土工試樣制備和飽和試驗方法

本文引用GB/T 50123-2019《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》中試樣制備和飽和1.1試樣制備的擾動土和原狀土的顆粒粒徑應(yīng)小于60mm。

1.2制備特殊試樣的程序應(yīng)符合有關(guān)試驗的規(guī)定。

1.3試樣制備的數(shù)量視試驗需要而定，應(yīng)多制備1個～2個備用。原狀土樣同一組試樣的密度最大允許差值應(yīng)為±0.03g/cm3,含水率最大允許差值應(yīng)為士2%;擾動土樣制備試樣密度、含水率與制備標(biāo)準(zhǔn)之間最大允許差值應(yīng)分別為±0.02g/cm3與±1%;擾動土平行試驗或一組內(nèi)各試樣之間最大允許差值應(yīng)分別為±0.02g/cm3與±1%。

1.4擾動土試樣的制備視工程實際情況可分別采用擊樣法、擊實法和壓樣法。

2儀器設(shè)備

2.1制備試樣需用的主要儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：

• 篩：孔徑20mm、5mm、2mm、0.5mm;

• 洗篩：孔徑0.075mm;

• 臺秤：稱量10kg～40kg,分度值5g;

• 天平：稱量1000g,分度值0.1g;稱量200g,分度值0.01g;

• TD0102-1型粉碎機(jī)

• TD144J型土工三軸試驗擊實器：包括活塞、導(dǎo)筒和環(huán)刀；

• TD102-4型真空飽和法整體裝置抽氣機(jī)(附真空表);飽和器(附金屬或玻璃的真空缸)。

• 制備試樣需用的其他設(shè)備：烘箱、干燥器、保濕器、研缽、木錘、木碾、橡皮板、玻璃瓶、玻璃缸、修土刀、鋼絲鋸、凡士林、土樣標(biāo)簽及盛土器。

以上產(chǎn)品我公司均有生產(chǎn)和經(jīng)營。

3擾動土試樣預(yù)備程序

3.1細(xì)粒土試樣預(yù)備程序應(yīng)符合下列規(guī)定：

1對擾動土試樣進(jìn)行描述，描述內(nèi)容可包括顏色、土類、氣味及夾雜物；當(dāng)有需要時，將擾動土充分拌勻，取代表性土樣進(jìn)行含水率測定。

2將塊狀擾動土放在橡皮板上用木碾或利用碎土器碾散，碾散時勿壓碎顆粒；當(dāng)含水率較大時，可先風(fēng)干至易碾散為止。

3根據(jù)試驗所需試樣數(shù)量，將碾散后的土樣過篩。過篩后用四分對角取樣法或分砂器，取出足夠數(shù)量的代表性試樣裝入玻璃缸內(nèi)，試樣應(yīng)有標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)容應(yīng)包括任務(wù)單號、土樣編號、過篩孔徑、用途、制備日期和試驗人員，以備各項試驗之用。對風(fēng)干土，應(yīng)測定風(fēng)干含水率。

4配制一定含水率的試樣，取過篩的風(fēng)干土1kg～5kg,平鋪在不吸水的盤內(nèi)，按本標(biāo)準(zhǔn)式(7.2)計算所需的加水量，用噴霧器噴灑預(yù)計的加水量，靜置一段時間，裝入玻璃缸內(nèi)密封，潤濕一晝夜備用，砂性土潤濕時間可酌情減短。

5測定濕潤土樣不同位置的含水率，取樣點不應(yīng)少于2個，最大允許差值應(yīng)為±1%。

6對不同土層的土樣制備混合土試樣時，應(yīng)根據(jù)各土層厚度，按權(quán)數(shù)計算相應(yīng)的質(zhì)量配合，然后應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.1條第1款～第4款的規(guī)定進(jìn)行擾動土的預(yù)備工作。

3.2粗粒土試樣預(yù)備程序應(yīng)符合下列規(guī)定：

1對砂及砂礫土，可按四分法或分砂器細(xì)分土樣。取足夠試驗用的代表性土試樣供顆粒分析試驗用，其余過5mm篩。篩上和篩下土樣分別貯存，供做比重及相對密度等試驗用。取一部分過2mm篩的試樣供做直剪、固結(jié)力學(xué)性試驗用。

