土工試樣制備和飽和試驗方法

本文引用GB/T 50123-2019《土工試驗方法標準》中試樣制備和飽和1.1試樣制備的擾動土和原狀土的顆粒粒徑應小于60mm。

1.2制備特殊試樣的程序應符合有關試驗的規定。

1.3試樣制備的數量視試驗需要而定，應多制備1個～2個備用。原狀土樣同一組試樣的密度最大允許差值應為±0.03g/cm3,含水率最大允許差值應為士2%;擾動土樣制備試樣密度、含水率與制備標準之間最大允許差值應分別為±0.02g/cm3與±1%;擾動土平行試驗或一組內各試樣之間最大允許差值應分別為±0.02g/cm3與±1%。

1.4擾動土試樣的制備視工程實際情況可分別采用擊樣法、擊實法和壓樣法。

2儀器設備

2.1制備試樣需用的主要儀器設備應符合下列規定：

• 篩：孔徑20mm、5mm、2mm、0.5mm;

• 洗篩：孔徑0.075mm;

• 臺秤：稱量10kg～40kg,分度值5g;

• 天平：稱量1000g,分度值0.1g;稱量200g,分度值0.01g;

• TD0102-1型粉碎機

• TD144J型土工三軸試驗擊實器：包括活塞、導筒和環刀；

• TD102-4型真空飽和法整體裝置抽氣機(附真空表);飽和器(附金屬或玻璃的真空缸)。

• 制備試樣需用的其他設備：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、土樣標簽及盛土器。

以上產品我公司均有生產和經營。

3擾動土試樣預備程序

3.1細粒土試樣預備程序應符合下列規定：

1對擾動土試樣進行描述，描述內容可包括顏色、土類、氣味及夾雜物；當有需要時，將擾動土充分拌勻，取代表性土樣進行含水率測定。

2將塊狀擾動土放在橡皮板上用木碾或利用碎土器碾散，碾散時勿壓碎顆粒；當含水率較大時，可先風干至易碾散為止。

3根據試驗所需試樣數量，將碾散后的土樣過篩。過篩后用四分對角取樣法或分砂器，取出足夠數量的代表性試樣裝入玻璃缸內，試樣應有標簽，標簽內容應包括任務單號、土樣編號、過篩孔徑、用途、制備日期和試驗人員，以備各項試驗之用。對風干土，應測定風干含水率。

4配制一定含水率的試樣，取過篩的風干土1kg～5kg,平鋪在不吸水的盤內，按本標準式(7.2)計算所需的加水量，用噴霧器噴灑預計的加水量，靜置一段時間，裝入玻璃缸內密封，潤濕一晝夜備用，砂性土潤濕時間可酌情減短。

5測定濕潤土樣不同位置的含水率，取樣點不應少于2個，最大允許差值應為±1%。

6對不同土層的土樣制備混合土試樣時，應根據各土層厚度，按權數計算相應的質量配合，然后應按本標準第3.1條第1款～第4款的規定進行擾動土的預備工作。

3.2粗粒土試樣預備程序應符合下列規定：

1對砂及砂礫土，可按四分法或分砂器細分土樣。取足夠試驗用的代表性土試樣供顆粒分析試驗用，其余過5mm篩。篩上和篩下土樣分別貯存，供做比重及相對密度等試驗用。取一部分過2mm篩的試樣供做直剪、固結力學性試驗用。

2當有部分黏土依附在砂礫石表面時，先用水浸泡，將浸泡過的土樣在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用。

3將沖洗下來的土漿風干至易碾散為止，應按本標準第3.1條第2款～第4款的規定進行預備工作。

4擾動土試樣制備

1擾動土試樣的制備，根據工程實際情況可分別采用擊樣法、擊實法和壓樣法。

2擊樣法應按下列步驟進行：

1根據模具的容積及所要求的干密度、含水率，應按本標準式(7.1)、式(7.2)計算的用量制備濕土試樣；

2將濕土倒入模具內，并固定在底板上的擊實器內，用擊實方法將土擊入模具內；

3稱取試樣質量，應符合本標準第1.3條的規定。

3擊實法應按下列步驟進行：

1根據試樣所要求的干密度、含水率，應按本標準式(7.1)、式(7.2)計算的用量制備濕土試樣。

2應按本標準第13.3.1條、第13.3.2條的規定，將土樣擊實到所需的密度，用推土器推出。

3將試驗用的切土環刀內壁涂一薄層凡士林，刃口向下，放在土樣上。用切土刀將土樣切削成稍大于環刀直徑的土柱。然后將環刀垂直向下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環刀為止。削去兩端余土并修平。擦凈環刀外壁，稱環刀、土總量，準確至0.1g,并應測定環刀兩端削下土樣的含水率，應符合本標準第1.3條的規定。

