公路土工试验规程条文说明

公路土工实验规程条文阐明JTJO51-93修订说明根据交通部工程管理司下达修订《公路土工实验规程JTJO51-85》（下列简称《85规程》）的任务，交通部公路科学研究所和参加单位在1990至1992的三年时间内，遵照1989年10月在西安召开的《85规程》座谈会纪要精神，以两个现行国标《土工实验办法原则GBJ123－88》和《土的分类原则GBJ145-90》为基础，对《85规程》进行了修订，又参考1988年实施的国标《森林土壤分析办法》，对化学性质实验也进行了修订，这次修订的重要内容为：一、土分类：遵照国标《GBJ145-90》，对《85规程》中的公路土分类进行了较大的修改。二、含水量：取消了炒干法。三、密度实验：以灌水法取代水袋法；以灌砂筒和标定罐取代由漏斗、漏斗架、防风筒和套环构成的灌砂法密度实验仪；以电动取土器法取代手工取土器法。四、比重实验：取消了比重瓶的计算校正法；增列了浮称法和虹吸筒法。五、颗粒分析实验：增加了甲种比重计法。六、收缩实验：增列了原状土收缩实验。七、膨胀实验：增加了有荷载膨胀量实验和膨胀力实验。八、增列了对粗粒土和巨粒土的最大干密度实验。九、回弹模量实验：增列了强度仪法；取消了抗压法。十、直接剪切实验：增列了粘质土的侵剪实验。十一、取消了十字板剪切实验和无凝聚性土天然坡角实验。十二、酸碱度实验：删去了比色法。十三、易溶盐实验：修订了硫酸根测定的质量法和EDTA间接配位滴定法；增列了钠、钾离子的火焰光度法；删去了钠、钾离子总量的计算。十四、中溶盐实验：删去了容量法；增列了质量法。十五、难溶盐实验：删去了容量法。十六、阳离子交换量实验：删去了“酸性土交换性盐基构成的测定”和“石灰性土代换性钙的测定。”十七、矿物成分实验：删去了氧化钛、五氧化二磷及氧化钠、氧化钾的计算。十八、增列了各项化学性质实验成果的允许差表（附录C）和二氧化碳密度表（附录D）。为便于有关设计、施工、科研、教学等单位人员在使用本规程时能对的理解和执行条文规定，《公路土工实验规程》编制组根据建设部《工程建设技术原则编写暂行措施》（91年建标技字第32号文）的统一规定，按《公路土工实验规程》的章、节、条次序，编制《公路土工实验规程条文阐明》，供国内公路部门和单位参考。在使用中如发现本条文阐明有欠妥之处，请将意见直接函寄北京北三环中路48号交通部公路科学研究所（邮政编码100088）。

目录1总则2土的工程分类2.1普通规定2.2巨粒土分类2.3粗粒士分类2.4细粒土分类2.5特殊土分类2.6土的简易鉴别分类和描述3土样的采集、运输和保管4土样和试样制备5含水量实验5.1烘干法5.2酒精燃烧法5.3比重法5.4碳化钙气压法6密度实验6.1环刀法6.2电动取土器法6.3蜡封法6.4灌水法6.5灌砂法7比重实验7.1比重瓶法7.2浮称法7.3虹吸筒法8颗粒分析实验8.1筛分法8.2比重计法8.3移液管法9界限含水量实验9.l液限塑限联合测定法9.2滚援法塑限实验9.3缩限实验10收缩实验11天然稠度实验12砂的相对密实度实验13膨胀实验13.l自由膨胀率实验13.2无荷载膨胀量实验13.3有荷载膨胀量实验13.4膨胀力实验14毛细管水上升高度实验15渗入实验15.l常水头渗入实验15.2变水头渗入实验16击实实验17粗粒土和巨粒土最大干密度实验17.1振动台法17.2表面振动压实仪法18承载比（CBR）实验19回弹模量实验19.1承载板法19.2强度仪法

1总则1.0.1本规程涉及29个测定土的基本工程性质的实验项目。修订本规程的目的是使公路系统的实验室在进行土工实验时有一种统一的实验准则，使全部的实验成果含有一致性和可比性。1.0.3至1.0.4共性技术规定系指土的物理、水理、力学和化学性质实验中带共性的规定或原则，内容涉及土性指标的选择、成果整顿、指标换算和实验报告等，是参考其它部门经验并结合公路工程特点制订的。1.0.5本规程中土的工程分类系以国标《土的分类原则GBJ145-90》为基础进行编制的，各项基本实验遵照《土工实验办法原则GBJ123-88》对《公路土工实验现程JTJ051-85》（下列简称《85规程》）进行了修订。2土的工程分类2.1普通规定2.1.1本分类以《土的分类原则GBJ145-90》为基础，系为公路岩土工程进行分类而编制，属专门分类原则。内容涉及对土类进行鉴别；拟定其名称和代号，并给以必要的描述。由此可使公路工程用土的名称统一，并对土的工程性质含有定性的理解。2.1.2土的工程分类是土工实验办法的内容之一，故分类实验应遵照本规程有关实验项目中规定的办法和规定进行。2.1.3本分类将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土，能够满足普通的工程需要。由于土分类系按扰动试样进行，因此，土的天然状态如密度的松紧，含水状态的干、湿，构造状态的成层或各向异性，历史应力为正常固结或超固结等，分类中均未考虑，也不可能考虑。为此，象软土、冻土等都没有列入本原则。土的地质成因对土的性质有一定影响，但现在还没有反映这种因素的定量指标，并且属于同一成因的土类，其性质也会千差万别，因此绝大多数分类都不按成因划分土类。填土事实上是一种无拟定概念的材料，能够是本原则所涉及的多个土类，也能够是建筑房碴或工业弃料，碰到这种状况，建议在试样描述中具体统计阐明。盐渍土是我国西北地分辨布较广的土类，本原则将其并入特殊土，但以含盐量作为划分根据。2.1.4粗粒土的性质重要决定于土颗粒的粒径分布和特性，而细粒土的性质却重要取决于土粒和水互相作用的状态，即决定于土的塑性。土中有机质对土的工程性质也有影响。土颗粒的分布特性可用筛分法拟定，土的塑性指标易于借常规实验测定。这些特性和指标也可在现场凭目测和触感的经验办法预计，根据这些特性和指标鉴别土类，即能反映土的重要物理力学性质，操作也方便。2.1.5粒组划分界限系反映土的某些性质变化的粒径值，如含有分子运动、毛细管水上升、亲水性、渗入性等。本分类采用的粒组范畴重要是根据国外原则并结合实际应用而规定的。有关粘粒与粉粒的交界粒径，现在世界多数国家已采用0.002mm作为原则。《GBJ145-90》采用0.005mm作为粘粒上限。但鉴于我国公路部门在过去多采用0.002mm作为粘粒上限，路基路面设计、施工中有关参数例如土基回弹模量，路基填土高度等的提出，均以此作为基础，故宜采用0.002mm作为粘粒上限。又鉴于活动性指标a计算公式a＝Ｉｐ/C中的C系指不大于0.002mm的颗粒含量；根据一千多个土样实验成果的回归分析，发现活动性指数α与粘粒（＜0.002mm）含量C呈α＝αC-β的曲线关系。因此，用0.002mm作为粘粒上限，更能反映土的活性。2.1.6粗粒土的可压实性、强度、压缩性和渗入性等均与土的级配有关。Cu和Cc两指标是国际通用指标。2.1.7塑性图是美、英、日、德等国长久用于细粒土分类原则，国际上称它为卡氏（Casagrannde）塑性图。图中的液限是由国外广泛应用的卡氏蝶式仪测定的。为照顾到我国实际状况，《GBJ145-90》采用了两个液限原则ωL和ωL10，ωL与蝶式仪液限时的不排水强度等效，为此，《GBJI45-90》规定，如果测定土的液限采用蝶式仪或相称于76g锥入土深度17mm，或其它承认的等效办法（如10Og锥入土深度20mm），均可采用图2.4.3的塑性图进行分类。ωL10为76g锥入土深度10mm时的液限。在一种国家同时出现两个波限原则，不能算是原则，并且容易造成混乱。在公路系统，宜采用100g锥液限原则。为了不使分类过细，仍如《GBJ145-90》同样，塑性图只采用A、B两条线，A线上有机土分别用CHO和CLO表达。2.1.3本分类采用的多个代号和国外采用的相似。只是几个特殊土的代号系本原则所规定，以免与其它代号相混。