2當(dāng)有部分黏土依附在砂礫石表面時，先用水浸泡，將浸泡過的土樣在2mm篩上沖洗，取篩上及篩下代表性的試樣供做顆粒分析試驗用。

3將沖洗下來的土漿風(fēng)干至易碾散為止，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.1條第2款～第4款的規(guī)定進(jìn)行預(yù)備工作。

4擾動土試樣制備

1擾動土試樣的制備，根據(jù)工程實際情況可分別采用擊樣法、擊實法和壓樣法。

2擊樣法應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1根據(jù)模具的容積及所要求的干密度、含水率，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)式(7.1)、式(7.2)計算的用量制備濕土試樣；

2將濕土倒入模具內(nèi)，并固定在底板上的擊實器內(nèi)，用擊實方法將土擊入模具內(nèi)；

3稱取試樣質(zhì)量，應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第1.3條的規(guī)定。

3擊實法應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1根據(jù)試樣所要求的干密度、含水率，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)式(7.1)、式(7.2)計算的用量制備濕土試樣。

2應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第13.3.1條、第13.3.2條的規(guī)定，將土樣擊實到所需的密度，用推土器推出。

3將試驗用的切土環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刃口向下，放在土樣上。用切土刀將土樣切削成稍大于環(huán)刀直徑的土柱。然后將環(huán)刀垂直向下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環(huán)刀為止。削去兩端余土并修平。擦凈環(huán)刀外壁，稱環(huán)刀、土總量，準(zhǔn)確至0.1g,并應(yīng)測定環(huán)刀兩端削下土樣的含水率，應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第1.3條的規(guī)定。

4壓樣法應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第2條第1款的規(guī)定制備濕土試樣，稱出所需的濕土量。將濕土倒入壓樣器內(nèi)，拂平土樣表面，以靜壓力將土壓入。

2稱取試樣質(zhì)量，并應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第1.3條的規(guī)定。

5本試驗的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D表D.1的規(guī)定。

5原狀土試樣制備

5.1應(yīng)小心開啟原狀土樣包裝皮，辨別土樣上下和層次，整平土樣兩端。無特殊要求時，切土方向應(yīng)與天然層次垂直。

5.2應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3條第3款的操作步驟執(zhí)行，切取試樣，試樣與環(huán)刀應(yīng)密合。

5.3切削過程中，應(yīng)細(xì)心觀察土樣的情況，并應(yīng)描述土樣的層次、氣味、顏色，同時記錄土樣有無雜質(zhì)、土質(zhì)是否均勻、有無裂縫等情況。

5.4切取試樣后剩余的原狀土樣，應(yīng)用蠟紙包好置于保濕器內(nèi)，以備補做試驗之用；切削的余土做物理性試驗。

5.5應(yīng)視試樣本身及工程要求，決定試樣是否進(jìn)行飽和，當(dāng)不立即進(jìn)行試驗或飽和時，應(yīng)將試樣暫存于保濕器內(nèi)。

5.6原狀土開土記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D表D.2的規(guī)定。

6試樣飽和

6.1試樣飽和方法視土樣的透水性能，可選用浸水飽和法、毛管飽和法及真空抽氣飽和法。

1砂土可直接在儀器內(nèi)浸水飽和；

2較易透水的細(xì)粒土，滲透系數(shù)大于1×10??cm/s時，宜采用毛管飽和法；

3不易透水的細(xì)粒土，滲透系數(shù)小于1×10??cm/s時，宜采用真空飽和法；當(dāng)土的結(jié)構(gòu)性較弱時，抽氣可能發(fā)生擾動者，不宜采用真空飽和法。

6.2毛管飽和法應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1選用框式飽和器(圖6.2),在裝有試樣的環(huán)刀兩面貼放濾紙，再放兩塊大于環(huán)刀的透水板于濾紙上，通過框架兩端的螺絲將透水板、環(huán)刀夾緊；

