33    凍土密度試驗

33.1  一 般 規(guī) 定

33.1.1      土樣應為原狀凍土或人工凍土。

33.1.2       凍土密度試驗應根據凍土的特點和試驗條件選用浮稱 法、聯(lián)合測定法、環(huán)刀法或充砂法：

1   浮稱法用于表面無顯著孔隙的凍土；

2    聯(lián)合測定法用于砂質凍土和層狀、網狀結構的黏質凍土；

3    環(huán)刀法用于溫度高于一3℃的黏質和砂質凍土；

4    充砂法用于表面有明顯孔隙的凍土。

33.1.3      凍土密度試驗宜在負溫環(huán)境下進行。無負溫環(huán)境時，應采 取保溫措施和快速測定。在試驗過程中，凍土表面不得發(fā)生融化。

33.2  浮  稱  法

33.2.1       本試驗所用的主要儀器設備應符合下列規(guī)定：

1    天平(圖33.2.1):稱量1000g, 分度值0. 1g;

2    液體密度計：分度值0.001g/cm3;

3    溫度計：測量范圍為-30℃~+20℃,分度值為0.1℃;

4    量筒：容積為1000mL;

5    盛液筒：容積為1000mL～2000mL。

33.2.2      浮稱法試驗應按下列步驟進行：

1    調整天平，將盛液筒置于天平一端；

2    切取質量為300g～1000g 的凍土試樣，用細線捆緊，放入盛液筒中并懸吊在天平掛鉤上稱量，準確至0.1g;

3    將事先預冷接近凍土試樣溫度的煤油緩慢注入盛液筒，液 面宜超過試樣頂面2cm, 并用溫度計量測煤油溫度，準確至0.1℃;

4  稱取試樣在煤油中的質量，準確至0.1g;

5  從煤油中取出凍土試樣，削去表層帶煤油的部分，然后按 規(guī)定取樣測定凍土的含水率；

6  采用0℃水時，應快速測定，試樣表面不得發(fā)生融化。

圖33.2.1 浮重天平

 33.2.3  凍土密度應按下列公式計算：

 （33.2.3-1)

 (33.2.3-2)

式中：p_f—— 凍土密度(g/cm3);

m_f0—— 凍土試樣質量(g);

V_f—— 凍土試樣體積(cm3);

m_fm——凍土試樣在煤油中的質量(g);

ρ_m—— 試驗溫度下煤油的密度(g/cm3), 可由煤油密度與溫度關系曲線查得。

33.2.4  凍土干密度應按下式計算，計算至0.01g/cm3:

(33.2.4)

式中：ρ_fd—— 凍土干密度(g/cm3)。

33.2.5  凍土密度試驗應進行不少于2組平行試驗。對于整體狀 構造的凍土，兩次測定的最大允許差值應為±0.03g/cm3,   并取其 算術平均值；對于層狀和網狀構造和其他富冰凍土，宜提出兩次測定值。

33.2.6  浮稱法凍土密度試驗的記錄格式應符合本標準附錄 D 表 D.62  的規(guī)定。

33.3  聯(lián)合測定法

33.3.1  本試驗所用的儀器設備應符合本試驗第32 .3 . 1條的規(guī)定。

33.3.2  本試驗方法應按本試驗第32.3.2條規(guī)定的步驟進行。

33.3.3  聯(lián)合測定法的凍土密度應按下列公式計算：

(33.3.3-1)

(33.3.3-2)

式中：——放入凍土試樣后筒、水、試樣的總質量(g)。

33.3.4  聯(lián)合測定法的凍土干密度應按本標準式(33.2.4)計算。

33.3.5 本試驗應進行兩次平行試驗。試驗結果取其算術平均值。

33.4  環(huán)  刀  法

33.4.1  本試驗所用的儀器設備應符合下列規(guī)定：

1  環(huán)刀：容積不得小于500cm3;

2  天平：稱量3000g, 分度值0.2g;

3    其他：切土器、鋼絲鋸。

33.4.2      環(huán)刀法試驗應按下列步驟進行：

1    本試驗宜在負溫環(huán)境中進行。無負溫環(huán)境時，必須快速進行。切樣和試驗過程中的試樣表面不得發(fā)生融化。

2    取原狀土樣，整平其兩端，將環(huán)刀刃口向下放在土樣上。

3    用切土刀(或鋼絲鋸)將土樣削成大于環(huán)刀直徑的土柱，然后將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環(huán)刀為止。將兩端余土 削去修平，取剩余的代表性土樣測定含水率。

4   擦凈環(huán)刀外壁稱量，算出凍土質量，準確至0.2g。

33.4.3      凍土密度和凍土干密度應按本標準式(33.2.3-1)和式 (33.2.4)計算。

33.4.4    本試驗應進行兩次平行試驗。其平行最大允許差值應為±0.03g/cm3 。 試驗結果取其算術平均值。

33.4.5      環(huán)刀法凍土密度試驗的記錄格式應符合本標準附錄 D 表 D.63 的確定。

33.5  充  砂  法

33.5.1      本試驗所用的主要儀器設備應符合下列規(guī)定：

1    金屬測筒：內徑宜用15cm, 高度宜用13cm;

2    量砂：粒徑0.25mm～0.50mm   的干凈標準砂；

3     漏斗：上口直徑可為15cm,  下口直徑為1.5cm, 高度為10cm;

4    天平：稱量5000g, 分度值1g。

33.5.2      充砂法試驗應按下列步驟進行：

1    切取凍土試樣，試樣宜取直徑為8cm～10cm,  高為8cm~10cm的圓形或(8～10)cm×(8～10)cm×(8～10)cm的方形體，試樣底面必須削平，稱試樣質量。

2     將試樣平面朝下放入測筒內，試樣底面與測筒底面必須接 觸緊密。 

3  用標準砂充填凍土試樣與筒壁之間的空隙和試樣頂面：

1)取一定量的清洗干凈校驗后的干凈標準砂，標準砂的溫 度應接近凍土試樣的溫度；

2)用漏斗架將漏斗置于測筒上方，漏斗下口與測筒上口應 保持5cm～10cm 的距離；

3)用薄板擋住漏斗下口，并將標準砂充滿漏斗后移開擋板， 使砂充入測筒，與此同時，不斷向漏斗中補充標準砂，使 砂面始終保持與漏斗上口齊平，在充砂過程中不得敲擊 或振動漏斗和測筒；

4)當測筒充滿標準砂后，移開漏斗，輕輕刮開砂面，使之與 測筒上口齊平，在刮砂過程中不應將砂壓密。

4  稱測筒、試樣和充砂的總質量。

33.5.3   凍土密度應按下列公式計算：

 (33.5.3-1) 

(33.5.3-2)

(33.5.3-3)

式中：m_tfs—— 測筒、試樣和量砂的總質量(g);

m_lt——測筒質量(g);

m_ts—— 筒、砂總質量(g);

ρ_ls—— 量砂的密度(g/cm3);

V_t——測筒容積(cm3)。

33.5.4  本試驗應進行兩次平行測定，其平行最大允許差值應為 ±0.03g/cm3,  試驗結果取其算術平均值。

33.5.5  充砂法凍土密度試驗的記錄格式應符合本標準附錄 D 表 D.64  的規(guī)定。