《粗粒土試驗規(guī)程》編制說明

2術(shù)語與符號

2.1.4根據(jù)多個工程料源勘察和實際檢測取樣中發(fā)現(xiàn)，技術(shù)文件中給定的最大粒徑的顆粒含量幾乎很

少，可視為散布在土內(nèi)的零星顆粒，對于壩料性能指標影響較小。所以本規(guī)程中提出了有效最大粒徑概

念，即設(shè)計要求的平均級配曲線上累計質(zhì)量大于95%的顆粒粒徑，表2.1.4列舉了一些工程中現(xiàn)場檢測

中各粒徑組所占比例與工程中技術(shù)文件給定的最大粒徑的對比結(jié)果。

表2.1.4壩料設(shè)計最大粒徑與實際檢測最大粒徑結(jié)果統(tǒng)計表

粒徑mm

＞800800～700700～600600～500500～400400～300＜300備注

壩料種類

貴州省黔中水利樞紐一期工程水源樞紐一期工程平寨水庫、設(shè)計最大粒徑800mm

次堆石145組0112187332

主堆石327組01738183889

青海公伯峽水電站工程、設(shè)計最大粒徑：砂礫石500mm、堆石料800mm

砂礫石127組06277618

爆破料268組071247849523

青海積石峽水電站工程、設(shè)計最大粒徑800mm

爆破料787組0243932332594

新疆奴爾水利樞紐工程、設(shè)計最大粒徑600mm

砂礫石1803組0895810890

新疆大石門水利樞紐工程、設(shè)計最大粒徑500mm

砂礫石239組0977153

新疆大河沿大壩工程、設(shè)計最大粒徑600mm

砂礫石1135組0028172935

163

3基本規(guī)定

3.0.3本規(guī)程為無粘性粗粒土試驗規(guī)程。GB/T50145、SL237規(guī)定，粗粒土是試樣中粗粒組（0.075mm＜

d＜60mm）質(zhì)量大于總質(zhì)量50%的土，本規(guī)程涉及的粗粒土是一個寬泛的概念，包含了GB/T50145、SL237

中的粗粒組、巨粒組兩部分內(nèi)容，按照習慣統(tǒng)稱為粗粒土。

現(xiàn)行規(guī)程SL237-054、DL/T5356“粗粒土相對密度試驗”等中規(guī)定，能自由排水的粗粒土中細粒含

量（d＜0.075mm）不超過12%。本規(guī)程歸納分析現(xiàn)行規(guī)程粗粒土的定義和概念，以及現(xiàn)場粗粒土試驗檢

測經(jīng)驗，提出了“粗粒土是能自由排水的粗粒組和巨粒組土的總稱，是指粒徑小于0.075mm土的質(zhì)量不

大于總質(zhì)量12%的顆粒”。

3.0.4根據(jù)試驗檢測項目，室內(nèi)試驗及樣品的力學試驗時試樣直徑與試驗料最大粒徑的徑徑比宜取5倍，

現(xiàn)場試驗時試樣直與試驗料最大粒徑的徑徑比宜取3倍。

164

4粗粒土土樣和試樣制備

4.1.1按照《土的工程分類標準》規(guī)定，土的粒組根據(jù)土的顆粒粒徑分為細粒組、粗粒組、巨粒組，

在工程實際應用中粗粒土主要以粗粒組和巨粒組為主，并含有少量細粒組，結(jié)合天然或人工粗粒土的各

粒組特性和工程技術(shù)要求，細粒組含量在不超過12%下，粗粒土顆粒之間不會因細顆粒含量過多而產(chǎn)生

粘聚力，影響粗粒土的自由排水功能。

4.1.2土樣制備是為了使各項試驗所用的土樣制備有統(tǒng)一的程序，并提供具有統(tǒng)一級配的試樣進行各

項試驗。

4.4.1風干土樣制備。

3大于100mm土樣可采用機械篩、尺量法或套環(huán)法分級稱量。機械篩：根據(jù)檢測需要定制200mm、

400mm試驗篩。套環(huán)法：用φ8光圓鋼筋制作直徑分別為200mm、400mm、600mm、800mm鋼環(huán)。200mm～

100mm、400mm～200mm選用其中任意一種方法即可；大于800mm、800mm～600mm、600mm～400mm用尺量

法或套環(huán)法，進行土樣分級。

4.5.1試驗用土樣級配選擇是影響粗粒土工程特性的重要因素。就同一地區(qū)的同一類土料而言，盡管

成因相同，級配組成也會有所變化。因此在進行試驗時，一般應按料場或土料的天然級配，或人工合成

級配，或設(shè)計確定的級配進行試樣配制，或模擬工程實際情況合理地選擇試樣級配，以使試驗成果具有

代表性，總之試樣級配的選擇要結(jié)合工程材料實際并保持一致。本條規(guī)定在試驗設(shè)備或試驗環(huán)境具備的

情況下宜采取與實際材料一致的原型級配進行，即盡可能避免縮尺效應引起的試驗結(jié)果偏離。

目前，試驗采用的級配類型有兩種，即天然級配和人工級配，統(tǒng)稱為原級配。天然級配是根據(jù)料場

或土的天然級配制備試樣，進行各項物理力學性能試驗，并按此來確定各項指標的范圍及采用值。人工

級配是根據(jù)料場或?qū)嶋H填筑料試驗所得級配成果，按統(tǒng)計方法整理得出的級配，隨統(tǒng)計方法的不同有多

種型式：有采用土料方量百分率級配曲線的方法統(tǒng)計，得出典型級配，包括上包線級配、下包線級配和

加權(quán)平均級配；也有根據(jù)多組級配曲線的外包輪廓作出級配范圍線，以最細者為上包線，最粗者為下包

線，各組加權(quán)平均為平均級配。外包線級配是控制料場的極端情況，多用作驗證性或探索性試驗的依據(jù)；

加權(quán)平均級配曲線系代表料場的平均級配情況，大多以此作為物理力學性質(zhì)試驗的依據(jù)。對于級配變化

較大的土料，如風化料，則不能固定在某一級配情況下試驗，一般在一定范圍內(nèi)進行研究。此外，人工

級配也包括了設(shè)計工程類比或視料場的實際情況確定的級配，屬工程要求的級配。

總之，試樣級配選擇是一個復雜的問題，實際選用時需以反映客觀實際情況為原則，防止由于試樣

級配選擇不當而影響試驗成果的可靠性。

4.5.2用原級配土料進行試驗是最適當?shù)?，但常常由于儀器尺寸對試樣最大粒徑的限制要求，有時不

165

得不對土料中某些超過試樣允許粒徑的顆粒進行處理，本規(guī)程根據(jù)業(yè)內(nèi)對超徑顆粒處理的習慣名稱統(tǒng)稱

為縮尺處理。

國內(nèi)外對土樣縮尺處理的基本方法有四種，分別剔除法、等量替代法、相似級配法、混合法。

1剔除法。剔除法是將超粒徑顆粒剔除，剩余部分作為整體，再分別計算各粒組含量。這樣將使

小于5mm顆粒含量相對增加，改變了原級配土的性質(zhì)。因此，除超粒徑含量極小外，一般不采用此法。

2等量替代法。等量替代法是以試樣允許的最大粒徑以下且大于5mm的粗粒按比例等量替代超粒

徑顆粒，等量替代后的級配雖保持了粗、細料含量不變，但改變了粗料的級配、不均勻系數(shù)及曲率系數(shù)。

超粒徑含量較小時也可用最大一級粒徑粒組等量替代超徑粒。

3相似級配法。相似級配法系將原級配的土料根據(jù)確定的允許最大粒徑按幾何相似的原則等比例

將原土樣粒徑縮小，使顆分曲線向右平移，仍保持與原級配曲線相似，故Cu和Cc可以保持不變。但由

于級配截尾誤差的影響，如果縮尺后細粒含量過高時可能出現(xiàn)“砂化”，或者滲透系數(shù)急劇降低導致試

樣不能自由排水的問題。大量堆石料、砂礫料的相對密度試驗結(jié)果表明，顆粒最優(yōu)充填關(guān)系對應的臨界

粒度分形維數(shù)Dc在2.58附近，對應最大粒徑dmax級配的小于5mm顆粒質(zhì)量百分比為：

3Dc

5

P5c100

dmax

室內(nèi)縮尺試驗時，可先對原級配粗粒料采用相似級配法進行預縮尺，若縮尺后小于5mm顆粒含量不

大于P5c時，可直接使用該縮尺級配作為制樣級配，以保持與原級配曲線幾何相似，此時縮尺料的干密

度等物理力學性質(zhì)與現(xiàn)場最為接近。

4混合法?；旌戏ㄊ窍扔孟嗨萍壟浞ū容^適宜的比例縮小粒徑，控制不大于5mm顆粒含量增加到

不超過試驗要求的含量，超徑顆粒含量再用等量替代法處理?；旌戏ㄒ欢ǔ潭壬媳３至伺c原級配的結(jié)構(gòu)

