1、 土 工 试 验 规 程 SD12887 能源部水利部中华人民共和国关于颁发土工试验规程(SD12887) 第三分册的通知 水利科教19882号 能源技19883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SDS0179(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(SD12887)第三分册(粗粒土试验部分)名称颁发，自公布之日起，代替土工
2、试验规程SDS0179下册中土03379土03679和土05279土05879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
3、的要求，在原有土工试验规程SDS0179(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，应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。
4、 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 SD12802887 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 SD12802987(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 SD12803087 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 SD12803187(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 SD12803287 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
5、管涌试验 SD12803387 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) 反滤料试验 SD12803487 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 SD12803587(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 SD12803687 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 SD12803787 主编写人 刘麟德 (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 SD1
6、2803887 主编写人 郭庆国 (水利电力部西北勘测设计院科学研究所) 粗粒土多级加荷三轴剪切试验 SD128038a一87(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 SD12802887 1目的和适用范围 1.1目的：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。 1.2适用范围：根据不同性质的土类，有如下两种
7、土样制备方法。 1.2.1A法粘性粗粒土的土样制备。 1.2.2B法无粘性粗粒土的土样制备。 2仪器设备 2.1孔筛： 2.1.1粗筛：孔径为100、80、60、40、20、10、5mm。 2.1.2细筛：孔径为2、1、0.5、0.25、0.125、0.075mm。 2.2台秤：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，感量0.01g。 2.3其他：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 3.1 A法： 3.1.1风干土样制备，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上的细粒
8、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、10080、8060、6040、4020、2010、105、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。 3.1.2天然含水量土样制备，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 20005000g 大于5mm粗粒 20003000g 小于5mm细粒 100200g 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。 3.2 B法：将全部土样依
