ASTM粘性土的无侧向抗压强度标准试验方法D 216600.docx

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ASTM粘性土的无侧向抗压强度标准试验方法D216600

Designation:

D2166-00

StandardTestMethodfor

UnconfinedCompressiveStrengthofCohesiveSoil

粘性土的无侧限抗压强度标准试验方法

1.范围

1.1该试验方法适用于确定原状、重塑、或击实的粘性土的无侧限抗压强度，使用在轴向加载的控制应变法。

1.2根据总应力，该试验方法提供粘性土强度的大约值。

1.3该试验方法仅适用于粘性材料，其在加载试验期间不排出或放出水（由于变形或压缩，水从土中排出），并将在卸掉限制压力后保持固有强度，像粘土或是胶结土。

干和易脆的土，裂隙的或冲积的材料，粉土，泥炭土，和砂不能用该试验方法测试有效的无侧限抗压强度值。

1.4该试验方法不是测试方法D2850的替代测试方法。

1.5所有观察和测试值应满足在操作规程D6026中确定的有效数字和取整的指导纲领。

1.5.1在该试验方法中用于说明怎样收集/记录数据和计算的程序被认为是行业标准。

此外，代表性有效数字应保留。

该程序没有考虑材料变化、获取数据的目的、特殊研究目的、或是任何使用则的客观考虑；增加或是减少报告的有效数位以与这些考虑相当是很平常的。

在分析方法里考虑用于工程的有效数位超出了本试验方法范围。

1.6数值单位以SI单位制被认为是标准的。

数值单位为英寸-英镑的是近似值。

1.7该标准试验方法没有包含所有的安全问题，即便要，也应联系实际需要。

在试验前确定合适的安全、健康守则和决定其规章制度适用的局限性是试验者的责任。

2.参考文件

3.术语

3.1定义：

标准术语参见术语D653。

3.2该标准中特定的定义：

3.2.1无侧限抗压强度（

）-在简单的压缩试验里作用在无侧限圆柱形土试样上的应力变弱。

在该试验方法里，无侧限抗压强度取单位面积上的最大荷载或者轴向应变为15%时的单位面积上的荷载，在进行试验期间，以最先取得的值为无侧限抗压强度。

3.2.2抗剪强度（

）-对于无侧限抗压强度试样，抗剪强度为

压缩破坏应力，见3.2.1里定义。

4.意义和作用

4.1无侧限抗压试验的主要目的是快速的获取土的抗压强度近似值，土需有足够的粘性以允许在无侧限状态试验。

4.2有光滑面或是裂隙结构的试样土，黄土类土试样，非常软的粘土，干和易脆土和冲积材料，或试样含大量的粉土或砂，或是两者（通常全被存在粘性的性质），当采用试验方法D2850时表现较高的剪切强度。

同样，采用试验方法D2850，未饱和土通常将存在不同的剪切强度。

4.3如果在同一试样上进行未扰动和重塑土试验，就能确定材料的敏感度。

该方法测定敏感度仅适用于在重塑状态下能保持稳定的试样形状的土。

5.仪器设备

5.1压缩设备-压缩设备可能为一台秤平台，其装备一螺丝插孔激活的荷载轭，一水力加载设备，或是任何一种压缩设备并有充足的能力和控制以提供像7.1里描述的加载速率。

对于无侧限抗压强度小于100kPa（1.0ton/ft2）的土，压缩设备应能测量压缩应力在1kPa（0.01ton/ft2）以内。

5.2试样挤压器，能从试样管中与取样装入时的同一方向挤压出土芯，速率一致，尽量不扰动试样。

在取出试样时可能指定取出方向，但主要还是保持可忽略扰动的角度。

5.3变形指示器-变形指示器应为度盘指示器，等级为0.03mm（0.001in）或是更好的并至少有20%试样长度行程范围，或者一些其它测量设备,像满足这些要求的电子变形测量设备。