相似，但由于縮尺同時使用了等量替代技術(shù)，仍然部分改變了粗料的級配、不均勻系數(shù)及曲率系數(shù)。一

般而言，相似級配法縮尺后細粒含量過高的土料，可使用混合法。

在實際處理超粒徑顆粒的縮尺時，可根據(jù)土料的性質(zhì)和試驗項目的要求選擇使用。

4.6.1采用縮尺級配料進行試樣制備，確定制樣密度時宜考慮原級配料干密度的縮尺效應。宜采用與

現(xiàn)場振動碾壓實土體相同的相對密度標準制樣，且室內(nèi)相對密度試驗的振動參數(shù)，應采用現(xiàn)場相對密度

試驗結(jié)果進行標定，以保持室內(nèi)試樣與現(xiàn)場土體的緊密程度一致，使得室內(nèi)試驗結(jié)果更客觀反映現(xiàn)場的

真實情況。

166

5顆粒分析試驗

5.1.3采用鋼尺法或套環(huán)法測量前，應將粗顆粒表面附著的細顆粒清理干凈，鋼尺法測量時應取試樣

最小斷面尺寸；套環(huán)法測量時，用φ8光圓鋼筋制作直徑分別為200mm、400mm、600mm、800mm鋼環(huán)，

測量試樣最小斷面尺寸。

5.3.1粗粒料取樣數(shù)量一般與顆粒的大小有關(guān)，以最大顆粒粒徑為標準確定試樣的用量，比較直觀易

于掌握，本規(guī)程按最大顆粒粒徑確定取樣數(shù)量。根據(jù)料場復查過程挖坑的尺寸大小確定試驗用量，同時，

結(jié)合顆粒最大粒徑，充分考慮試樣的代表性綜合確定，具體實施過程中，應根據(jù)工程具體情況適當進行

調(diào)整。

堆石料爆破一般有臺階爆破法和洞室爆破法兩種方法，根據(jù)以往工程實際經(jīng)驗，爆破料具有方量大、

級配不均勻等特點，考慮爆破料試樣的代表性及工程特性，確保試樣具有代表性，堆石料爆破試驗的級

配試驗，一般宜按砂礫料5～8倍標準取樣。

由于粗粒土其顆粒偏粗，風干和烘干試樣并無差異，采用風干試樣，其含水率對各粒組的影響甚微，

且粗粒土粒徑和取樣數(shù)量過大，無法采用烘箱烘干試樣，因此，通常采用風干試樣進行試驗。

167

6含水率試驗

6.2.2為準確測得粗粒土的含水率，一般代表性試樣應能反映對象土的顆粒級配。為縮短烘焙時間，

可采用紅外線烘箱，利用紅外線使物體迅速吸收熱量，快速加熱以便達到干燥的目的，紅外線熱效應較

一般電爐的效能高，能有效的避免梯度溫差及溫度過沖現(xiàn)象，且能提高溫度均勻性，土樣內(nèi)部和外部的

水分可同時蒸發(fā)，干燥效果較好。

6.4.2晾曬法適用于粒徑大于60mm的無粘性粗粒土，應選擇光照充足，空氣濕度小于50%的晾曬環(huán)境，

人工翻到3～5次。因水分蒸發(fā)較快，濕樣稱量時，應防止水分散失。一般堆石料和砂礫石料晾曬時間

應不少于6h，對于風化嚴重的粗粒料，可增加晾曬時間。

6.5.3～6.5.4當現(xiàn)場筑壩料粒徑偏大且無明水，檢測取樣頻次較高時，為提高工作效率，快速準確檢

測筑壩料含水率，宜用數(shù)理統(tǒng)計的回歸分析方法，建立20mm以下粒級料與全級配料含水率的關(guān)系曲線，

相關(guān)系數(shù)R不得小于0.95，以測試小于等于20mm土粒組分的含水率確定全級配料含水率。

168

7比重試驗

7.1.1土粒比重是土的基本物理指標之一，它是計算孔隙比和評價土類的主要指標。根據(jù)現(xiàn)行國家標

準《巖土工程基本術(shù)語標準》GB/T50279仍使用“土粒比重”這個無量綱的名詞，作為土工試驗中的

專用名詞。土粒比重定義為土粒在105～110℃溫度下烘至恒量時的質(zhì)量與同體積4℃時純水質(zhì)量的比

值。

7.1.2在工程建設(shè)中，作為水利工程主要建筑材料的土，有細料和粗粒（以粒徑5mm為界限）之區(qū)分，

因此標準中根據(jù)顆粒粒徑大小分別采用比重瓶法、浮稱法和虹吸筒法。

7.4.1粒徑大于20mm的粗顆粒較多時，比重試驗應加工專用虹吸筒，虹吸筒的直徑為粗粒土最大粒徑

的2～3倍，有效高度與粗粒土最大粒徑的高徑比≥2。

7.4.2(5)虹吸筒法適用于測定粒徑大于100mm的粗粒土全級配試樣比重，干燥試樣時，室內(nèi)有烘箱且

粒徑滿足烘箱要求時，采用烘干法；現(xiàn)場無烘箱或試樣粒徑較大無法采用烘箱干燥時，可采用風干法，

試樣質(zhì)量偏差連續(xù)1小時不超過總質(zhì)量0.5%時，即認為已達到干燥狀態(tài)。

7.4.3顆粒大于5mm的礫石、碎石和卵石等粗粒，顆粒本身有孔隙存在，孔隙又分為閉口的與開口的

兩部分，當浸水時，開口孔隙被水填充，閉口孔隙則水不能浸入。根據(jù)以上情況，粗粒土比重的種類，

通常以下列四中方法來表示。

1視比重：土粒干質(zhì)量與相當于土粒自身實體體積加閉口孔隙體積的純水4℃時質(zhì)量的比值，即：

md

Gs

