39    原位凍土融化壓縮試驗

39.1  一 般 規(guī) 定

39.1.1      本試驗應在現(xiàn)場試坑進行，位置為除漂石以外的其他各 類凍土形成的地層。

39.1.2      試坑深度不得小于季節(jié)融化深度，對于非銜接的多年凍土， 不得小于多年凍土層的上限深度。試坑底面積不得小于2m×2m。

39.2  儀 器 設 備

39.2.1      試驗裝置(圖39.2.1)應由內熱式傳壓板、加荷系統(tǒng)、沉降量測系統(tǒng)、溫度量測系統(tǒng)組成。 

圖39.2.1 原位融化壓縮試驗示意圖

39.2.2      本試驗所用的主要儀器設備應符合下列規(guī)定：

1    內熱式傳壓板：傳壓板可取圓形或方形，中空式平板。應有足夠剛度，承受上部荷載時不發(fā)生變形。面積不宜小于 5000cm2 (圖39.2.2);

圖39.2.2  熱壓模板示意圖

1一固定千斤頂螺絲；2—加熱孔；3一熱壓模板；4一儲水腔；

5一透水板；6一排水孔；7一加水孔

2   加熱系統(tǒng)：傳壓板加熱可用電熱或水(汽)熱，加熱應均勻， 加熱溫度不應超過90℃。傳壓板周圍應形成一定的融化圈，其寬度不宜小于傳壓板直徑的30%;

3   加荷系統(tǒng)：加荷方式可用千斤頂或重物。當凍土的總含水 率超過液限時，加荷裝置的重量不應大于傳壓板底面高程處的上覆壓力；

4    沉降量測系統(tǒng)：沉降量測可采用大量程百分表或位移傳感 器，其量測最大允許誤差應為0.01mm;

5   溫度量測系統(tǒng)：溫度量測系統(tǒng)可由熱電偶和數字電壓表組 成。量測準確度應為0.1℃。

39.3  操 作 步 驟

39.3.1       應對試驗場地進行凍結土層的巖性和冷生構造的描述， 并取樣進行其物理性試驗。

39.3.2      仔細開挖試坑，平整試坑底面。必要時應進行坑壁保護。

39.3.3       在傳壓板的邊側鉆孔，孔徑3cm～5cm,  孔深宜為50cm。 將5支熱電偶溫端自下而上每隔10cm 逐個放入孔內，并用黏質 土夯實填孔。

39.3.4      坑底面鋪砂找平。鋪砂厚度不應大于2cm 。將傳壓板放 置在坑底中央砂面上。

39.3.5      安裝加荷裝置，應使加荷點處于傳壓板中心部位。

39.3.6      在傳壓板周邊等距安裝3個位移計。

39.3.7      進行安全和可靠性檢查后，向傳壓板施加等于該處上履 壓力，不小于50kPa, 直至傳壓板沉降穩(wěn)定后，調整位移計至零讀 數，做好記錄。

39.3.8      接通電(熱)源，連接測溫系統(tǒng)，使傳壓板下和周圍凍土緩 慢均勻融化。每隔1h 觀測記錄1次土溫和位移。

39.3.9       當融化深度達到25cm～30cm  時，切斷電(熱)源停止加 熱。用鋼釬探測1次融化深度，并繼續(xù)觀測記錄土溫和位移。當融化深度接近40cm(50%  傳壓板直徑)時，每15min 觀測記錄1次 融化深度。當0℃溫度融化深度達到40cm 時觀測記錄位移量，并用鋼釬觀測記錄1次融化深度。

39.3.10       當停止加熱時，依靠余熱不能使傳壓板下的凍土繼續(xù)融 化達到50%傳壓板直徑的深度時，應繼續(xù)補加熱，直至滿足這一 要求。

39.3.11      經上述步驟達到融沉穩(wěn)定后，開始逐級加荷進行壓縮試 驗。加荷等級視實際工程需要確定，每級荷載，對黏質土宜取 50kPa, 對砂質土宜取75kPa, 對含巨粒土宜取100kPa, 最后一級 荷載應比計算壓力大100kPa～200kPa。

39.3.12      施加一級荷載后，每10min 、20min 、30min 、60min 測記1 次位移計示值，此后每小時測記1次，直到傳壓板沉降穩(wěn)定后再 加下一級荷載。

39.3.13      沉降量可取3個位移計讀數的平均值。沉降穩(wěn)定標準，對黏質土宜取0.05mm/h,  對砂和含巨粒砂土宜取0.1mm/h。

39.3.14 試驗結束后，拆除加荷裝置，清除墊砂和10cm 厚表土， 然后取2個～3個融化壓實土樣，進行含水率、密度及其他必要的試驗。最后，應挖除其余融化壓實土量測融化圈。

39.4 計算、制圖和記錄

39.4.1 融沉系數a  應按下式計算：

              (39.4.1)

式中：S₀—— 凍土融沉(p=0) 階段的沉降量(cm); 

          h_r0—— 融化深度(cm)。

39.4.2  原位融化壓縮系數 a? 應按下列公式計算： 

(39.4.2-1)

(39.4.2-2)

式中：△δ——相應于某一壓力范圍(△p) 的相對融沉降系數量；

△p—— 單位壓力增量值(kPa);

K_fv—— 系數，黏土為1.00,粉質黏土為1.20,砂和砂質土為 1.30,巨粒土為1.35;

S_i——某一荷載作用下的沉降量(cm)。

39.4.3  以相對沉降量為縱坐標，單位壓力為橫坐標，繪制相對沉 降量與單位壓力關系曲線。

39.4.4  原位凍土融化壓縮試驗的記錄格式應符合本標準附錄 D 表 D.69 的規(guī)定。