国际上对漂石与块石、卵石与小块石、砾石与角砾均用同一代号表达，不易分辨，建议用棱角形“angular”的第一种字母“a”作为B、Cb和G的脚标加以分辨，即块石为Ba，小块石为Cba，角砾为Ga。2.2巨粒土分类2.2.1与国外分类相比，巨粒土分类体系是我国分类原则的特色之一。本分类将含巨粒的土分为三档：土中巨粒组质量超出总质量50％的土称巨粒土，这时巨粒在土中起骨架作用，决定着土的重要性状。土中巨粒组质量为总质量50％～15％时，土占优势，巨粒部分起骨架作用，部分起充填作用，笼统称为漂（卵）石质土。土中巨粒组质量少于总质量15％时，巨粒体积将局限性试样总体积的10％，可视为散布在土内的零星颗粒，对土的总体性状不致有明显影响，故可舍去不计，扣除巨粒后土样按粗粒土或细粒土的对应规定分类定名。2.2.2至2.2.6土中巨粒组质量多于试样总质量75％时，它们在土中所占体积已超出2/3，形成了骨架，对土的性状起主宰作用，这类土应称（纯）巨粒土。巨粒组为总质量的75％～50％，巨粒虽起重要作用，但土料的影响也不可无视，为简化起见，定名为漂（卵）石夹土。漂石质量多于总质量50％的土称漂石。这里漂石含量以试样总质量计，是为了与我国某些专门原则中的累积含量的概念获得一致。漂石质量少于总质量50％的土称卵石，从土的力学性质来看，此种土可能被“降级”使用、由于此时漂石粒质量可能比卵石粒的还要多。漂（卵）石夹上的划分也基于上述考虑。漂（卵）石质土是根据习惯概念分类定名。2.3粗粒土分类2.3.2砾类土按其中含细粒组的多少可分为三档。当细粒组含量少于5％时，细粒对砾类土性质无甚影响，应认为是（纯）砾。此时级配对土的性质有明显影响，应予考虑。本分类采用的两个级配指标和界限系根据我国长久工程经验，并参考国外重要标精拟定的。2.3.3砂类土的分类定名和砾石土—一对应；是符合普通习惯推理的。2.4细粒土分类2.4.1细粒土可分为下列几个状况：一、土内粗粒组含量少于总质量的25％时，粗粒零星散布，对土的性质影响不大，故称（纯）细粒土。二、土内粗粒组含量为总质量的25％～50％时，粗粒已能起部分骨架作用，对土的性状有相称影响，理应在定名时予以反映。三、有机质成分对土的物理力学性质有不同程度的影响，分类时应予以反映。2.4.2根据本原则的土分类体系可将《85规程》原新老土名对照表修改如表2.4.2。鉴于老土名系按颗粒构成机械地划分，不同于新的分类体系，要完全套用新土名和代号是有困难的，因此，只能作大致的对照。从表2.4.2能够看出，一种老土名可能出现两个新土名，表明老分类法的不合理性。

2.4.3运用塑性图进行细粒土分类的根据见本规程2.1.7阐明。图中土类划分界限是按国际上广泛应用的原则和我国以往长久采用的按塑性指数Ip分类的标精拟定的。图2.4.3中Ip＝10和Ip＝6两条横虚线之间的区域系过渡区，可能由低液限粉土ML过渡为低液限粘土CL。2.4.5分类指标有时正好位于划分界限上，此时应当从工程安全角度出发，拟定土名称。2.4.8土中有机质成分可能是未完全分解的动植物残骸，也可能是通过完全分解而失去原成分性质的深色无定形物质，普通可由外观识别。现在对有机质含量缺少公认的测试办法，故各国的同类原则都按经验鉴别，用土烘烤后液限减少来鉴别，就是经验办法之一。2．4.9根据我国各地40O0余组有机质土的塑性指数Ip和液限ωL（76g锥液限原则）回归分析，得它们在塑性图上的分布如图2.4.9其中沿海和内陆冲积河漫滩相的有机质土位于A线以上，而内陆湖泊相沉积的有机质土则位于A线下列。A线以上有机质土的烧失量普通为5％～10％，A线下列的则均在15％以上，并且距A线愈远，烧失量愈大。1983年，美国ASW修订土分类原则时，也发现A线以上有有机质土存在；英国BSCS-1981同样承认了这个事实。我国杨可铭早在1981年就提出了这样的研究成果。A线以上的有机质仍按细粒土分类，只是在土类代号后缀以有机质代号“O”。2.5特殊土分类2.5.1特殊土在塑性图上的分布位置是根据我国大量实测资料统计后得到的，国外尚未发现过类似的成果。由于不同特殊土的成因，矿物成分、构造与普通土有别，因此，它们在塑性图上各占据一定的范畴是理所固然的。黄土在粒度上粉粒含量高，其中的粘土矿物成分以次生的高岭石为主，故重要集中于A线以上的低液限区。膨胀土是高分散性的粘土，其矿物成分中亲水的蒙脱石含量较其它土为多；根据近2000组资料的分析，它们均在A线以上。红粘土的粘粒含量普通为50％～70％，属粘土；但由于它们富含铁铝，天然状态下呈团粒构造，使按常规办法测得的塑性指数偏低而落于A线之下，并且发现，但凡落在A线以上的红粘土，其矿物成分中总是混入了一定量的蒙脱石和蛭石等亲水物质，这样的红粘土与A线下列的有明显区别，并且有强烈的膨胀性，如果它们位于膨胀土范畴内，应当视为膨胀土。盐渍土根据被运用的土层中平均总盐量可分为四档。盐渍土（saltysoil）的代号S和砂（sand）的代号相重复，故以代号St表达。2.6土的简易鉴别、分类和描述2.6.1至2.6.7简易鉴别分类重要是为现场勘察制订的，也可供实验室启动试样时初步鉴别土类。本原则的简易鉴别分类办法是根据国内外广泛应用的办法，结合数年实践经验拟定的。几个简易鉴别的具体办法是根据我国工程勘察数年实践经验规定的，对每一种鉴别成果均以三个档次表达，由此能够对土类进行较可靠的评价。2.6.8至2.6.9细粒土的简易鉴别分类办法是根据8种规程与手册以及国外6种权威性的规程与原则，结合北京市勘察院数年来的工程勘察经验提出的。2.6.10单独的土分类名称和代号不能反映其原位状态和某些特殊状态。本条例内容为描述土性状的最基本内容，方便为土的运用提供更精确的根据。2.6.11土的描述是工程中运用土或评价土的重要根据，故描述的重点应亲密结合工程需要。例如，用土作填料时，其天然含水量，有机质含量，粗细粒的搭配状况，土层分布以及厚度等均直接影响到土料的适宜性和蕴藏量的预计等。如土用作建筑物地基，稠度状态和构造等，都与地基承载力、渗入性关系亲密。3土样的采集、运输和保管3.0.1至3.0.3土样的采集、运输和保管，是完毕土工实验极其重要的环节。如果送到实验室的土样不符合规定，没有代表性，那么，任何精密的仪器和审慎的操作都将毫无意义。故本规程根据公路专业的特点和不同的工程性质，分别规定出采样的土体状态、取样办法、土样数量及‘取样统计’。并对包装、运输与管理给出具体规定。每项实验所需土样的多少和土样的工程分类、土样状态及土的最大粒径有关，应参考表3.0.1采用。扰动土按质量计，原状土按体积计。工程（或委托）单位，将土样送到实验室的同时，必须附送‘委托实验书’，方便实验室核对验收，从而确保试样的品质，进行有效实验。4土样和试样制备4.0.1至4.0.6本规程规定统一土样和试样的制备程序和办法，以提高实验资料的可比性。本规程合用干扰动土样的预备程序、扰动或原状土样的制备程序。扰动土样的制备，涉及风干、碾散、过筛、匀土、分样和贮存等预备程序以及制备试样程序。扰动土样的制备，视实际状况，分别按击实实验规程中原则击实办法制样，对中小型填方工程可按击样法或压样法进行。原状上的开土、土样描述及试样制备强调了对土样质量的鉴别。为确保实验成果的可靠性，质量不符规定的原状土样不能做力学性质实验。4.0.7至4.0.9根据土样的渗入性采用浸水（毛细管）饱和法和真空饱和法。普通渗入系数不不大于10-4cm/s，采用浸水饱和；不大于10-4cm/s采用真空饱和。渗入系数能够预估，不一定实测。浸水饱和，费时诸多，可考虑使用高水头或负压的办法，减少饱和时间。二氧化碳和反压力饱和是现在较好的饱和办法，但需要一定的仪器设备，故本规程没有列入。在三轴压缩实验中，列有反压力饱和及二氧化碳饱和。5含水量实验5.1烘干法5.1.1含水量是土的基本物理指标之一，它反映土的状态，它的变化将使土的一系列力学性质随之而异；它又是计算土的干密度、孔隙比、饱和度等项指标的根据，是检测土工构筑物施工质量的重要指标。