了T0130 2007变水头试验 T0130 2007变水头试验主要仪器设备 93规程 渗透容器 变水头装置和负压装置 07规程 其渗透容器与93规程同 改进了变水头装置 舍弃了负压装置 试验方法93规程中的试验方法已经很少使用 07规程采用了与国标和相关行业相同的简单的试验装置进行试验 07规程 将试样装入渗透容器 密封至不漏水不漏气 对不易透水试样 进行抽气饱和 对饱和试样和较易透水试样 直接用变水头装置的水进行饱和 将渗透容器进水口与变水头管连接 利用供水瓶向进水管注满水 并渗入渗透容器 开排气阀 排净渗透容器底部空气 关排水阀 关进水管夹 向变水头管注水至预定高度 开进水管夹 当出水口有水溢出时 记录变水头管中起始水头高度和起始时间 按预定时间间隔测记水头和时间的变化 并测记出水口的温度 变换变水头管中水位高度 重复试验5 6次 计算公式07规程 变水头渗透系数 Kt 水温t 时的试样渗透系数 cm s a 变水头管的内径面积 cm2 L 渗径 即试样高度 cm t1 t2 测读水头的起始和终止时间 s H1 H2 起始和终止水头 A 试样的过水面积 标准温度下渗透系数 K20 标准水温 20 时渗透系数 t 20 t 20 时水的动力黏滞系数 kPa s 条文说明变水头渗透试验适用于黏质土 93规程 中的变水头渗透试验方法已很少使用 本标准采用与国标和相关行业相同的试验装置进行试验 用原状土试样试验时 可根据需要用环刀垂直或平行于土样层面切取 用扰动土样试验时 可按击实制备试样 两者均须进行充水饱和 求得的渗透系数需换算为标准温度下的渗透系数 16 土的击实试验 修正 目的和适用范围93规程本试验分轻型击实和重型击实 轻型击实适用于粒径不大于20mm的土 重型击实适用于粒径不大于40mm的土 07规程本试验适用于细粒土 本试验分轻型击实和重型击实 轻型击实适用于粒径不大于20mm的土 重型击实适用于粒径不大于40mm的土 当土中最大颗粒大于或等于40mm 且其含量大于5 时 应使用大尺寸试筒进行击实试验 或进行最大干密度校正 大尺寸试筒要求其最小尺寸大于土样最大颗粒粒径的5倍以上 且击实是试验分层厚度应大于土样最大粒径的3倍以上 当细粒土中的粗粒含量大于40 或粒径大于0 005mm颗粒含量大于70 时 还应做粗粒土最大干密度试验 比较其与重型击实试验的结果 最大干密度取二者大值 饱和含水率wmax Va 0 计算公式修正 93规程 07规程 或Va 空气体积 cm3 水在4 时的密度 g cm3 条文说明各国所用的击实试验大同小异 重型击实试验方法的单位击实功为轻型击实法的4 5倍 本次修订对击实试验采取了不同层数和击数而不改变击实功的做法 即对不同试验类别分别采用27次和98次 使相应的击实功仍维持在2677 2 2678 0kJ m3左右 本规程将轻型与重型试验并列 采用哪种方法 应根据有关规定或工程 科学试验的特殊需要选定 单位体积击实功相同的情况下 同类土用轻型和重型击实试验的结果相同 由于标准筛系列中没有25mm和38mm筛 结合对大粒径颗粒含量的要求 修订为20mm和40mm筛 根据试验类型的不同 分别采用干土法和湿土法准备试样 取消了干土法试样的重复使用方法 对高含水率土宜选用湿土法 对非高含水率土则选用干土法 土中夹有较大的颗粒 如碎 砾 石等 对于求最大干密度和最佳含水率都有一定的影响 所以试验规定要过40mm筛 如40mm筛上颗粒 称超尺寸颗粒 较多 3 30 时 所得结果误差很大 因此必须对超尺寸颗粒的史料直接用大型试筒 当细粒土中的粗粒土含量大于40 时 还应做粗粒土最大干密度试验 其结果与重型击实试验结果相比较 最大干密度取两种试验结果的最大值 最佳含水率则对应取值 