1、岩土工程类土工试验培训,湿陷性黄土有关试验,1 湿陷性黄土,一 概述,湿陷性黄土泛指饱和的结构不稳定的黄色土,在自重压力或自重压力与附加压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著下沉的现象。,2 湿陷性黄土特征,颜色呈棕黄、灰黄或黄褐色，天然剖面上垂直裂隙发育，孔隙比一般较大，常具有肉眼可见的大孔隙；颗粒组成以粉粒(0.050.005mm)为主，其含量可达50%以上；含碳酸盐或硫酸盐成分，有时含有钙质结核；水理性敏感，受水浸湿后易产生附加沉陷。,3 湿陷性黄土的工程危害,黄土地基的湿陷特性，会给结构物带来不同程度的危害，使路基及结构物大幅度沉降、折裂、倾斜甚至严重影响其安全和使用。,4
2、 湿陷性黄土的处理方法,湿陷性黄土地基处理的目的是改善土的性质,减少土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性。湿陷性黄土地基处理的方法很多，在不同的地区，根据不同的地基土质和不同的结构物，地基处理应选用不同的处理方法。所采用的有垫层法、强夯法、灰土桩挤密法、深层搅拌桩法、振冲碎石桩法和预见浸水法等。,5 湿陷性黄土试验的有关概念,(1)湿陷变形 (2)湿陷性黄土、非湿陷性黄土 (3)自重湿陷性黄土、非自重湿陷性黄土 (4)湿陷系数、自重湿陷系数 (5) 湿陷起始压力,6 P -S曲线特征,黄土湿陷是黄土在一定的压力、浸水及渗流长期作用下, 产生压缩、湿陷及渗透溶滤变形的
3、全过程。规程采用单线法(实际荷载法)测定黄土湿陷性指标。在初步勘察阶段或取多个试样有困难时也允许采用双线法进行试验。单线法:单线法需取五个环刀试样,要求含水量均匀一致，环刀试样间密度差值小于等于0.03g/cm3,均在天然湿度下分级加荷,分别加至不同的规定压力，下沉稳定后浸水至湿陷稳定为止。最后绘制sP 曲线,在曲线上求得湿陷起始压力。,二 试验原理及方法,双线法:双线法需取两个环刀，环刀试样间密度差值小于等于0.03g/cm3,分别在天然湿度下和浸水饱和后做压缩试验，利用两条压缩曲线的变形差绘制s P 曲线，在曲线上求得湿陷起始压力。,试验方法的选择:单线法较双线法更符合地基实际情况，从理论
4、上讲单线法比双线法好。但单线法需取五个环刀，对普通工程勘察来说，取土量大，试验繁琐，且有时很难满足试验要求。,本试验的目的是测定黄土变形和压力的关系，以计算压缩变形系数、湿陷变形系数,渗透溶滤变形系数、自重湿陷系数等黄土压缩性指标。测定项目根据未处理的和预先浸水处理过的场地工程实际情况，选定试验程序来确定。通过湿陷性黄土地基的湿陷性以及湿陷机理分析，对湿陷类别和等级的判别，提出对湿陷性黄土地基处理的方法及质量检测与控制施工中的建议。分析不同深度黄土的湿陷系数、湿陷起始压应力、湿陷峰值压应力,从而为当地湿陷性黄土地基处理提供了重要依据。SL237-1999、GB50025-2004等标准中规定了
5、试验的方法。,三 试验目的及标准,四 主要仪器,室内试验：杠杆式固结仪、天平、环刀、透水石等。 现场试验：承压板、载荷设备、观测设备等。,测定黄土湿陷性的试验,可分为室内压缩试验、现场静载荷试验和现场试坑浸水试验三种。,五 试验步骤要点及注意事项,1)采用室内压缩试验测定黄土的湿陷系数s、自重湿陷系数zs和湿陷起始压力Psh，均应符合下列要求: （1）土样的质量等级应为I级不扰动土样； （2）环刀面积不应小于5000mm2,使用前应将环刀洗净风干, 透水石应烘干冷却； （3）在黄土湿陷性试验中,开土这一环节非常重要,开土时必须严格控制密度差值小于等于0.03 g/cm3 ,严禁开土时来回刮环刀
6、表面,遇有虫孔,应轻轻补孔,遇有树根要小心剔除,且勿将土扰动,否则试验数据将误差较大,有时甚至无法使用； （4）加荷前,应将环刀试样保持天然湿度；透水板的湿度应接近试样的天然湿度。 （5）试样浸水宜用蒸馏水； （6）第一级压力下的变形调整:由于切取试样时环刀表面不平或安装时仪器接触不好等原因,加压后两个环刀产生一定的变形差异,在第一级压力变形稳定后将两个百分表读数调整一致,这样就避免了人为因素对试验结果的影响。 （7）试样浸水前和浸水后的稳定标准,应为每小时的下沉量不大于0.01mm。 （8）施加1kPa的预压力使试样与仪器上、下各部件接触,并调整变形测量计的零位或初始值。,1 室内压缩试验,
