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T0187-2007冻胀率试验

关键字: T0187-2007冻胀率试验日期: 2021-2-15 15:39:08 点击 11861 次

JTG 3430—2020《公路土工试验规程》----32 冻土试验

T0187-2007冻胀率试验

1 目的和适用范围
  本试验的目的是测定土冻结过程的冻胀率，从而计算表征土冻胀性的冻胀率。本试验适用于状的及扰动的黏质土和砂质土。
2 仪器设备
  试验装置由试样盒、恒温箱和温控系统、温度监测系统、变形量测系统、补水系统及加压系组成。2.1 试样盒：由外径120mm、壁厚为10mm、高为100mm 的有机玻璃筒作为侧壁，沿高度每隔10mm 设热敏电阻温度计插入孔，底板和顶盖结构能提供恒温液循环和外界水源补充通道。如图T 0187-1。
2.2 恒温箱：容积不小于0.8m3，内设冷液循环管路和加热器（功率为500W），通过热敏电阻温度计与温度控制仪相连，使试验期间箱温保持在1+0.5℃。
2.3 温度控制系统：由低温循环浴和温度控制仪组成，提供试验所需的顶、底板温度。
2.4 温度监测系统：由热敏电阻温度计、数字电压表组成。监测试验过程中土样、顶、底板温度和箱温变化。
2.5 补水系统：由恒定水位装置（图T 0187-1）通过塑料管与顶板相连，水位应低于顶板与土样接触面10mm。
2.6 变形监测系统：百分表或位移传感器（量程30mm、分度值0.01mm）。
2.7 加压系统：由加压框架和砝码组成。
3 试验步骤
3.1 原状土
3.1.1 土样应按自然沉积方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取出土样。
3.1.2 用切土器将原状土样削成直径为100mm、高为50mm 的试样，称量确定密度并取余土定初始含水率。
3.1.3 在有机玻璃试样盒内壁涂上一薄层凡士林，放在底板上并放一张滤纸，然后将试样从装入盒内，让其自由滑落在底板上。
3.1.4 在试样顶面上放一张滤纸，然后放上顶板，并稍稍加力，以使土柱与顶、底板接触紧密。
3.1.5 将盛有试样的试样盒放入恒温箱内，试样周侧、顶、底板内插入热敏电阻温度计。试样周侧包裹5cm 厚的泡沫塑料保温。连接顶、底板冷液循环管路及底板补水管路，供水并排除底板内气泡，调节供水装置水位（若考虑无水源补充状态，可切断供水）。安装百分表或位移传感器。
3.1.6 若需模拟原状土天然受力状态，可施加相应的荷载。
3.1.7 开启恒温箱、试样顶、底板冷浴，设定恒温箱冷浴温度为-15℃，箱内温度为1℃；顶、底板冷浴，设定冷浴温度为1℃。
3.1.8 试样恒温6h，并监测温度和变形。待试样初始温度均匀达到1 ℃以后，开始试验。
3.1.9 底板温度调节到-15 ℃并持续0.5h，让试样迅速从底面冻结，然后将底板温度调节到‒2℃。黏质土以0.3 ℃/h，砂质土以0.2℃/h 速度下降。保持箱温和顶板温度均匀为1℃，记录初始水位。每隔1h 记录水位、温度和变形量各1次。试验持续72h。
3.1.10 试验结束后，迅速从试样盒中取出试样，量测试样高度并测定冻结深度。
3.2 扰动土
3.2.1 称取风干土样约700g，加纯水拌和呈稀泥浆，装入内径为100mm 的有机玻璃筒内，加压固结，直至达到所需初始含水率要求后，将土样从有机玻璃筒中推出，并将土样高度切削到50mm。
3.2.2 按本试验3.1.3 至3.1.10 的规定进行试验。
4 结果整理
4.1 按下式计算冻胀率：
       △h
nf=-------------×100  （T 0187-1）
        Hf
式中：nf——冻胀率，计算至0.01%；
△h——试样总冻胀量（mm）；
Hf ——冻结深度（不包括冻胀率）（mm）。
4.2 本试验记录格式如表T0187-1。
表 T 0187-1 冻胀率试验记录表
工程名称                试验者
钻孔编号                 计算者
试验日期                 校核者
试样含水率（w） 24.79 % 土样结构粉砂土试样密度ρ 1.687 g/cm3
序号时间（h）测温数字电压表读数（mV）变形量（mm）冻结深度（mm）冻胀率（%）
1 2 3 4 5 1 70.50 4.40 90.2 4.882 71.50 4.20 71.2 5.903 71.00 4.98 89.4 5.57
5 报告
5.1 土的性状描述。
5.2 土的冻胀率nf值（%）。

条文说明

3 原状冻土和扰动冻土的结构差异较大，为对冻胀性作出正确评价，试验一般应采用原状土进行。若条件不允许，非采用扰动土不可时，应在试验报告中予以说明。本试验与目前美国、俄罗斯等国所用方法基本一致。所得数据用于评价该种土的冻胀性略偏大，在工程设计上偏安全。
试样尺寸以往多采用直径和高度均为15～24cm。国外各国的试样尺寸也不尽相同。本试验考虑到原状土取土设备的尺寸及土体的均匀程度，试样尺寸建议采用直径10cm，高5cm。在水源的补给上，根据不同条件分封闭和敞开系统的两种方法。衔接的多年冻土地区及地下水位较深的季节冻土地区，无外界水源（大气降雨、人工给排水）补给条件的地区，可视为封闭系统；而有水源补给条件的地区，可视为敞开系统，本试验所列方法为敞开系统。
若进行封闭系统的试验，可将供水装置关闭。
土体冻胀率是土质、温度和外载条件的函数。当土质已定且不考虑外载时，温度条件就至关重要。其中起主导作用的因素是降温速度。冻胀率与降温速度大致呈抛物线型关系。考虑到自然界地表温度是逐渐下降的，在本试验规定底板温度的调节使黏质土以0.3℃/h，砂质土以0.2 ℃/h的速度下降，是使试验所得冻胀率较大的情况。
另外，也可采用一定冻结速度的冻结方法，即零度等温线下移速度的控制方法。这种方法在室内试验较难控制。

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