土工试验作业指导书(6)

2020-05-04 12:07

ω'opt=ωopt(1-P5)+P5·ωab (7.7.9-2)

式中 ω'opt——校正后试样的最优含水率(%);

ωopt——击实试样的最优含水率(%); ωab——粒径大于5mm土粒的吸着含水率(%)。

7.8 渗透试验

7.8.1 一般规定:

1 常水头试验使用于粗粒土,变水头试验适用于细粒土。

2 试验采用的纯水,应在试验前用抽气法或沸煮法脱气。试验时的水温宜略高于试验室温度3~4℃。 7.8.2 常水头渗透试验:

1 仪器设备:

1)70型渗透仪:圆柱形试样筒总高40cm,内径9.44cm(内截面积A=70cm2),金属透水板顶面到圆筒顶面高32cm。三个测压管孔的相邻中心距L=10 cm。

2)附属设备:木锤、秒表、天平等。

2 试验步骤:

1)按标准图装好仪器,量测滤网至筒顶的高度。将调节管与供水管相连,从渗水孔向圆筒充水至高出滤网顶面。

2)取代表性风干土样3—4kg,称重精确至lg,测定风干含水率;将试样分层装入圆筒内,每层2~3cm,据要求的孔隙比控制试样厚度。当试样中含有粘粒时,在滤网上铺2cm厚的粗砂作为过滤层,防止细粒流失。每层装完后从渗水孔向圆筒充水至试样顶面。最后一层应高出上测压管孔3~4cm。并在试样顶面铺2cm厚砾石作为缓冲层。当水面高出试样顶面时,继续充水至溢水孔有水溢出。

3)量测试样顶面至筒顶余高,计算出试样高度。称量剩余土样,计算出装入土(试样)质量,计算试样干密度和孔隙比;

4)检查测压管水位,当测压管与溢水孔水位不平时,用吸水球调整测压管水位,直至两者平齐。

5)将调节管提高至溢水孔以上,将供水管放入圆筒内,开止水夹,使水由顶部注入圆筒,降低调节管至试样上部1/3高度处,形成水位差使水渗入试样,经过调节管流出。调节供水管止水夹,使进入圆筒的水量多余溢出的水量,溢水

孔始终有水溢出,保持圆筒内水位不变,试样处于常水头下渗透。

6)当测压管水位稳定后,测记水位。并计算各测压管之间的水位差。按规定时间记录渗出水量,接取渗出水量时,调节管口不得进入水中,测量进水和出水处的水温,取平均值。

7)降低调节管至试样的中部和下部1/3处,按本条5、6款的步骤重复测定渗出的水量和水温,当不同水力坡降下测定的数据接近时,结束试验。

8)根据工程需要,改变试样的孔隙比,继续试验。 3 常水头渗透系数按下式计算:

kT=QL/AH (7.8.2-1)

式中: kT——水温为T℃使试样的渗透系数(cm/s); Q——时间t秒内的渗出水量(cm3); L——两测压管中心间的距离(cm); A——试样的断面积(cm2); H——平均水位差(cm); t——时间(s)。

注:平均水位差H可按(H1+H2)/2公式计算。

4 标准温度下的渗透系数按下式计算:

k20=kTηT/η

20

(7.8.2-2)

式中 k20——标准温度时试样的渗透系数(cm/s); ηT——T℃时水的动力粘滞系数(kPa·s); η20——20℃水的动力粘滞系数(kPa·s)。 7.8.3 变水头渗透试验

1 仪器设备:

1)南55型渗透仪:试样高L=4cm,试样横截面积A=30cm2;

2)辅助设备:变水头管、供水瓶、进水管、切土器、秒表、温度计、削土刀、凡士林等。

2 试验步骤:

1)将盛有试样的环刀套入渗透容器,装好各部位止水圈。注意试样上下透 水石和滤纸按先后顺序装好,盖上顶盖,拧紧顶部螺丝,不得漏水漏气。 2)把进水管口与供水装置连通,并通水排气放平容器,关闭进水夹。

3)向变水头管注纯水至预定高度,水头高度根据试样结构的疏松程度确定,

一般不应大于2m,待水位稳定后切断水源,开进水夹,使水通过试样,当出口有水溢出时开始记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,并测记出水口的水温。

4)将变水头管中的水位变换高度,待水位稳定再进行测记水头和时间变化,重复试验5~6次。当不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内时,结束试验。

3 变水头渗透系数按下式计算:

k?2.3ha?Llog1 (7.8.3-1)

A(t2?t1)h2式中 α——变水头管的断面积(cm2); 2.3——ln和log的变化因数;