4壓樣法應按下列步驟進行：

1應按本標準第2條第1款的規定制備濕土試樣，稱出所需的濕土量。將濕土倒入壓樣器內，拂平土樣表面，以靜壓力將土壓入。

2稱取試樣質量，并應符合本標準第1.3條的規定。

5本試驗的記錄格式應符合本標準附錄D表D.1的規定。

5原狀土試樣制備

5.1應小心開啟原狀土樣包裝皮，辨別土樣上下和層次，整平土樣兩端。無特殊要求時，切土方向應與天然層次垂直。

5.2應按本標準第3條第3款的操作步驟執行，切取試樣，試樣與環刀應密合。

5.3切削過程中，應細心觀察土樣的情況，并應描述土樣的層次、氣味、顏色，同時記錄土樣有無雜質、土質是否均勻、有無裂縫等情況。

5.4切取試樣后剩余的原狀土樣，應用蠟紙包好置于保濕器內，以備補做試驗之用；切削的余土做物理性試驗。

5.5應視試樣本身及工程要求，決定試樣是否進行飽和，當不立即進行試驗或飽和時，應將試樣暫存于保濕器內。

5.6原狀土開土記錄格式應符合本標準附錄D表D.2的規定。

6試樣飽和

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浸水飽和；

2較易透水的細粒土，滲透系數大于1×10??cm/s時，宜采用毛管飽和法；

3不易透水的細粒土，滲透系數小于1×10??cm/s時，宜采用真空飽和法；當土的結構性較弱時，抽氣可能發生擾動者，不宜采用真空飽和法。

6.2毛管飽和法應按下列步驟進行：

1選用框式飽和器(圖6.2),在裝有試樣的環刀兩面貼放濾紙，再放兩塊大于環刀的透水板于濾紙上，通過框架兩端的螺絲將透水板、環刀夾緊；

圖6.2框式飽和器

1一框架；2一透水板；3一環刀

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；

3關上箱蓋，防止水分蒸發，借土的毛細管作用使試樣飽和，約需3d;

4試樣飽和后，取出飽和器，松開螺絲，取出環刀，擦干外壁，吸去表面積水，取下試樣上下濾紙，稱環刀、土總量，準確至0.1g,應按本標準式(7.5)計算飽和度；

5如飽和度小于95%時，將環刀再裝入飽和器，浸人水中延長飽和時間直至滿足要求。

6.3真空飽和法應按下列步驟進行：

1選用重疊式飽和器(圖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刀直徑的透水板和濾紙，將裝有試樣的環刀放在濾紙上，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，將各個環刀在上下夾板間夾緊；

2裝好試樣的飽和器放人真空缸內(圖6.3-2),蓋上缸蓋，蓋縫內應涂一薄層凡士林，以防漏氣；

圖6.3-1重疊式飽和器

1—夾板；2一透水板；3—環刀；4—拉桿

圖6.3-2真空缸

1—二通閥；2一橡皮塞；3—真空缸；4—管夾；5一引水管；7一飽和器；8一排氣管；9一接抽氣機

3關管夾、開二通閥，將抽氣機與真空缸接通，開動抽氣機，抽除缸內及土中氣體，當真空表接近-100kPa后，繼續抽氣，黏質土約1h,粉質土約0.5h后，稍微開啟管夾，使清水由引水管徐徐注入真空缸內；在注水過程中，應調節管夾，使真空表上的數值基本上保持不變；

4待飽和器淹沒水中后即停止抽氣，將引水管自水缸中提出，開管夾令空氣進入真空缸內，靜置一定時間，細粒土宜為10h,使試樣充分飽和；

5應按本標準第6.2條第4款的規定取出試樣，稱量，計算飽和度。

7計算和記錄

7.1干土質量應按下式計算：

md=m0/（1+0.01w0）

式中：md——干土質量(g);

m0——風干土質量(或天然濕土質量)(g);

w0——風干含水率(或天然含水率)(%)。

7.2土樣制備含水率所加水量應按下式計算：

mw=m0/(1+0.01w0)×0.01*（w'-w0）

式中：mw——土樣所需加水質量(g);

w'——土樣所要求的含水率(%)。

7.3制備擾動土試樣所需總土質量應按下式計算：

m0=（1+0.01w0）ρdV

式中：ρd—制備試樣所要求的干密度(g/cm3);

V——計算出擊實土樣體積或壓樣器所用環刀容積(cm3)。

7.4制備擾動土樣應增加的水量應按下式計算：

Δmw=0.01(w'—wo)ρdV

式中：

Δmw——制備擾動土樣應增加的水量(g)。

7.5飽和度應按下式計算：

Sr=（ρ-ρd）Gs/eρd×100或Sr=wGs/e

式中：Sr——飽和度(%);

ρ——飽和后的密度(g/cm3);

Gs——土粒比重；

e——土的孔隙比；

w——飽和后的含水率(%)。

7.6擾動土開土記錄格式應符合本標準附錄D表D.1的規定。原狀土開土記錄應符合本標準附錄D表D.2的規定。