土工试验检测作业标准指导书.docx

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土工试验检测作业标准指导书

专题：

土工试验检测作业指导书

名称：

土工试验检测方法

编号：

YNHS-WC2-ZD20

第1页共28页

一试样制备

1.1.1本试验方法适适用于颗粒粒径小于60mm原状土和扰动土。

1.1.2依据力学性质试验项目要求，原状土样同一组试样间密度许可差值为0.03g/cm3；扰动土样同一组试样密度和要求密度之差不得大于±0.01g/cm3；一组试样含水率和要求含水率之差不得大于±1%。

1.1.3试样制备需关键仪器设备，应符合下列要求：

1细筛：

孔径0.5mm，2mm。

2洗筛：

孔径0.075mm。

3台秤和天平：

称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。

4环刀：

不锈钢材料制成，内径61.8mm和79.8mm，高20mm；内径61.8mm，高40mm。

5其它：

包含切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。

1.1.4原状土试样制备，应按下列步骤进行：

1将土样筒按标明上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样取出土样。

检验土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合要求时，不应制备力学性质试验试样。

2依据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，依据试样软硬采取钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，秤环刀和土总质量。

3从余土中替换表性试样测定含水率，比重、颗粒分析、界限含水率等项试验取样，应按本标准第1.1.5条2款步骤要求进行。

4切削试样时，应对土样层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述，对低塑性和高灵敏度软土、制样时不得扰动。

1.1.5扰动土试样备样，应按下列步骤进行：

1将土样从土样筒或包装袋中取出，对土样颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，替换表性土样测定含水率。

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YNHS-WC2-ZD20

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2对均质和含有机质土样，宜采取天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率试验。

对非均质土应依据试验项目取足够数量土样，置于通风处凉干至碾散为止。

对砂土和进行比重试验土样宜在105～110℃温度下烘干，对有机质含量超出5%土、含石膏和硫酸盐土，应在65～70℃温度下烘干。

3将风干或烘干土样放在橡皮板上用橡皮锤碾散。

4对分散后粗粒土和细粒土，应按本标准表B.1.1要求过筛。

对含细粒土砾质土，应先用水浸泡并充足搅拌，使粗细颗粒分离后按不一样试验项目标要求进行过筛。

二含水率试验

2.1.1本试验方法适适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。

2.1.2本试验所用关键仪器设备，符合下列要求：

1电热烘箱：

应能控制温度为105～110℃。

2天平：

称量200g，最小分度值0.01g；称量1000g，最小分度值0.1g。

2.1.3含水率试验，应按下列步骤进行：

1取含有代表性试样15～30g或用环刀中试样，有机质土、砂类土和整体状结构冻土为50g，放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，正确至0.01g。

2打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110℃恒温下烘至恒量。

烘干时间对粘土、粉土不得小于8h，对砂土不得小于6h，对含有机质超出干土质量5%土，应将温度控制在65～70℃恒温下烘至恒量。

3将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，正确至0.01g。

2.1.4试样含水率，应按下式计算，正确至0.1%。

ω0=（m0/md-1）×100%（2.1.4）

式中md——干土质量（g）

m0——湿土质量（g）

2.1.5对层状和网状结构冻土含水率试验应按下列步骤进行：

用四分法切取200～

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500g试样（视冻土结构均匀程度而定，结构均匀少取，反之多取）放入搪瓷盘中，称试样质量m1，正确至0.1g。

待冻土试样融化后，调成均匀糊状（土太湿时，多出水分让其自然蒸发或用吸球吸出，但不得将土粒带出；土太干时，可合适加水），称土糊质量m2，正确至0.1g，从糊状土中取样测定含水率ωh，其试验步骤和计算按本标准第2.1.3、2.1.4条进行。