含水量实验以烘干法为室内的原则办法，精度高，应用广。5.1.2烘干法普通采用能控制恒温的电热供箱。5.1.3鉴于现在国内外某些重要土工实验原则多数以105～110℃为原则，故本实验规定烘干湿度为105～11O℃。试样烘至恒量所需的时间与土类及取土数量有关。本实验规定土量为15～30g，对砂类土宜烘6～8h，粘质土宜烘8～10h。砂类土、砾类土因持水性差，颗粒大小相差悬殊，水分变化大，因此试样应多取某些，本规程规定取50g。对有机质含量超出5％的土，因土质不均匀，采用烘干法时，除注明有机质含量外，亦应取50g。有机质土在105～11O℃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步分解而不停损失，使测得的含水量比实际的含水量大，土中有机质含量越高，误差越大。故本规程对有机质含量超出5％的土，规定在65～70℃的恒温下进行烘干。5.2酒精燃烧法5.2.1在试样中加入酒精，运用酒精在土上燃烧，使土中水分蒸发，将土样烘干，是快速简易测定且较精确的办法之一；合用于在没有烘箱或土样较少的条件下，对细粒土进行含水量测定。5.2.2酒精纯度规定达95％。5.2.3取代表性试样时，砂类土数量应多于粘质土。5.3比重法5.3.1通过本法实验，测定湿土体积，预计土粒比重，间接计算土的含水量。由于实验时没有考虑温度的影响，所得成果精确度较差。土内气体能否充足排出，直接影响实验成果的精度，故比重法仅合用于砂类土。5.3.2本实验需用的重要设备为容积500mL以上的玻璃瓶。5.3.3土样倒入未盛满水的玻璃瓶中后，用玻璃棒充足搅拌悬液，使空气完全排出，因土内气体能否充足排出会直接影响实验成果的精度。5.4碳化钙气压法5.4.1至5.4.2用碳化钙气压法测定土的含水量，属简朴快速测定法。早在1967年，美国各州公路和运输工作者协会（AASHTO）就已列入正式规程，1974年进行了修订。仪器分大小两种型号，大号装试样约26g（3勺），合用于低含水量（5％）的状况；小号装试样约6g，合用于含水量较高（20％）的状况。如按比例法使用二分之一试样，则含水量的测定范畴能够对应地提高。美国的快速含水量测定仪只合用于细粒土，大号仪器所用试样规定无颗粒留在5mm筛上，而小号仪器则不允许含任何不不大于0.074mm（200号筛）的颗粒。待测定水分的材料于仪器罐体内与吸水剂接触，在罐体密封状态下，吸水剂与材料中的水分发生化学反映，产生乙炔气体，其化学方程为：从化学方程中能够看出，乙炔（C2H4）的数量根据材料水分的数量而定。乙炔气体所产生的压力，与材料中的水分质量成正比。压力使指针转动，通过与烘箱标定，由压力表盘转换为含水量百分数表盘，直接读出含水量。气压法工作原理如图5.4.2所示。交通部公路科学研究所与北京科学仪器厂合作，研制成HKC-2O0型和HKC-3O型含水量快速测定仪。HKC-20O型用于＜4Omm砂砾料含水量的测定，试样取200g，含水量测定范畴为O～12％；用比例法取100g试样，含水量测定范畴增至O～27％。HKC-30型用于路基土和某些稳定土（如石灰、水泥、粉煤灰等稳定土）含水量的测定，含水量测定范畴0～31％，用比例法取15g土样，则含水量测定范畴为0～90％。与美国的类似仪器相比，HKC-200型和HKC-30型两种仪器的特点在于：不仅适于细粒土，还合用于含粗颗粒的砂砾料，即合用范畴扩大至路面材料；试样用量增多，大号仪器增至约8倍，小号仪器增至约5倍，从而能提高实验精度；含水量的测定范畴也大大提高。因此，我们生产的仪器更适合于我国道路工程的实际状况，更便于实用。乙炔是易燃易爆气体，根据有关乙炔规范，最大爆炸压力约为工作压力的7～10倍。根据仪器的操作使用规定，拟定工作压力为0～250kPa，工作最大压力为300kPa，设计压力为4000kPa。在仪器的研制过程中，我们选用了多个规格的砂芯过滤板、蚕丝、化纤、绵纶棕丝、不锈钢材料的筛。在实验中，发现网孔目直径与土颗粒尺寸靠近时，仪器失去作用，仪器本身必须允许一部分土的微粒透过滤网进入表接头内。实验成果表明，仪器过滤网采用多层不锈钢网比较适宜。在仪器试制中，采用钢球作为粉碎球，方便粉碎被测材料。为避免钢球在碰撞中产生火花，对钢球表面进行镀银解决。每台仪器配有一小勺，用来计量吸水剂，一平勺吸水剂约8g。设1g水需吸水剂为xg，则根据乙炔与水作用的化学方程可得：64:X=36:1X=l.78（g）HKC-200型的试样质量200g，含水量测定范畴0～12％，当含水量为12％时，合计水量21．43g。需吸水剂质量：

HKC-3O型在实际使用中更优于国外同类产品。5.4.3国外的吸水剂是专利产品，价格昂贵，不能依靠国外进口。从1980年起，我们对国内有关产品取样试用，大多数效果不佳，其中江苏吴县石灰氮厂生产的Ⅰ型电石粉，能够满足实验规定。5.4.4在试样含水量较大而又无把握拟定含水量的大概范畴的状况下，宜先试用比例法，避免过大的含水量超出仪器的测量范畴，操作时应予注意。6密度实验6.1环刀法6.1.1密度是土的基本物理性指标之一，用它能够换算土的干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等指标。无论在室内实验或野外勘察以及施工质量控制中，均须测定密度。环刀法只能用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。环刀法操作简便而精确，在室内和野外普遍采用。6.1.2在室内做密度实验，考虑到与剪切、固结等项实验所用环刀相配合，规定室内环刀容积为6O～150cm3。施工现场检查填土压实密度时，由于每层土压实度上下不均匀，为提高实验成果的精度，可增大环刀容积，普通采用的环刀容积为2O0～500cm3。环刀高度与直径之比，对实验成果是有影响的。根据钻探机具、取土器的筒高和直径的大小，拟定室内实验使用的环刀直径为6～5cm，高2～3cm；野外采用的环刀规格尚不统一，径高比普通以1～1.5为宜。环刀壁越厚，压入时土样扰动程度也越大，因此环刀劈越薄越好。但亦刀压人土中时，须承受相称的压力，壁过薄，环刀容易破损和变形。因此，建议普通壁厚用1.5～2mm。6.1.3根据工程实际需要，采用原状土或制备所需状态的扰动土。6.2电动取土器法6.2.1至6.2.2《85规程》密度实验中的取土器法采用由环刀、环盖、定向筒和锤击系统（导杆、落锤、手柄）构成的取土器。按土质干湿和紧密程度的不同，采用直接压入法、落锤打入法或手锤打入法将环刀压入或打入土中。若土质紧硬不能压入时，用落锤将环刀打入土中；若用落锤打入仍有困难时，须另换地方用手锤再行锤击。用落锤和手锤打入法取土样，不仅操作费力，并且由于振动力大，对路基土的原状构造有扰动．从而影响实验精度。因此，国内有关土工实验规程均未列入手动取土器法。江苏沐阳县公路仪器厂研制的HTJ型灰土取芯机采用电瓶供电，驱动直流电机，使取芯头转动，并配备有调速器，根据路基土的湿度调节该机转速，便可获得最佳效果。取芯头有φ50×50mm、φ7O×70mm、φ100×100mm三种规格，可根据需要选用。取芯头为可换式。取芯速度快，例如取φ5O×5Omm的一只土芯仅需14s。用该机所取的试件，因不扰动路基的原状构造，故能反映其真实状况，这是手动取土器法所不能比拟的。这种取芯机因系电动，最适宜于石灰土基层的取样。对于较干的硬塑土，用灰土取芯机取样，也是非常方便、合用的。为扩大该机的使用范畴，将灰土取芯机改名为“电动取土器”，用它取代手动取土器。6.2.3由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突起，切下的土屑排在筒外顺螺纹上旋抛出地表，因此，将取芯套筒套在切削好的土芯立柱上，摇动即可取出样品，不必象手动取土器法那样，要用镐将环刀及土样挖出。