55200土工试验规程—冻土密度试验 标准 SL237-035-1999.pdf

冻 土 密 度 试 验 s l2 3 7 - 0 3 5 - 1 9 9 9 定义和适用范围 1 . 0 . 1 冻土密度是冻土单位体积的质量， 它是冻土的基本物理特 性指标之一。 1 . 0 . 2 密度试验应根据冻土的特点和试验条件选用浮称法、 联合 测定法、环刀法或充砂法。 1 浮称法用于表面无显著孔隙的冻土。 2 联合测定法用于砂质土和层状、网状结构的粘质冻土。 3 环刀法用于温度高于一3 c的粘质和砂质冻土。 4 充砂法用于表面有明显孔隙的冻土。 1 . 0 . 3 冻土密度试验宜在负温环境下进行。 无负温环境时， 应采 取保温措施和快速测定。 在试验过程中， 冻土表面不得发生融化。 1 . 0 . 4 本规程适用于原状冻土和人工冻土。 2引 用 标准 s l 1 1 0 -9 5 切土环刀校验方法 。 s l 2 3 7 -0 3 4 -1 9 9 9 冻土含水率试验 。 s l 2 3 7 -0 4 1 -1 9 9 9 原位密度试验 。 3 浮称法 3 . 1 3 . 1 . 1 3 . 1 . 2 2 9 8 仪器设备 ( 见图3 - 1 ) 天平: 称量1 0 0 0 g ， 分度 值 0 . 1 g , 液体密度计: 分度值为。0 0 1 g / c m e 3 . 1 . 3 温度计: 测量范围为 一3 0- +2 0 c， 分 度值 为 0 . i c 。 3 . 1 . 4 量筒: 容积为 l 0 0 0 ml , 3 . 1 . 5 盛液筒: 容积为 1 0 0 0 一2 0 0 0 ml , 3 . 2 仪器设备的检定和校准 3 . 2 . 1 天平:应按相应的检 定规程进行检定。 3 . 2 . 2 液体密度计: 应参照 j j g 8 6 -8 6 标准玻璃浮计检 定规程进行检定。 o 图 3 . 1 浮重天平 1 -盛液 筒; 2 一 试样 ; 3 一 细线 i 4 -祛码 3 . 2 . 3 温度计: 按j j g1 2 8 -8 9 ( 二等标准水银温度计试行检定规 程进行检定。 3 . 2 . 4 用密度计测定煤油在不同温度下的密度， 绘出密度与温度 关系曲线。 3 . 3 操作步骤 3 . 3 . 1 调整天平，将盛液筒置于天平一端。 3 . 3 . 2 切取质量为3 0 0 -1 0 0 0 9的 冻土试样， 用细线捆紧， 放人 盛液筒中 并悬吊 在天平挂钩上称量， 准确至0 . 1 g , 3 . 3 . 3 将事先预冷接近冻土试样温度的煤油缓慢注人盛液筒， 液面 宜超过试样顶面2 c m， 并用温度计量测煤油温度， 准确至0 . i c。 3 . 3 . 4 称取试样在煤油中的质量，准确至 。 . 1 g o 3 . 3 . 5 从煤油中取出冻土试样， 削去表层带煤油的部分， 然后按 规定取样测定冻土的含水率。 3 . 3 . 6 采用 。 c 水时，应快速测定，试样表面不得发生融化。 3 . 4计算 3 . 4 . 1 按下列两式计算冻土密度 p r : p r 一 鲁( 3 . 4 . 1 - 1 ) 2 9 9 v=m三 m , pm ( 3 - 4 . 1 - 2 ) 式中 p r 冻土密度， g / c m ; v 冻土试样体积，c m ; m, 冻土试样质量，9 ; m2 冻土试样在煤油中的质量，9 ; p t 试验温度下煤油的密度， g / ma 。 可由煤油密度与温度 关系曲线查得。 3 . 4 . 2 按式 ( 3 . 4 . 2 )计算冻土的干密度 p t e p f 1 + 0 . o l w ( 3 . 4 . 2 ) 式中 p r e 冻土干 密度， g / c m ; w冻土含水率， %。 