9、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。 3.3根据土样性质及工程要求，从粗、细粒土中分别取代表性土样进行物理性试验。必要时，参照地质鉴定方法，对粗粒的岩性、形状、风化程度及细粒特性进行描述。 3.4根据各项试验要求的级配进行配制。各粒组取土数量按本试验中4.4规定公式计算。若土样中含超粒径颗粒(超过试验仪器允许的粒径)，有以下三种处理方法供选择。 3.4.1剔除法：将超粒径颗粒剔除。 3.4.2等量替代法：根据仪器允许的最大粒径以下的大于5mm粗粒，按比例等质量替换超粒径颗粒。 3.4.3相似级配法：根据原级配曲线的粒径，分别按照几何相似条
10、件等比例地将原样粒径缩小。缩小后的土样级配应保持不均匀系数不变。 3.5将取好的土样拌合均匀，平铺在不吸水的垫板上，按要求含水量依照本试验4.5规定计算加水量。用喷雾器均匀喷洒所需的水量后，充分拌和，湿润一昼夜，实测含水量与要求含水量之差不应超过1。 3.6如土料数量不够，可允许重复使用，但风化粗粒土中含有棱角的石渣、堆石料时，则不宜重复使用。 4计算方法 4.1剔除法级配计算方法： PPPiid=0100max式中 Pi剔除后某粒组含量，； Pdmax超粒径颗粒含量，； P0i原级配某粒组含量，。 4.2等量替代法级配计算方法： =PPPPPiid055max式中 Pi代替后粗粒某粒组含量，
11、； P5大于5mm粗粒含量，； 其他符号意义同前。 4.3相似级配法粒径和级配计算方法： 相似级配法粒径按下式计算： ddnnii=0式中 dni原级配某粒径缩小后的粒径，mm； d0i原级配某粒径，mm； n粒径缩小倍数。 ndd=0maxmax式中 d0max原级配量大粒径，mm； dmax仪器允许最大粒径，mm。 相似级配法级配按下式计算： ppdn d=0 式中 pdn粒径缩小n倍后相应的小于某粒径含量百分数，； pd0原级配相应的小于某粒径含量百分数，。 4.4各单项试验所需风干土质量和粗粒某粒组应取风干土质量计算方法： 各单项试验所需风干土质量按下式计算： mm m= +12 mV
12、 P wd1511= + ()mV w Pd22511= + ()()粗粒某粒组应取风干土质量按下式计算： mPPmii=51上4式中 m风干土样总质量，kg； m1大于5mm粗粒风干土质量，kg； m2小于5mm细粒风干土质量，kg； mi粗粒某粒组风干土质量，kg； V试样体积，cm3； d要求制样干密度，gcm3； w1大于5mm粗粒风干含水量，； w2小于5mm细粒风干含水量，。 4.5土样所需加水量计算方法： mmwwww=+100()wwPw P0152 51= + ()上2式中 wm土样所需加水量，kg； w0土样风干总含水量，； w制样含水量，。 5记录 5.1土样制备表格如表
13、28-1。 表28-1 粗粒土扰动样制备记录表 工程名称 TSQ 制样日期 1984.10.21 试样编号 S-3 允许最大粒径 60mm 试验者 晋华德 计算者 马瑞霞 校核者 尹承瑶 原 级 配 粒径d (mm) 留筛质量(kg) 留筛百分数P0i(%) 替换后级配Pi(%)应取风干土质量mi(kg) 描 述 60 241.8 17.5 40 186.0 13.4 17.1 15.60 20 208.5 15.1 19.3 17.51 10 190.0 13.7 17.5 16.00 5 285.0 20.6 26.4 24.10 5 272.2 19.7 19.7 18.64 总 计 1
14、383.5 100 100 91.85 全风化构造、残积土，砾石为全、强风化砂、泥岩、质软、易碎、有棱角，超粒径采用等量替代 P5=80.3% Pdmax=175% 制样干密度 d(g/cm3) 1.721 制样含水量 w(%) 18.5 试样体积 V(cm3) 50000 粗粒风干土含水量 w1(%) 6.0 5mm粗粒风干土质量 m1(kg) 73.21 细粒风干含水量 w2(%) 10.0 5mm细粒风干土质量 m2(kg) 18.64 试样风干总含水量 w0(%) 6.8 风干试样总质量 m(kg) 91.85 试样加水量 mw(kg) 10.065mm粗粒含量 P5(%) 80.3