6.3蜡封法6.3.1不能用环刀切削的坚硬易碎、含有粗粒、形状不规则的土，可用蜡封法测定密度。6.3.3蜡封试样在水中的质量，系指试样在水中的重力与浮力之差；蜡封试样的质量和蜡封试样在纯水中的质量之差，与纯水在T℃时的密度的比值，即为蜡封试样的体积；当再减去试样上蜡的体积之后，即得风干土样的体积。密度实验中使用的石蜡，选用55号石蜡为宜，其密度以实测为难。如无条件实测，可采用其密度的近似值0.92g／cm3；进行计算。测定石蜡的密度，应根据‘阿基米德原理’，采用静水力学天平称量法或采用500～1000mL广口瓶比重法进行。封蜡时，为避免易碎裂土的扰动和蜡封试样内气泡的产生，本规程采用一次渐渐浸蜡办法。6.4灌水法6.4.1本实验办法合用于现场测定粗粒土和巨粒土特别是后者的密度，从而可为粗粒土和巨粒土最大密度实验（振动台法和表面振动器法）提供施工现场检查密实度的手段。6.4.2《GBJ123-88》灌水法密度实验的仪器设备中没有座板，不便对塑料薄膜进行操作。为此，本实验参考日本《道路公团实验办法》中灌水法密度实验KODAN107-1985），增加了带环套的座板。以往规程中使用的橡皮囊，尚无定型产品。故本实验规定采用聚氯乙烯塑料薄膜。日本灌水法密度实验中的给水装置采用水槽，按称量法拟定座板部分和试坑的容积。《GBJ12-88》采用附有刻度的储水筒，按注水前后储水筒内水位高度的差值计算试坑容积，比称水槽质量方便些，故本实验的给水装置采用储水筒。6.4.3按试样最大粒径拟定试坑尺寸，《GBJ123-88》规定最大粒径最高为60mm、偏小，而日本灌水法密度实验统计中试样最大粒径达600mm，试坑容积达1.6m3，偏大。从实用角度出发，本实验规定试样最大粒径为200mm，普通状况下，能够满足现场检查巨粒土密实度的规定。6.4.4日本灌水法密度实验分开测定细粒料与石料的含水量，这样更符合实际，故本实验采用了这种办法。日本对细粒料与石块的划分以75mm为界，本实验将分界粒径改为60mm，因日本以75mm作为砾粒的上限，而我国则以60mm作为粗粒土和巨粒土的分界粒径。6.5灌砂法6.5.1灌砂法普通在野外应用。灌砂法是运用均匀颗粒的砂，由一定高度下落到一规定容积的筒或洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积。参考水电部《土工实验规程SDS01-79》，《85规程》把灌砂法密度实验列入附录。该实验使用的重要设备是灌砂法密度实验仪，涉及漏斗、漏斗架、防风筒和套环。鉴于公路部门不常使用这种仪器，而使用最多的是灌砂筒和标定罐，因此，这次修订时，改为用灌砂筒来测定土的密度。6.5.2至6.5.5这种新的灌砂筒是根据英国原则BS137和BS1924设计制作的，其特点是，将过去所用的灌砂法密度测定仪的几个分开部件（如漏斗、漏斗架、防风筒、套环和量砂容器）合成一种整体。使用时，贮砂筒内量砂，处在筒的封闭条件下，完全不受风的影响，因此，其测量精度高，精确性好。例如，用粒径0.25～0.50mm的量砂，在直径150mm、高170mm的标定罐（容积3038cm3）内标定量砂的密度，共标定10次。另外，拟定填满灌砂筒下部圆锥体需要的量砂质量，也测定10次，这两种实验的成果如表6.5.2所示。从表列资料能够看出，所得量砂密度的精度很高，变异系数仅0.08％。用灌砂法测量试洞的容积时，其精确度和精度受下列几个因素的影响：1．标定罐的深度对砂的密度有影响。标定罐的深度减2.5cm，砂的密度约减少1％。因此，标定罐的深度应与试洞的深度一致。2．贮砂筒中砂面的高度对砂的密度有影响。贮砂筒中砂面的高度减少5cm，砂的密度约减少1％。因此，现场测量时，贮砂筒中的砂面高度应与标定砂的密度时贮砂筒中的砂面高度一致。3．砂的颗粒构成对实验的重视性有影响。使用的砂应清洁干燥，否则，砂的密度会有明显变化。用不同粒径的砂标定漏斗的体积和砂的密度时的重现性列在表6.5.3中。从表中所列资料能够看出，使用粒径0.3～0.6mm砂的重现性最佳。标定的精度达成0.001kg。7比重实验7.1比重瓶法7.1.1土粒比重是土的基本物理性指标之一，是计算孔隙比和评价土类的重要指标。有关比重的定义，以往国内《土工实验规程》和常见教科书上普通将比重定义为：土粒在温度100～105℃，烘至恒重时的重量与同体积4℃时蒸馏水重量的比值。近年来，国外某些书刊中给出这样的定义：给定体积材料的质量（或密度）与等体积水的质量（或密度）的比值。各类科技词典中，多取物理学的定义来解释比重这个词，即物理的重量与其体积的比值。《当代科学技术词典》将材料的比重定义为：材料的密度和其一原则材料密度之比，这一定义更含有科学性和普通性。事实上，国外书刊上已直接用材料比重来定义土的比重了。鉴于以上状况，并考虑到我国法定计量单位中有关“比重”概念给土工实验某些基本公式和计算造成不便的现实，我们仍沿袭使用“比重”这个无量纲名词，作为土工实验中的专用名词来看待。但它有明确的定义：土粒比重是土粒在温度105～110℃下烘至恒量时的质量与同体积4℃时纯水质量的比值，这样既照顾了习惯使用方法，又有明确的科学定义，符正当定计量的有关规定。本实验合用于粒径不大于5mm的土。颗粒不大于5mm的土用比重瓶法测定。根据土的分散程度、矿物成分、水溶盐和有机质的含量又分别规定用纯水和中性液体测定。排气办法也根据介质的不同分别采用煮沸法和真空抽气法。7.1.2现在各单位多用100mL的比重瓶，也有采用50mL的。比较实验表明，瓶的大小对比重成果影响不大，但因100mL的比重瓶能够多取些试样，使试样的代表性和实验的精度提高，因此本规程建议采用100mL的比重瓶，但也允许采用50mL的比重瓶。7.1.3比重瓶校正普通有两种办法：称量校正法和计算校正法。前一种办法精度比较高，后一种办法引入了某些假设，但普通认为对比重影响不大。本实验以称量校正法为准。7.1.4有关试样状态，规定用烘干土，但考虑到烘焙对土中胶粒有机质的影响尚无一致意见，因此这次规定普通应用烘干试样，也可用风干或天然湿度试样。有机质含量普通规定不大于5％时，能够用纯水测定。从资料上看，易溶盐含量不大于0.5％时，用纯水和中性液体测得的比重几乎无差别。含盐量不不大于0.5％时，比重值可差1％以上，因此规定含盐量不不大于0.5％时，用中性液体测定。排气办法，规程中仍选用煮沸法为主。如需用中性液体时，则采用真空抽气法。粗、细粒土混合料比重的测定，本规程规定分别测定粗、细粒土的比重，然后取加权平均值。7.2浮称法颗粒不不大于5mm的砾石、碎石等粒粒，颗粒本身有孔隙存在。孔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，封闭部分水不能浸入。因此，粗粒比重的种类普通以视比重、干比重、饱和面干比重和比重四种办法来表达。规程中采用视比重，这样比较方便，由于普通指的孔隙，事实上是指被水充填的孔隙。浮称法所测成果较为稳定。但不不大于20mm粗粒较多时，采用本办法将增加实验设备，室内使用不便，因此，规定粒不不大于5mm的试样中20mm颗粒不大于10％时用浮称法。7.3虹吸筒法由于对粗颗粒的实体积测试不准，因此虹吸筒法测得的成果不稳定，测得的比重值普通偏小，普通只有在粒径不不大于5mm的试样中20mm的颗粒不不大于1O％时，才用虹吸筒法。本实验办法测得的比重与浮称法相似，也为土粒的视比重。若要测定饱各面干比重，亦采用虹吸筒法，具体操作参考有关手册。8颗粒分析实验8.1筛分析8.1.1当不不大于0.074mm的颗粒超出试样总质量的15％时，应先进行筛分实验，然后通过洗筛，再用比重计法或移液管法进行实验。8.1.2在选用分析筛的孔径时，可根据试样颗粒的粗、细状况灵活选用。8.1.3对于砾类土等颗粒较大的土样，按其最大颗粒决定试样数量，这样比较直观，易于掌握，又可得到比较有代表性的数据。