VsV00

式中：0——4℃時水的密度，g/cm3；

Vs——土粒自身實體體積，cm3；

V0——土粒閉口孔隙體積，cm3。

2干比重：土粒干質(zhì)量與相當于土?？傮w積（包括土粒自身實體體積、閉口孔隙體積和開口孔隙

體積）的純水4℃時質(zhì)量的比值，即：

md

Gs2

VsV0V10

式中：V1——土粒開口孔隙體積，cm3。

3飽和面干比重：當土粒呈飽和面干狀態(tài)時的土?？傎|(zhì)量與相當于土粒總體積的純水4℃時質(zhì)量

的比值，即：

169

md'

Gs2

VsV0V10

式中：md'——土粒飽和面干總質(zhì)量，g。

4比重：土粒干質(zhì)量與相當于土粒自身實體體積的純水4℃時質(zhì)量的比值，即：

md

Gs

Vs0

規(guī)程中采用視比重未考慮閉口孔隙影響，這樣做比較方便，它與細粒土的比重定義在實用上是一致

的，也是切合實際的，因為一般指的空隙，實際上是指能被水填充的空隙。

5粗、細土?；旌蠝y定問題。天然粗粒土常為粗細顆粒混合而成，對這類土的比重應區(qū)別情況進行

測定，以不影響準確度為原則。

（1）當其中大于5mm的粗粒含量較少時，可直接用比重瓶法一次測定。也允許將少量大于5mm

顆粒打碎拌合均勻后取樣，顆粒打碎有助于排出空隙里的空氣。

（2）當大于5mm粗顆粒含量較多時，根據(jù)實際情況分別用浮稱法（或虹吸筒法）和比重瓶法測定，

然后再求其加權(quán)平均值。

170

8相對密度試驗

8.1.1粗顆粒土包括天然砂礫石和人工爆破堆石料，本標準規(guī)定細粒土（小于0.075mm）的含量不超

過12%，其目的是要求土樣能自由排水，顆粒之間不因細粒土含量過多而產(chǎn)生粘聚力。

本試驗適用于測定無黏性粗粒土的最大與最小干密度。粗粒土的力學性質(zhì)與其孔隙比有密切關(guān)系，

但不同的粗粒土，即使孔隙比相同，性質(zhì)也不盡相同，孔隙比不能表示緊密程度。相對密度則可以表示

粗粒土的緊密程度，表示天然狀態(tài)或填筑密度介于最密實與最松散之間的某種狀態(tài)。相對密度相當于黏

性土的壓實度，常用來作為壩體設(shè)計和施工控制的標準。

振動臺法與表面振動壓實法均是采用振動方法測定土的最大干密度，是利用振動壓力作用使土顆粒

相互擠密，可以統(tǒng)稱為振動法，是現(xiàn)行行業(yè)規(guī)程中規(guī)定的試驗方法。振動臺法是在土樣表面施加一定的

靜壓力，通過土樣下面振動臺的振動和表面靜壓力的壓實作用使土樣顆粒互相填充密實。其壓實效果取

決于土樣的級配特征、表面靜壓力、振動頻率、振幅和振動持續(xù)時間。

表面振動壓實法是在土樣表面施加一定的靜壓力，并對土樣表面給予一定的激振力作用使土樣顆粒

互相填充密實，其壓實效果取決于土樣的級配特征、表面靜壓力、激振力、振動頻率、振幅和振動持續(xù)

時間。

研究結(jié)果表明:這兩種方法前者是整個土樣同時受到垂直方向的振動作用，而后者是振動作用自土

體表面垂直向下傳遞。對無黏性自由排水粗粒土最大干密度試驗的測定結(jié)果基本一致，但表面振動法更

接近于現(xiàn)場振動碾壓的實際狀況。因此，試驗室可根據(jù)試驗實際情況進行選擇。

密度桶法是現(xiàn)場確定原級配無黏性粗粒土相對密度的試驗方法，解決了以往縮尺、推導確定相對密

度的弊端，更符合現(xiàn)場施工的實際狀況?，F(xiàn)行水利水電工程對粗粒土料的壓實標準基本都采用相對密度

判定壓實質(zhì)量，而相對密度計算的基準，最大、最小密度是通過縮尺進行室內(nèi)試驗，然后通過理論推算

確定原型級配粗粒土的壓實標準，與實際施工存在一定的差異。NB/T35016《土石筑壩材料碾壓試驗規(guī)

程》附錄A“砂礫料原級配現(xiàn)場相對密度”中對砂礫石料的相對密度試驗方法有過一定的規(guī)定和要求，

T/CEC5001-2016《水電水利工程砂礫石料壓實質(zhì)量密度桶法檢驗技術(shù)規(guī)程》中對砂礫石料的壓實質(zhì)量

檢測從標準建立、檢驗方法、標準應用等方面制定系統(tǒng)的技術(shù)標準，規(guī)范了砂礫石料壓實質(zhì)量檢驗標準。

密度桶法自1998年開始進行了系列研究，并應用于許多工程實際，且已列入現(xiàn)行規(guī)范。說明本方

法已趨于成熟，有條件列入本標準正式使用。

8.2.1現(xiàn)行水利水電規(guī)范規(guī)定振動臺法適用于最大粒徑≤60mm的無黏性粗粒土。經(jīng)過試驗驗證，

當試樣筒尺寸滿足要求時，對于最大粒徑≤100mm的無黏性粗粒土，也可采用振動臺法測定最大干密度。

因此，當試驗儀器滿足規(guī)定時，工程實際中涉及的最大粒徑≤100mm的過渡料、反濾料、墊層料經(jīng)過現(xiàn)