15、5mm细粒含量 1-P5(%) 19.7 粗粒土相对密度试验 SD12802987 (试 行) 1目的和适用范围 1.1本试验用于测定最大粒径为60mm且能自由排水的无粘性土的最大与最小干密度，藉以计算该类土的相对密度。 1.2本法适用于通过200号筛(0.075mm)，颗粒质量不小于12且能自由排水的无粘性土。 1.3本法采用振动压实法测定最大密度，倾注松填法测定最小密度。 2相对密度定义 用公式表示为： minmax0maxeeeeD=式中 Dr相对密度； emax最大孔隙比； emin最小孔隙比； e0天然或填筑孔隙比。 3仪器设备 3.1仪器(图29-1)，各部件说明如下： 图29-1
16、 最大密度试验装置图 1振动台；2试样筒；3套筒；4加重物； 5试样；6加重底板 3.1.1振动台：具有隔振装置的钢制振动台。振动台的负重应满足盖重、试样重、容器重及附属设备重量的要求。振动台的频率应为4060Hz，振幅为02mm可调。 3.1.2试样筒：按表29-1选用。 表29-1 试 样 筒 尺 寸 试样筒编号 直 径 D (cm) 高 度 H (cm) 体 积 V (cm3) 允许最大粒径dman(mm) 试料质量m(kg) 30 34 24033 60 4050 20 23 7226 20 1015 3.1.3套筒：应与试样筒紧固连接。 3.1.4加重底板：底板为1.2cm厚的钢板，
17、直径略小于试样筒，中心应有15mm未穿通的提吊螺孔。 3.1.5加重物：每一种尺寸的试样筒有一加重物，对所用的试样筒、加重底板与加重物的总压力为14kPa。 3.1.6测针架及测针：测针的分度值为0.1mm。 3.1.7灌注设备：带管嘴的漏斗。对粒径小于10mm的土粒。管嘴直径1020mm，漏斗喇叭口径100150mm，管嘴长度视套筒高度而定。对粒径大于10mm的粗粒用土铲直接倒入。 3.1.8粗筛：孔径分别为60、40、20、10、5mm。 3.1.9细筛：孔径分别为5、2、1、0.5、0.25、0.125、0.075mm。 3.1.10其他设备：搅拌盘，50kg台秤，其感量为50g；10k
18、g台秤，其感量为5g。起吊设备，铁铲、毛刷、秒表、钢尺、卡尺、称料桶、大瓷盘等。 3.2试样筒体积的率定： 3.2.1利用量测器具直接量测试样筒的尺寸，并绘制出体积与高度的关系曲线以备使用。测量时精确到0.1mm。计算体积时，号试样筒精确到25cm3，号试样筒精确到10cm3。 4操作步骤 4.1试样制备：选用代表性土样在105下烘干，并分级过筛贮存。筛分过程中应使弱胶结的土粒能充分剥落。 4.2最小密度的测定： 4.2.1根据土样的最大粒径，选用倾注设备及试样筒。称桶重并记录。 4.2.2对粒径小于10mm的烘干土，采用固定体积法。将拌匀的土样，用漏斗管均匀徐徐地注入试样筒。松填时须随时调整
19、管口的高度，使自由下落的距离保持在25cm之间。同时要从外侧向中心呈螺旋线移动，使土层厚度均匀增高而不产生大小颗粒分离。当充填到高出筒顶约25mm时，用钢直刀沿筒口刮去余土。注意在试验中不能扰动试样筒。称重并记录。 4.2.3对粒径大于10mm的烘干土，采用固定体积法。用大勺或小铲将土样松填于试样筒内。装填时小铲应贴近筒内土面，使铲中土样徐徐滑入筒内，直至填土高出筒顶，余土高度不应超过25mm为止。然后用钢直刀将筒面刮平。当有大颗粒露顶时，凸出筒顶的体积应能近似地与筒顶水平面以下的大凹隙体积相抵消，并称重记录。 4.2.4按照上述方法，测定最小密度，应进行平行试验。 4.2.5对于超径料含量较
20、多的粗粒土，为求得原级配材料的相对密度值，应进行限制粒径以下的最小密度系列试验。 4.3最大密度的测定：测定最大密度有干法和湿法两种方法。 4.3.1干法：先拌匀烘干土样，将土样装填于试样筒中称重。装填方法与最小密度的测定相同。通常情况是直接用最小密度试验时装好的试样加上套筒，把加重底板放于土面上，依次安放好重物。随即将振动台调至最优振幅(振动加速度为13g)，振动8min，卸除加重物和套筒，测读测针读数，计算试样体积。 4.3.2湿法：在烘干试料中加适量的水，或用天然的湿土进行试验。从装土开始至刚装满土为止，应振动6min。对于高含水量的土样，为了防止某些土在振动过程中产生颗粒跳动，应随时减
21、少振动台的振幅。吸除土面上的积水，依次装上套筒，施加重物，然后固定在振动台上振动8min后，依次卸除加重物与套筒。测读测针读数，称重、记录。 4.2.3按本试验4.2.4和4.2.5测定最大密度，应进行平行试验。 5最小、最大密度的计算 5.1最小干密度计算方法： dscmVmin=5.2最大干密度计算方法： dssmVmax=上2式中 ms干土质量，kg； Vc试样筒率定后的体积，cm3； Vs试样体积，cm3； VV RR Asc i f= ()Rf振后加荷底板上百分表的读数，mm； Ri起始读数，mm； A试样筒断面积，cm2。 6相对密度D的计算 100minmaxmin00max=d
