38     凍土融化壓縮試驗(yàn)

38.1  一 般 規(guī) 定

38.1.1       土樣應(yīng)為凍結(jié)黏土和粒徑小于2mm  的凍結(jié)砂質(zhì)土。

38.1.2       本試驗(yàn)試驗(yàn)宜在負(fù)溫環(huán)境下進(jìn)行。嚴(yán)禁在切樣和裝樣過 程中使試樣表面發(fā)生融化。試驗(yàn)過程中應(yīng)滿足自上而下單向融化。

38.2  儀 器 設(shè) 備

38.2.1       融化壓縮儀(圖38 .2 . 1)應(yīng)由加熱傳壓板應(yīng)采用導(dǎo)熱性能好的金屬材料制成。試樣環(huán)應(yīng)采用有機(jī)玻璃或其他導(dǎo)熱性低的 非金屬材料制成，其尺寸宜為：內(nèi)徑79.8mm,高40.0mm。保溫外套可用聚苯乙烯或聚氨酯泡沫塑料。

圖38.2.1 融化壓縮儀示意圖

38.2.2      加荷設(shè)備可采用量程為2000kPa  的杠桿式、磅秤式和其他相同量程的加荷設(shè)備，其最大允許誤差應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)儀器  固結(jié)儀  第1部分：單杠桿固結(jié)儀》GB/T 4935.1 的規(guī)定。

38.2.3      變形測(cè)量設(shè)備由百分表或位移傳感器組成，量程應(yīng)為 10mm, 分度值應(yīng)為0.01mm。

38.2.4      恒溫供水設(shè)備。

38.2.5      原狀凍土取樣器鉆具開口內(nèi)徑應(yīng)為79.8mm。

38.3  操 作 步 驟

38.3.1      在切樣和裝樣過程中不得使試樣表面發(fā)生融化。

38.3.2      用凍土取樣器鉆取凍上試樣，其高度應(yīng)大于試樣環(huán)高度。 將鉆樣剩余的凍土取樣測(cè)定含水率。鉆樣時(shí)必須保持試樣的層面  與原狀土一致，且不得上下倒置。

38.3.3      將凍土樣裝入試樣環(huán)，使之與環(huán)壁緊密接觸。刮平上、下 面，但不得造成試樣表面發(fā)生融化。測(cè)定凍土試樣的密度。

38.3.4      在融化壓縮容器底部先放透水板，其上放一張潤濕濾紙。 將裝有試樣的試樣環(huán)放在濾紙上，套上護(hù)環(huán)。然后在試樣上部放  濾紙和透水板，再放上加熱傳壓板。裝上保溫外套，并將融化壓縮  容器放置在加壓框架正中。安裝百分表或位移傳感器。

38.3.5       施 加 1kPa  的壓力，調(diào)整平加壓杠桿。調(diào)整百分表或位 移傳感器到零位。

38.3.6      用膠管連接加熱傳壓板的熱循環(huán)水進(jìn)出口與事先裝有溫 度為40℃~50℃水的恒溫水槽，并打開開關(guān)和開動(dòng)恒溫器，以保持水溫。

38.3.7       試樣開始融沉?xí)r即開動(dòng)秒表，分別記錄1min 、2min、 5min、10min、30min、60min 時(shí)的變形量。之后每2h 觀測(cè)記錄1次，直到變形量在2h 內(nèi)小于0.05mm  時(shí)為止，并測(cè)記最后一次變形量。

38.3.8  融沉穩(wěn)定后，停止熱水循環(huán)，并開始加荷進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。加荷等級(jí)視實(shí)際工程需要確定，宜取50kPa、100kPa、200kPa、400kPa、 800kPa,最后一級(jí)荷載應(yīng)比土層的計(jì)算壓力大100kPa～200kPa。

38.3.9  施加每級(jí)荷載后24h 為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，并觀測(cè)記錄相應(yīng)的壓縮量。直到施加最后一級(jí)荷載壓縮穩(wěn)定為止。

38.3.10  試驗(yàn)結(jié)束后，拆卸儀器各部件，取出試樣，測(cè)定含水率。

38.4 計(jì)算、制圖和記錄

38.4.1  融沉系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：

(38.4.1)

式中：a_f0—— 凍土融沉系數(shù)(%);

△h_f0—— 凍土融化下沉量(mm);

h_f0—— 凍土試樣初始高度(mm)。

38.4.2  凍土試樣初始孔隙比應(yīng)按下式計(jì)算：

                        (38.4.2)

式中：e_f0——凍土試樣初始孔隙比；

ρ_f0——凍土試樣初始密度(g/cm3)。

38.4.3  融沉穩(wěn)定后和各級(jí)壓力下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比應(yīng)按下列公式計(jì)算：

          (38.4.3-1)

           (38.4.3-2)

式中：e、e_i——融沉穩(wěn)定后和壓力作用下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比； 

h、h_f0——融沉穩(wěn)定后和初始試樣高度(mm);

△h、△h₀——壓力作用下穩(wěn)定后的下沉量和融沉下沉量(mm)。

38.4.4 某一壓力范圍內(nèi)的凍土融化壓縮系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：

        (38.4.4)

式中：a_fv—— 某一壓力范圍內(nèi)的凍土融化壓縮系數(shù)(MPa-¹)。

38.4.5  以孔隙比為縱坐標(biāo)，單位壓力為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓 力關(guān)系曲線。

38.4.6  凍土融化壓縮試驗(yàn)的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄 D 表 D.68  的規(guī)定。