場論證也可采用振動臺法測定最大干密度。

目前振動臺法測定相對密度只有我國和美國有試驗方法，試樣筒尺寸與美國ANST/ASTM.D2049

171

的對比見表1，試樣筒尺寸隨土粒最大粒徑而異，且應滿足公認的1/5徑徑比與徑高比的要求(顆粒最

大粒徑與容器直徑或高度之比)。

表1試樣筒尺寸比較

內(nèi)徑D高度H體積V允許最大粒徑dmax

（cm）（cm）（cm3）(mm)

本標準ASTM本標準ASTM本標準ASTM本標準ASTM

3021.943423.0924033141606076.2

2015.122315.52722628302038.1

國內(nèi)外現(xiàn)行規(guī)范中對振動臺法測定粗粒土的技術(shù)參數(shù)對比見表2。

表2國內(nèi)外現(xiàn)行振動臺法技術(shù)參數(shù)對比

試樣裝每層振動表面靜試筒尺寸

振動頻最大粒

振幅（mm）填層數(shù)持續(xù)時間壓力內(nèi)徑容積

采用標準率（Hz）徑（mm）

（層）（min）（kPa）（mm）（cm3）

《公路土工試驗規(guī)程》20～6010（50Hz）

0～2可調(diào)三大于182801420060

（JTGE40-2007）可調(diào)8（60Hz）

《水電水利工程粗粒土試驗規(guī)

40～600～2可調(diào)一8143002403360

程》（DL/T5356-2006）

水利部《土工試驗規(guī)程》

40～600～±2可調(diào)一8143002403360

（SL237-1999）

《鐵路工程土工試驗規(guī)程》（TB

40～600～2可調(diào)一8143002403360

10102-2004）

0.2～0.64

0～60（60Hz）10（50Hz）

一142801420076

美國ASTMD4253-2000（2006）可調(diào)0.3～0.918（60Hz）

（50Hz）

石頭河水庫應用實例500.3～0.7三814600/100

通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，隨著附加荷重的增加，壓實干密度也增大。當附加壓力從7kPa增至13.8kPa

時，干密度顯著增加，此后再增加附加荷重至21kPa時，干密度則無顯著增加。因此，本規(guī)程規(guī)定表面

靜壓力取14.OkPa。

8.2.2經(jīng)過風干和不同含水量狀態(tài)下，最大、最小干密度試驗研究對比，風干狀態(tài)時最大、最小干密度

平行試驗差值最小，結(jié)果可靠；不同含水量時，最大、最小干密度受環(huán)境等因素影響較大，平行試驗結(jié)

果誤差較大，因此本規(guī)程建議采用風干試樣進行試驗。

8.2.3最小干密度的試驗方法在一般文獻中缺少詳細說明，只提及用人工松填灌注法進行，并指出為了

降低系統(tǒng)誤差，需進行平行試驗。另外，為了保證試樣結(jié)構(gòu)相似和消除相對密度指標的系統(tǒng)誤差，容器

尺寸與最大干密度試驗保持一致。

現(xiàn)行規(guī)程中最小密度體積采用試樣筒體積。因粗粒料的頂面整平的難度較大，且人為誤差較大，本

規(guī)程建議距筒頂3～5cm的體積用灌砂法測定。

試驗證明:當細粒含量較多時，含水率的少量增加對最小密度的測定結(jié)果影響較大。因此，在最小

密度的測定中，只能用烘干料或充分風干料進行試驗。

8.2.4目前國內(nèi)外無論采用干法或是采用濕法進行最大干密度試驗，均采用變體積法。對有些試樣，用

振動法測得的研究成果表明:當含水率相當于飽和度為0.8時，含少量細粒(小于0.075mm）的粗粒土能

172

得到最好的振動密實；同時，當含水率為零時，與最優(yōu)含水率時所得的干密度極相近。因此，本規(guī)程采

用風干料。

關(guān)于振動加速度和振動時間的選擇。試驗表明:當振動頻率為25Hz～30Hz時，有一個最優(yōu)振幅為

0.5mm，相應的振動加速度為1.81g（g=9.81m/s2）；當頻率為47.5Hz～50Hz時，有一個最優(yōu)振幅為0.30mm，

相應的加速度為2.73g?？梢?，為得到較大的干密度，采用振動頻率47.5Hz～50Hz時，最優(yōu)振幅0.25mm，

相應的最優(yōu)加速度為2.5g。當振動加速度超過一定值（如3.63g）時，試樣顆粒會產(chǎn)生分離現(xiàn)象，這表

明加速度不可太大。試驗研究還表明:振動干密度隨振動時間的延長而增大，但增至8min左右，干密度

基本趨于穩(wěn)定值。故本規(guī)程振動歷時規(guī)定為8min。

8.3.1對于表面振動器的振動頻率為40Hz～60Hz，對試樣的靜壓力為14kPa?？紤]到高土石壩的建設(shè)，

對粗顆粒土的碾壓標準不斷提高，試驗單位可根據(jù)工程的實際情況調(diào)整靜壓力和振動時間，需在試驗報

告中指出。

8.3.2振動臺法系現(xiàn)行標準規(guī)定的唯一最大干密度的室內(nèi)測試方法，本次修訂標準增加了表面振動法與

之并列，該法已為英國、瑞典等國家標準采用；振動臺法和表面振動法均是采用振動方法測定土的最大

干密度，振動臺法是整個土樣同時受到垂直方向的振動作用，而表面振動法是振動作用自由土土體表面

垂直向下傳遞。國內(nèi)于20世紀80年代開始進行了表面振動法測試最大干密度，并應用于許多工程實際，

說明該法已趨于成熟，有條件列入本標準正式使用，因此，試驗室可根據(jù)設(shè)備擁有情況并結(jié)合工程實際

選取最大干密度試驗方法。

8.4.1儀器設(shè)備

1振動碾宜與施工一致，選用22t～26t自行式振動碾。振動碾自重太小，不易達到最大干密度；

振動碾自重太大，破碎率太高，改變了試驗用料的級配。

2密度桶：為帶底無蓋鋼桶。

通過現(xiàn)場試驗研究數(shù)據(jù)顯示，最大粒徑與桶高之比不小于2倍且不大于3倍時，最大干密度試驗結(jié)