22、dddddD式中 d0天然状态或人工填筑之干密度，gcm3。 7本试验记录格式如表29-2 表29-2相对密度试验记录 工程名称 STH 试验者 史彦文 麻玉鹏 土样编号 N0、76 计算者 李苏杰 土样说明 扰动 校核者 史彦文 仪器编号 N0、7601 日 期 1987年3月 最小干密度测定dmin试验次数 1 试样+容器质量 (kg) 124.6 125.9 容器质量 (kg) 24.6 24.6 试样质量 ms(kg) 100.00 101.3 容器体积 Vc(cm3) 51000 51000 最小密度 dmin(g/cm3) 1.959 1.986 平均最小密度 dmin(g/cm3
23、) 1.973 相对干密度计算 原位干密度 d0(g/cm3) 2.170 试验最大干密度 dmax(g/cm3) 2.314 试验最小干密度 dmin(g/cm3) 1.973 - 0.197 0.455858 - 0.341 0.739970 相对密度 %100=D61.6% 粗粒土击实试验 SD12803087 1目的和适用范围 1.1本试验是用标准击实方法测定粗粒土的含水量与密度的关系，从而确定其最优含水量与相应的最大干密度。 1.2本试验适用于最大粒径为60mm的粘性粗粒土。 2仪器设备 2.1大型击实仪，见图30-1，主要技术性能见表30-1。 图30-1大型击实仪示意图 1击实筒
24、；2套筒；3底盘；4固定螺丝； 5击锤；6导筒；7试样 表30-1大型击实仪技术性能 击 实 筒 尺 寸击锤质量(kg) 击锤底直径(cm) 落高(cm) 直径(cm) 高度(cm)体积(cm3)装土层次 每层击数 单位体积功能(kJ/m3) 单位面积冲量(kPas)15.5 15 60 30 28.75 20322 3 44 604 3 35.34 15 60 30 28.75 20322 3 88 2740 7 2.2天平：称量200g，感量0.01g；称量2000g，感量1g，各一台。台秤：称量10kg，感量5g。磅秤：称量100kg，感量50g。 2.3粗筛：孔径100、80、60、4
25、0、20、10、5mm。 2.4其他设备：喷水器，恒湿器、搪磁盘、大铝盒、铁铲、木棒、橡皮板、刮土刀、平口刀等。 3操作步骤 3.1土样制备：将有代表性土样一次备足，充分拌匀后取2050kg，测定试验前的级配、混合含水量或分别测定粗粒、细料的含水量、比重及细料的流塑限。 3.1.1干法制备： 3.1.1.1将有代表性土样风干，并将土块及附于粗颗粒上的细颗粒碾散。碾散时，应避免将天然颗粒碾破。然后将全部土样过筛，按60、6040、4020、2010、105、5mm粒组分别堆放备用。 3.1.1.2将备好的土样，按照本规程SD12802887中的3.4进行处理，分别计算并称取每一试样所需的各级粒组
26、的质量(每个试样的质量约3545kg)，一组试验不少于5个试样。 3.1.1.3调制各试样细料含水量，依次相差2左右，其中两个大于最优含水量，两个小于最优含水量(按细料的塑性限度估计最优含水量)。所需加水量按本规程SD12802887中的4.4进行计算。若粗料采用饱和面干状态含水量，则只需计算细料加水量。 3.1.1.4将各个试样分别置于不吸水的平板上，用喷水设备均匀喷洒至预定水量。边喷洒边拌和，待拌和均匀后，装入盛土密闭器具内，使之充分湿润。一般贮存一昼夜，根据土的性质可延长或缩短贮存时间。 3.1.2湿法制备：宜用于粗粒含量小于50的粗粒土或含强风化粗粒的粗粒土。 3.1.2.1取天然含水
27、量的粗粒土约300400kg，分7等份。其中1份作测定试验含水量用，1份备用，其余5份分别按本试验3.1.1.3的方法制备含水量。 3.2击实仪：应放在刚性基础上，安装调整好，拧紧全部螺帽，在击实筒内壁及底板涂一薄层润滑油。 3.3取制备好的试样，拌和均匀。按表30-1选定的标准分层击实。装填试样时，应防止粗粒集中和控制每层的高度大致相同。每层击实后，应将其表面刨毛。最后一层的顶面不应超过击实筒顶面15mm。 3.4击实完成后，取下套环；削去超高部分余土，并将表面填平。然后卸去底盘，将击实筒外壁擦净、称重，准确至50g。 3.5将试样从击实筒内推出，并从其中部取50100g粒径小于5mm的土样