L——渗径,即试样高度(mm);

t1、t2 ——分别为测读水头的起始和终止时间(s); h1、h2 ——起始和终止水头。

4 标准温度下的渗透系数按式(7.8.2-2)计算。

7.9 固结试验(标准固结试验)

7.9.1 本试验方法适用于饱和的粘土。当只进行压缩时,允许用于非饱和土。 7.9.2 本试验所用的主要仪器设备,应符合下列规定:

1 固结容器:由环刀、护环、透水板、水槽、加压上盖组成 。 1) 环刀:内径为 61.8mm 和 79.8mm ,高度为 20mm 。环刀应具有一定的刚度,内壁应保持较高的光洁度,宜涂一薄层硅脂或聚四氟乙烯。 2) 透水板:氧化铝或不受腐蚀的金属材料制成,其渗透系数应大于试样的渗透系数。用固定式容器时,顶部透水板直径应小于环刀内径 O.2 ~ 0.5mm ;用浮环式容器时上下端透水板直径相等,均应小于环刀内径。 2 加压设备:应能垂直地在瞬间施加各级规定的压力,且没有冲击力,压力准确度应符合现行国家标准《土工仪器的基本参数及通用技术条件》GB/T15406 的规定。

3 变形量测设备;量程 10mm ,最小分度值为 0.01mm 的百分表或准

确度为全量程 O.2 %的位移传感器。

7.9.3 固结仪及加压设备应定期校准,并应作仪器变形校正曲线,具体操作见有关标准。

7.9.4 试样制备应按本标准第 6.1.4 条的规定进行。并测定试样的含水率和密度,取切下的余土测定土粒比重。试样需要饱和时,应按本标准第 6.2.4 条步骤的规定进行抽气饱和。

7.9.5 固结试验应按下列步骤进行:

1 在固结容器内放置护环、透水板和薄型滤纸,将带有试样的环刀装入护环内,放上导环、试样上依次放上薄型滤纸,透水板和加压上盖,并将固结容器置于加压框架正中,使加压上盖与加压框架中心对准,安装百分表或位移传感器。

注:滤纸和透水板的湿度应接近试样的湿度。

2 施加 lkPa 的预压力使试样与仪器上下各部件之间接触,将百分表或传感器调整到零位或测读初读数。

3 确定需要施加的各级压力,压力等级宜为 12.5、25、50、100、200、400、800、1600、3200kPa 。第一级压力的大小应视土的软硬程度而定,宜用 12.5、 25kPa 或 50kPa 。最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。只需测定压缩系数时,最大压力不小于 400kPa 。

4 需要确定原状土的先期固结压力时,初始段的荷重率应小于 1 ,可采用 0.5 或 0.25 。施加的压力应使测得的 e—logp 曲线下段出现直线段。对超固结土,应进行卸压,再加压来评价其再压缩特性。

5 对于饱和试样,施加第一级压力后应立即向水槽中注水浸没试样。非饱和试样进行压缩试验时,须用湿棉纱围住加压板周围。

6 需要测定沉降速率,固结系数时,施加每一级压力后宜按下列时间顺序测记试样的高度变化。时间为 6s、12s、1min、2min15s、4min、6min15s、 9min、12min15s、16min、20min15s、25min、30min15s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h ,至稳定为止。不需要测定沉降速率时,则施加加每级压力后 24h 测定试样高度变化作为稳定标准,只需测定压缩系数的试样,施加每级压力后,每小时变形达 0.01mm 时,测定试样高度变化

作为稳定标准。按此步骤逐级加压至试验结束。 注:测定沉降速率仅适用饱和土。

7 需要进行回弹试验时,可在某级压力下固结稳定后退压,直至退到要求的压力,每次退压至 24h 后测定试样的回弹量。

8 试验结束后吸去容器中的水,迅速拆除仪器各部件,取出整块试样,测定含水率。

7.9.6 试样的初始孔隙比,应接下式计算:

7.9.6)

式中 e0 —— 试样的初始孔隙比。

(

7.9.7 各级压力下试样固结稳定后的单位沉降量,应按下式计算:

式中

(7.9.7)

—— 某级压力下的单位沉降量 (mm/m)

—— 试样的初始高度 (mm)

—— 某级压力下试样固结稳定后的总变形量 (mm)( 等于

该级压力下固结稳定读数减去仪器变形量 ) 103 —— 单位换算系数。

7.9.8 各级压力下试样固结稳定后的孔隙比,应按下式计算

式中 —— 各级压力下试样固结稳定后的孔隙比。 7.9.9 某一压力范围内的压缩系数,应按下式计算:

式中

—— 压缩系数 (MPa-1)

pi —— 某级压力值 (MPa)


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