果更接近真值；

通過不同密度桶尺寸效應影響試驗得出，采用最大粒徑3～5倍密度桶直徑，最大干密度試驗結(jié)果

更接近真值。

4分級直徑環(huán)直徑與粒徑分級相匹配。

說明：1、單位mm；

圖2、8.直4.徑1D分直別徑為環(huán)200示、4意00圖、600；

3、制作直徑環(huán)的鋼筋為φ6。

173

粗篩：圓孔，孔徑100、80、60、40、20、10、5mm。

6標準砂：為0.25mm～0.5mm的標準砂。

8.4.2.1經(jīng)對同一試驗用料不同含水率最大干密度試驗結(jié)果對比分析，當試驗用料含水率在1%～3%時，

測定的最大干密度最小。當含水率在3%～5%時測定的最大干密度值與風干料接近，大于5%后最大干密

度開始呈降低趨勢。因此本規(guī)程規(guī)定采用風干料作為試驗用料，

試驗用料級配是關(guān)系試驗成果準確可靠的關(guān)鍵因素之一，目前設(shè)計單位一般按照經(jīng)驗或料場初步勘

探資料提供設(shè)計包絡(luò)線，該包絡(luò)線可以作為前期試驗的依據(jù)。但由于設(shè)計單位的料場勘探到施工，往往

間隔時間較長，料場實際情況可能發(fā)生變化。施工單位進行相對密度試驗前，宜對料場進行復查，以確

保相對密度試驗結(jié)果的可靠性。

平均級配線通過上包絡(luò)線、下包絡(luò)線算術(shù)平均計算取得。

理論上試驗級配線選擇上包絡(luò)線、上平均級配線、平均級配線、下平均級配線、下包絡(luò)線5條級配

線可以滿足試驗的需要，但由于砂礫石料源一般儲量大，成因復雜，層狀分布特點明顯，且因施工中各

種因素的影響，有可能出現(xiàn)粗料或細料集中的現(xiàn)象，有時料場復查取得的級配包絡(luò)線還不一定能完全覆

蓋料源全部級配范圍。為了盡可能的覆蓋全部料源級配，需要時，可對上、下包絡(luò)線的礫石含量減小、

增大10%平行上移、下移延伸，作為試驗級配的上包絡(luò)延伸級配線和下包絡(luò)級配延伸線。某工程中7條

試驗級配線的確定見表3：

表3某工程的7條試驗級配線的確定

粒徑（mm）80060040020010080604020105

上包線延伸線10094.5574.2868.0062.1955.7247.0040.6536.12

小于上包線10084.5564.2858.0052.1945.7237.0030.6526.12

某粒

徑的上平均線10096.9592.6375.9156.7551.0045.1439.0430.7924.9921.27

料占

平均線10093.9085.2567.2849.2144.0038.1032.3624.5719.3316.42

總料

重的下平均線10090.8577.8858.6441.6837.0031.0525.6818.3613.6611.56

百分

比%下包線10087.8070.5050.0034.1430.0024.0019.0012.148.006.71

下包線延伸線10077.8060.5040.0024.1420.0014.009.002.140.000.00

試驗用料的分級標準依據(jù)料源級配組成確定，目前規(guī)范對大于60mm的粗粒土還沒有統(tǒng)一分級標準，

根據(jù)工程應用實際經(jīng)驗，本條對大于60mm土樣按照80mm、100mm、200mm、400mm、600mm進行分級。

試驗用料由于其粒徑組成范圍較大，大于100mm的砂礫料采用直徑環(huán)分級，等同于通過同直徑的

174

圓孔篩，結(jié)果較為準確。

8.4.2.2試驗場地應堅實平整，基礎(chǔ)用施工擬用設(shè)備中最大工作質(zhì)量的振動碾按2km/h～3km/h的速度

碾壓，直到每碾壓2遍后全場平均沉降量不大于2mm。場地高差小于20cm且局部起伏差小于5cm，為基

礎(chǔ)處理合格。

8.4.2.3試驗工期要求較緊時可增加密度桶數(shù)量，同時增大試驗場地范圍，可設(shè)置多桶布置同時進行試

驗。有多個工程采用一次布置5個密度桶進行試驗。

密度桶的布置還可采用挖槽置放式。根據(jù)密度桶的尺寸，在試驗場地上挖槽，在槽底進行基礎(chǔ)處理，

合格后在槽底均勻鋪一層5cm厚細砂，再將密度桶安放在細砂上，將其中心點位置對應標識在試驗場外，

用灰線標識。密度桶中心線應在同一軸線上，桶與桶之間的凈間距應不少于3m，周圍填充砂礫石。但

這種方法應注意防止密度桶周圍密實的砂礫石托住振動碾的滾輪，密度桶內(nèi)試驗料壓不密實的現(xiàn)象發(fā)