2.1.6层状和网状冻土含水率，应按下式计算，正确至0.1%。

ω=[m1/m2（1+0.01ωh）-1]×100%（2.1.6）

式中ω——含水率（%）

m1——冻土试样质量（g）

m2——糊状试样质量（g）

ωh——糊状试样含水率（%）

2.1.7本试验必需对两试样进行平行测定，测定差值：

当含水率小于40%时为1%；当含水率等于、大于40%时为2%，对层状和网状结构冻土小于3%，取两测值平均值，以百分数表示。

2.1.8含水率试验统计格式见书《SL237-1999》附录D表D—1。

三土粒比重试验

3.1.1本试验方法适适用于粒径小于5mm各类土。

3.1.2本试验所用关键仪器设备，应符合下列要求：

1比重瓶：

容积100ml或50ml，分长颈和短颈两种。

2恒温水槽：

正确度应为±1℃。

3砂浴：

应能调整温度。

4天平：

称量200g，最小分度值为0.5℃。

5温度计：

刻度为0-50℃，最小分度值为0.5℃。

3.1.3比重瓶校准，应按下列步骤进行：

1将比重瓶洗净、烘干、置于干燥器内，冷却后称量，正确至0.001g。

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2将煮沸经冷却纯水注入比重瓶，对长颈比重瓶注水至刻度处；对短颈比重瓶应注满纯水，塞紧瓶塞，多出水自瓶毛细管中溢出，将比重瓶放入恒温水槽直至瓶内水温稳定。

取出比重瓶，擦干外壁，称瓶、水总质量，正确至0.001g。

测定恒温水槽内水温，正确至0.5℃。

3调整数个恒温水槽内温度，温度差宜为5℃，测定不一样温度下瓶、水总质量，每个温度时均应进行两次平行测定，两次测定差值不得大于0.002g，取两次测值平均值。

绘制温度和瓶、水总质量关系曲线，见SL237-1999图6.2.3。

3.1.4比重瓶法试验试样制备，应按SL237-1999标准第3.1.5第1、2款步骤进行。

3.1.5比重瓶法试验，应按下列步骤进行：

1将比重瓶烘干。

称烘干试样15g（当用50ml比重瓶时，称烘干试样10g）装入比重瓶，称试样和瓶总质量，正确至0.001g。

2向比重瓶内注入半瓶纯水，摇动比重瓶，并放在砂浴上煮沸，煮沸时间自悬液沸腾起砂土不应少于30min，粘土、粉土不得小于1h。

沸腾后应调整砂浴温度，比重瓶内悬液不得溢出。

对砂土宜用真空抽气法，对含有溶盐、有机质和亲水性胶体土必需用中性液体（煤油）替换纯水，采取真空抽气法排气，真空表读数宜靠近当地一个大气负压值，抽气时间不得小于1h。

注：

用中性液休，不能用煮沸法。

3将煮沸经冷却纯水（或抽气后中性液体）注入装有试样悬液比重瓶，当用长颈比重瓶时注纯水至刻度处；当用短颈比重瓶时应将纯水注满，塞紧瓶塞，多出水分自瓶塞毛细管中溢出。

将比重瓶置于恒温水槽内至温度稳定，且瓶内上部悬液澄清。

取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水试样总质量，正确于0.001g；并应测定瓶内水温，正确至0.5℃。

4从温度和瓶、水总质量关系曲线中查得各试验温度下瓶、水总质量。

3.1.6土粒比重，应按下式计算：

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Gs=md/（mbw+md+mbws）×GiT（3.1.6）

式中mbw——比重瓶、水总质量（g）

mbws——比重瓶、水、试样总质量（g）

GiT——T℃时纯水或中性液体比重

水比重可查物理手册，中性液体比重应实测，称量应正确至0.001g。

3.1.7比重瓶法试验统计格式见《SL237-1999》附录D表D—6。

四界限含水率试验

4.1液、塑限联合测定法

4.1.1本试验方法适适用于粒径小于0.5mm和有机质含量小于试样总质量5%土。

4.1.2本试验所用关键仪器设备，应符合下列要求：

1液、塑限联合测定仪：

包含带标尺圆锥仪、电磁铁、显示器、控制开关和试样杯。

圆锥质量为76g，锥角为30°；读数显示宜采取光电式，游标式和百分表式，试样杯内径为40mm，高度为30mm。

2天平：

称量200g，最小分度值0.01g。

4.1.3液、塑限联合测定法试验，应按下列步骤进行：

1本试验宜采取天然含水率试样，当土样不均匀时，采取风干试样，当试样中含有粒径大于0.5mm土粒和杂物时，应过0.5mm筛。

2当采取天然含水率土样时，替换表性土样250g；采取风干试样时，取0.5mm筛下代表性土样200g，将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，放入调土皿，浸润过夜。

3将制备试样充足调拌均匀，填入试样杯中，填样时不应留有空隙，对较干试样应充足搓揉，密实地填入试样杯中，填满后刮平表面。

4将试样杯放在联合测定仪升降座上，在圆锥上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。

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5调整零点，将屏幕上标尺调在零位，调整升降座，使圆锥尖接触试样表面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经5s后测读圆锥下沉深度（显示在屏幕上），取出试样杯，挖去锥尖入土处凡士林，取锥体周围试样不少于10g，放入称量盒内，测定含水率。

