土工试验规程.doc

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SD128-87
前言
粗粒土的土样制备SD128-028-87
粗粒土相对密度试验SD128-029-87(试行)
粗粒土击实试验SD128-030-87
粗粒土渗透试验SD128-031-87(试行)
无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试验SD128-032-87
无粘性土扰动试样水平管涌试验SD128-033-87
反滤料试验SD128-034-87
原状土渗透变形试验SD128-035-87(参考试行)
粗粒土固结试验SD128-036-87
粗粒土直接剪切试验SD128-037-87
粗粒土三轴剪切试验SD128-038-87
粗粒土多级加荷三轴剪切试验SD128-038a-87(试行)
中华人民共和国水利部、能源部
关于颁发《土工试验规程》(SD128-87)
第三分册的通知
水利科教[1988]2号能源技[1988]3号
各流域机构,水利、水电、电力规划设计院,部直属各科研院、所、高校,各工程局,各省(自治区、直辖市)水利、水电、电力厅(局):
根据原水电部科技司(82)技字第251号文,由水利水电科学研究院负责组织有关单位,对SDS01-79(下册)中有关粗粒土试验部分进行修订,1987年9月委托中国水利学会岩土力学专业委员会对送审搞进行了审查。这次修订的规程以《土工试验规程》(SD128-87)第三分册(粗粗土试验部分)名称颁发,自公布之日起,代替《土工试验规程》SDS01-79下册中土-033-79~土-036-79和土-052-79~土-058-79部分,并分别按正式和试行两类项目执行。
各单位在执行过程中的意见和建议,请告水利水电科学研究院和南京水利科学研究院。
本规程由水利电力出版社出版。
1988年5月13日
前言
本试验规程包括:粗粒土的土样制备,粗粒土相对密度试验,粗粒土击实试验,粗粒土渗透试验,无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试验,无粘性土扰动试样水平管涌试验,反滤料试验,原状土渗透变形试验,粗粒土固结试验,粗粒土直接剪切试验,粗粒土三轴剪切试验及粗粒土多级加荷三轴剪切试验等12个试验项目。
规程的修改是根据水利电力部科学技术司(82技)251号文的要求,在原有《土工试验规程》SDS01-79(下册)的基础上,对其中有关粗粒土部分的试验规程,参照国际通行的标准及我国的实践经验进行修改,在修改过程中,广泛征求意见,反复修改后提出送审稿。水利电力部科学技术司委托中国水利学会岩土力学专业委员会于1987年9月在四川省成都市召开了审查会,根据审查会的意见,又作了一次修改和加工整理。1988年5月报水利部、能源部批准颁发。
本规程由水利水电科学研究院主持修改。参加的单位有水利电力部昆明勘测设计院科学研究所、水利电力部成都勘测设计院科学研究所、四川省水利水电勘测设计院、南京水利科学研究院、水利电力部西北水利科学研究所、水利电力部西北勘测设计院科学研究所。
参加各试验项目规程修改和编写的人员如下:
粗粒土的土样制备SD128-028-87
主编写人尹承瑶(水利电力部昆明勘测设计院科学研究所)
粗粒土相对密度试验SD128-029-87(试行)
主编写人史彦文(水利电力部西北水利利学研究所)
粗粒土击实试验SD128-030-87
主编写人王继庄(水利电力部昆明勘测设计院科学研究所)
粗粒土渗透试验SD128-031-87(试行)
主编写人郑克恒(四川省水利水电勘测设计院)
无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试验SD128-032-87
主编写人沙金煊(南京水利科学研究院)
修改人王韦(南京水利科学研究院)
无粘性土扰动试样水平管涌试验SD128-033-87
主编写入沙金煊(南京水利科学研究院)
修改人王韦(南京水利科学研究院)
反滤料试验SD128-034-87
主编写人沙金煊(南京水利科学研究院)
修改人王韦(南京水利科学研究院)