生。

8.4.2.4最小干密度試驗時按照選定的級配計算出各級料的百分含量和擬制備試驗料的質(zhì)量，分級稱

取試驗料。再將制備好的各級試驗料攪拌均勻后，四分法分開，裝入密度桶內(nèi)。

裝填時將試樣輕輕放入桶內(nèi)，沿桶底部，從四周到中間均勻地放入，確保試樣保持自然松散狀態(tài)，

裝填過程中嚴禁將試料灑落在桶外。

8.4.2.5最大干密度試驗時密度桶碾壓采用與現(xiàn)場施工相一致的碾壓機具，碾壓完成后需對桶內(nèi)試驗料

進行級配測定，桶內(nèi)料的礫石含量變化率。一般微風化料不宜大于2%～3%，軟巖不宜大于5%～6%，強

風化巖應進一步研究，特別軟巖應論證后采用。幾個工程實際檢測結(jié)果如表4。

表4碾壓前后礫石含量變化工程實例

工程名稱填筑部位最大粒徑（mm）碾壓遍數(shù)（遍）礫石含量變化率（%）

公伯峽混凝土主堆石3BⅡ340102.5

面板堆石壩砂礫石料36081.7

潘口混凝土面主堆石3B砂430102.1

板堆石壩礫石料33082.2

龍背灣混凝土主堆石3C砂

28081.2

面板堆石壩礫石料

2經(jīng)類似工程試驗，當振動碾壓12遍時，粗粒料密度增加已趨于穩(wěn)定，故最大干密度試驗時，振動碾

壓遍數(shù)確定為16遍后在每個密度桶范圍內(nèi)微動振動碾壓15min；為防止振動碾原地不動造成沉陷，因

此振動碾在密度桶范圍內(nèi)碾壓時應微動。

4碾壓完成后，超出密度桶頂?shù)拇至Ａ显嚇痈叨葢淮笥?0cm，是指桶頂?shù)侥雺好娓叨鹊钠骄怠?/p>

175

8.5在實際工程的設(shè)計和施工中也常用相對壓實度Rc和密度指數(shù)ID作為控制質(zhì)量的指標，這兩個指

標具有實用性，故本標準保留這兩個指標。

176

9原位滲透試驗

粗顆粒土的滲透變形試驗，主要適用于擾動的粗顆粒土試樣。對于原狀粗顆粒土試樣，考慮到粗顆

粒原狀土的制樣和運輸難度非常大，不適宜在室內(nèi)進行，建議進行原位試驗。

9.2.1加荷的目的在于使試驗更好地符合天然受力狀態(tài)。小尺寸滲透儀目前一般采用杠桿式加荷設(shè)備。

對于大尺寸儀器，由于所需荷載總量較大，設(shè)備也要加大，應用不便，且占地較多，宜采用液壓等其他

加荷方式。

9.2.2本標準所規(guī)定的儀器的尺寸主要是根據(jù)儀器的內(nèi)徑與試驗土樣最大粒徑（或d85）之比值來確

定。個別地區(qū)可視當?shù)夭牧隙唧w確定合適的比值。儀器分進水段、試樣段和出水段。儀器筒身可用無

縫有機玻璃管制成，也可用嵌有玻璃的鐵質(zhì)圓筒，以便觀察。

測壓管的布置原則：

1在儀器進水段及出水段應各布置一個測壓管，以測定試樣總坡降。

2試樣段測壓管應布置較密些，沿水流方向至少3～5個測試點。

3在作反濾層試驗時，在反濾層與被保護土之間及后濾層每層之間的接觸面上必須布置測壓管。

4在作水平滲透變形及接觸沖刷試驗時，在不同介質(zhì)接觸面上，應至少布置3～5個測壓管。

5當采用測壓板測量水頭時，測壓板上的玻璃管一定要垂直，各個玻璃管內(nèi)徑相互誤差不大于

2mm；測壓板上零點讀數(shù)，應低于儀器的第一個測壓管，測壓板上的最高讀數(shù)應比最高水箱的水位略高

些。當采用壓力傳感器測量水頭，應根據(jù)試驗情況合理選擇傳感器量程，且其誤差應小于±0.5%FS。

9.2.3.1試樣制備應按下列步驟進行：

1關(guān)于超粒徑處理辦法主要為剔除法、等量替代法、相似級配法和混合法，宜優(yōu)先考慮等量替代

法。

2試樣裝入儀器中，不可能與儀器邊壁很好結(jié)合，容易形成邊壁通道。滲流集中。因為，管涌往

往首先從邊壁孔隙內(nèi)發(fā)生。這樣，測得的管涌臨界坡降就會偏小，使得試驗成果失真，必須進行邊壁外

理。其處理辦法，目前均處于摸索階段，例如用凡士林或橡皮泥涂在側(cè)壁周圍等。這些處理辦法均是在

試樣分層裝入儀器時，同時逐層進行的。

9.2.3.2試樣飽和應按下列步驟進行：

1過濾排氣可以起到一定作用，對于垂直滲透試驗，當水流自下向上流動時，先通過傾斜透水板

濾氣并通過排氣孔排出，然后通過下透水板進入試樣，可以收到一定效果。對于水平滲透試驗，當排氣

孔流出連續(xù)水流后，關(guān)閉排氣孔。

9.2.3.3滲透試驗應按下列步驟進行：

177

為了縮短試驗時間，將滲流坡降的遞增值，采用逐級加大的方法，即是隨著試驗的不斷進行，將其

相鄰兩級的坡降差額，逐步加大，類似于等比級數(shù)那樣。這樣做的目的是既節(jié)省了試驗時間，又不會增

大相對誤差。但應按既要取得試樣臨發(fā)生變形前的坡降值，又要能準確找到變形的臨界坡降的原則，視

具體情況掌握。對于非管涌土，遞增值可大些，對于管涌土遞增值宜小些。在臨界狀態(tài)以后至破壞坡降

這一段，由于歷時較長，遞增值可大些。

9.2.4試驗中對管涌的鑒別，國內(nèi)外缺乏一個明確標準，概括起來，不外乎下列幾種：

1試驗人員從儀器周壁及試樣表面，直接用肉眼觀察。

2在雙對數(shù)紙上，以滲流坡降（i）為縱坐標，滲透速度（v）為橫坐標，繪制關(guān)系曲線。若試驗

期間，溫度變化不大，坡降較小，則根據(jù)達西定律：即管涌發(fā)生以前，線段應為直線，其斜率等于1；

管涌開始后，一般說來，該直線段將發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折。

3供水水箱位置升高，而上游測壓管水位并不相應升高，甚至下降，流量加大，說明試樣內(nèi)部結(jié)