用风干土样进行筛分实验，按四分法取代表性试样，数量随粒径大小而异，粒径愈大，数量愈多。8.1.4对于无凝聚性的土样，可采用于筛法；对于含有部分粘土的砾类土，必须用水筛法，以确保颗粒充足分散。8.2比重计法8.2.1比重计法合用于粒径不大于0.074mm的细粒土。8.2.2国内已有上海市计量技术咨询开发服务中心监制的TM-85型比重计生产。该比重计精度符合国际原则，无需进行刻度、有效沉降距离和弯液面的校正。8.2.3本规程选用的试剂供作分散解决和洗盐之用，其中六偏磷酸钠和焦磷酸钠属强强分散剂。8.2.4比重计分析用的土样采用风干土，试样质量为3Og，即悬液浓度为3％。8.2.5TM-85型比重计虽免去刻度等项繁复的校正，但余下的温度、土料比重和分散剂的校正，仍需按规定进行。8.2.6根据我们对分散剂和分散办法的实验研究成果，特对分散剂和分散办法作以下规定：在进行土的分散之前，用煮沸后的蒸馏水，按1:5的土水比浸泡土样，摇振3min，澄清约半小时后，用酸度计或pH试纸测定土样悬液的pH值。按照酸性土（pH＜6.5）、中性土（pH=6.5～7.5）、碱性土（pH＞7.5）分别选用分散剂。这样，就可避免采用一种分散剂所带来的偏差。对酸性土（3Og土样），加0.5mol/L氢氧化钠20mL；对中性土（3Og土样），加0.25mol/L草酸钠18ml，；对碱性土（30g土样），加0.082mol/L六偏磷酸钠15mL。若上的pH值不不大于8，六偏磷酸钠分散效果不好或不好分散时，另用30g土样加0.125mol几焦磷酸钠14mL进行分散。加入以上分散剂稍加振荡，煮沸40min，即可分散。对于用强分散剂（如焦磷酸钠）仍不能分散的土样，可用阳离子树酯（粒径不不大于2mm）100g投入浸泡的土样中，不停搅拌，使之进行交换，历时约2h，观察其不起泡时为止，阐明此时离子交换基本完毕。再过2mm筛，将阳离子树脂与土样悬液分开，然后在土样悬液中加入0.083mol/L六偏磷酸钠15mL，不煮沸即可分散。交换后的树脂，加盐酸解决，使之恢复后，仍能继续使用。8.2.7本规程规定对易溶盐含量超出总量0.5％的土样须进行洗盐，采用过滤法。洗盐的检查办法，本规程采用目测法，如本规程8.2.7.3之规定。另外尚可采用“电导法”，其具体操作办法，详见有关的实验规程。电导法效率高，操作方便、精确。它的原理是根据电导率在低浓度溶液范畴内，与悬液中易溶盐成正比关系。由于导电率因盐性不同其值也不一，故对不同地区不同盐性的土类，应作原则样实验。当对含有易溶盐超出O.5％的土进行比重计或移液管法颗粒分析时，若不洗盐，将对实验成果产生明显的影响，如表8.2.7所示。

差不大，但为保险起见，采用50℃是没有问题的，普通状况下，可采用40℃，这样可缩短实验时间。由于移液管法是直接吸取悬液烘干、称量的，免去了比重计的某些校正，所测出的粘粒含量较精确。从粘粒含量的对比成果来看，比重计法与移液管法的实验成果靠近。如无恒温水槽，则在室温变化不大的状况下（在测定时间内，室温变化不大于0.5℃），也可采用室温法。办法是将吸液深度从10cm减为5cm，按实际悬液温度计算某粒径的静置时间，取此值的二分之一，作为吸取悬液的时间。100mL或mL量管均可采用。9界限含水量实验9.1液限塑限朕合测定法9.1.1测定土的液限和塑限最通用的办法分别为碟式仪法和滚搓法。现在，碟式仪仍然有两种划刀，一种是ASTM划刀（简称A刀），另一种是卡氏划刀（简称C刀）。实验成果表明，用A刀测得的液限值比用C刀测得的液限值约低10％。另外，碟式仪底座的硬度也影响实验成果。用滚搓法测定粘质土的塑限时，如果掌握土条的断裂原则不一致，则将产生较大的人为误差。对于砂类土，划沟和搓条均感困难。因此，各国的趋势是采用锥式仪来测定土的液限。195O年以来，我国始终采用瓦氏76g平衡锥来测定土的液限，对应的入土深度为hL=10mm。用不同基座材料的碟式仪测得液限时土的抗剪强度如表9.1.1-1所示。按76g锥原则测得土（从低塑性到高塑性）液限时的抗剪强度如表9.1.1-2所示，显然高出表9.1.1-1中数值许多。9.1.3试样制备好坏对液限塑限联合测定的精度含有头等重要意义。制备试样应均匀、密实。普通制备三个试样。一种规定含水量靠近液限（入土深度20±0.2mm），一种规定含水量靠近塑限，一种居中。否则，就不容易控制曲线的走向。对于联合测定精度最有影响的是靠近塑限的那个试样。能够先将试样充足搓揉，再将土块紧密地压入容器，刮平，待测。当含水量等于塑限时，对控制曲线走向最有利，但此时试样很难制备，必须充足搓揉，使土的断面上无孔隙存在。为便于操作，根据实际经验含水量可略放宽，以入土深度不不不大于4～5mm为限。调节联合测定仪，使锥尖与土表面接触，按钮使锥自动落下。有关放锥时间，1979年水电部颁发的《土工实验规程》规定为15g，而英国BS1377-75则规定为5g。我们在实验中发现，粘质土锥深随时间变化不甚明显，对低塑性土，在5～3Os之间锥深随时间的增加有加大的趋势，其对应的液限塑限值随之减小。交通部第一公路勘察设计院曾对10个低塑性土试样以不同放锥时间（5g、15s、30s）进行了对比实验，发现不同时间的液限塑限差值不大，不致影响土的定名，因此放锥时间定为5s是可行的。对于土面变形的误差不另校正，统一计入读数内。采用度盘或游标后，读数可读到0.01cm。9.1.4从附图9.1.1-2能够看出，在低塑性范畴内（ωL＜35），如用两条曲线计算和值，则基本上可概括图中点子的分布，一条是下部的双曲线，纵坐标以液限ωL＝20为原点，因ωL＜20时，点子极少；另一条是上部的多项式曲线，曲线左端到ωL＝24为止，因在该点以左，点子也极少。首先需要测定hL＝20mm时土的液限ωL，然后分别按砂类土和细粒土的公式计算对应的hp值。于是，塑限值可直接从lOgh-logω图上读出。在h-ω双对数坐标纸上，当年a、b、c三点不在同始终线上时，《GBJ123-88）规定按固定hp值（hp＝2mm）拟定ab、ac两直线交点处的两个含水量，本规程9.1.4规定按变数hp值拟定ab、ac两直线交点处的二个含水量；显然，后者更为合理，由于hP值随土质而异。9.2滚搓法塑限实验9.2.1塑限实验长久以来采用滚搓法，该法虽存在许多缺点、如原则不易掌握，人为因素较大，但由于实验人员已在实践中积累了许多经验，国际上也有诸多国家采用此法，故本规程仍将滚搓法列入，作为校核实验。9.2.2有关滚搓工具，有的单位认为毛橡皮板同样能得出满意的成果，在无毛玻璃板的状况下，也允许用毛橡皮板。9.2.3国内外在测定塑限的规定中，搓条办法不尽相似，土条断裂时的直径多数采用3mm，我国历次规程均采用3mm，故仍沿用3mm。有关滚搓速度，各国均无具体规定，美国ASTMD424规定搓滚速度为每分钟80～90次，英国BS1377规定，手指的压力必须使滚搓5～10个来回后，土条直径由6mm减至3mm。，高塑性粘土则允许来回10～15次。这种规定太细、太死，不易掌握，也无必要，故仍维持原有规定。对于某些低液限砂类土，始终搓不到3mm，可认为塑性极低或无塑性，可按极细砂解决。9.3缩限实验9.3.1本节内容是用实验办法求得土的缩限含水量，其体缩率和线缩率的测求办法见收缩实验（TO121-93）。9.3.2缩限实验所用收缩皿，其直径最佳不不大于高度，方便于蒸发干透，也可用液限实验杯替代。但环刀是不适宜的，因它不便振动排气，不便挤压，同时环刀与玻璃杯之间容易跑水流土。9.3.3分层装填试样时，要注意不停挤压拍击，以充足排气。否则，不符合体积收缩等于水分减少的基本假定，而使计算成果失真。本规程规定收缩皿底和皿壁要平滑弯曲，为的是易于装土排气。改用蜡封法替代水银排开法测定体积，在于避免污染。