圖6.2框式飽和器

1一框架；2一透水板；3一環(huán)刀

2將裝好試樣的飽和器放入水箱中，注入清水，水面不宜將試樣淹沒；

3關(guān)上箱蓋，防止水分蒸發(fā)，借土的毛細(xì)管作用使試樣飽和，約需3d;

4試樣飽和后，取出飽和器，松開螺絲，取出環(huán)刀，擦干外壁，吸去表面積水，取下試樣上下濾紙，稱環(huán)刀、土總量，準(zhǔn)確至0.1g,應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)式(7.5)計算飽和度；

5如飽和度小于95%時，將環(huán)刀再裝入飽和器，浸人水中延長飽和時間直至滿足要求。

6.3真空飽和法應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1選用重疊式飽和器(圖6.3-1)或框式飽和器，在重疊式飽和器下板正中放置稍大于環(huán)刀直徑的透水板和濾紙，將裝有試樣的環(huán)刀放在濾紙上，試樣上再放一張濾紙和一塊透水板，以此順序由下向上重疊至拉桿的高度，將飽和器上夾板放在最上部透水板上，旋緊拉桿上端的螺絲，將各個環(huán)刀在上下夾板間夾緊；

2裝好試樣的飽和器放人真空缸內(nèi)(圖6.3-2),蓋上缸蓋，蓋縫內(nèi)應(yīng)涂一薄層凡士林，以防漏氣；

圖6.3-1重疊式飽和器

1—夾板；2一透水板；3—環(huán)刀；4—拉桿

圖6.3-2真空缸

1—二通閥；2一橡皮塞；3—真空缸；4—管夾；5一引水管；7一飽和器；8一排氣管；9一接抽氣機(jī)

3關(guān)管夾、開二通閥，將抽氣機(jī)與真空缸接通，開動抽氣機(jī)，抽除缸內(nèi)及土中氣體，當(dāng)真空表接近-100kPa后，繼續(xù)抽氣，黏質(zhì)土約1h,粉質(zhì)土約0.5h后，稍微開啟管夾，使清水由引水管徐徐注入真空缸內(nèi)；在注水過程中，應(yīng)調(diào)節(jié)管夾，使真空表上的數(shù)值基本上保持不變；

4待飽和器淹沒水中后即停止抽氣，將引水管自水缸中提出，開管夾令空氣進(jìn)入真空缸內(nèi)，靜置一定時間，細(xì)粒土宜為10h,使試樣充分飽和；

5應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第6.2條第4款的規(guī)定取出試樣，稱量，計算飽和度。

7計算和記錄

7.1干土質(zhì)量應(yīng)按下式計算：

md=m0/（1+0.01w0）

式中：md——干土質(zhì)量(g);

m0——風(fēng)干土質(zhì)量(或天然濕土質(zhì)量)(g);

w0——風(fēng)干含水率(或天然含水率)(%)。

7.2土樣制備含水率所加水量應(yīng)按下式計算：

mw=m0/(1+0.01w0)×0.01*（w'-w0）

式中：mw——土樣所需加水質(zhì)量(g);

w'——土樣所要求的含水率(%)。

7.3制備擾動土試樣所需總土質(zhì)量應(yīng)按下式計算：

m0=（1+0.01w0）ρdV

式中：ρd—制備試樣所要求的干密度(g/cm3);

V——計算出擊實土樣體積或壓樣器所用環(huán)刀容積(cm3)。

7.4制備擾動土樣應(yīng)增加的水量應(yīng)按下式計算：

Δmw=0.01(w'—wo)ρdV

式中：

Δmw——制備擾動土樣應(yīng)增加的水量(g)。

7.5飽和度應(yīng)按下式計算：

Sr=（ρ-ρd）Gs/eρd×100或Sr=wGs/e

式中：Sr——飽和度(%);

ρ——飽和后的密度(g/cm3);

Gs——土粒比重；

e——土的孔隙比；

w——飽和后的含水率(%)。

7.6擾動土開土記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D表D.1的規(guī)定。原狀土開土記錄應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D表D.2的規(guī)定。