20土的标准吸湿含水率试验 新增T0172 2007标准吸湿含水率试验 目的和适用范围本试验适用于在温度20 2 相对湿度为60 5 标准条件下 进行土样标准吸湿含水率的测定 同时也可间接确定土样或水泥等细粒材比表面等性质 试验方法本试验有两种试验装置 一种是采用干燥缸试验 另一种是采用恒温恒湿箱试验 通常建议采用干燥缸试验方法 试验的原理为取代表性天然土体试样约4g 置于已知质量 的小铝盒中 将土样平铺盒底 盖紧盒盖称盒与湿土的总质量 再揭开盒盖将盒放置在饱和盐溶液上的多孔板上 测至恒重时盒与湿土的总质量 准确至0 001g 然后将恒质量的土样放入烘箱中 在105 110 下烘干至恒重 取出加盖称质量为 准确至0 001g 按下式计算标准吸湿含水率式中 标准吸湿含水率 计算至0 001 铝盒的质量 g 吸湿后盒与湿土的总质量 g 烘干后盒与湿土的总质量 g 最大吸湿水质量 g 试验干土质量 g 条文说明本试验方法系中交第二公路勘察设计研究院2002 2004年西部交通建设科技项目 膨胀土地区公路勘察设计技术研究 的研究成果 针对该试验 中交第二公路勘察设计研究院获得了两项专利 本试验有两种试验装置 一种是干燥缸试验 另一种是采用恒温湿箱试验 建议采用干燥缸试验方法 采用干燥缸试验的最大优点是湿度可以准确的控制 试验温度由室温控制 采用恒温恒湿箱试验的最大优点是试验温度和湿度能够比较准确地控制 标准吸湿含水率的测定变得非常简单 不足的是 恒温恒湿箱在保湿养护试验过程中喷淋可能会对试样有影响 此外试验设备比较昂贵 21黄土湿陷试验 修订了T0139 93相对下沉系数试验新增T0173 2007自重湿陷系数试验新增T0174 2007溶滤变形系数试验新增T0175 2007湿陷起始压力试验 T0139 2007相对下沉系数试验在相对下沉系数试验中07规程增加了双线法实验步骤 双线法简便 工作量小 但与变形的实际情况不完全符合 所以单线法比双线法更适用于黄土变形的实际情况 故以单线形为标准方法 T0173 2007自重湿陷系数试验 目的和适用范围本试验的目的是测定黄土 黄土类土 的自重湿陷系数 试验方法1 单线法切取5个环刀试样 环刀外壁涂凡士林 刀口向下放入护环内 将护环放入容器 土样上面和下面放置滤纸和透水石 预压1 0kPa的压力 将百分表置零 将土的饱和自重压力分5级 分别施加在5个试样上 当施加的压力小于或等于50kPa时 可一次施加 当大于50kPa时 分级施加 每级不大于50kPa 每级压力时间不少于15min 加压后每隔1h测一次变形读数 直到每小时试样变形量不超过0 01mm 向容器中注水 每隔1h测一次变形读数 直至试样浸水变形稳定为止 稳定标准为每3d变形不大于0 01mm 取出土样测定其含水率和干密度 2 双线法切取两个环刀试样 放入护环内 在其中一个试样上 按单线法施加饱和自重压力 加水测记变形 在另一个试样上施加第一个50kPa压力 每隔1h测一次变形读数 直至每小时变形量不超过0 01mm为止 向容器内注水 当饱和自重压力小于或等于50kPa时 可一次施加 当大于50kPa时 分级施加 每级不大于50kPa 每级压力时间不少于15min 连续加至饱和自重压力 加压后每隔1h测一次变形读数 直到每小时试样变形量不超过0 01mm 稳定标准为每3d变形不大于0 01mm 取出土样测定含水率和干密度 计算公式自重湿陷系数按下式计算 式中 自重湿陷系数 计算至0 001 在饱和自重压力下 试样变形稳定后的高度 mm 在饱和自重压力下 试样浸水湿陷变形稳定后的高度 mm 试样初始高度 mm 条文说明黄土受水浸湿后 在上覆土的自重压力下发生湿陷的称为自重湿陷性黄土 