構(gòu)已起變化。

4垂直滲透試驗試驗時試樣表面有2/3的面積出現(xiàn)細粒跳動，或泉眼翻滾，形成破壞。

從上面所列舉的幾條標準來看，立足點并不一致，有的是說明管涌的臨界坡降，有的則是說明管涌

的破壞坡降。對管涌而言，其變形有一個發(fā)展過程。在關(guān)系曲線上表現(xiàn)為：當?shù)谝粋€階段接近終了時，

斜率為1的直線段發(fā)生轉(zhuǎn)折，到達管涌臨界坡降。管涌過程進入第二階段，這時直線與橫軸成某一角度

繼續(xù)上升。在經(jīng)歷一個過程后，到達第三階段，此時曲線的縱坐標值隨的增大而減小，此轉(zhuǎn)折點所對應

的坡降值為破壞坡降。綜上所述，對管涌的鑒定，應以曲線為主，并結(jié)合目測。

9.3.1滲透環(huán)有效直徑大小按照測定土樣最大粒徑的3倍～5倍，且不小于40cm、不大于200cm時，能

較好的反映被測對象的滲透能力，且易于操作，在工程中也得到了較好的應用。

9.3.1.1對于單環(huán)法現(xiàn)場原位滲透試驗，根據(jù)被測土料最大粒徑不同分別選擇滲透環(huán)直徑。當被測土料

最大粒徑為80mm<dmax≤300mm時，滲透環(huán)直徑選擇為100cm。當被測土料最大粒徑為300mm<dmax

≤800mm時，滲透環(huán)直徑選擇為200cm。滲透鋼環(huán)高度40cm，壁厚不小于4mm，具有足夠的剛度。

3埋管法參照日本電力土木技術(shù)協(xié)會《最新土石壩工程學》中的原位滲透試驗方法進行。埋管法中

的鋼管內(nèi)徑30cm、高度80cm～120cm，壁厚不小于6mm，底部、頂部不封閉，管身為梅花形布孔花管，

孔徑5mm，間距2～3cm。該方法已在陜西黑河金盆水利樞紐工程、青海公伯峽水電站大壩等工程填筑料

滲透系數(shù)原位測定中得到較好的應用。

9.3.2.2單環(huán)滲透試驗法中提出了兩種不同試坑深度的滲透系數(shù)測定方法。

一是直接在碾壓層面測定滲透系數(shù)。二是主要考慮在工程中利用軟巖、非硬巖筑壩及目前使用的振

動碾噸位較大情況。非硬巖填筑料石料抗壓強度低，碾壓時會造成表層料破碎形成致密層，當利用軟巖

178

時破碎更加嚴重，最大可影響約20cm～30cm深度，表層滲透系數(shù)很小，滲透系數(shù)一般降低10-1～10-2，

應充分考慮該因素的客觀存在。根據(jù)設(shè)計要求，提供了文中的兩種試驗深度的試驗方法，其結(jié)果供設(shè)計

參考。

由于現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范和規(guī)程提供的雙環(huán)法不能客觀反映大粒徑料的現(xiàn)場試驗情況，且沒有提供大粒

徑料的試驗方法，故在本次編制時明確對于不同粒徑料的現(xiàn)場測試方法。該方法在老撾南歐江六級、七

級水電站工程中得到較好的應用。

9.3.2.3單、雙環(huán)法測定的為水流向下滲透的滲透系數(shù)；埋管法主要測定的為水流沿水平方向的滲透系

數(shù)。埋管法可以根據(jù)需要測定單一碾壓層、跨兩層、多層的滲透系數(shù)，增加花管的長度即可?；ü茴A埋

時應力求保證豎直。本質(zhì)上三種方法均有滲透多向性的特征，但考量的主要滲透方向不同。

9.3.3本方法為現(xiàn)場原位滲透系數(shù)的近似測定，計算時不考慮水頭等情況。計算表格為建議表格，使用

時可根據(jù)現(xiàn)場需要自行設(shè)計制定。

179

10反濾試驗

10.1.1保護滲流出口處不發(fā)生破壞，可以有效地防止?jié)B透變形的發(fā)生和發(fā)展，反濾層是防止流土及管

涌的重要措施。試驗的目的是在細、粗料之間，選擇級配適宜的砂礫料組合層，使之既能防止細土流失，

又能暢通排水，保證建筑物有效使用和安全。

10.2.1反濾試驗使用的儀器，因為考慮到反濾試驗的裝樣、飽和以及測試方式和滲透變形試驗近似，

利用垂直滲透變形儀能達以試驗要求。故直接采用垂直滲透變形儀進行反濾料試驗。

10.3.1對于試驗前后各層的土料均應進行顆粒分析，在同一顆粒分析坐標紙上繪制被保護層和濾層試

驗前后顆粒分析曲線，根據(jù)試驗曲線，確定被保護土層中帶出土量，從而判斷所選定的濾層土料是否能

滿足反濾要求。

10.3.2高土石壩防滲體的反濾層應按可能產(chǎn)生裂縫的原則設(shè)計已逐漸被認可。黏性土考慮裂縫的反濾

試驗方法有如裂縫自愈性能試驗、松填黏性土反濾試驗等，試驗基本上是在大型垂直滲透變形儀上進行。

常用的裂縫模擬方式有矩形縫和圓孔兩種，由于采用矩形縫隙模擬更接近實際裂縫的形態(tài)，本規(guī)范建議

采用矩形縫，造縫方法采用預埋式造縫法，這樣可避免后制縫（試驗樣制備好后再鉆孔造縫）對縫周圍

土體干擾，裂縫尺寸控制及與反濾料的接合比較容易解決。試樣直徑或邊長建議不小于20cm，且應與

試樣最大顆粒粒徑之比不小于5。

試樣制好后，黏性土試樣不進行飽和，立即施加水頭進行試驗，采用一次性加壓到位的方法施加水

頭，以模擬水庫在高水位運行時心墻突然出現(xiàn)貫穿性裂縫的最不利條件。

180

11壓縮試驗

11.2.1試樣尺寸的大小，應與粗粒土的粒徑相適應，即試樣直徑隨試樣高度與有效最大粒徑之比

（H/dmax）、試樣直徑與高度之比(D/H)而定，根據(jù)國內(nèi)外使用的壓縮儀試樣尺寸統(tǒng)計結(jié)果，考慮到粗粒

土粒徑范圍變化極大等因素，本規(guī)程規(guī)定D/H為2～2.5，H/dmax為4～6為宜。

11.2.2室內(nèi)壓縮試驗目前國內(nèi)多數(shù)試驗機構(gòu)采用的壓縮試樣桶尺寸為直徑500mm，高度300mm，適用試

樣最大粒徑不大于60mm，對于大于60mm的粗粒土須經(jīng)過縮尺處理方可進行試驗，本規(guī)程考慮到超高土

石壩在粗粒土試驗研究方面的技術(shù)需要，列入了不用縮尺處理的原級配壓縮試驗系統(tǒng)，該設(shè)備為中國水

電十五局依托某超高土石壩可研階段需要，依據(jù)現(xiàn)行試驗規(guī)程，經(jīng)過充分研究論證，聯(lián)合江蘇永昌科教

儀器制造有限公司研發(fā)了“粗粒土大型壓縮試驗系統(tǒng)”，可準確全面的測定全級配粗粒土壓縮特性參數(shù)，

應用效果良好；同時本規(guī)程還列入了應用比較多技術(shù)也很成熟的錨樁法現(xiàn)場壓縮試驗裝置，可根據(jù)項目

需要進行選擇。

11.3.1原級配試驗料制備，應按照設(shè)計或碾壓試驗選定級配要求進行制備，采用人工篩分，人工將料

篩分成不同的粒徑級＜5mm，5mm～10mm、10mm～20mm、20mm～40mm、40mm～80mm、80mm～100mm，

100mm以上粒徑料采用鋼卷尺量測進行分級成100mm～200mm料、200mm～300mm料等，再按照要求進

行摻配組合。對于最大粒徑小于60mm的土料，一般分兩層裝樣。對原級配料壓縮試驗，應根據(jù)試樣最

大粒徑和試樣桶高度分2～4層裝樣，每層厚度宜大于土料最大粒徑。

11.3.3全級配粗粒土壓縮試驗在加載分級時，由于試樣尺寸和粒徑較大，試驗加載量往往比較高，在

分級加載超過3200kPa后或加載過程中測定數(shù)據(jù)變幅較大時，加載等級分級應細化，分級加載量一般不

宜超過2000kN，以保證測定結(jié)果的穩(wěn)定和試驗結(jié)果的準確。試驗穩(wěn)定標準采用變形穩(wěn)定控制，即采用

相隔1h每個百分表變形均小于0.05mm的穩(wěn)定標準。

181

12粗顆粒土直接剪切試驗

12.2.1對粗顆粒土進行直剪試驗時，試樣尺寸取決于最大粒徑。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有資料，統(tǒng)計了各試驗