3 . 4 . 3 冻土密度试验应进行不少于 2 组平行试验。 对于整体状构 造的冻土， 2 次测定的差值不应大于。 . 0 3 g / c m ， 并取其算术平均 值;对于层状和网状构造和其他富冰冻土，宜提出2次测定值 3 . 5记录 3 . 5 . 1本试验记灵格 才加弃 .1 . 5 . 1 表 3 . 5 . 1 冻土密度试验记录表 ( 浮称法) 试样 编 号 土样 描述 煤 油 温 度 ( ) ( 1 ) 媒 油 密度 (g/-3) ( 2 ) 试样 质量 (g ) ( 3 ) 试 样在 油 中质 量 ( g ) ( 4 ) 试 样体积 ( m3 ) (5 卜 (3 ) - ( 4(2 密度 ( g / m 3 ) 6 ) 一 (3 )(5 ) 平均值 ( g / c m 3 ) ( 7 ) . 3 0 0 4 联 合 测 定法 4 . 0 , 1 本试验方法按 s l 2 3 7 -0 3 4 -1 9 9 9 规程的 “ 联合测定法” 进行 5 环刀法 5 . 1 仪器设备 5 . 1 . 1 环刀:容积应大于或等于5 0 0 c m , 5 . 1 . 2 天 平: 称量2 0 0 0 g ， 分度值。2 g . 5 . 1 . 3 其他 切土 器、 钢丝锯等。 5 . 2 仪器设备的检定和校准 5 . 2 . 1 环刀:应参照s l 1 1 0 - - 9 5校验方法进行校验。 5 . 2 . 2 天平:应按相应的检定规程进行检定。 5 3 操作步骤 5 . 3 . 1 本试验宜在负温环境中进行。 无负温环境时， 必须快速进 行。切样和试验过程中的试样表面不得发生融化。 5 . 3 . 2 取原状土样，整平其两端，将环刀刃口向下放在土样上口 5 . 3 . 3 用切土刀( 或钢丝锯) 将土样削成略大于环刀直径的土柱， 然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀为止。将两端 余土削去修平，取剩余的代表性土样测定含水率。 5 . 3 . 4 擦净环刀外壁称量，算出湿土质量，准确至 0 . 2 g o 54 计算 5 . 4 . 1 按下列两式计算冻十密度和干密度: 刀王 p f =丽 ( 5 . 4 . 1 - 1 ) p f d= 式中 p f密度， g / c m ; p 1 + 0 . o l w ( 5 . 4 . 1 - 2 ) 3 0 1 p r e 干密度， g / c m ; m湿土质量， 9 ; w 含水率， %。 计算至0 . 0 1 g / c m o 5 . 4 . 2 本试验应进行 2次平行试验。其平行差值不应大于 0 . 0 3 g / c m 。 取其算术平均值。 5 . 5记录 5 . 5 . 1 本试验记录格式 如表 5 . 5 . 1 . 表 5 . 5 . 1冻 土 密 度 试 验 记 录 表( 环 刀 法 ) 工 程 名 称 钻 孔 编 号 试 验 日期 试 验 者 计 算 者 校 核 者 试 样 编号 土样 描述 试样 体 积 ( c m ) ( 1 ) 湿 土 质 量 ( g ) ( 2 ) 湿 密度 (g/-3) (3 ) 一 ( 2 ) 含水 率 ( % ) ( 4 ) 干密 度 ( g / c m s ) (5 )丽 (3 )1 + 0. 0 1 x (4 ) 平均干 密 度 ( g / c m ) ( 6 ) 6充砂法 6 . 1 6 . 1 . 1 6 . 1 . 2 6 . 1 . 3 1 0 c m 6 . 1 . 4 30 2 仪器设 备 金属测筒:内径宜用 1 5 c m，高度宜用 1 3 c m. 量砂:粒径 。 . 2 5 -0 . 