在上覆的自重压力下不发生湿陷的称为非自重湿陷性黄土 土的饱和自重压力应分层计算 以工程地质勘察分层为依据 当工程未提供分层资料时 才允许按取样密集程度和试样密度粗略地划分层次 T0174 2007溶滤变形系数试验目的和适用范围本试验的目的是测定黄土 黄土类土 的湿陷变形系数和溶滤变形系数 试验方法1 单线法对5个试样均在天然湿度下分级加压 分别加至不同的规定压力 按下述进行试验 直至试样湿陷变形稳定为止 1 去掉预压合载 立即加上第一级荷载50kPa 同时开动秒表 在下述时间读百分表 10min 20min 30min 以后每1h读数一次 至沉降稳定为止 然后加第二级荷载 沉降稳定的标准是每1h变形不超过0 01mm 2 第二级荷载为100kPa 以后顺次为150kPa 200kPa 400kPa 加载后 记录百分表读数直至沉降稳定 3 5个试样分别在最后一级压力下 达到沉降稳定后 加水 读百分表至沉降稳定 继续用水渗透 每隔2h测记一次变形读数 24h后每天测记1 3次 直至3d变形不大于0 01mm为止 取下试样 测定含水率和干密度 双线法其中一个试样如单线法加载并测记变形 另一个试样在天然湿度下施加第一级荷载50kPa 按单线法规定的时间间隔读百分表 待变形稳定后浸水 至第一级压力下湿陷稳定后 再分级加压 记录百分表读数 直至试样在各级压力下浸水变形稳定为止 继续用水渗透 每隔2h测记一次变形读数 24h后每天测记1 3次 直至3d变形不大于0 01mm为止 取下试样 测定含水率和干密度 溶滤变形系数按下式计算 式中 自重湿陷系数 计算至0 001 hz 在某级压力下 试样浸水湿陷变形稳定后的高度 mm hs 在某级压力下 长期渗透而引起的溶滤变形稳定后的试样高度 mm h0 试样的初始高度 mm 条文说明渗透溶滤变形是指黄土在荷重及渗透水长期作用下 由于盐类溶滤及土中孔隙继续被压密而产生的垂直变形 实际上是湿陷变形的继续 一般很缓慢 在公路湿陷性黄土地基中是常见的 溶滤变形系数是公路土工建筑物施工和运用阶段所关注的湿陷性指标 一般在实际荷重下进行试验 浸水后长期渗透求得溶滤变形 对于溶滤变形 由于变形特征除粒间应力引起的缓慢塑性变形以外 还取决于长期渗透时盐类溶滤作用 故规定3d变形量不超过0 01mm T0175 2007湿陷起始压力试验目的和适用范围本试验的目的是测定黄土 黄土类土 的湿陷起始压力 试验方法1 单线法对5个试样均在天然湿度下分级加压 分别加至不同的规定压力 按下述进行试验 直至试样湿陷变形稳定为止 1 去掉预压合载 立即加上第一级荷载50kPa 同时开动秒表 在下述时间读百分表 10min 20min 30min 以后每1h读数一次 至沉降稳定为止 然后加第二级荷载 沉降稳定的标准是每1h变形不超过0 01mm 2 第二级荷载为100kPa 以后顺次为150kPa 200kPa 400kPa 加载后 记录百分表读数直至沉降稳定 3 5个试样分别在最后一级压力下 达到沉降稳定后 加水 读百分表至沉降稳定 记读最后一级荷载下达到假定沉降后的百分表读数 取下试样测定含水率和干密度 2 双线法其中一个试样如单线法加载并测记变形 另一个试样在天然湿度下施加第一级荷载50kPa 按单线法规定的时间间隔读百分表 待变形稳定后浸水 至第一级压力下浸水变形稳定 再分级加压 记录百分表读数 直至试样在各级压力下浸水变形稳定为止 记读最后一级荷载下达到假定沉降后的百分表读数 取下试样测定含水率和干密度 计算公式各级压力下的湿陷系数应按下式计算 式中 各级压力下的湿陷系数 计算至0 001 在各级压力下试样浸水变形稳定后的高度 mm 在各级压力下试样变形稳定后的高度 mm 试验开始时试样的高度 mm 条文说明黄土在荷重作用下 