4  試樣制備和飽和

                                     4.1  一 般 規(guī) 定

4.1.1      試樣制備的擾動(dòng)土和原狀土的顆粒粒徑應(yīng)小于60mm。

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

4.1.3      試樣制備的數(shù)量視試驗(yàn)需要而定，應(yīng)多制備1個(gè)～2個(gè)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±2%;擾動(dòng)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(dòng)土平行試驗(yàn)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 % 。

4.1.4      擾動(dòng)土試樣的制備視工程實(shí)際情況可分別采用擊樣法、擊 實(shí)法和壓樣法。

4.2  儀 器 設(shè) 備

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

1    篩：孔徑20mm 、5mm 、2mm 、0.5mm;

2   洗篩：孔徑0.075mm;

3     臺(tái)秤：稱量10kg～40kg,  分度值5g;

4    天平：稱量1000g, 分度值0.1g; 稱量200g, 分度值0.01g;

5    碎土器：磨土機(jī)；

6    擊實(shí)器：包括活塞、導(dǎo)筒和環(huán)刀；

7    抽氣機(jī)(附真空表);

8    飽和器(附金屬或玻璃的真空缸)。

4.2.2      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。

4.3  擾動(dòng)土試樣預(yù)備程序

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

1    對(duì)擾動(dòng)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(shí)，將擾動(dòng)土充分拌勻，取代表性土樣進(jìn)行含 水率測(cè)定。

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

3    根據(jù)試驗(yàn)所需試樣數(shù)量，將碾散后的土樣過(guò)篩。過(guò)篩后用 四分對(duì)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(hào)、土樣編號(hào)、過(guò)篩孔 徑、用途、制備日期和試驗(yàn)人員，以備各項(xiàng)試驗(yàn)之用。對(duì)風(fēng)干土，應(yīng) 測(cè)定風(fēng)干含水率。

4    配制一定含水率的試樣，取過(guò)篩的風(fēng)干土1kg～5kg,   平鋪 在不吸水的盤(pán)內(nèi)，按本標(biāo)準(zhǔn)式(4.7.2)計(jì)算所需的加水量，用噴霧 器噴灑預(yù)計(jì)的加水量，靜置一段時(shí)間，裝入玻璃缸內(nèi)密封，潤(rùn)濕一 晝夜備用，砂性土潤(rùn)濕時(shí)間可酌情減短。

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

6    對(duì)不同土層的土樣制備混合土試樣時(shí)，應(yīng)根據(jù)各土層厚 度，按權(quán)數(shù)計(jì)算相應(yīng)的質(zhì)量配合，然后應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第4.3.1條第1 款～第4款的規(guī)定進(jìn)行擾動(dòng)土的預(yù)備工作。

4.3.2      粗粒土試樣預(yù)備程序應(yīng)符合下列規(guī)定：

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

2    當(dāng)有部分黏土依附在砂礫石表面時(shí)，先用水浸泡，將浸泡過(guò)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(yàn)用。

3   將沖洗下來(lái)的土漿風(fēng)干至易碾散為止，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第4.3.1 條第2款～第4款的規(guī)定進(jìn)行預(yù)備工作。

4.4  擾動(dòng)土試樣制備

4.4.1       擾動(dòng)土試樣的制備，根據(jù)工程實(shí)際情況可分別采用擊樣 法、擊實(shí)法和壓樣法。

4.4.2      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(4.7.1)、式(4.7.2)計(jì)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(shí)器內(nèi)，用擊實(shí) 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4.1.3條的規(guī)定。

4.4.3      擊實(shí)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(4.7.1)、式(4.7.2)計(jì)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(shí)到所需的密度，用推土器推出。

3    將試驗(yàn)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(cè)  定環(huán)刀兩端削下土樣的含水率，應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第4.1.3條的規(guī)定。 

4.4.4      壓樣法應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1   應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第4.4.2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4.1.3條的規(guī)定。

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

4.5  原狀土試樣制備

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

4.5.2      應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第4.4.3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。

4.5.3       切削過(guò)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(shí)記錄土樣有無(wú)雜質(zhì)、土質(zhì)是否均勻、有無(wú)裂縫 等情況。

4.5.4      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(bǔ)做試驗(yàn)之用；切削的余土做物理性試驗(yàn)。

4.5.5      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(yàn)或飽和時(shí)，應(yīng)將試樣暫存于保濕器內(nèi)。

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

4.6  試 樣 飽 和

4.6.1      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^-4cm/s  時(shí)，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^-4cm/s  時(shí)，宜采 用真空飽和法；當(dāng)土的結(jié)構(gòu)性較弱時(shí)，抽氣可能發(fā)生擾動(dòng)者，不宜 采用真空飽和法。

4.6.2       毛管飽和法應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1    選用框式飽和器(圖4.6.2),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(guò)框架兩端的螺絲 將透水板、環(huán)刀夾緊；

圖4.6.2  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(méi)；

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(kāi)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(4.7.5)計(jì)算飽和度；

5 如飽和度小于95%時(shí)，將環(huán)刀再裝入飽和器，浸入水中延長(zhǎng)飽和時(shí)間直至滿足要求。

4.6.3  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4.6.3- 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(gè)環(huán)刀在上下夾板間夾緊；

2    裝好試樣的飽和器放入真空缸內(nèi)(圖4.6.3-2),蓋上缸 蓋，蓋縫內(nèi)應(yīng)涂一薄層凡士林，以防漏氣；

圖4.6.3-1 重疊式飽和器

1一夾板；2一透水板；3一環(huán)刀；4一拉桿

圖4.6.3-2 真空缸

1一二通閥；2-橡皮塞；3一真空缸；4一管夾；

5一引水管；7—飽和器；8一排氣管；9—接抽氣機(jī)

3    關(guān)管夾、開(kāi)二通閥，將抽氣機(jī)與真空缸接通，開(kāi)動(dòng)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(kāi)啟管夾，使清水由引水管徐徐  注入真空缸內(nèi)；在注水過(guò)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    待飽和器完全淹沒(méi)水中后即停止抽氣，將引水管自水缸中提出，開(kāi)管夾令空氣進(jìn)入真空缸內(nèi)，靜置一定時(shí)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4.6.2條第4款的規(guī)定取出試樣，稱量，計(jì)算飽和度。

4.7 計(jì)算和記錄

4.7.1 干土質(zhì)量應(yīng)按下式計(jì)算：

                      (4.7.1)

式中：m_d—— 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)(%)。

4.7.2 土樣制備含水率所加水量應(yīng)按下式計(jì)算：

          (4.7.2)

式中：m_w——土樣所需加水質(zhì)量(g);

w'——土樣所要求的含水率(%)。

4.7.3  制備擾動(dòng)土試樣所需總土質(zhì)量應(yīng)按下式計(jì)算：

           (4.7.3)

式中：ρ_d——制備試樣所要求的干密度(g/cm3);

V—— 計(jì)算出擊實(shí)土樣體積或壓樣器所用環(huán)刀容積(cm3)。

4.7.4 制備擾動(dòng)土樣應(yīng)增加的水量應(yīng)按下式計(jì)算：

                  (4.7.4)

式中：△m_w—— 制備擾動(dòng)土樣應(yīng)增加的水量(g)。

4.7.5 飽和度應(yīng)按下式計(jì)算：

  (4.7.5)

 式中：S_r—— 飽和度(%);

ρ—— 飽和后的密度(g/cm3);

G_s——土粒比重；

e——土的孔隙比；

w—— 飽和后的含水率(%)。

4.7.6     擾動(dòng)土開(kāi)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(kāi)土記錄應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄 D 表 D.2的規(guī)定。