土工试验操作规程

土工试验操作规程河南地矿集团岩土工程有限公司第1页第一章试样制备1.1.1本试验方法适用于颗粒粒径小于60mm的原状土和扰动土。1.1.2根据力学性质试验项目要求，原状土样同一组试样间密度的允许差值为0.03g/cm3；扰动土样同一组试样的密度与要求的密度之差不得大于±0.01g/cm3；一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1%。1.1.3试样制备需的主要仪器设备，应符合下列规定：1细筛：孔径0.5mm，2mm。2洗筛：孔径0.075mm。3台秤和天平：称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。4环刀：不锈钢材料制成，内径61.8mm和79.8mm，高20mm；内径61.8mm，高40mm。5其他：包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。1.1.4原状土试样制备，应按下列步骤进行：1将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样取出土样。检查土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时，不应制备力学性质试验的试样。2根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，秤环刀和土的总质量。3从余土中取代表性试样测定含水率，比重、颗粒分析、界限含水率等项试验的取样，应按本标准第1.1.5条2款步骤的规定进行。4切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述，对低塑性和高灵敏度的软土、制样时不得扰动。1.1.5扰动土试样的备样，应按下列步骤进行：1将土样从土样筒或包装袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。2对均质和含有机质的土样，宜采用天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率试验。对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样，置于通风处凉干至碾散为止。对砂土和进行比重试验的土样宜在105～110℃温度下烘干，对有机质含量超过5%的土、含石膏和硫酸盐的土，应在65～70℃温度下烘干。土工试验操作规程河南地矿集团岩土工程有限公司第2页3将风干或烘干的土样放在橡皮板上用橡皮锤碾散。4对分散后的粗粒土和细粒土，应按本标准表B.1.1的要求过筛。对含细粒土的砾质土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后按不同试验项目的要求进行过筛。第二章含水率试验2.1.1本试验方法适用于粗粒土、细粒土和有机质土。2.1.2本试验所用的主要仪器设备，符合下列规定：1电热烘箱：应能控制温度为105～110℃。2天平：称量200g，最小分度值0.01g；称量1000g，最小分度值0.1g。2.1.3含水率试验，应按下列步骤进行：1取具有代表性试样15～30g或用环刀中的试样，有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g，放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。2打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110℃的恒温下烘至恒量。烘干时间对粘土、粉土不得小于8h，对砂土不得小于6h，对含有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65～70℃的恒温下烘至恒量。3将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，准确至0.01g。2.1.4试样的含水率，应按下式计算，准确至0.1%。ω0=（m0/md-1）×100%(2.1.4)式中md——干土质量（g）m0——湿土质量（g）2.1.5含水率试验的记录格式见书《GB/T50123—1999》附录D表D—1。第三章界限含水率试验3.1液、塑限联合测定法3.1.1本试验方法适用于粒径小于0.5mm以及有机质含量不大于试样总质量5%的土。3.1.2本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：1液、塑限联合测定仪：包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯。圆锥质量为76g，锥角为30°；读数显示宜采用光电式，试样杯内径为40mm，高度为30mm。2天平：称量200g，最小分度值0.01g。土工试验操作规程河南地矿集团岩土工程有限公司第3页3.1.3液、塑限联合测定法试验，应按下列步骤进行：1本试验宜采用天然含水率试样，当土样不均匀时，采用风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时，应过0.5mm筛。2当采用天然含水率土样时，取代表性土样250g；采用风干试样时，取0.5mm筛下的代表性土样200g，将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，放入调土皿，浸润过夜。3将制备的试样充分调拌均匀，填入试样杯中，填样时不应留有空隙，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入试样杯中，填满后刮平表面。4将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。5调节零点，将屏幕上的标尺调在零位，调整升降座，使圆锥尖接触试样表面，批示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经5s后测读圆锥下沉深度（显示在屏幕上），取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附近的试样不少于10g，放入称量盒内，测定含水率。6将全部试样再加水或吹干并调匀，重复本条3至5款的步骤分别测定第二点、第三点试样的圆锥下沉深度及相应的含水率，液塑限联合测定应不少于三点。