69     粗顆粒土三軸濕化變形試驗

69.1  一 般 規(guī) 定

69.1.1       土樣為最大粒徑不應(yīng)大于60mm 的粗顆粒土。

69.1.2       本試驗方法加荷方式采用應(yīng)力控制式。

69.2  儀 器 設(shè) 備

69.2.1       本試驗所用的儀器設(shè)備應(yīng)符合以下規(guī)定：

1    粗顆粒土的濕化試驗宜在能長期恒壓的應(yīng)力控制式大型三軸壓縮儀上進(jìn)行，大型三軸儀的設(shè)備組成可參考本標(biāo)準(zhǔn)圖67.2.1。 為準(zhǔn)確測量體積變化，應(yīng)在大型三軸壓縮儀圍壓系統(tǒng)上增加高精度  的外體變測量系統(tǒng)(圖69.2.1)。

圖69.2.1 大型三軸壓縮儀

1一軸向荷載傳感器；2一位移傳感器；3—壓力室；4一試樣帽；5—上透水板；6一橡皮膜；

7一試樣；8一下透水板；9一周圍壓力閥；10-壓力表；11一外體變測量系統(tǒng)；

12一液壓推缸；13-傳力桿；14-孔隙壓力閥；15—進(jìn)水管閥；16一排水閥；

17一體變管；18一通氣閥；19一反壓力閥；20一量水管閥；21一量水管

2    附屬設(shè)備：應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第67.2.1條第2款的規(guī)定。

69.2.2      三軸儀使用前的軸向壓力系統(tǒng)、周圍壓力系統(tǒng)、壓力室、 體變量測系統(tǒng)和孔隙壓力量測系統(tǒng)等應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第67.2.2條第1款～第4款的規(guī)定進(jìn)行檢查。

69.3  操 作 步 驟

69.3.1      試樣制備應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1    試樣尺寸：試樣的直徑和高度應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第67.3.1條 第1款的規(guī)定；

2    無黏性粗顆粒土應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第67.3. 1條第2款～第8款 的規(guī)定，黏質(zhì)粗顆粒土應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第67.4.1 條的規(guī)定，進(jìn)行試樣 制備并測定試樣的直徑和高度。

69.3.2      試樣固結(jié)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1     施加周圍壓力至預(yù)定壓力；

2   待外體變測量系統(tǒng)讀數(shù)穩(wěn)定后，清零讀數(shù)；

3    開排水閥(實際起排氣作用),每隔20s～30s測記外體變測量系統(tǒng)讀數(shù)△V 一次，計算得到試樣的體積變化△V。 固結(jié)過程 中隨時繪制△V-t 關(guān)系曲線，當(dāng)曲線下段趨于水平時即認(rèn)為固結(jié)完成。

69.3.3      施加軸向應(yīng)力應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1     無黏性粗顆粒土應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第67.3.4 條第1款的規(guī) 定，黏質(zhì)粗顆粒土應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第67.4.5條的規(guī)定，剪切至預(yù)定 軸向壓力后，保持軸向壓力不變。剪切過程中應(yīng)測記軸向荷載傳 感器、位移計、外體變測量系統(tǒng)等的讀數(shù)。

2   經(jīng) 過 3h～5h,  在圍壓和軸向應(yīng)力作用下，當(dāng)30min內(nèi)干樣 的軸向應(yīng)變變化量小于0.01%時，認(rèn)為干樣的變形穩(wěn)定。

69.3.4      濕化試驗應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1    干樣變形穩(wěn)定后，將軸向位移計、外體變測量系統(tǒng)等清零或記錄濕化前的初始讀數(shù)。保持周圍壓力和軸向應(yīng)力不變，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第67.3.2條第2款的規(guī)定進(jìn)行水頭飽和。在試樣飽和過程中，應(yīng)保持試樣中心部位水壓恒定在10kPa。

2  水頭飽和過程中應(yīng)記錄時間、測計軸向荷載傳感器、軸向 位移計、孔隙壓力計和外體變測量系統(tǒng)讀數(shù)。

3  對于細(xì)粒含量較少的無黏性粗顆粒土，濕化變形能較快穩(wěn) 定，對于黏質(zhì)粗顆粒土，穩(wěn)定的時間應(yīng)適當(dāng)放長。當(dāng)30min  內(nèi)軸 向應(yīng)變的變化量小于0.01%時，可認(rèn)為濕化變形穩(wěn)定。

4  濕化變形穩(wěn)定后停機(jī)拆樣。

5  濕化變形試驗可取3級～5級圍壓，每個圍壓下3級～4 級應(yīng)力水平。

69.4  計算、制圖和記錄

69.4.1  干樣固結(jié)后的體積V.應(yīng)按下列公式計算：

                  V_c=V ₀- △V                                     (69.4.1-1)

(69.4.1-2)

式中 V_c—— 干樣固結(jié)后的體積(cm3);

V₀——干樣初始體積(cm3);

△V'——外體變測量系統(tǒng)讀數(shù)變化(cm3);

△h_c——干樣固結(jié)后下沉量(cm), 由軸向位移計測得； 

A_g——傳力桿的面積(cm2);

D_g——平均直徑(cm),  選擇傳力桿3個位置，分4個角度用 游標(biāo)卡尺量測傳力桿的直徑。

69.4.2  濕化軸向應(yīng)變Eis、濕化體積應(yīng)變Ev應(yīng)按下列公式計算：

(  69.4.2-1)

    (69.4.2-2)

式中：ε_1s——濕化軸向應(yīng)變(%);

ε_vs——濕化體積應(yīng)變(%);

△h_s—— 某時刻止?jié)窕a(chǎn)生的軸向變形(cm);

h_c——干樣固結(jié)后的高度(cm);

△V_s—— 某時刻止?jié)窕a(chǎn)生的體積變化(cm3)。

69.4.3      以時間為橫坐標(biāo)，以軸向應(yīng)變和體積應(yīng)變?yōu)榭v坐標(biāo)，繪制 濕化變形與時間的關(guān)系曲線。

69.4.4      本試驗的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D 表 D.34～表 D.36、 表 D.113 的規(guī)定。