10收缩实验10.0.1随着土体含水量的减少，土的收缩过程大致可分三个阶段（见图10.0.1）：直线收缩阶段（Ⅰ），其斜率为收缩系数；曲线过渡阶段（Ⅱ），随土质不同，曲线各异；近水平直线阶段，此时土的体积基本上不再收缩。根据定义，编限系指土在收缩过程中，体积不再变化时所对应的含水量，即图10.0.1中C点所对应的含水量。但在实际过程中很难拟定这一点，因此，普通以过渡阶段曲线的拐点E（即Ⅰ、Ⅱ两阶段直线延长线的交点）所对应的含水量ω’s替代。根据实验和计算，含水量不大于ω’s后，土体减少的收缩率仅为总收缩的5～10％；Terzaghi也曾测得这种附加的收缩率不大于总收缩率的5％，可见以E点替代C点的误差是不大的。本实验的目的是测定原状土和击实土试样在自然风干条件下的线缩率、体缩率、缩限及收缩系数等收缩指标。10.0.2在仪器设备方面，现在国内多采用轻金属制成百分表架与托板连在一起的型式，方便整体称量，避免重复装卸试样。也电热干燥器，或放干燥剂，能够减轻气温变化的影响，并可随时称质量。有的单位提出用微波干燥的办法，在低温下快速干缩，大概1～2h即可完毕收缩全过程。迄今还没有定型设备。10.0.3原状土收缩实验的办法诸多，大部分为直接量测法，例如，将原状土切削成立方体或长方体，以量测各个棱边长度的变化，或在土块四周和上端安装百分表，观察整体收缩变形量。在办法上一致的是试样上放测板，下放多孔板，运用低温和干燥剂等。在量测方面，除卡尺、百分表、蜡封法外，近来也有用聚氯乙烯封闭的。这对体积变形复杂或对发生细裂纹的试样，有一定适应性。11天然调度实验11.0.1和11.0.4液限塑限联合测定用双对数坐标绘制含水量与入土深度的关系时，有较好的线性关系。稠度的划分，既然为0～1.0，那就不能用双对数坐标来表达入土深度与稠度的关系，而须用普通坐标来表达它们的关系，这就带来一种问题：终究入土深度与稠度是线性关系或是曲线关系？所谓线性关系，就是入土深度h与ωc的关系能够式（11.0.1-1）表达：12砂的相对密实度实验12.0.1相对密实度是无凝聚性粗粒土紧密程度的指标，对于土作为材料的建筑物的地基稳定性，特别是在抗震稳定性方面，含有重要的意义。12.0.2相对密度实验中的三个参数，即最大干密度、最小干密度及现场干密度对相对密度值都很敏感。因此，实验办法和仪器设备的原则化是十分重要的。然而，现在没有统一而完善的测求最大、最小孔隙比的办法，天然孔隙比的测定也存在不少问题。从国外状况看，美国对相对密实度实验研究较多，最大密度实验办法也基本上统一用震动台法。12.0.3（Ⅰ）最小平密度实验测定最大孔隙比即最小干密度的办法常见的有漏斗法、量筒法和松砂器法。水电部门的比较实验成果表明，几个办法所得成果相差不大，但多个办法本身尚存在不同的问题。漏斗法是用小的管径来控制砂样，使其均匀缓慢地落入量筒，以达成很疏松的堆积。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慢慢流出，故普通只合用于较小颗粒的砂样。慢速倒转法由于颗粒下落较慢，粗颗粒下落较快，产生粗细颗粒分层现象。交通部《JTJ051-85》和水电部《SD128-84）两个规程均选用漏斗法快速倒转法；而《GBJ123-88》采用的慢速倒转法，为了与国标获得一致，故这次修订时也采用慢速倒转法。理由是慢速倒转法即使存在上述缺点，但能达成较松的密度，测得最大孔隙比。（Ⅱ）最大干密度实验测定砂的最小孔隙比即最大干密度，国外采用振动台法，国内以往采用振动锤击法。普通采用的办法，按加力性质可分为三大类：锤击法，振动法，锤击振动或静荷载与振动联合使用的办法。锤击法重要合用于略具粘性的砂土，与击实实验的作用相似。振动法是一种较好的办法，因能产生不同的惯性力而引发密度的增加，因此美国ASTM将其列为原则实验办法。锤击与振动联合使用的办法，兼有振动与锤击的优点。《GBJ123-88）在制订过程中，曾将两种办法进行过比较，成果表明，振动锤击法比振动台法测得的最不不大于密度为大，如表12.O.3。鉴于以上实验成果，本规程仍以振动锤击法作为测定最大干密度的原则办法。12.0.4式（12.O.4-5）是国际上计算相对密度Dr的通用公式。13膨胀实验13.1自由膨胀率实验13.1.1自由膨胀率是反映土膨胀性的指标之一，它与土的粘土矿物成分、胶粒含量、化学成分和水溶液性质等有着亲密的关系。本实验的目的在于测定粘质土在无构造力影响下的膨胀潜势，初步评定粘质土的胀缩性。自由膨胀率与液限实验相配合，对鉴别膨胀土可得到满意的成果。自由膨胀率实验含有办法简朴易行、便于室内大量实验、出成果较快等优点。13.1.2无颈漏斗是自由膨胀率实验中的重要设备，与支架和量土杯配成量样装置。比较实验表明，用100mL比用50mL测得的成果系统性地偏大，阐明量筒容积大的水量多、土柱矮、压力小，土粒浸水膨胀的效果好。本实验从精度着眼规定用50mL量筒，但考虑到上述优点，也允许采用100mL量筒。13.1.3粘土颗粒在悬液中有时有长久混浊的现象，为了加速实验，可采用加凝聚剂的措施，本实验规定加入5％氯化钠溶液5mL。13.1.4土样制备是至关重要的。首先是土样过筛的孔径大小问题。用不同孔径过筛的试样进行比较实验，其成果是过筛孔径越小，10mL容积的土越轻，自由膨胀率越小。本规程规定过0.5mm筛孔作为原则。多个分散程度也会引发粘粒含量的很大差别。因此，为了获得相对稳定的实验条件，规定采用过筛、四分法取样，并规定充足分散。规程规定用原则烘干法（105～110℃）制备土样。因试样是用体积法量取，紧密或松散会影响自由膨胀率的大小。为消除这个影响因素，规定采用漏斗和支架、固定落距、一次倒入的办法，并将量土杯内径统一规定为20mm，高度略不不大于内径，使在装土、刮平时避免或减轻自重和振动的影响。搅拌的目的是使是液中土粒分散，充足吸水膨胀。搅拌的办法有量筒重复倒转和上下来回搅拌两种。前者操作困难，工作强度大；后者有随搅拌次数的增加，读数有增大的趋势。本实验规定试样在水中浸泡24h后再开始测试。13.1.6本规程按自由膨胀率大小规定了不同的精度规定，自由膨胀率大者，平行差值取高限，自由膨胀率小者，平行差值取低液。13.2无荷载膨胀量实验13.2.1无荷载膨胀量实验是测定试样在无荷载有侧限条件下浸水后的单向膨胀量，合用于原状土和击实土试样。13.2.2试样尺寸对膨胀量是有影响的。在统一的膨胀稳定原则下，膨胀量随试样高度的增加而减小，随直径的增大而增大。为了在无荷载条件下实验时间不致拖得太长，选用试样高2Omm，直径58mm；即环刀内径58mm，高35mm，扣去顶土块高15mm，得净高为20mm。13.2.3膨胀量与土的自然状态关系非常亲密。起始含水量、干密度都直接影响实验成果。为了避免透水石的水分影响初始读数，规定透水石先烘干，再埋置在切削试样剩余的碎土中1h，使大致含有与试样相似的湿度。有些规程规定不放滤纸，以排除滤纸变形对实验成果的影响。但有时透水石会沾带试样表层土，使实验后物理指标的测定受到影响。国内有单位采用薄型滤纸（打字机中的垫纸），在不同压力下量测浸水前后的滤纸变形量相差很小，能够无视对实验成果的影响。实验用水的成分、离子浓度（pH值）和水温对膨胀量都有一定的影响。水溶液成分不同，交换离子越高的土，其膨胀量也越大。而当水溶液成分不同时，膨胀性随溶液浓度的增加而削弱。天然水的pH值对膨胀量的影响不大，远比溶液的成分和离子浓度的影响小。规程中规定采用纯水（蒸馏水）或天然水。比较实验表明，6h内变形不超出0.01mm时，计算的膨胀量仅相差O.1％。因此，选用6h内变形不超出0.01mm作为无荷载膨胀量实验的稳定原则。13.2.4膨胀量与通过时间的关系曲线有需要时才绘制。13.3有荷载膨胀量实验13.3.1有荷载膨胀量实验是在有侧限条件下，按实际荷载大小测定原状土或击实粘质土的膨胀量。13.3.2本实验涉及到加荷问题，因此瓦氏膨胀仪已完全不合用。现在应用比较普遍的仍是固结仪。