6将全部试样再加水或吹干并调匀，反复本条3至5款步骤分别测定第二点、第三点试样圆锥下沉深度及对应含水率，液塑限联合测定应不少于三点。

注：

圆锥入土深度宜为3～4mm，7～9mm，15～17mm。

4.1.4试样含水率应按本标准式（2.1.4）计算。

图4.1.5

4.1.5以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制关系曲线（见图4.1.5），三点应在一直线上图中A线。

当三点不在一直线上时，经过高含水率点和其它两点连成二条直线，在下沉为2mm处查得对应2个含水率，当两个含水率差值小于2%时，应以两点含水率平均值和高含水率点连一直线图中B线，当两个含水率差值大于、等于2%时，应重做试验。

4.1.6在含水率和圆锥下沉深度关系图（见《SL237-1999》图8.1.5）上查得下沉深度为17mm所对应含水率为液限，查得下沉深度为10mm所对应含水率为10mm液限，查得下沉深度2mm所对应含水率为塑限，取值以百分数表示，正确至0.1%。

4.1.7塑性指数应按下式计算：

Ip=ωL-ωP（4.1.7）

式中Ip——塑性指数

ωL——液限（%）

ωP——塑限（%）

4.1.8液性指数应按下式计算

IL=（ω0-ωP）/IP（4.1.8）

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式中IL——液性指数，计算至0.01。

4.1.9液、塑限联合测定法试验统计格式见SL237-1999附录D表D—12。

4.2滚搓法塑限试验

4.2.1本试验方法适适用于粒径小于0.5mm土。

4.2.2本试验所用关键仪器设备，应符合下列要求：

1毛玻璃板：

尺寸宜为200mm×300mm

2卡尺：

分度值为0.02mm

4.2.3滚搓法试验，应按下列步骤进行：

1取0.5mm筛下代表性试样100g，放在盛土皿中加纯水拌匀，湿润过夜。

2将制备好试样在手中揉捏至不粘手，捏扁，当出现裂缝时，表示其含水率靠近塑限。

3取靠近塑限含水率试样8-10g，用手搓成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，滚搓时手掌压力要均匀地施加在土条上，不得使土条在毛玻璃板上无力滚动，土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度。

4当土条直径搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样含水率达成塑限含水率，当土条直径搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于3mm时开始断裂，表示试样含水率高于塑限或低于塑限，全部就重新取样进行试验。

5取直径3mm有裂缝土条3-5g，测定土条含水率。

4.2.4本试验应进行两次平等测定，两次测定差值应符合本标准2.1.7条要求，取两次测值平均值。

4.2.5滚搓法试验统计格式见《SL237-1999》附录D表D—14。

五固结试验

5.1.1杠杆式固结仪使用前应符合下列要求：

1、台面和加压横梁应保持水平，传力拉杆和台面通孔壁应无磨擦。

2、加压杠杆应处于水平状态，杠杆摆动应灵活。

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3、固结容器组件应齐全、配套、百分表支架应牢靠，百分表表杆应灵活。

4、砝码应和试样面积和压力等级相匹配。

5.1.2固结仪应定时校正，校正方法应符合《土工试验规程SU14-95》《杠杆式固结仪校验方法》。

六压缩试验

6.1.1本试验应按下列步骤进行：

1、在固结容器内，依次放置护环，透水板和滤纸，护环内放入带试样环刀（刃口向下），套上导环，试样上依次放置滤纸、透水板用传压板，滤纸和透水板湿度应靠近试样湿度。

2、将容器置于加压框架正中，使传压板和加压框架中心对准，施加1-2kPa接触压力，安装百分表，将其指针调至最大最程零点。

3、依据土自重压力和软硬程度施加第一级压力25kPa或多或50kPa，对于饱和试样或工程要求浸水试样，立即向容器内注入纯水，水面应高出试样顶面，并保持该水面至试验结束。

对于非饱和试样，宜用湿棉纱围住传压板四面。

4、加压后，每隔1h测记百分表读数一次，直至试样变形稳定为止，变形稳定标准应为百分表读数每小时改变小于0.01mm。

5、试样在第一级压力下变形稳定后，施加下一级压力，并以这类推。

压力等级次序宜为25、50、100、200、300、400kPa，最终一级压力应大于土自重压力和附加压力之和。

6、测记最终一级压力下试样变形稳定读数，拆卸百分表，退除压力，取出容器，排除容器内积水。

取出传压板、导环、透水板、滤纸、带试样环刀及护环等，并推出试样，擦净固结容器。

需要时应按《土工试验规程》第四章要求，测定试样含水量。

6.1.2某级压力下试样变形稳定后孔隙比，应按下式计算：

∑△hi

ei=e0-————（1+e0）（5.3.2）

h0

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式中ei——某级压力下试样变形稳定后孔隙比，计算至0.001；