原状土渗透变形试验SD128-035-87(参考试行)
主编写人沙金煊(南京水利科学研究院)
修改人王韦(南京水利科学研究院)
粗粒土固结试验SD128-036-87
主编写人尹承瑶(水利电力部昆明勘测设计院科学研究所)
粗粒土直接剪切试验SD128-037-87
主编写人刘磷德(水利电力部成都勘测设计院科学研究所)
粗粒土三轴剪切试验SD128-038-87
主编写人郭庆国(水利电力部西北勘测设计院科学研究所)
粗粒土多级加行三轴剪切试验SD128-038a-87(试行)
主编写人郭庆国(水利电力部西北勘测设计院科学研究所)
本规程由水利水电科学研究院朱思哲负责主持修改和编辑。四川省水利水电勘测设计院郑克恒参加了部分校阅工作。
对本规程在实行中的意见和建议,请寄北京车公庄西路10号水利水电科学研究院岩土工程研究所。
1989年2月15日
粗粒土的土样制备
SD128-028-87
1目的和适用范围
:土样制备是将有代表性的粗粒土,经过必要的制备程序为各项试验提供试验用料。
:根据不同性质的土类,有如下两种土样制备方法。
——粘性粗粒土的土样制备。
——无粘性粗粒土的土样制备。
2仪器设备
:
:孔径为100、80、60、40、20、10、5mm。
:孔径为2、1、、、、。
:称量100kg或50kg,感量50g;称量10kg,感量5g。天平:称量5000g,感量1g;称量200g,。
:碎石机、振筛机、烘箱、木锤、橡皮板、铁铲、盛土盘、喷雾器、恒湿器等。
3操作步骤
:
,将全部土样置于橡皮板上风干,用木锤将土块及附着在粗粒土的细粒土碾散。应避免破坏土的天然颗粒,将全部土样依次过筛,按大于100、100~80、80~60、60~40、40~20、20~10、10~5、小于5mm,分组并称其质量,计算各粒组含量百分数,测定大于5mm粗粒及小于5mm细粒风干含水量。
,应在保持天然含水量不变的情况下,将全部土样拌和均匀。根据含砾量多少,按以下规定取代表性土样,测定其天然含水量。
粗、细粒混合样2000~5000g
大于5mm粗粒2000~3000g
小于5mm细粒100~200g
根据各项试验所需总质量,用四分法分别取所需土样质量(务使粗粒分配均匀),装入恒湿器内,以防含水量变化。
:将全部土样依次过粗筛,分组称重,必要时取小于5mm细粒土过筛,计算各粒组含量百分数。按粒组分别存放备用。
a垂直圆柱试样安装
,将容器筒套上橡皮膜并抽气,使橡皮膜紧贴容器筒内壁。然后将容器筒套在试样外面,放开抽气夹,使橡皮膜紧贴试样。
~5cm粗砂(至容器筒齐平),轻轻击实,拂平。然后在粗砂面上再依次铺滤布,透水板、下垫环、最后装上进水段。
,连同平板和试样一起翻转装上出水段,拧紧压紧螺栓(或密封套环)。
,充气压力p等于水头压力加上30kPa气压(也可根据需要增加),使橡皮膜紧贴试样,即可进行试验。
b水平方形试样安装
(下简称:砂浆),然后将试样放在砂浆面上(上、下方向与取样应一致),轻轻下压,使试样与砂浆充分结合。随后填装两侧砂浆。填装时两端面用不透水的平板封挡,以免砂浆外溢。
,抽去两端挡板,放入透水板和滤布。在滤布与土样之间的空间用粗砂填实。然后在试样(连同砂)顶面铺砂浆,装盖板,待24h后进行试验。
B有胶结性的无粘性粗粒土
(方或圆),除去土块表面的扰动土。
(油毡、砂或细土)。
,并在试样顶面均匀地浇注一层砂浆,厚约4cm。然后将容器筒套在土样外面,再在两面侧壁浇注砂浆。垂直试样安装:将容器筒套住试样,使四周间隙大致相等,并浇注砂浆。
,小心地切断土柱。然后,垂直试样,,安装进出水段,即可进行试验;水平试样,,待24h后进行试验。
:
-028-87粗粒土试样制备的规定备料。根据要求的密度、含水量和试样体积,计算并称取已制备好的试样。均分为3~4份。
,确定试样安装方法(垂直试样安装与水平试样安装的步骤大致相同,下面以垂直试样安装方法为例)。
粘性粗粒土:垂直渗透容器内依次安放垫环、透水板、滤布,装上测压管(容器内不成橡皮膜),铺垫厚约2~5cm的粗砂。再分层装填试料,并分层击实至预定的高度,用深度游标卡尺测量高度。结合层的表面应刨毛。。
无粘性粗粒土:在垂直渗透容器内壁套上橡皮膜(厚2mm)。安装上进水段,分层装填试料并击实至预定的高度。如试料含细粒较多,则底部应铺垫粗砂。试料装填至与容器顶齐平,接上出水段,然后开始试验。