28、，测定其含水量；或取25kg混合样测定其含水量。 3.6按本试验中3.23.5的方法进行不同含水量土样的击实试验。 4计算和制图 4.1干密度d的计算方法： dw=+1式中 d干密度，gcm3； 湿密度，gcm3； w含水量，。 计算精度至0.01gcm3。 4.2以纵坐标为干密度、横坐标为含水量，绘制干密度和含水量关系曲线，如图30-2。曲线的峰值为最大干密度dmax，与其对应的含水量为最优含水量pw0，按下式计算饱和度曲线，即： +=)1( wGwGSsws式中 w水的密度，gcm3； Gs土的比重； Sr饱和度，； w含水量，。 图30-2干密度d含水量w关系曲线 4.3当粒径大于60m
29、m颗粒的含量小于30时，应对最大干密度和最优含水量进行校正。 4.3.1最大干密度校正计算方法 =+ddswPPGmaxmax112 式中 d max校正后的最大干密度，gcm3； d max击实的最大干密度，gcm3； 水的密度，gcm3； P粒径大于60mm颗粒的含量，； Gs2粒径大于60mm颗粒的干比重。 4.3.2最优含水量校正计算方法 = + ww PPwpp00 21()式中 pw0校正后的最优含水量，； pw0击实的最优含水量，； 2w大于60mm颗粒的饱和面干状态下的含水量，。 5 记录 5.1 击实试验记录表举例如表30-2。 表30-2 击实试验记录表 工程编号TSQ 试
30、验者胡春凤、梁家文、王昆 土样编号林工 计算者胡春凤 试验日期1983年4月20日 校核者王继庄 每层击数 44 起始含水量 19.5% 试验前 P5% 50% (洗筛) 容器体积 20322cm3土粒比重 2.71 试验后 P5% 26.9% (洗筛) 土样说明 粗粒土风化料 制样方法 湿法制样 试验次数 1 2 3 4 5 6 7制样时水量控制(%) -4 -2 0 +2 +4 筒加土质量 (g) (1) (1) 55908.6 57534.3 58550.4 58347.2 57127.9 筒的质量 (g) (2) (2) 17500 17500 17500 17500 17500 湿土
31、质量 (g) (3) 38408.6 40034.3 41050.4 40847.2 39627.9 湿密度 (g/cm3) (4)()2032231.8911 1.97 2.02 2.01 1.95 干 密 度 干密度 (g/cm3) (5)()w+141.62 1.67 1.69 1.66 1.59 盘 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 盘加湿土质量 (g) (1) (1) 2750 2750 2750 2750 2750 2750 2750 2750 2750 2750 盘加干土质量 (g) (2) (2) 2465 2465 2445 2447 2425 2422 2400
32、 2399 2376 2376 盘质量 (g) (3) (3) 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 水的质量 (g) (4) (1)-(2) 285 285 305 303 325 325 350 351 374 374 干土质量 (g) (5) (2)-(3) 1715 1715 1695 1697 1675 1672 1650 1649 1626 1626 含水量 (%) (6)5416.6 16.6 18.0 17.9 19.4 19.6 21.2 21.3 23.0 23.0 含 水 量 平均含水量 (%) 16.6 18.0 19.5 21
33、.3 23.0 粗粒土渗透试验 SD12803187 (试 行) 1目的和适用范围 1.1试验目的：本试验用于测定层流条件下的粗粒土的渗透系数，即水流状态符合达西定律的粗粒土的渗透系数。 1.2适用范围：本试验包括垂直渗透系数和水平渗透系数的测定。 2仪器设备 2.1渗透容器：见图31-1和图31-2。容器内壁分有橡皮膜和无橡皮膜两种。容器规格，垂直渗透容器有：20cm20cm、30cm30cm、50cm50cm3种；水平渗透容器有：20cm20cm20cm、30cm30cm30cm、50cm50cm50cm3种。试验中根据土样最大粒径，按径径比(试样直径最大粒径)大于或等于5，高径比(试样高
34、最大粒径)大于或等于3的倍数选择渗透容器。 图31-1水平渗透仪 1提环；2排气孔；3橡皮膜；4水箱(可升降)；5集砂器； 6测压孔；7进水口；8脚架；9透水板；10测压管 2.2水头装置：有变水头和常水头两种，见图31-3。变水头管规格：内径约2cm，长约200cm，要求上下均匀，刻度分辨值0.1cm。 图31-2垂直渗透容器图 1进水口；2进水段；3垫环；4斜透水板； 5测压孔； 6透水板；7容器筒；8橡皮膜； 9测压管；10测压表接头；11充气孔；12出水段； 13套环；14压紧螺栓；15出水口 图31-3垂直渗透仪装置 1变水头管；2渗透容器；3供水箱；4接水源： 5供水管；6溢流管；
