土工试验作业指导书(7)

2020-05-04 12:07

7.9.10 某一压力范围内的压缩模量,应按下式计算:

式中

—— 某压力范围内的压缩模量 (MPa) 。

7.9.11 某一压力范围内的体积压缩系数,应按下式计算 :

式中:

—— 某压力范围内的体积压缩系数 (MPa-1) 。

7.9.12 压缩指数和回弹指数,应按下式计算:

式中: Cc —— 压缩指数; Cs —— 回弹指数。

7.10 天然坡角试验:

7.10.1 天然角是砂类土在堆积时其天然坡面和水平面所形成的最大倾角。 7.10.2 本试验的目的是测定砂类土在充分风干状态下和水下状态的天然坡角。 7.10.3 本试验采用圆盘提升法。适用于粒径小于5mm且不含粉粒的砂类土。 7.10.4 试验所需仪器:

1 天然坡角测定仪:圆盘直径10cm,适用于粒径小于2mm的砂类土,圆盘直径20cm,适用于粒径小于5mm的砂类土。 2 勺、水槽等。 7.10.5 试验步骤:

1 取代表性的充分风干试样若干。转动制动器,使圆盘落在底盘中。用勺沿铁杆四周倾倒试样,勺离试样表面的高度始终保持在1cm左右,直至圆盘的外缘完全蓄满为止。

2 徐徐转动制动器,使圆盘平稳升起,直至离开底盘内的试样为止。读取锥顶与铁杆接触处的刻度(tanαc)。

3 如需继续测定水下状态的天然坡角时,重复以上步骤测读锥顶与铁杆接

触处的刻度后,将盛满试样的圆盘缓缓地沉入水槽中。当锥体全部浸入水中后,停止下沉,待充分饱和,直至无气泡上升为止。

4 再徐徐转动制动器,使圆盘由水中升起。当锥体露出水面时,再读取锥顶与铁杆接触处的刻度(tanαw)。

5 根据已测得的值tanαc和tanαw,可从三角函数表中查得天然坡角。 6 试验进行两次平行测定,取算术平均值,以整数(度)表示。

7.11 膨胀率试验:

7.11.1 有荷载膨胀率试验:

1 本试验方法适用于测定原状土或扰动土粘土在特定荷载和有侧限条件下的膨胀率。 2 主要仪器:

1)固结仪:应附加载设备,试验前必须率定不同压力下的仪器变形量,加压上盖应为轻质材料并带护环。

2)环刀:内径为 61.8mm 或 79.8mm ,高度为 20mm 。

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。 3 试验步骤:

1)试样制备按本指导书第6.1.4条或第6.1.6条的步骤进行。

2)试样安装按本指导书第7.9.5条1、2条的步骤进行,并在试样和透水板之间加薄型滤纸。

3)分级或一次连续施加所要求的荷载(一般指上覆土质量或上覆土加上建筑物附加荷载),直至变形稳定,测记位移计读数,变形稳定标准为每小时变形不超过0.01mm,再自下而上向容器内注入纯水,并保持水面高出试样 5mm。

4)浸水后每隔 2h测记读数一次,直至两次读数差值不超过 0.01mm 时膨胀稳定,测记位移计读数。

5)试验结束,吸去容器中的水,卸除荷载,取出试样,称试样质量,并测定其含水率。

4 特定荷载下的膨胀率应按式(7.11.1)计算,准确至 0.01%。

δep=(Ζp+λ-Ζ0)/h0 ×100 (7.11.1)

式中 δep——某荷载下的膨胀率(%);

Ζp——某荷载下膨胀稳定后的位移计读数(mm); Ζ0——加荷前位移计读数(mm); λ——某荷载下的仪器压缩变形量(mm); h0——试样的初始高度(mm)。 7.11.2 无荷载膨胀率试验:

1 主要仪器设备与7.11.1相同。 2 试验步骤:

1)试样制备按本指导书第6.1.4条或第6.1.6条的步骤进行。 2)试样安装按本指导书第7.9.5条1、2条的步骤进行。

3)自下而上向容器内注入纯水,并保持水面高出试样 5mm,注水后每隔 2h 测记位移计读数一次,直至两次读数差值不超过 0.01mm 时,膨胀稳定。

4)试验结束后,吸去容器中的水,取出试样,称试样质量,测定其含水率和密度,并计算孔隙比。

3 任一时间的膨胀率应按式(7.11.2)计算,准确至 0.01%。

δe=(Ζt -Ζ0)/h0 ×100 (7.11.2)