∑△hi——某级压力下试样变形稳定后总变形量，等于该压力下百分表稳定读数减去该压力仪器变形量（mm）。

6.1.3在直角坐标纸上，以孔隙比为纵坐标，压力为横坐标，绘制孔隙比和压力关系曲线，如《土工试验规程（YSJ225-92）》图6.3.3所表示。

6.1.4某一压力范围内压缩系数应按下式计算：

av=（ei-ei+1）/（Pi+1-Pi）×103（5.3.4）

式中av——压力Pi至Pi+1间压缩系数（Mpa-1），计算至0.01Mpa-1；

ei+1——在压力Pi+1下试样变形稳定后空隙比；

Pi——土自重压力或P=100kPa；

Pi+1——土自重压力和附加压力之和或P=200kPa。

6.1.5某一压力范围内压缩模量应按下列公式计算：

Es=（1+e0）/av（5.3.5）

式中Es——压缩模量（Mpa），计算至0.1Mpa。

七先期固结压力试验

7.1.1本试验应按下列步骤进行：

1、试样安装按本章6.1.1条一至二款要求进行。

2、依据土自重压力和软硬程度施加第一级压力12.5kPa或25kPa，对于饱和试样，立即向容器内注入纯水，水面应高出试样顶面，并保持该水面至试验结束。

对于非饱和试样，宜用湿棉纱围住传压板四面。

3、加压后，每隔1h测记百分表读数一次，直至试样变形稳定为止，变形稳定标准应为百分表读数每小时改变小于0.005mm或每级压力下固结24h。

4、试样在第一级压力下变形稳定后，施加下一级压力，并以这类推，加压时，荷重率宜小于1，通常压力等级次序为12.5、25、50、75、100、150、200、300、400、800、1200、1600、2400、3200kPa。

试验过程中，压力等级可依据土状态增减，最终一级

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压力应使e—lgP曲线下段出现不少于三个压力点直线段。

5、对超固结土必需进行回弹试验。

退压应从大于先期固结压力压力等级开始，按加压等级相反次序逐层退压至第一级压力，再按加压等级次序加压至最终一级压力。

每次退压后，每隔1h测记百分表读数一次，直至试样回弹变形稳定为止。

回弹变形稳定标准和回压变形稳定标准相同。

当退压等级次数超出5次时，可每二级退压一次。

6、测记最终一次压力下试样变形稳定读数后，按本章第6.1.1条六款要求拆卸仪器及试样。

注：

荷重率等于（P1-P2）/P1，其中P1、P2为相邻两级荷重，P1为前一级，P2为后一级。

7.1.2各级压力下孔隙比应按式5.3.2计算，在单对数坐标纸上，以孔隙比为纵坐标、压力为横坐标，绘制孔隙比和压关系曲线，绘图时，纵坐标轴上取e=0.1时长度和横坐标轴上取一对数周期长度比值宜为0.4至0.8。

7.1.3先期固结压力确实定方法：

在e—lgP曲线上找出最小曲率半径Rmin点O，过O点作水平线OA、切线OB及角AOB平分线OD，OD和曲线直线段C延长线交于点E，则对应于E点压力P0值即为先期固结压力。

7.1.4压缩指数及回弹指数应按下式计算：

C0（Cs）=（ei-ei+1）/（lgPi+1-lgPi）（5.4.4）

式中C0——压缩指数（e—lgP曲线直线段斜率），计算至0.001；

Cs——回弹指数（e—lgP曲线滞回圈两端点间直线斜率），计算至0.001。

八固结系数试验

8.1.1本试验应按下列步骤进行：

1、试样安装应按本章第6.1.1条一至二款要求进行。

2、依据土自重压力和软硬程度施加第一级压力12.5kPa或25kPa，立即向容器内注入纯水，水面就高出试样顶面，并保持该水面至试验结束。

3、加压后，每隔1h测记百分表记数一次，直至试样变形稳定为止，变形稳定应符合本章7.1.1条三款要求。

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4、试样在第一级压力下变形稳定后，施加下一级压力，并以这类推。