5.4度盘比较仪，或者其它合适的设备，用于测量试样的物理尺寸，测量精度在测量尺寸的0.1%以内。

5.5计时器-时间设备，显示试验消耗的时间，精确至妙，用于确定在7.1里描述的应变速率。

5.6天平-用于称量试样，最小能称量试样总质量的0.1%。

5.7仪器，在试样方法D2216里指定的。

5.8各种设备，包括试样修整和雕刻工具，重塑设备，取水灌，数据表，如需要的。

6.测试试样的准备

6.1试样尺寸-试样最小直径为30mm（1.3in.），土中包含的最大粒径应小于试样直径的

。

对于直径为72mm（2.8in.）或者更大的试样，最大粒径应小于试样直径的

。

如果在对原状土的试验结束后，由观察发现存在超过允许粒径的颗粒，在试验数据报告的备注部分应注明该信息（注释5）。

试样的高度与直径的比率应在2-2.5之间。

用5.4节中说明的设备测定试样的平均高度和直径。

最少测定高度值三次（120°的间距），并最少测定直径三次，直径测量点在高度的

点处。

6.2原状土样-从大块的未扰动样或者从按操作规程D1587采集的样上准备原状测试试样并按操作规程D4220对C组试样操作的要求储存和运输。

管状试样可不修整直接用于试验，除非端部为方形，如果试样条件满足该步骤。

小心的操作试样以防止扰动、在关键部分的改变、或是水分的损失。

如果由挤压设备造成的压缩和任何形式的不可忽略的扰动，纵向的打开试样管或是分小块切开以利于试样无扰动的取出试样。

准备无扰动的切开试样，无论何时，在控制湿度的房间里进行。

做各种努力防止试样水分的任何变化。

试样横截面应相同，式样端面应垂直其纵轴。

当切或是修整试样，移走任何遇到的小鹅卵石或是贝壳。

小心的用修整下来的重塑土填满试样表面的空袭。

当小鹅卵石或是碎片在端面造成过度的不规则，用最小厚度的灰泥、石膏或是类似的材料抹平试样。

当试样条件允许，一垂直车床将能适合所有试样，可能用于辅助切样以达到需要的直径。

防止可感知的毛细管作用力发展很重要，准备好试样后立即用橡胶膜、薄塑料套、或是外涂油脂或喷塑料覆盖密封试样，以及在整个试验循环期间。

测定试样质量和尺寸。

如果试样被盖顶，则应在盖顶前测定试样的质量和尺寸。

如果不是所有的试样都用于测定含水率，取修整下来的代表性试样用于测含水率，并立即将它们放入有盖的容器。

测定含水率应按试验方法D2216执行。

6.3重塑试样-重塑试样可以用不成功的样品或是扰动试样制备，提供代表性的不成功样品。

在使用不成功样品情况下，用薄橡胶膜包裹并在整个工作过程，用手指配合确保重塑完成。

避免在包裹空气在试样里。

小心的操作以获得一致的密度，以重塑与原状土试样一样的孔隙率和保存土的天然含水率。

将扰动材料移入圆形截面的尺寸符合6.1节要求的模子里。

在移入模子后，测定试样的质量和尺寸。

6.4压实试样-试样应制备成预定的含水率和密度，其由要求试验的人指定（注释6）。

在试样形成后，修整断面垂直纵轴，卸去模子，测定测试试样的质量和尺寸。

注释6

7.步骤

7.1将试样放在加载设备底盘的中心位置。

小心的调整加载设备，直至顶盘正好接触试样。

变形指示器显示为0。

加载荷载，使产生轴向应变速率为

-2%/min。

在足以定义应力-应变曲线形状的间隔（通常10-15点足够）记录荷载、变形和时间值。

应变速率应使破坏时间不超过15min（note7）。

连续加载直至随着应变增加荷载值降低，或者达到应变15%。

用于测试密封试样的速率可能降低，如果想得到更好的试验结果。

按9.1.7的要求在数据报告里指明应变速率。