受水浸湿后开始出现湿陷的压力 称为湿陷起始压力 湿陷起始压力利用湿陷系数和压力关系曲线求得 测定湿陷起始压力 国内外都沿用单线 双线两种方法 从理论上和试验结果来说 单线法比双线法更适用于黄土变形的实际情况 如果土质均匀可以得出良好的结果 双线法简便 工作量小 但与变形的实际情况不完全符合 22土的直接剪切试验 07规程中新增了T0176 2007排水反复直接剪切试验 T0176 2007排水反复直接剪切试验目的和适用范围反复直接剪切试验是用应变控制式直剪仪在慢速 排水 条件下 对试样反复剪切至剪应力达到稳定值 以测求土的参与抗剪强度指标 本试验方法适用于超固结黏性土及软弱岩石夹层的黏性土 仪器设备包括应变控制式反复直剪仪 位移计 天平和环刀等 试验步骤试样制备对有软弱面土样 应使土样顶面平行软弱面 切土时使软弱面位于环刀高度一半处 对无软弱面的完整原状黏土或原状的超固结黏土 可用环刀按原状试样的制备方法切成试样 先在小于50kPa的垂直助下 以较快的剪切速率进行预剪 使形成破裂面 对泥化带较厚的软弱夹层 滑坡层面 取靠近滑裂面1 2mm的土 对泥化带软薄的滑动面 取泥化的土 对无泥化带的裂隙面 取靠裂隙面两边的土 将所刮取的土用纯水浸泡24h后调制均匀 制备成液限状态的土膏 将其填入环刀内 测定含水率 原状试样取破裂面上的土 扰动土样可取切下的余土 试样应饱和 试样剪切将试样推入剪切盒 安装位移计 测记测力计和位移计的初始读数 每组取4个试样在4种不同垂直压力进行剪切实验 一个垂直压力相当于现场预期的最大压力 一个垂直压力要大于现场预期最大垂压 其他均小于现场预期最大垂压 垂压的级差应相等 各垂压应一次施加 土质松软时也可分级施加 施加垂压后 测记垂直变形读数 若其变化不超过0 005mm h 认为固结稳定 转动手轮 使剪切盒前端的钢珠与测力计刚好接触 测力计读数置零 拔出固定销 调节变速箱 开动电机 测读水平位移计和垂直位移计读数 至最大剪切位移停止剪切 一般地 剪切速度 粉质土 粉质黏土及低塑限黏土不超过0 06mm min 高塑性黏土不超过0 02mm min 倒转手轮 用反推设备缓慢地将下剪盒反向推至与上剪切盒重合位置 插入固定销 进行第二次剪切 依次 反复剪切直至剪应力稳定为止 剪切结束 测记垂直位移计读数 测含水率 结果整理按下式计算残余抗剪强度 式中 C 测力计率定系数 N 0 01mm R 测力计读数 0 01mm A0 试样面积 cm2 10 单位换算系数 绘制剪应力曲线 取每个试验上第一次剪切时峰值作为破坏强度S 最后稳定值作为残余强度Sr 绘制抗剪强度与垂直压力曲线 条文说明超固结黏土试样在一有效应力下剪切 剪应力达到峰值后 若继续剪切 则剪应力随剪切位移增加而显著降低 最后达一稳定值 此稳定值称土的残余抗剪强度或残余强度 正常固结黏土此现象并不明显 室内测定残余强度的仪器和方法 目前主要有三轴压缩试验 环剪仪做环形剪切试验和用直剪仪做排水反复直接剪切试验 以下简称反复剪 三种方法 反复剪试验 存在一定的缺点 例如 每次反复后 有一小峰值出现 剪切面可能呈泥浆状 但它简单易行 对多数土均能测得较好的成果 因此 国内外应用较广 本规程也推荐采用直剪仪做反复排水剪试验 本规程规定在进行第二次 第三次 剪切时 不卸除垂直荷载 将剪切盒下盒拉回原位置 因此 必须将原仪器的推力设备进行改装 使其能推进又能拉回 或另制造一反推设备 待一次剪切完成后 用反推设备将剪切盒下盒推回至原位置 扰动试样残余强度通常与原状试样残余强度相接近 对同一种土 不管是正常固结或超固结 只要是在同一有效压力作用下 其残余强度相同 为一常数 它只与土的性质有关 而与应力历史无关 因此 当选取原状土样有困难的 