对于有棱角易破碎的无粘性粗粒土,宜用风干试料,分层振实。应避免粗细颗粒分离,减少颗粒破碎,使之粗细颗粒分布均匀。
-032-。
,下游溢水箱水面应高于或平被保护土与滤层的接触面。
,~,以后每隔1h加一级水头。
,隔3Omin读数一次。每级水头应测读两次,并记录。流量也应进行两次测量,取其平均值。
,流量未随时间增大,测压管无变化,无细粒移动和水色变浑等迹象,即可进行下一级水头的试验。以后各级水头,、、、、、、、…的坡降逐次升高,每升高一次水头,。
,如发现细粒通过接触面跑入滤层,或发现滤层中的测压管水头差不断增大时,则本级水头和以后步骤中的每一级水头试验持续时间需延长到3~4h。
:渗入滤层中细粒停止移动;位于滤层中的测压管水头差不再继续增大。应继续升高水头,进行下一级水头的试验,不宜中断。
,可以结束试验:
,流量不断变大,被保护土中的渗流坡降减小。
。
,渗流坡降大于50~100时,被保护土为无粘性土,渗流坡降大于10时,被保护土仍未破坏。
,应缓慢降低水箱水位。以防止上层细粒在停水过程中掉入下层,或通过透水板掉入下漏斗。
,分层取样,进行颗粒分析。在分层取样时,记录下列现象:滤层淤填厚度;接触带变化情况;被保护土中细粒流失粒径,流失部位,深度等。
,土样妥为保存,直至资料分析结束后,才可丢弃。
,以便及时发现问题,及时解决。
4计算和制图
:
计算试验开始时,每层土料的干密度和孔隙率。
计算每一级水头下,被保护土和滤层的渗流坡降、渗流速度、渗透系数。
绘制被保护土的i~v曲线和v~t曲线。
在同一颗粒大小分析曲线纸上,绘制被保护土和漏层在试验前后的颗料分析曲线,用以确定被保护土中带出的土量和滤层内的淤填量。
,应放水冲洗仪器。
,试验可参考本规程SD128-033-87进行。
-032-87中的5表32-1。
3操作步骤
:
-028一87中的有关规定制备试样。取制备好的土样拌匀,均分为2~3份,注意勿使粗粒集中。
,安装在放有透水板的底盘上。容器下垫以垫块。适水板上放一层滤纸,分层均匀装料。粘性粗粒土用击实法,无粘性粗粒土用振动法,将试样分层压实至要求的干密度。除去套环,整平表面,其上放一层滤纸,顺次放透水板和传压板。
:
,拆除包装后,细心检查土样是否扰动,有无裂缝等,并将四周可能松动的土削去。整平端面。
,下端加一内径与容器相同的有刃口的切土环。然后放在土样上。小心地用切土刀或钢锯将土样修成略大于容器外径的土柱,边修边压,直至土样顶面高出容器为止。边缘若有砾石1可以剔除,用较小的砾石细土填补。取去切立环,将容器两端余土削平。擦净容器外壁,称质量;测定端面削下余土的含水量。
,应仔细观察试样情况,并描述层次、颜色、层间结合、砾石风化程度及分布情况等。
,顺次放滤纸,透水板、传压板。
,将蓄水槽安装在固结仪底盘上,固结仪置于反力架中心,并连结供水装置。对无粘性粗粒土,宜用水头饱和;对粘性粗粒土宜用真空饱和。
,安装变形量表或传感器。
~5kPa的预压力,使试样与仪器各部之间接触良好。将各量表或传感器调整到零点或初始读数。
,压力等级一般为50、100、200、400、800、1600、3200、…kPa,最后一级压力应大于最大预计压力100~200kPa。
,施加的压力应达到使试样的e~logP曲线下段呈较长的直线段。
,则施加每一级压力后,按下列时间顺序测记试样高度的变化:、、l、、4、、9、、16、、25、、36、、60min,此后每隔lh侧记一次直至主固结完成,或延长至24h。按此步骤逐级加压至试验结束。
,可在施加某级压力(大于上覆荷重)下,固结稳定后逐级退压,直至退到第一级压力。每次退压后测记试样的回弹量,至稳定为止。
,排除容器中的水,拆除仪器各部件,将试样从容器内推出,取代表性试样测定试验后含水量。如要了解颗粒破碎情况,应对全部试样进行颗粒分析试验。
4计算和绘图
:
粗粒土三轴剪切试验
SD128-038-87
1目的和适用范围
。它通常用3~4个试样,分别在不同恒定周围压力(即最小主应力σ3)下,施加轴向压力[即主应力差(σ1-σ3)」,进行剪切至破坏,然后按莫尔-库仑强理论求得抗剪强度参数。