测定所有测试试样的含水率，除非取了代表性的修整下来的土试样，同样用于原状土试样。

按9.1.3节，在试样报告里说明含水率测定是否是在剪切测试前或后。

7.2在试样破坏时作素描或是照相，如果能量的，显示试样表面破坏线的倾斜角度。

7.3附录X1包括了一份数据记录复印件。

可以采用任何数据记录纸，倘若表格包含所有需要的数据。

8.计算

8.1计算轴向应变，

，精确至0.1%，对于加载的荷载，如下：

式中：

=从变形指示器中读得的试样长度变化，mm（in.）。

=试样的起始高度，mm（in.）。

8.2计算平均横截面面积，A，对于给定加载的荷载，如下：

式中：

=试样的起始平均横截面积，mm2（in.2）。

=给定荷载下的轴向应变，以小数表示。

8.3计算压缩应力，

，三位有效数字，精确至1kPa（0.01ton/ft2），对于加载的荷载，如下：

式中：

P=加载的荷载，kPa（tom/ft2）。

A=相应的横截面积，mm2（in.2）。

8.4曲线-如果希望，可能显示压缩应力（纵座标）和轴向应力（横座标）关系的曲线。

选择压缩应力的最大值，或者压缩应力在15%轴向应变，取最先达到值报告为无侧限抗压强度，

。

每当考虑需要适当的解释，包括应力-应变数据作为数据报告的一部分。

8.5如果测定了原状土和重塑土压缩强度，测定灵敏度，

，计算如下：

9.报告

9.1报告应包括以下内容：

9.1.1试样的辨别和观察描述，包括土的分类、符号和是否扰动、重塑、击实等等。

还包括试样识别信息，像工程名称、位置、钻孔编号、试样标号、深度等等。

观察描述应按操作规程D2488。

9.1.2起始干密度和含水率（指明试样含水率是在剪切前还是剪切后，是在修整下来的还是整体试样上取的）。

9.2.3如果计算，则饱和度（note8）。

9.1.4无侧限抗压强度和剪切强度。

9.1.5试样的平均高度和直径。

9.1.6高度与直径的比率。

9.1.7至破坏的平均速率，%。

9.1.8破坏应力，%。

9.1.9如果测定，按试验方法D4318测定液塑限。

9.1.10试样破坏的素描和照片。

9.1.11如果准备，应力-应变曲线。

9.1.12如果测定，灵敏度。

9.1.13如果测定，按照试验方法D422进行粒径分析。

9.1.14备注-注明任何不正常状况或是其它数据，数据可能相当需要用于合适解释获得的结果，例如，光滑面、分层、贝壳、鹅卵石、草或脆性、破坏的类型（也就是，膨胀，斜的剪切，等等）。

10.精度和误差

10.1精度-判断由该试验方法取得的试验结果的可接受度的标准，表1给出了用聚氨酯泡沫体（0.09g/cm3）上试验的数据。

这些精度估计基于ASTM关于土和试验项目指导下的多试验室项目结果。

精度估计值随测试材料/土的类型变化而变化，当这些估计应用于土时需做出判断。

10.1.1表1的数据基于由每个三次重复测试试验室在每类型土上完成的三重测试。

单一操作者和多实验室标准差在表1纵列4中，按照操作规程E691取得，该规程建议每个测试试验室完成最少三次重复试验。

由同一操作者在同样的材料上，使用同样的仪器设备，在最短的操作时间里，完成两次正确操作的试验结果不能超过在表1纵列5的单一操作者的d2s极限。

d2s的定义见表1脚注D。

由不同操作者在不同时间里两次正确操作试验完成的结果，差值不应超过在表1纵列5的多试验室的d2s极限。

10.2误差-对于该试验方法没有能够的参考值，因此，误差不能确定。

11.关键词

11.1粘性土；灵敏度；应变控制加载；强度；应力应变关系；无侧限压缩