35、7止水夹；8出水口 2.3其他：秒表、温度计、量筒(容积为：250、500、1000cm3)、击锤、粗筛(孔径为：100、80、60、40、20、10、5cm)、磅秤(10kg、100kg)、瓷盘、毛刷、白铁铲、白铁桶、削土刀、活动扳手、深度游标卡尺等。 3操作步骤 3.1试样制备： 3.1.1原状土试样的制备：分粘性粗粒土和有胶结性无粘性粗粒土。 A 粘性粗粒土 3.1.1.1在取样地点按要求垂直或平行水流方向挖槽，取出大于所需尺寸的土样，周围用塑料布包裹，置于底部垫砂的木箱内，木箱内四侧再用草垫实，运回放室内。 3.1.1.2拆箱后，先除去土样表面的扰动土，然后用削土工具小心地将土样削至试
36、样要求的尺寸。 3.1.1.3测量试样直径(宽)与高(长)度，计算试样面积，体积并称重(含水量宜在现场取样坑中测取)。 a 垂直圆柱试样安装 3.1.1.4将试样倒置于不透水的平板上，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。 3.1.1.5在试样面上铺厚约25cm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。 3.1.1.6装上进水段后，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)。 3.1.1.7向容器筒壁充气孔充气，充气压力p等于水头压力加上30kPa气压(
37、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 3.1.1.8先在容器箱底面铺厚约4cm膨胀快凝水泥砂浆(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。 3.1.1.9待砂浆凝固后，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 3.1.1.10在取样地点按水流方向和试样尺寸要求细心地削成一个四面凌空的土块(方或圆)，除去土块表面的扰动土。 3.
38、1.1.11环绕土样底部四周的水平地面上平整地铺垫一层隔层(油毡、砂或细土)。 3.1.1.12水平试样安装先在上下游两个端面用不透水板封堵，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：将容器筒套位试样，使四周间隙大致相等，并浇注砂浆。 3.1.1.13待砂浆养护24h后，小心地切断土柱。然后，垂直试样，按本试验中3.1.1.5和3.1.1.6方法，安装进出水段，即可进行试验；水平试样，按本试验3.1.1.9方法安装和浇注砂浆，待24h后进行试验。 3.1.2扰动土试样的制备： 3.1.2.1按本规程SD12802887粗粒土试样制
39、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34份。 3.1.2.2根据试样性质，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(容器内不放橡皮膜)，铺垫厚约25cm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。然后按本试验3.1.1.5的方法进行其余步骤。 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
40、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。 3.2试样饱和： 3.2.1把装好试样的容器与测压管和水头装置连通，(见图31-3)。开止水夹7(1)7(4)及7(6)。分24次逐级提高供水箱3的水头。第一级水头提至H1=H2出口(底面)高程。应充分排除容器底部的空气，直至测压管中无气泡为止。 砂砾石和卵石：可按试样高度均分，每隔30min提升一级，最后一级水头，宜略高于出水口。 粘性粗粒土：每小时提升一级，最后一级水头不宜高于出水口200cm。 对透水性小的试样，采用真空饱和法，其步骤