加压时，荷重率宜等于1，通常压力等级顺次为25,50,100,200,400kPa。

5、固结系数测定应在第一级压力下试样变形稳定后，施加下一级压力时6s、15s、1min、2min15s、4min、6min15s、9min、12min15s、16min、20min15s、25min、30min15s、36min、42min15s、49min、64min、100min、200min、400min、23h、24h至稳定。

6、测记最终一级压力下试样变形稳定读数后，按本章第5.3.1六款要求拆卸仪器及试样。

8.1.2时间平方根法应按下列方法确定：

对某一级压力，以试样变形为纵坐标，时间平方根为横坐标，绘制变形和时间平方根关系曲线，如《土工试验规程（GB/T5012-1999）》图14.1.16-1所表示。

延长曲线开始段直线，交纵坐标轴于理论零点d，过d0作另一直线，令其横坐标为前一直线横坐标1.15倍，则后一直线和d-√t曲线交点所对应时间平方即为试样固结度达90%所需时间t90。

8.1.3某一压力范围内固结系数应按下式计算：

一、时间平方根法：

Cv=0.848h2/t90（5.5.4-1）

式中：

Cv——压力Pi至Pi+1范围内固结系数（cm3/s）

h——最长排水距离，即某级压力下试样起始和终了高度平均值之半（cm）

t90——试样固结度达90%所需时间（s）

二、时间对数法：

对某一级压力，以试样变形为纵坐标，时间对数为横坐标，绘制变形和时间对数关系曲线，在关系曲线开始中段，选任一时间t1，查得相对应变形值d1，再取时间t2=t1/4，查得相对应变形值d2，则2d2-d1即为d01；另取一时间依同法求得d02、d03、d04等，取其平均值为理论零点ds，处长曲线中部直线和经过曲线尾部数点切线交点即为理论终点d100，则d50=（ds+d100）/2,对应于d50时间即为试样固结度达50%所需时间t50，某一级压力下固结系数应按下式计算：

0.197h2

Cv=————（14.1.16-2）

t50

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九三轴压缩试验

9.1通常要求

9.1.1本试验方法适适用于细粒土和粒径小于60mm粗粒土。

9.1.2本试验应依据工程要求分别采取不固结不排水剪（UU）试验、固结不排水剪试验（CU）、固结排水剪试验（CD）。

9.1.3本试验必需制备3个以上性质相同试样，在没有周围压力下进行试验周围压力宜依据工程实际荷重确定，对于填土，最大一级周围压力应和最大实际荷重大致相等。

9.2仪器设备

9.2.1本试验所用关键仪器设备，应符合下列要求：

1三轴压缩仪集机械、电子、自动控制、微机软硬功夫件及传感器等技术于一体。

2隶属设备：

包含击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜，应符合规范要求：

1）击样器（《SL237-1999》），饱和器（《SL237-1999》）。

2）切土盘、切土器和原状土分样器（《SL237-1999》）。

3）承膜筒及对开圆模（《SL237-1999》））。

3天平：

称量200g，最小分度值0.01g；称量1000g，最小分度值0.1g。

4橡皮膜：

应含有弹性乳胶膜，对直径39.1和61.8mm试样，厚度以0.1-0.2mm为宜，对直径101mm试样，厚度以0.2-0.3mm为宜。

5透水板：

直径和试样直径相等，其渗透系数宜大于试样渗透系数，使用前在水中煮沸并泡于水中。

6微机：

兼容机。

9.2.2试验时仪器，应符合下列要求：

1周围压力测量正确度应为全量程1%，依据试样强度大小，选择不一样量程测力计，应使最大轴向压力正确度不低于1%。

专题：

土工试验检测作业指导书

名称：

土工试验检测方法

编号：

YNHS-WC2-ZD20

第13页共28页

2孔隙水压力量测。

系统内气泡应完全排除，系统内气泡可用纯水冲出或施加压力使气泡溶解于水，并从试样底座溢出。

整个系统体积改变因数就小于1.5×10-5cm3/kPa。

3管路应通畅，各连接处应无漏水，压力室活塞杆在轴套内应能滑动。

4橡皮膜在使用前应作仔细检验，其方法是扎紧两端，向膜内充气，在水中检验，应无气泡溢出，方可使用。

9.3试样制备和饱和

9.3.1本试验采取试样最小直径为ф35mm，最大直径为ф101mm，试样高度宜为试样直径2-2.5倍，试样许可最大粒径应符合《SL237-1999》表16.3.