仪器在压力下的变形会影响实验成果，应予校正。13.3.3为了保持试样始终浸在水中，规定注入至土样顶面以上5mm。为了方便排气，采用逐步加水。装百分表时，要考虑实验时可能发生沉降和胀升两种状况。一次持续加荷是指将总荷载分成几级，一次持续加完。具体作法是如总荷载不不大于15OkPa时，每级可定为5kPa；不大于15OkPa时，每级可定为2.5～4kPa。同一种试样，荷载越大，稳定越快，无荷载时，膨胀稳定最慢。对不同试样，则反映出膨胀量越大，稳定越慢，历时越长。因此，本实验规定2h的读数差不超出0.01mm，作为稳定原则是可行的，但要避免因试样含水量较高或荷载过大产生的假稳定。因此，规程规定应测定试样实验前、实验后的含水量，计算孔隙比，根据计算的饱和度，推断试样与否已充足吸水膨胀。13.4膨胀力实验13.4.1膨胀力是粘质土遇水而产生的内应力。随着此力的解除，土体发生膨胀，从而使土基上建筑物或路面等受到破坏。根据实测，当不允许土体发生膨胀时，有些粘质土的膨胀力可达1600kPa，因此对膨胀力的测定是有现实意义的。室内测定膨胀力的办法和仪器有多个，国内外采用最多的是以外力平衡内力的办法，即平衡法。实际应用时，应尽量靠近现场原位状况。13.4.2为了加荷方便精确，常规固结仪应配以铁砂和盛砂筒，以替代硅码和吊盘。13.4.3在平衡法实验中，平衡不及时或施加过量的压力都会影响到潜能势的发挥。表13.4.3的实验资料阐明，膨胀力随允许变形值的增大而增加。当允许变形值由O.01mm增至O.1mm时，膨胀力将提高50％左右。为了提高实验质量，允许变形量应限制到O.O05mm。但由于仪器本身的变形和量测精度不够，由此而引发操作上的困难，因此本实验规定允许变形值为O.Olmm。规定对变形较大的仪器（如固结仪），在施加平衡荷载时，注意使百分表指针不要退回到初读数，而是指向与压力相对应的仪器变形位置。还规定在加荷平衡时，指针应指向不大于平衡位置0.01mm范畴内，目的是为等待压缩稳定和为累积仪器变形值留有余地。在稳定时间问题上，实验资料表明，达成最大膨胀力的时间并不长，浸水后3～5h内变化较大，后来则趋于平缓。因此，规定加荷平衡后2h不再膨胀，作为稳定原则是可行的。14毛细管水上升高度实验14.0.1有关毛细管水上升高度实验办法的选择，我们认为，现在国际上用正、负水头作用的办法测得的毛细管水上升高度，事实上是毛细管水头，对路基影响不大，而对路基产生危害作用的是强烈毛细管水上升高度。要测定毛细管水上升高度，只能用直接观察法，按土的塑限值从上升高度与含水量的关系曲线上查出强烈毛细管水上升高度。以塑限作为强烈毛细管水上升高度的之限是由于含水量不大于塑限时，对路基不发生危害。14.0.2铁道部科学研究院设计的毛细管水上升高度实验仪比普通的仪器优越，其特点是用特制挂簧能确保盛水筒水位下降时水面高度始终保持不变；升高盛水筒能加大水头作用，缩短观察时间；盛土样的管子采用有机玻璃管，能经久耐用，装土捣实时不致破坏，其侧面开有间距100cm的小孔，便于取土测定含水量；能观察毛细管水上升速度。鉴于这些优点，故本规程选用这种仪器。盛水筒弹簧可按下列密圈圆柱形螺旋弹簧计算公式进行设计：15渗入实验15.1常水头渗入实验15.1.1渗入是水在多孔介质中运动的现象。若土中渗入水流呈流线状态，则渗入速度与水力坡降成止比。当水力坡降等于1时的渗入速系数，以达西定理表达，即与温度有关，为此，在计算中要换算到原则温度下的渗入系数。有关原则温度，各国极不统一，美国采用20℃，日本采用15℃，前，苏联采用10℃。鉴于《GBJ123-88》以20℃作为原则，为了与国标获得一致，故本规程改为以20℃作为原则温度。有关实验用水问题，水中含气体对渗入系数的影响，重要是由于水中气体分离，形成气泡堵塞土的孔隙，使渗入系数减少。因此，实验中规定用无气水，用实际作用于土中的天然水更加好。本规程规定用过滤后的纯水进行脱气，并规定水温高于室温3～4℃，目的是避免水进入试样因温度升高而分解出气泡。15.1.4按土力学的基本公式计算干密度和孔隙比。根据渗入系数与动力粘滞系数成反比的关系，很容易把某温度下的渗入系数换算为原则温度下的渗入系数。孔隙比与渗入系数的关系曲线，需要时才绘制。15.2变水头渗入实验15.2.1变水头渗入实验合用于粘质土。15.2.2用于变水头渗入实验的仪器规定构造简朴，止水严密，易于排气。普通以采用变水头负压装置比较适宜，因负压既可用抽气机产生，也可用贮水瓶和溢水瓶装置来产生。用负压式办法测得的渗入系数比其它办法稳定，这是它的优点。15.2.3实验用水规定与常水头渗入实验相似。用原状土试样实验时，可根据需要用环刀垂直或平行于土样层面切取；用扰动土样实验时，可按击实法制备试样，两者均须进行充水饱和。15.2.4渗入系数计算公式中的作用水头对于负压装置和抽气机装置是不相似的，负压装置中的贮水瓶至溢水瓶水位H与抽气机装置中13.6N相称，N为真空度。求得的渗入系数也是测试温度下的渗入系数，同样需换算为原则温度下的渗入系数。16击实实验16.0.1各国所用的击实实验办法是大同小异的，重型击实实验办法的单位击实功为轻型击实法的4.5倍。由于各国所用试筒的容积与美国的不尽相似，因此实验办法就有所不同：一种是变化击数而不变化击实功，例如英国；另一种是不变化击数而变化击实功,例如日本。英国BS1377-75将试筒容积调节为1000cm3后,为了维持原轻型598.2kJ/m3的击实功数值,特将每层击数提高到27次。日本JISA1210-70则在调节试筒容积之后,仍维持每层击数为25次和55次左右,从而使对应的击实功变化为549.2kJ/m3和24981.1kJ/m3。交通部公路科学研究所所编写的“路面材料及其实验办法”中，对击实实验也采用了类似英国不变化击实功而变化击数的作法，即对不同实验类别分别采用27次和98次,使对应的击实功仍维持在598.2kJ/m3和2677.2kJ/m3左右。这样的变动原则是合理的,因此,本规程采用了这些规定，以求统一。为了适应不同道路等级、多个压实机具等的规定，本规程将轻型与重型实验并列。采用哪种办法，应根据有关规定或工程、科学实验的特殊需要选定。交通部公路科学研究所对高含水量粘质土进行过比较实验，发现按干土法（用风干土依次加水作击实实验）与按湿土法求得的成果有很大差别，对于最大干密度，前者大，后者小；对于最佳含水量，前者小，后者大。对于这种高含水量的土，如仍按干土法作击实实验，则无形中增大了对土基压实的规定，施工中事实上是达不到的，因而采用湿土法比较符后实际。我国对这种实验办法已有丰富的实践经验，故本规程列入了湿土法。16.0.2交通部公路科学研究所在研制多用途的路面材料测试仪时，其附件之一的击实筒，采用了与美国试筒相近的尺寸，其中大试筒高17cm，减去垫块厚度5cm，净高为12cm，容积达2177cm3，比美国的类似试筒2144cm3稍大。设计的大试筒是为了既可作击实实验，可也作承载比实验。以前采用穿心锤和导杆构造，在实验过程中，锤易击筒顶边上，损坏试筒，影响成果。图16.0.2-2的构造能够克服上述缺点。16.0.3根据实验类型的不同，分别采用干土法和湿土法准备试样。击实实验使用的土样，重复使用与否在原理上是有差别的。重复使用土样时，土所受功效影响较大。不重复使用土样时，土所受功效影响较小，两者的最大干密度和最佳含水量略有不同，但不重复使用，土需要15～20kg，而重复使用时，普通3kg左右就够了，两者相差5～5.6倍，在运输和实验时，都感不便。故本规程采用重复使用土样。所谓湿土法，就是采集5个以上的高含水量土样，每个质量3kg左右，按施工时能进行碾压的最高含水量分别晾干至不同含水量，其中最少3个土样不大于此最高含水量，最少2个土样不不大于此最高含水量，然后按常规法进行击实实验。