41、： 先按以上方法加第一级水头，应排除容器底部的空气。然后关闭渗透仪装置上的所有止水夹，认出水口8抽气1h后。开止水夹7(6)，同时提高供水箱3水头至出水口高程，待出水口有水流出，即停止抽气。再提高供水箱3至试验水头，静置一段时间(水流稳定)，开始测定。 3.2.2渗透系数k小于10-4cms的粘性粗粒土，宜用无空气水；渗透系数k大于10-4cms，的粗粒土，可用自来水。 3.3试验方法： 3.3.1变水头法： 3.3.1.1本法适用于渗透系数k小于10-4cms的粘性粗粒土。 3.3.1.2使变水头管充水至预定高度后，关止水夹7(1)7(3)及7(6)，开动秒表，同时测记起始水头h1。经过时间
42、t后，再测记终止水头h2，每次测记的水头应大于5cm*。如此连续测记23次。再使水头管水回升至需要高度，连续测记数次。前后应测记6次，试验结束。每测记一次水头水位，应同时测试验水的温度。 *1.每次测记时间间隔应不超过34h，如不能满足此要求可加大水头。 2.如试验过程中发现水流过快，应检查是否仪器本身漏水，或试样本身有集中渗流或试样与筒壁止水不好所致。如属这种情况应重新制样进行试验。 3.3.2常水头法： 3.3.2.1本法适用于透水性强(k10-3cms)的粗粒土。 3.3.2.2对卵石、碎石、砂砾石，其试验水头的坡降一般为0.050.5。肉眼观察，表面应无浑水和无细颗粒跳动。 3.3.2
43、.3开动秒表；同时用量筒接取经时间t由出水口流出的水量。并记水头h及水温T1。如此重复测记不少于6次，每次测定的水量，应不少于20cm3。 4计算和制图 4.1渗透系数kT及k2的计算方法： 变水头法： kaLAthhT= 2312.log常水头法 kQLAhtT=水温20时的渗透系数k20，用下式计算： kkTT2020=上3式中 a变水头管断面积，cm2； L渗径，等于试样高(长)度，cm； h1开始时水头，cm； h2终止时水头，cm； h常水头，cm； A试样断面积，cm2； Q时间t内的渗透水量，cm3； t时间，s； kT水温为T时试样的渗透系数，cms； k20水温为20时试样的
44、渗透系数，cms； TT时水的动力粘滞系数，kPas； 2020时水的动力粘滞系数，kPas； T/20温度T时水的粘滞性修正系数，见图31-4。 4.2根据需要，对相同性质的土样，可在半对数坐标纸上绘制以孔隙比为纵坐标，渗透系数为横坐标的ek关系曲线图，如图31-5所示。 图31-4温度T与温度校正系数T/20图31-5孔隙比e与渗透系数k关系曲线 4.3本试验记录格式如表31-1和表31-2。 表31-1 常水头渗透试验 工程名称：BCT 试样含水量w=3.4% 试样面积A=733.81cm2试验者李子成、刘勇、郑克恒 试样编号：渣 试样干密度d=1.854g/cm2试样高度L=30.3c
45、m 计算者刘勇 仪器编号：垂3 试样比重Gs=2.69 粗粒含量大于P5=71% 校核者郑克恒 试样说明：风化砂岩石渣 试样孔隙比e=0.451 相对密度Dr=0.72 试验日期1985年9月4日 开始时间终了时间经过时间渗透水量进口水头出口水头渗透水头水温T时的渗透水 温校正系数渗透系数 k20平均渗透系数时间 t2时 分 秒 时间 t2时分秒 间 t (s) 量 Q (cm3) 水头 h1(cm) 水头h4(cm)头 h (cm)时的渗透系数 kT(10-4cm/s)温T ()系数T20(10-4cm/s) 系数 k20(10-4cm/s)(1) (2) (3) (4) (5) (6) (
46、7) (8) (9) (10) (11) (12) (2)-(1) (5)-(6)()4 LA(7)(3)(8)(10) 4 8 15 4 8 30 900 63 23.3 16.2 7.1 4.07 21 0.95 3.87 30 45 900 63 23.3 16.2 7.1 4.07 21 0.95 3.87 45 90 900 62 23.3 16.2 7.1 4.01 21 0.95 3.81 4 10 15 4 10 30 900 105 28.5 16.2 12.3 3.92 21 0.95 3.72 30 4 5 900 104 28.5 16.2 12.3 3.88 21 0
47、.95 3.69 45 11 0 900 105 28.5 16.2 12.3 3.92 21 0.95 3.72 3.78 表31-2 变水头渗透试验 工程名称：BCT 试样含水量w=10.4% 试样面积A=316.68cm2试验者李子成、刘勇 试样编号：粘 试样干密度d=1.85g/cm3试样高度L=6cm 计算者刘勇 仪器编号：垂2 试样比重Gs=2.69 测压管断面积=3.517cm 校核者李子成 试样说明：壤土含砾 试样孔隙比e=0.454 粗粒含量大于P5=10% 试验日期1985年9月20日 开始时间 t1时 分 秒 终了时间 t2时 分 秒 经过时间 t (s) 开始水头 h1(cm)终了水头 h2(cm)