7、2) 测定湿陷系数除应符合1)条的规定外,还应符合下列要求: （1）分级加荷至试样的规定压力,下沉稳定后,试样浸水饱和,附加下沉稳定,试验终止。 （2）在0200kPa压力以内,每级增量宜为50kPa；大于200kPa压力,每级增量宜为100kPa。 （3）测定湿陷系数s的试验压力,应自基础底面(如基底标高不确定时,自地面下1.5m)算起： 基底下10m以内的士层应用200kPa, 10m以下至非湿陷性黄土层顶面,应用其上覆土的饱和自重压力(当大于300kPa 压力时,仍应用300kPa)；当基底压力大于300kPa时,宜用实际压力； 对压缩性较高的新近堆积黄土,基底下5m以内的土层宜用100
8、150kPa压力,510m和10m以下至非湿陷性黄土层顶面,应分别用200kPa和上覆土的饱和自重压力。,3) 测定自重湿陷系数除应符合5.1.1条的规定外,还应符合下列要求: （1）分级加荷,加至试样上覆土的饱和自重压力,下沉稳定后,试样浸水饱和,附加下沉稳定,试验终止； （2）试样上覆土的饱和密度,可按下式计算:,4）测定湿陷起始压力除应符合5.1.1条的规定外,还应符合下列要求: （1）可选用单线法压缩试验或双线法压缩试验。 （2）从同一土样中所取环刀试样,其密度差值不得大于0.03g/cm3。 （3）在0150kPa压力以内,每级增量宜为2550kPa,大于150kPa压力每级增量宜为
9、50100kPa。 （4）单线法压缩试验不应少于5个环刀试样,均在天然湿度下分级加荷,分别加至不同的规定压力,下沉稳定后,各试样浸水饱和,附加下沉稳定,试验终止。,（5）双线法压缩试验，应按下列步骤进行: 应取2个环刀试样，分别对其施加相同的第一级压力，下沉稳定后应将2个环刀试样的百分表读数调整一致，调整时并应考虑各仪器变形量的差值。应将上述环刀试样中的一个试样保持在天然湿度下分级加荷，加至最后一级压力,下沉稳定后，试样浸水饱和，附加沉稳定，试验终止。应将上述环刀试样中的另一个试样浸水饱和,附加下沉稳定后,在浸水饱和状态下分级加荷,下沉稳定后继续加荷,加至最后一级压力,下沉稳定,试验终止。当天
10、然湿度的试样,在最后一级压力下浸水饱和，附加下沉稳定后的高度与浸水饱和试样在最后一级压力下的下沉稳 定后的高度不一致，且相对差值不大于20%时，应以前者的结果为准,对浸水饱和试样的试验结果进行修正；如相对差值大于20%时，应重新试验。,1）在现场测定湿陷性黄土的湿陷起始压力,可采用单线法静载荷试验或双线法静载荷试验,并应分别符合下列要求: （1）单线法静载荷试验：在同一场地的相邻地段和相同标高，应在天然湿度的土层上设3个或3个以上静载荷试验，分级加压，分别加至各自的规定压力,下沉稳定后,向试坑内浸水至饱和，附加下沉稳定后，试验终止； （2）双线法静载荷试验:在同一场地的相邻地段和相同标高,应设
11、2个静载荷试验。其中1个应设在天然湿度的土层上分 级加压,加至规定压力,下沉稳定后,试验终止；另1个应设在浸水饱和的土层上分级加压，加至规定压力，附加下沉稳定后，试验终止。,2 现场静载荷试验,2）在现场采用静载荷试验测定湿陷性黄士的湿陷起始压力,尚应符合下列要求: （1）承压板的底面积宜为0.50m2，试坑边长或直径应为承压板边长或直径的3倍，安装载荷试验设备时，应注意保持试验土层的天然湿度和原状结构，压板底面下宜用10 15mm厚的粗、中砂找平。 （2）每级加压增量不宜大于25kPa,试验终止压力应不小于200kPa。 （3）每级加压后,按每隔15、15、15、15min各测读1次下沉量,
12、以后为每隔30min观测1次,当连续2h内,每1h的下沉量小于0.10mm时,认为压板下沉已趋稳定,即可加下一级压力。 （4）试验结束后，应根据试验记录，绘制判定湿陷起始压力的pss曲线图。,3 现场试坑浸水试验,在现场采用试坑浸水试验确定自重湿陷量的实测值,应符合下列要求: （1）试坑宜挖成圆(或方)形,其直径(或边长)不应小于湿陷性黄土层的厚度,并不应小于10m；试坑深度宜为0.50m, 最深不应大工业于0.80m。坑底宜铺100mm厚的砂、砾石。 （2）在坑底中部及其他部位,应对称设置观测自重湿陷的深标点，设置深度及数量宜按各湿陷性黄土层顶面深度及分层数确定。在试坑底部，由中心向坑边以不