可取扰动土进行试验 但软弱夹层的滑裂面或滑坡层面曾受过较大的剪切位移 加之在漫长的地质历史时期中地下水的长期作用 使滑裂面或滑坡面上土的颗粒组成以及矿物 化学成分都有别于滑面上下土层 故选取扰动土样时 应取滑裂面或滑坡层面上1 2mm的土进行残余强度试验 否则扰动土的残余强度指标可能大于滑裂面或滑坡层面实际强度值 土 岩 地基软弱夹层或滑坡带土体 夹层和滑动层面上土的含水率往往比夹层上下层的含水率高10 左右 本规程建议扰动土的制备含水率采用该土 泥化夹层和滑动层面 的液限为宜 剪切速率对测定土的残余强度具有明显的影响 土达到残余强度时 其剪切面上的孔隙压力已充分消散 土颗粒已完全定向排列 故测定残余强度的方法只能是最大剪切位移下的慢剪试验 关于剪切速率对土的残余强度的影响问题 试验成果见下图 从图中可以看出 粉质土 粉质黏土 黏土及高塑性黏土的剪切速度的临界值分别为1 Omm min O 06mm min和0 02mm min 当剪切速度采用0 02mn min时 对于每一剪切行程的位移量为8 10mm的试验 约需8 10h左右 为了试验室工作的方便 可间隔一定时间进行下一次剪切 即可使试验在白天进行 一些专家研究总剪切位移多大才能测到稳定的强度值的问题 Skempton认为在室内试验时 过峰值强度后继续剪切到位移达25 50mm 强度可降低到剩余值 H L Noble用内径4 8cm的试样在直接剪切仪上以0 004mm min的速率进行试验 每次剪切位移2 5mm 再推回 如此反复剪lo一15次 总位移约为50 75mm 也可达到残余值 近年来 长江科学院在对软弱夹层的试验中 使用直径为6 4cm的试样 在直接剪切仪上以0 0224mm min的剪切速率做反复直剪试验 试验成果表明 不同颗粒组成的试样 所需要的总剪切位移量是不一样的 一般来讲黏粒含量大的试样 需要的总剪切位移量小 反之亦然 一般反向剪切的剪应力大于正向剪切的剪应力 其原因在于反向剪切破坏了已定向排列的土颗粒 使得土的强度增高 因此 不能将反向剪切的位移量计入达到残余强度时所需要的总剪切位移量中 23土的三轴压缩试验 对T0144 1993不固结不排水试验T0145 1993固结不排水试验T0146 1993固结排水试验进行了个别细节修订新增T0177 2007一个试样多级加荷试验 T0144 1993不固结不排水试验 试验步骤修订93规程23 1 5 3开周围压力阀 对试样施加10 50kPa的周围压力 07规程5 3开周围压力阀 对试样施加10 20kPa的周围压力 条文说明修订07规程条文说明第5条如何选用饱和的方法增加了详细说明 即 通常对黏性土采用抽气饱和 粉土采用浸水饱和 砂性土采用水头饱和 渗透系数小于10 7的老黏土采用反压饱和等 T0145 1993固结不排水试验 试验步骤修订93规程23 2 5试样排水固结记录时按15s 1min 2min15s 4min 6min15s 9min 12min15s 16min 20min15s 25min 30min15s 36min 49min 64min 100min 200min 400min 23h 24h记录07规程6 2试样排水固结记录时按0s 15s 1min 2min 4min 6min 9min 12min 16min 20min 25min 35min 45min 60min 90min 2h 4h 10h 23h 24h记录 07规程在结果整理部分增加了两个公式 即 1 按实测固结下沉计算试样的固结后高度 2 按实测固结下沉计算试样的固结后面积 T0146 1993固结排水试验 07规程在结果整理部分增加了三个公式 即 1 按实测固结下沉计算试样的固结后高度 