3.1.4试样的含水率应按本标准式（2.1.4）计算。3.1.5以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制关系曲线（见书《GB/T50123—1999》图8.1.5），三点应在一直线上如图中A线。当三点不在一直线上时，通过高含水率的点和其余两点连成二条直线，在下沉为2mm处查得相应的2个含水率，当两个含水率的差值小于2%时，应以两点含水率的平均值与高含水率的点连一直线如图中B线，当两个含水率的差值大于、等于2%时，应重做试验。3.1.6在含水率与圆锥下沉深度的关系图（见《GB/T50123—1999》图8.1.5）上查得下沉深度为17mm所对应的含水率为液限，查得下沉深度为10mm所对应的含水率为10mm液限，查得下沉深度2mm所对应的含水率为塑限，取值以百分数表示，准确至0.1%。3.1.7塑性指数应按下式计算：Ip=ωL-ωP(3.1.7)式中Ip——塑性指数ωL——液限（%）ωP——塑限（%）土工试验操作规程河南地矿集团岩土工程有限公司第4页3.1.8液性指数应按下式计算IL=（ω0-ωP）/IP(4.1.8)式中IL——液性指数，计算至0.01。3.1.9液、塑限联合测定法试验的记录格式见GB/T50123—1999附录D表D—12。第四章固结试验第一节一般规定4.1.1本试验应根据土和尾矿的类别与工程要求，分别采用下列方法：1压缩试验：适用于粘性土、粘性尾矿、粉土和尾粉土。2先期固结压力试验：适用于原状的粘性土、粘性尾矿、粉土和尾粉土。3固结系数试验：适用于饱和的粘性土和粘性尾矿。4.1.2本试验原状土样的试样制备应按本规程第1.1.1条——1.1.5条的规定进行，扰动土样的试样制备应按《土工试验规程》规定进行，当试样需要饱和时，应按《土工试验规程》规定进行。4.1.3本试验中百分表读数应估读至0.001mm。第二节仪器设备4.2.1主要仪器设备应符合下列规定：一、固结仪：主要包括1固结容器：如《土工试验规程》中16.2.1所示，环刀内径61.8mm和79.8mm，高20mm。2加压设备：杠杆式、榜称式或其他形式的加压设备。最大轴向压力视测定项目分为400kPa及4000kPa二种，其灵敏度应为最大输出压力值的0.02%。二、百分表：量程10mm，分度值0.01mm。三、其他：秒表、滤纸等。4.2.2杠杆式固结仪使用前应符合下列规定：一、台面与加压横梁应保持水平，传力拉杆与台面通孔壁应无磨擦。二、加压杠杆应处于水平状态，杠杆摆动应灵活。三、固结容器组件应齐全、配套、百分表支架应牢固，百分表表杆应灵活。四、砝码应与试样面积和压力等级相匹配。4.2.3固结仪应定期校正，校正方法应符合《土工试验规程SU14-95》《杠杆式固结仪校验方法》。土工试验操作规程河南地矿集团岩土工程有限公司第5页第三节压缩试验4.3.1本试验应按下列步骤进行：一、在固结容器内，依次放置护环，透水板和滤纸，护环内放入带试样的环刀（刃口向下），套上导环，试样上依次放置滤纸、透水板用传压板，滤纸和透水板的湿度应接近试样的湿度。二、将容器置于加压框架正中，使传压板与加压框架中心对准，施加1-2kPa的接触压力，安装百分表，将其指针调至最大最程的零点。三、根据土的自重压力和软硬程度施加第一级压力25kPa或多或50kPa，对于饱和的试样或工程要求浸水的试样，立即向容器内注入纯水，水面应高出试样顶面，并保持该水面至试验结束。对于非饱和试样，宜用湿棉纱围住传压板四周。四、加压后，每隔1h测记百分表读数一次，直至试样变形稳定为止，变形稳定标准应为百分表读数每小时的变化不大于0.01mm。五、试样在第一级压力下变形稳定后，施加下一级压力，并以此类推。压力等级顺序宜为25、50、100、200、300、400kPa，最后一级压力应大于土的自重压力与附加压力之和。六、测记最后一级压力下的试样变形稳定读数，拆卸百分表，退除压力，取出容器，排除容器内的积水。取出传压板、导环、透水板、滤纸、带试样的环刀及护环等，并推出试样，擦净固结容器。需要时应按《土工试验规程》第四章的规定，测定试样的含水量。4.3.2某级压力下试样变形稳定后的孔隙比，应按下式计算：∑△hiei=e0-————(1+e0)(4.3.2)h0式中ei——某级压力下试样变形稳定后的孔隙比，计算至0.001；∑△hi——某级压力下试样变形稳定后的总变形量，等于该压力下百分表的稳定读数减去该压力的仪器变形量（mm）。4.3.3在直角坐标纸上，以孔隙比为纵坐标，压力为横坐标，绘制孔隙比与压力关系曲线，如《土工试验规程（YSJ225-92）》图6.3.3所示。4.3.4某一压力范围内的压缩系数应按下式计算：av=(ei-ei+1)/(Pi+1-Pi)×103(4.3.4)式中av——压力Pi至Pi+1间的压缩系数（Mpa-1），计算至0.01Mpa-1；土工试验操作规程河南地矿集团岩土工程有限公司第6页ei+1——在压力Pi+1下试样变形稳定后的空隙比；Pi——土的自重压力或P=100kPa；Pi+1——土的自重压力与附加压力之和或P=200kPa。4.3.5某一压力范围内的压缩模量应按下列公式计算：Es=(1+e0)/av(4.3.5)式中Es——压缩模量（Mpa），计算至0.1Mpa。4.3.6本试验记录格式应符合《土工试验规程（GB/T50123-1999）》附表D表D-23。第四节先期固结压力试验4.4.1本试验应按下列步骤进行：一、试样安装按本章4.3.1条一至二款的规定进行。二、根据土的自重压力和软硬程度施加第一级压力12.5kPa或25kPa，对于饱和试样，立即向容器内注入纯水，水面应高出试样顶面，并保持该水面至试验结束。对于非饱和试样，宜用湿棉纱围住传压板四周。三、加压后，每隔1h测记百分表读数一次，直至试样变形稳定为止，变形稳定标准应为百分表读数每小时的变化不大于0.005mm或每级压力下固结24h。四、试样在第一级压力下变形稳定后，施加下一级压力，并以此类推，加压时，荷重率宜小于1，一般压力等级顺序为12.5、25、50、75、100、150、200、300、400、800、1200、1600、2400、3200kPa。试验过程中，压力等级可根据土的状态增减，最后一级压力应使e—lgP曲线下段出现不少于三个压力点的直线段。五、对超固结土必须进行回弹试验。退压应从大于先期固结压力的压力等级开始，按加压等级相反的顺序逐级退压至第一级压力，再按加压等级顺序加压至最后一级压力。每次退压后，每隔1h测记百分表读数一次，直至试样回弹变形稳定为止。回弹变形稳定标准与回压变形稳定标准相同。当退压等级次数超过5次时，可每二级退压一次。六、测记最后一次压力下的试样变形稳定