5 漏 斗:上 口直径可 为 1 5 mm c m 的干净标准砂。 ，下 口直径 为 1 . 5c m， 高度为 天平:称量 5 0 0 09 ，分度值 1 9 。 6 . 2 仪器设备的检定和校准 . 2 . 1 测筒容积: 参照 j j g2 5 9 -8 9 标准金属量器检定规程 进 行检定 。 6 1 2 . 2 量砂:应按s l 2 3 7 -0 4 1 -1 9 9 9 规程 “ 附a ”的方法校准。 6 . 2 . 3 天平:应按相应的检定规程进行检定。 6 . 3 操作步骤 6 . 3 . 1 切取冻土试样。试样宜取直径为 8 -1 0 c m的圆形或l xb xh , c m: ( 8 - 1 0 ) x ( 8 .1 0 ) x ( 8 -1 0 )的方形。试样底面必 须削平。称试样质量。 6 . 3 . 2 将试样平面朝下放入测筒内。 试样底面与测筒底面必须接 触紧密 3 . 3 用标准砂充填冻土试样与筒壁之间的空隙和试样顶面。 1 取一定量的清洗干净校准后的干燥标准砂。 标准砂的温度 应接近冻土试样的温度。 2 用漏斗架将漏斗置于测筒上方。 漏斗下口与测筒上口应保 持 5 - 1 0 c m的距离。 3 用薄板挡住漏斗下口，并将标准砂充满漏斗后移开挡板， 使砂充人测筒。与此同时，不断向漏斗中补充标准砂，使砂面始 终保持与漏斗上口齐平。在充砂过程中不得敲击或振动漏斗和 测筒 4 当测筒充满标准砂后， 移开漏斗， 轻轻刮平砂面， 使之与 测筒上口齐平。在刮砂过程中不应将砂压密。 6 . 3 . 4 称测筒、试样和充砂的总质量。 6 . 4 计算 4 . 1 按下列三式计算冻土密度 p r : ( 6 . 4 . 1 - 1 ) ( 6 . 4 . 1 - 2 ) ( 6 . 4 - 1 - 3 ) 30 3 式中m冻土试样质量， 9 ; v试样体积， c m ; v。 测筒 容积，c m ; m,测筒质量，g ; m2 筒、砂总质量，9 ; m3 -测筒、试样和量砂的总质量， p , 量砂的密度， g / c m o 计算至0 . 0 1 g / c m , 6 . 4 . 2 本试验需进行 2 次平行测定， 。 0 3 g / c m ， 取算术平均值 6 . 5记 录 其 平 行 差 值 不 大 于 表 . 5 . 1冻 土 密 度 试 验 记 录 表( 充 砂 法 ) 工 程 名 称 钻 孔 编 号 试 验 者 计 算 者 试 样 编 号 薰 墓 mit * 测 简、 试 样 加 量砂质 量 ( g ) ( 8 ) 量砂质 量 ( g ) ( 4 ) = ( 3) 一 ( 1 ) 一 ( 2 ) 量砂 密度 ( g / o m 3 ) ( 5 ) 侧筒 容积 ( c m3 ) ( 8 ) 试 样 体积 ( c m3 ) ( ， 一 6 ， 一 _(4 )(5 ) 冻土密 度 ( g / o m 3 ) (8 ) = ( 2) 平均密度 ( g / - =) c 9 ) : : : : 日 日 门 日 口 3 0 4 冻 土 密 度 试 验 s l2 3 7 - 0 3 5 - 1 9 9 9 1 . 0 . 1 冻土密度是冻土的基本物理指标之一。 它是冻土地区工程 建设中计算土的冻结或融化深度、冻胀或融沉、冻土热学和力学 指标、 验算冻土地基强度等所需的重要指标。 测定冻土的密度， 关 键是准确测定试样的体积。 1 . 0 . 3 考虑到国内不少单位没有低温试验室， 故规定无负温环境 时应保持试验过程中试样表面不得发生融化，以免改变冻土的 体积。 3 . 4 . 3 冻土的基本构造有整体状、 层状和网状， 不同构造的冻土 的均匀性差别较大。因此，冻土密度平行试验的差值较之融土密 度平行试验的差值要大。