2 按实测固结下沉计算试样的固结后面积 3 轴向应变计算公式 T0177 2007一个试样多级加荷试验 新增 目的和适用范围本试验采用一个试样多级施加周围压力和轴向压力进行剪切 以测定土的总强度参数c 和有效强度参数 本规程适用于无法取得多个试样 3 4个 进行三轴试验的原状硬土 扰动土或有不规则裂隙的裂土 仪器设备三轴压缩仪 附属设备 其他 击实器 切土器 承膜筒等 试样制备按07版T0144 1993的有关要求进行试样饱和按07版T0144 1993的有关要求进行试验步骤试样安装不固结不排水剪切试验 UU试验 按07版T0144 1993的有关要求进行 固结不排水剪试验 CU试验 开孔隙水压力阀和排水阀 对孔隙水压力系统及压力室底座充水排气后 关孔隙水压力阀和排水阀 安装压力室罩 充水 开孔隙水压力阀 使孔隙水压力值等于大气压力 关闭孔隙水压力阀 施加周围压力 用橡皮膜套住试样 将橡皮膜两端与压力室底座试样帽扎紧 装上压力罩 向压力室内注满水 关排气阀 关排水阀 开周围压力阀 施加围压 围压应与实际荷载相适应 最大一级围压应与最大实际荷载相等 试样要求完全饱和时 应对试样施加反压力 试样剪切前关闭孔隙压力阀及量管阀 试样剪切不固结不排水剪试验 UU试验 周围压力分2 3级施加 施加第一级周围压力 剪切应变速率取0 5 1 0 当测力计读数稳定或接近稳定时记录轴向位移计和测力计读数 停止剪切 将轴向压力退至零 施加第二级周围压力 此时将测力计读数调回原来读数值 转动首轮 至测力计微动时 按原速率开始剪切 依次进行其余各级周围压力的试验 最后一级周围压力下的剪切累计应不超过20 固结不排水剪试验 CU试验 安装玩试样后 施加第一级围压 按如下规定进行固结 1 开孔隙水压力阀和排水阀 对孔隙水压力系统和压力室充水排气后 关闭此两阀 按规定将试样置于压力室底座上 从试样底部充水 降低排水管 使管内水面位于试样中心以下20 40cm 吸余水 关排水阀 2 安装压力室罩 充水 应使排水管内水面与试样高度中心齐平 3 开孔隙水压力阀 使孔隙水压力等于一个大气压 关此阀 施加围压 试样帽与活塞和测力计接触时 装上变形百分表 测力计与百分表置零 调整轴向压力 轴向应变和孔隙水压力为零点 记下体积变化量管读数 4 固结稳定后 关体变管阀或排水管阀 按按不固结不排水剪方法进行第一级试样剪切 第一级剪切稳定后 轴向压力置零 施加第二级围压 进行排水固结 固结稳定后 关体变阀或排水管阀 使活塞与试样帽接触 记录轴向位移计读数 h2 进行剪切 依次进行下依次围压下的剪切 最后一级围压下的剪切累计应变量不超过20 结果整理计算公式分别按前面不固结不排水和固结不排水的公式进行 值得注意的是施加第一级周围压力后 剪切终了时的高度和面积作为第二级周围压力下的起始高度和起始面积 施加第二级周围压力后 剪切终了时的高度和面积作为第三级周围压力下的起始高度和起始面积 需要绘制不固结不排水剪应力应变关系曲线 固结不排水剪应力与应变曲线和固结不排水剪的法向力与剪应力曲线 条文说明本试验是根据库仑定律 假定c 值不因应力状态的变化而改变 破裂角在第一级荷载下出现后 在以后各级荷载下 均保持不变 第一级荷载以后所施加的荷载只是增加摩擦强度 因而可以测定强度包线 本试验原则上适用于黏质土 砂质土 由于是只采用一个试样确定强度包线 避免了多个试样的不均匀而造成的应力圆分散 各应力圆均能很好切与强度包线 对于第一级围压作用下试样剪切完成后 须退除轴向压力 即测力计为零 使试样回复到等向受力状态 再施加下一级周围压力 这样可以消除固结时偏应力的影响 不致产生轴向蠕变变形 以保持试样在等向压力下固结 本试验的各级剪切变形随土的种类不同相差很大 