、有效抗剪强度参数和孔隙压力系数。
,工程情况的不同和排水条件,本试验分为不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU)、固结排水剪(CD)等三种试验类型。
2仪器设备
,如图38-1所示。主要由压力室、轴向压力系统(压力机、测力计等)、周围压力系统、体变量测系统、孔隙压力量测系统等部分组成。
试样直径D,试样高度H与试样最大粒径dmax应符合D大于或等于5dmax、H/D为2~。
,包括对开成型筒。承膜筒、击实锤或振捣器、橡皮膜、位移计、磅秤、托盘天平、钢尺、秒表、瓷盘、烘箱等。
:
,周围压力系统运行正常;根据工程要求确定周围压力σ3的最大值,按σ1大于5σ3估算轴向压力。轴向压力测力计的精度不宜低于最大轴向压力的l%。
,孔隙压力传感器等按期率定。
;传压活塞应在轴套内滑动正常;孔隙压力量测设备的管道内应无气泡;各管道、阀门、接头等应通畅不泄漏。检查完毕后,关闭周围压力阀、排水阀、孔隙压力阀等,以备使用。
。
3操作步骤
:
-028-87的规定,备好土料。根据试验要求的干密度、含水量及试样尺寸计算并称取试验所需的用料。
,按装填层数分成几等份。应防止粗细颗粒分离,保证试样的均匀性。
粗粒土多级加荷三轴剪切试验
SD128-038a-87
(试行)
1目的和适用范围
,分级施加周围压力和轴向压力进行剪切试验,确定粗粒土的抗剪强度参数C和φ。
本试验适用于测定最大粒径为60mm的粘性粗粒土和无粘性粗粒土。
根据排水条件,本试验分为不固结不排水剪(uu)、固结不排水剪(Cu)、固结排水剪(CD)3种试验类型。
2仪器设备
本试验所用的试验设备、附属设备以及试验前的仪器检查皆与粗粒土三轴剪切试验(本规程SD128-038-87)~。
在应用中,试样巨寸D、H和试料最大粒径间应符合D/dmax大于或等于5,H/D为2~。
3无粘性粗粒土多级加荷三轴剪切试验
:按本规程SD128-038-~。
:按本规程SD128-038-~。
(uu):
,关进水、排水阀,开周围压力阀施加第一级周围压力达到预定值,并保持恒定。
%~%的剪切速率进行剪切试验。在剪切过程中,%~%,测轴向压力测力计、轴向变形计读数各一次。若有特殊要求,可酌情减少或加密读数次数。
(主应力差的增量不超过5kPa)、或读数减小时,停止剪切。记录测力计和轴向变形计读数。
。稳定10~20min后,将轴向测力计和轴向变形计的读数调整至第一级剪切末了时的值,,直至轴向压力测力计出现稳定值或趋于稳定(主应力差的增量不超过5kPa)时停止剪切。
。但最后一级的总应变应达到20%为止。
,关周围压力阀,卸去轴向压力、周围压力,排去压力室水,尽快卸去压力室罩,对试样进行描述。
(Cu)(测孔隙水压力):
。按本规程SD128-038-~,开排水阀,使试样在周围压力下排水固结。
,关排水阀,开孔隙压力阀,按本规程SD128-038-,直至轴向压力测力计读数达到稳定值或趋于稳定(主应力差的增量不超过5kPa)时停止剪切。
。待稳定后,测记孔隙压力计,轴向压力测力计和轮向变形计读数。然后开排水阀,进行排水固结,直至孔限压力消散95%为止,关排水阀。开动压力机,使压力室内试样顶帽与活塞接触(测力计读数微动,表示已接触好)。测记变形计的读数。此读数与上一级剪切终了时的变形计读数之差△h为试样在第二级周围压力下的轴向沉降量。
。
。
,关孔隙压力阀,周围压力阀,卸去轴向压力、周围压力,排去压力室水,卸去压力室罩,对剪后试样进行描述。
(不测孔隙水压力):~。但固结完成后,关孔隙压力阀,剪切过程中不测孔隙水压力。
(CD):
,。
,%~%的轴向应变速率及本规程SD128-038-,直至测力计读数达到稳定或趋向稳定为止。
,施加第二级周围压力至预定值。开孔隙压阀,测定孔隙压力的稳定读数。
,直至孔隙压力消散至少于5%为止。
,。
~、第四级的固结和剪切试验。
4粘性粗粒土多级加荷三轴剪切试验
:同本规程SD128-038-~。
:同本规程SD128-038-~。
(uu):~。
(Cu)(测孔隙压力):
-038-~,~。%~%的轴向应变的速率进行剪切。
(CD):
、(Cu)(测孔隙压力)相同。%~%的轴向应变速率进行剪切。