16.0.4根据工程的具体规定，按击实实验办法种类中规定选择轻型或重型实验办法；根据土的性质按表16.O.1-2规定选用干土法或湿土法，对于高含水量土宜选用湿土法；对于非高含水量土则选用干土法；除对易击碎的试样外，试样能够重复使用。16.0.4.2是很重要的实验环节，应严格掌握；对于干土法，每次直增加2～3％的含水量，这样能够提高击实曲线的质量。16.0.5土中夹较大的颗粒，如碎（砾）石等，对于求最大干密度和最佳含水量都有一定的影响。因此实验规定要过38mm筛。如38mm筛上颗粒（称超尺寸颗粒）较多（3～3O％）时，所得成果误差较大。因此，必须对超尺寸颗粒的试料直接用大型试筒（容积2177cm3）作实验，或近似地用公式进行校正。最佳含水量按公式（16.0.5-4）校正时，普通状况下，可不考虑吸水率，但吸水性能强的石料（如礓石）必须考虑吸水率。17粗粒土和巨粒土最不不大于密度实验17.1振动台法17.1.1本实验规定采用振动台法测定无粘性自由排水粗粒土和巨粒土（不大于0.074mm的干颗粒质量百分数不不不大于15％）的最大密度。美国ASTM、日本、澳大利亚和加拿大等国都采用振动台法。冯冠庆和杨荫华实验研究了振动台法的原则化问题；验证了相似级配模型外插法；并与某工程现场碾压于密度统计资料作了对比。此项研究成果纳入了本规程。振动台法与表面振动压实仪法均是采用振动办法测定土的最大干密度。前者是整个土样同时受到垂直方向的振动作用，而后者是振动作用自土体表面垂直向下传递的。研究成果表明，这两种办法对无粘聚性自由排水土最不不大于密度实验的测定成果基本一致，但前者实验设备及操作较复杂；后者相对地较简易，且更靠近于现场振动碾压的实际状况。因此，使用单位可根据实验设备拥有状况择其一即可，仅推荐优先考虑采用表面振动压实仪法。顺便指出的是，已有的国内外研究成果表明，对于象砂卵漂石及堆石料（Rockfillmaterials）这样的无粘聚性自由排水土而言，普氏击实法不是最适宜的测定最大干密度的办法，国内外一致公认采用振动办法，而不采用普氏击实法。因此，本规程建议此后一律采用本次增列的振动办法测定无粘聚性自由排水土的最大干密度。17.1.2为满足试筒、套筒、试样、加重底板及加重块等质量的规定，振动台最大负荷不适宜不大于200kg。试筒容积随土粒最大尺寸而异，对于60mm允许最大料径，试筒容积达14200cm3。试样允许最大粒径应与试筒尺寸相对应（见表17.1.2）。为便于操作，须配备一台起吊机。

19回弹模量实验19.1承载板法19.1.1本办法当压力较大时，加卸载将比较繁锁，因此重要合用于含水量较大、硬度较小的土。19.1.2本规程将承载板直径改为5Omm，杠杆压力仪的加压球座径应对应改为5Omm。用原有设备时，必须确保加压球座在承载上居中放置，避免发生偏心。将承载板直径由37.4mm改为50.Omm，目的是与现场承载板检成果较好地一致，原尺寸的室内承载板实验得出的回弹模量往比现场实验偏大诸多。为减轻质量，承载板采用空心圆柱体。室内实验回弹变形很小，特别是在加载初始阶段，估读误差大，且很不方便，故将百分表改为千分表。19.1.3由于加载初始时的土样塑性变形，得出的P-l曲线有可能与纵坐标轴相交手原点下列的位置。如果仍按读数值计算回弹变形，其中将包含一部分塑性变形，故应用从每个变形读数中减去交点坐标数值的办法予以修正。19.2强度仪法19.2.1本实验法合用于多个湿度、密度的土和加固土，硬度较大的土用本办法尤为方便。19.2.2本办法所规定的试筒，仅需在普通击实实验和CBR实验所用的试筒上，钻始终径5mm深5mm的螺丝孔，普通的简易机工车间都能很方便地做到。强度仪法和承载板法所用的承载板相似，两种仪器通用。为避免量表支杆生锈后与表夹难以良好联接，支杆最佳能冲电镀解决。将百分表改为千分表的因素见条文阐明19.l.2。本规程介绍了单位沉降量s、压缩系数a、固结系数Cv、压缩模量Es和先期固结压力Pc等的拟定办法。20.2快速实验法20.2.1至20.2.3快速实验法是每级荷载下固结lh，最后一级荷载固结24h，以两者变形之比作为校正系数校正变形量。《GBJ123-88》认为这种实验的理论根据局限性，故未纳入原则。考虑到公路部门在修建高等级公路时，需采集大量土样作固结实验，如规定均按常规办法进行，则实验时间将会拖得很长，不能满足实际工作需要，故本规仍保存快速实验法。21黄土湿陷实验21.0.1本实验将原生黄土、次生黄士、黄土状土及新近堆积黄土统称为黄土类土。压缩变形，指黄土在荷载作用下含水量不变时的垂直变形。这种变形相称于黄土地基未经解决，当建筑物施工时，含水量变化很小，重要是荷载增加所产生的垂直变形。湿陷变形，指黄土在荷载和浸水共同作用下，由于构造遭破坏的垂直变形，这是黄土的重要特性。根据湿陷大小，将黄土分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。黄土湿陷性指标的测定，国内外都沿用单线、双线两种办法，单线法比双线法更合用于黄土变形的实际状况。双线法简便，工作量小，但与变形的实际状况不完全符合，故以单线法为原则办法。21.0.2见2O.1.2条文阐明。21.0.3为测定黄土的湿陷性指标普通应切取三个原状土样，一种试样用于测定孔隙比或垂直变形与压力的关系，另两个试样用于测定大孔隙比与压力的关系。21.0.4浸水压力和湿陷系数是划分湿陷等级的重要指标，工业与民用建筑物地基的基底压力大多在200kPa下列，采用200kPa的浸水压力靠近实际荷载。因此，以200kPa的浸水压力作为评定湿陷系数的原则。黄土颗粒间的粘性机理与粘土不同，故对黄土的压缩变形和湿陷变形，普通均采用每小时变形量不不不大于0.01mm为稳定原则。21.0.5《GB123-88》采用湿陷系数和自重湿陷系数作为湿陷指标，本规程以大孔隙比和相对下沉系数作为湿陷指标。两者均能表征黄土的湿陷特性。22直接剪切实验22.1粘质土的慢剪实验22.1.1直接剪切实验所用仪器构造简朴，操作方便，以往实验室均用该实验测定土的抗剪强度指标。由于应力条件和排水条件的限制，国外仅用直剪仪进行慢剪实验。本规程规定慢剪是重要办法。慢剪实验是在试样上施加垂直压力及水平剪切力的过程中均匀地使试样排水固结。如在施工期和工程使用期有充足时间允许排水固结，则可采用慢剪实验。22.1.2直剪仪分为应变控制式和应力控制式两种。应变控制式的优点是能较精确地测定剪应力和剪切位移曲线上的峰值和最后值，且操作方便，故本规程以此仪器为准。22.1.3对于每个土样切取多少个试样的问题，普通是按照垂直压力的分级来拟定。对于正常固结粘土，普通在10O～400kPa荷载的作用下，能够认为符合库伦方程的直线关系，因此切取4个土样，方便逐步施加四级垂直压力。根据我们数年对黄土的实验，每一级压力空小某些，能够取垂直压力分别为50、100、200、300、400kPa五级，需切取五个试样。22.1.4实验资料表明，当剪切速率为0.017～0.024mm／min时，剪切过程中试样能充足排水，测得的慢剪强度比较稳定。本规程规定慢剪速率为0.02mm／min。以往多个规程中规定每小时变形不不不大于0.05mm为稳定原则，考虑到土类不同固结稳定时间不同，因此，本规程规定粘质土垂直变形每小时不不不大于0.005mm。有关剪切原则，当剪应力与剪切变形的曲线有峰值时，体现出测力计百分表指针不再迈进或明显后退，即为剪损。当剪应力与剪切变形的曲线无峰值时，体现出百分表指针随手轮旋转而继续迈进，则规定某一剪切位移的剪应力值为破坏值。国内普通采用最大位移为试样直径的1/10，对61.8mm直径的试样约为6mm，本规程规定为6mm。22.1.5公式（22.1.5-1）中的n为手轮转一转的位移量（0.01mm）。式（22.1.5-2）也是抗剪强度s的计算公式，R需采用对应于最大剪应力的百分表读数。22.2粘质土的固结快剪实验22.2.1固结快剪实验是在试样上施加垂直压力待排水稳定后施加水平