故不能做统一规定 基本原则是第一级剪切变形应与多个试样试验的控制变形一致 最后一级达到的累积变形以不超过20 为准 中间剪切的轴向变形无法作出统一规定 各级剪切中 可以同时计算有效主应力比或绘制有效应力路径来控制 破坏点的确定应与多个试样破坏标准的确定相一致 不另作规定 对于软黏土及塑性大的土可以按预先设定的轴向应变 施加各级周围压力 即第一级轴向应变至16 第二级轴向应变至18 第三级轴向应变至20 采用该法进行试验 不固结不排水试验的试样面积修正与多个试样的试验相同 固结不排水试验试样面积修正还应考虑体积变化问题 目前仍按分级计算方法进行 即第一级周围压力下试样剪切终了时的状态作为下一级周围压力下试样的起始状态 面积修正计算仍按式进行 24土的无侧限抗压强度试验T0148 1993细粒土无侧限抗压强度试验 修订 试件尺寸修正93规程25 0 3 2试件一般直径为40mm 高为10cm 25 0 4 4以轴向应变1 3 min的速度转动手轮 6 12r min 07规程3 2试件一般直径为40 50mm 高为100 120mm 4 4以轴向应变1 min 3 min的速度转动手轮 0 06 0 12mm min 25粗粒土和巨粒土的最大干密度试验 修订 T0133 1993表面振动压实仪法T0132 1993振动台法 T0133 1993表面振动压实仪法 仪器设备修订93规程 1 振动电机功率0 75 1kW 振动频率45 50Hz或50Hz 激振力2 5 4 2kN 2 钢制夯夯板厚15mm 夯与振动电机总重在试样表面产生13 8kPa以上的静压力 07规程 1 振动电机功率0 75 2 2kW 振动频率30 50Hz 激振力10 80kN 2 钢制夯夯板厚15 40mm 夯与振动电机总重在试样表面产生18kPa以上的静压力 T0132 1993振动台法 93规程17 1 2 5加重块及其加重底板在试样表面产生的静压力应为13 8kPa 07规程2 5加重块及其加重底板在试样表面产生的静压力应根据碾压设备确定 一般应大于18kPa 条文说明对不同级配特征的土料 当表面静压力 即振动器总重量作用在试样表面上的静压力 从7kPa增至200kPa时 压实干密度随之先增大后降低 因此应根据土料的级配特征确定试验表面静压力 按目前国内试验设备的现状宜取18kPa以上 不同级配特征的粗 巨粒土 其振动压实的最佳振动频率 激振力和振动时间不同 当土料全为粗 巨粒土时 根据土料级配特征的不同 最佳振动频率范围为30 50Hz 最佳激振为50 80kN 最佳振动时间为3 4min 26粗粒土的直接剪切试验 本试验为新增试验 T0178 2007粗粒土直接剪切试验 目的和适用范围采用应力或应变控制式大型直接剪切仪测定粗 巨粒土的抗剪强度参数 适用于最大粒径为60mm的粗颗粒土 仪器设备应力控制式大型直剪仪 剪切盒 加荷设备 百分表及其他 真空泵 饱和器等 试验步骤快剪试验按本试验规定安放试样和定位 在试样上 下面接触处 安放与透水板厚度相等的不透水钢板 在试样上一次施加额定的垂直荷载 并在试验中保持恒定 开动水平千斤顶 施加水平荷载 每30s加一级 起始水平荷载按垂直荷载的7 10 施加 当某级荷载下的剪切位移为前一级的1 5 2 0倍时 改为按5 施加 当水平荷载读数不再增加或剪切变形急骤增长时 认为已剪损 若无上述情况 应控制剪切变形达试样直径的1 15 1 10 方可停止试验 控制在5 10min内剪坏试样 固结快剪试验按本试验规定进行试样安放和定位 试样上 下面的不透水板换放铜丝布和透水钢板 在试样上施加垂直荷载 若垂直变形小于0 03mm h 认为变形稳定 固结稳定后 按快剪方法进行剪切 进行试样安装定位