13、少于3个方向,均匀设置观测自重湿陷的浅标点；在试坑外沿浅标点方向1020m范围内设置地面观测标点，观测精度为0.10mm。（3）试坑内的水头高度不宜小于300mm,在浸水过程中,应观测湿陷量、耗水量、浸湿范围和地面裂缝。湿陷稳定可停止浸水,其稳定标准为最后到的平均湿陷量小于1mm/d。（4）设置观测标点前，可在坑底面打一定数量及深度的渗水孔，孔内应填满砂砾。（5）试坑内停止浸水后,应继续观测不少于10d，且连续到的平均下沉量不大于1mm/d，试验终止。,六 数据处理及结果评定,1 单线法压缩试验（1）湿陷系数s值,应按下式计算:,（2）自重湿陷系数,可按下式计算:,（3）溶滤变形系数：,2 双
14、线法压缩试验,（1）以试样高度为纵坐标，压力P为横坐标，绘制试样高度与P关系曲线。在同一压力P下，两曲线纵坐标之差值即为该压力下的湿陷变形量。,（2）计算某一压力下的湿陷系数：,（3）以压力为横坐标，各湿陷系数为纵坐标，绘制压力与湿陷系数关系曲线。,（4）双线法试验的误差问题,应采用单线法,当取多个试样有困难时，允许采用双线法。然而，我们在实际生产过程中发现，采用这两种不同的试验方法所测定的湿陷系数S 或湿陷起始压力Psh是不同的，有时甚至存在着较大的差异。为此，如何正确地选择试验方法与能否提供可靠的试验结果摆到了同样位置上。试验结果的修正:用单线法测定的湿陷起始压力,从理论上和试验结果来说比
15、双线法更接近黄土的变形实际情况,因此在双线法试验中,保持天然含水量施加压力的试样,在最后一级压力下稳定后应浸水饱和,计算其湿陷系数。这个湿陷系数与在饱和状态下最后一级压力与天然湿度下最后一级压力之间的湿陷系数其值是不一致的,通常情况下前者小于后者,也有后者小于前者的情况。出现这种情况是由于:预先浸水使土样强度降低,当实际压力大于或小于结构强度时,浸水破坏的湿陷变形值可能偏大、偏小。 试验土样的不均匀或试验过程中的误差所致。为了使双线法测得的结果符合实际情况,可用不浸水试样最后一级压力下浸水饱和的湿陷变形结果(单线法) 来修正浸水饱和试样各级压力下的变形稳定值。,3 黄土湿陷性评价,1）黄土的湿
16、陷性,应按室内浸水(饱和)压缩试验,在一定压力下测定的湿陷系数s进行判定,并应符合下列规定:（1）当湿陷系数s值小于0.015时，应定为非湿陷性黄土；（2）当湿陷系数s值等于或大于0.015时,应定为湿陷性黄土。2）湿性黄土的湿陷程度,可根据湿陷系数s值的大小分为下列三种:（1）当0.015s0.03时,湿陷性轻微； （2）当0.03s0.07时,湿陷性中等；（3）当s0.07时,湿陷性强烈。,3）湿陷性黄土场地的湿陷类型,应按自重湿陷量的实测值或计算值判定，并应符合下列规定： （1）当自重湿陷量的实测值或计算值小于或等于70mm时,应定为非自重湿陷性黄土场地； （2）当自重湿陷量的实测值或计
17、算值大于70mm时, 应定为自重湿陷性黄土场地； （3）当自重湿陷量的实测值和计算值出现矛盾时,应按自重湿陷量的实测值判定。,4）湿陷性黄土场地自重湿陷量的计算值,应按下式计算:,5）湿陷性黄土地基受水浸湿饱和,其湿陷量的计算值应符合下列规定:,（1）湿陷量的计算值应按下式计算:,（2）湿陷量的计算值的计算深度，应自基础底面(如基底标高不确定时，自地面下1.50m)算起；在非自重湿陷性黄土场地，累计至基底下10m (或地基压缩层)深度止;在自重湿陷性黄土场地，累计至非湿陷黄土层的顶面止。其中湿陷系数(lOm以下为)小于0.015的土层不累计。,6）湿陷性黄土的湿陷起始压力Psh值,可按下列方法
18、确定: （1）当按现场静载荷试验结果确定时，应在pss (压力与浸水下沉量)曲线上，取其转折点所对应的压力作为湿陷起始压力值。当曲线上的转折点不明显时，可取浸水下沉量( ss)与承压板直径(d)或宽度(b)之比值等于0.017所对应的压力作为湿陷起始压力值。（2）当按室内压缩试验结果确定时，在p曲线上宜取= 0.015所对应的压力作为湿陷起始压力值。,7）湿陷性黄土地基的湿陷等级,应根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值等因素。,8）为了正确反映湿陷性黄土地层的湿陷程度，并联系结构物和地基实际，合理地采用有效的防护措施，可用地基内各土层的湿陷系数，求得地基的计算湿陷量s(m)。,s = sihi,另外，我国建筑规范还规定当基底下面土层包含有自重湿陷性黄土，可按下式判别是否属自重湿陷性地基。,zs = zsihi,谢谢大家！,