式中 δe——时间为t时的无荷载膨胀率(%); Ζt——时间为t时的位移计读数(mm); Ζ0——加荷前位移计读数(mm); h0——试样的初始高度(mm)。

7.12 收缩试验:

7.12.1 本方法适用于原状土与击实粘土。 7.12.2 所需仪器设备:

1 收缩仪:多孔板上的面积应占整个板面积的50%以上。 2 环刀:内径为 61.8mm,高度为 20mm 。 3 百分表; 4 烘箱;

5 天平:精确至0.1g。

7.12.3 试验步骤:

1 试样制备按本指导书第6.1.4条或第6.1.6条的步骤进行。将试样推出环刀置于多孔板上,称试样和多孔板的质量,准确至0.1g。装好百分表,记下初始读数。

2 在室温不得高于30℃条件下进行收缩试验,根据试样含水率及收缩速度,每隔1~4h测记百分表读数,并称整套装置和试样质量,准确至0.1g,2d后,每隔6~24h测记百分表读数并称质量,至两次百分表读数基本不变。称质量时应保持百分表读数不变。在收缩曲线的Ⅰ阶段内,应取得不少于4个数据。

3 试验结束,取出试样,并在105~110℃下烘干。称干土质量,准确至0.1g。

7.12.4 试样在不同时间的含水率,按下式计算:

ωi=(mi/md-1)×100 (7.12.4)

式中 ωi——某时刻试样的含水率(%); mi ——某时刻试样的质量(g); md ——试样烘干后的质量(g)。 7.12.5 线缩率按下式计算:

δsi=(Ζt -Ζ0)/h0 ×100 (7.12.5)

式中 δsi——试样在某时刻的线缩率(%); 7.12.6 体缩率按下式计算:

δsi=(V0 –Vd)/V0 ×100 (7.12.6)

7.12.7 土的缩限按下列作图法确定:

以线缩率为纵坐标,含水率为横坐标,绘制关系曲线,延长第Ⅰ、Ⅲ阶段的直线段至相交,焦点E所对应的横坐标ωs即为原状土的缩限。 7.12.8 收缩系数按下式计算:

λn=Δδsi/Δω (7.12.7)

式中 λn ——竖向收缩系数;

Δω——收缩曲线上第Ⅰ阶段两点间的含水率之差(%); Δδsi——与ω相对应的两点线缩率之差(%)。

7.13 直接剪切试验:

7.13.1 目的: 测定土的抗剪强度。

7.13.2 基本原理: 土的抗剪强度是土在外力作用下,其一部份土体对于另一部份土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。该试验是将同一种土的几个试样分别在不同的垂直压力作用下,沿固定的剪切面直接施加水平剪力,得到破坏时的剪应力,然后根据库仑定律,确定土的抗剪强度指标:内摩擦角和凝聚力。 7.13.3 慢剪试验:

1 本试验方法适用于细粒土。

2 本试验所用的主要仪器设备,应符合下列规定:

1)等应变控制式直剪仪:由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力 计、位移量测系统组成。

2)环刀:内径 61 . 8mm ,高度 20mm 。

3)位移量测设备:量程为 10mm ,分度值为 0.01mm 的百分表或准确度为全量程 0.2 %的传感器。

3 慢剪试验,应按下列步骤进行:

1) 原状土试样制备,应按本指导书第 6.1.4 条的步骤进行,扰动±试样制备按本标准第6.1.6 条的步骤进行,每组试样不得少于 4 个;当试样需要饱和时,应按本标准第 6.2.4 条的步骤进行。

2)对准剪切容器上下盒,插入固定销,在下盒内放透水板和滤纸,将带有试样的环刀刃口向上,对准剪切盒口,在试样上放滤纸和透水板,将试样小心地推入剪切盒内。

注:透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。

3)移动传动装置,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触,依次放上传压板、加压框架,安装垂直位移和水平位移量测装置,并调至零位或测记初读数。 4)根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力,对松软试样垂直压力应分级施加,以防土样挤出。施加压力后,向盒内注水,当试样为非饱和试样时,应在加压板周围包以湿棉纱。

5)施加垂直压力后,每 1h 测读垂直变形一次。直至试样固结变形稳定。变形稳定标准为每小时不大于 0.005mm 。


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