研究單位所用試樣尺寸與最大粒徑的比值。

由統(tǒng)計分析可知：試樣直徑與最大粒徑的比值（）變化范圍較大，為～。其中徑徑

D/dmax412.5

比為7.5～10的統(tǒng)計數(shù)為64%，徑徑比小于7.5的占25%，徑徑比大于10的占11%；高徑比的變化為

1.5～10，其中高徑比為4～8的占53%，高徑比大于8的占17%，高徑比小于4的占30%。以上各單位

采用的比值較集中為：徑徑比為5～10，高徑比為2～8。

不同的徑徑比和不同的高徑比，對粗顆粒土的摩擦角有一定影響。為此，確定試樣尺寸與最大粒徑

關(guān)系時，應同時考慮高徑比，推薦徑徑比為5～8，高徑比為，2～3。

根據(jù)統(tǒng)計資料分析，粗顆粒土直剪儀的剪切盒多數(shù)為圓形，其次是方形，少數(shù)為長方形。因圓形受

力條件與應力分布比方形的好，而方形的又比長方形的好。故本試驗推薦圓形直剪儀。

12.2.2.1試樣制備和安裝

1粗顆粒土在剪切過程中，顆粒的位置不斷調(diào)整。在剪切區(qū)產(chǎn)生錯動、翻滾和剪損現(xiàn)象。在直剪

儀中，試樣受剪力盒約束及剪切面固定，因此，剪切時粗粒要發(fā)生翻滾和錯動較困難，導致顆粒剪破，

剪切過程中伴隨著明顯的剪脹，使測得的強度偏高。為此，應在上、下剪切盒之間開一定的縫隙。開縫

的目的在于避免顆粒剪破，使試樣沿弱面剪切。但開縫過大，也不恰當，因剪切區(qū)側(cè)限作用過小，試樣

易從剪切縫擠出；開縫過小，不能消除約束的影響。根據(jù)國內(nèi)資料綜合分析，粗顆粒土直剪試驗的開縫

尺寸推薦(1/3~1/4)d平均作為其使用標準。

2試樣制備選用以下方法：

（1）擊實法。采用與室內(nèi)擊實試驗相同的功能分3～5層及層縫交錯法將試料擊實至控制密度。

（2）振搗法。對砂礫石等無粘性粗顆粒土采用機械振搗到控制密度。

（3）靜壓法。用千斤頂施加靜壓力，分層將試料壓實到控制密度。

試樣制備方法應盡可能與現(xiàn)場施工情況一致。對于土壩及土石壩工程或回填基礎(chǔ)的含粘質(zhì)土粗顆粒

土，一般可采用擊實法制備試樣。擊錘底面積應比試樣面積小，便于擊實時排氣，塑流揉搓，以與實際

壓實結(jié)構(gòu)相似。對于無粘性粗顆粒土，采用振搗法制備，接近振動碾施工情況。靜壓法不便排氣，靜壓

時粗粒受壓不均勻，在重要工程中也無使用經(jīng)驗，故不擬推薦。

3試樣飽和常用的方法有真空抽氣飽和法、毛細管飽和法和浸水飽和法。根據(jù)實踐，真空抽氣飽

和法的飽和度最高，效果最好，適用于含粘質(zhì)土的粗顆粒土；水頭飽和法次之，可用于無粘性粗顆粒土。

182

浸水飽和法易使氣體封閉在土內(nèi)，并造成細粒在水的作用下，向下移動，淤填孔隙，使試樣密度不均勻，

飽和效果最差，一般不宜使用。

12.2.2.2剪切試驗

1粗顆粒土在高壓情況下，抗剪強度與垂直壓力呈非線性關(guān)系，不符合庫侖方程的直線關(guān)系。因

此，在設(shè)備出力允許條件下，采用的最大垂直壓力應符合建筑物或地基中的受力情況；如限于儀器設(shè)備

能力達不到要求的出力時，應在提交試驗資料時予以說明。

目前對試樣在垂直荷載作用下達到穩(wěn)定的控制標準，大多數(shù)單位用每小時變形不大于0.01mm～

0.05mm。本標準規(guī)定在垂直荷載作用下，每小時垂直變形不大于0.03mm為變形穩(wěn)定標準，這與原大

型固結(jié)試驗的變形穩(wěn)定標準一致。

12.2.3粗顆粒土直剪試驗中現(xiàn)行破壞標準有以下兩種，即：極限強度標準和剪切位移標準。

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，國內(nèi)許多單位采用極限強度標準作為破壞標準，即以~L關(guān)系曲線上的峰值或穩(wěn)

定值作為破壞值。該值的概念與極限平衡理論相符，本標準推薦采用極限強度標準。

但粗顆粒土剪切試驗中，有時沒有明顯的峰值，國內(nèi)外資料建議采用相應于下列變形時的剪應力作

為破壞值。

（）塑性材料

1Lmax(1/15)D

（）半脆性材料

2Lmax(1/15)D

（）脆性材料

3Lmax(1/15)~(1/20)D

本標準建議在剪切試驗過程中無峰值或穩(wěn)定值時，可用值為11作為確定破壞值的標

Lmax~D

1510

準。

183

13三軸壓縮試驗

13.1.1三軸壓縮試驗是根據(jù)摩爾—庫侖破壞準則測定土的強度參數(shù)：凝聚力c和內(nèi)摩擦角φ。常規(guī)的

三軸壓縮試驗是取一圓柱體試樣，先在其四周施加一周圍壓力（即小主應力），隨后逐漸增加大主

3

應力直至破壞為止。根據(jù)破壞時的大主應力和小主應力繪摩爾圓，摩爾圓的包線就是抗剪強

113

度與法向應力的關(guān)系曲線。通常以近似的直線表示，其傾角為內(nèi)摩擦φ，在縱軸上的截距為凝聚力c（見

圖19.1.1）。故抗剪強度與法向應力的關(guān)系曲線可以用庫侖方程表示：

ctg(19.1.1.1)

式中，及分別為作用在破壞面上的剪應力及法向應力。它與大主應力，小主應力及破壞

13

面與大主應力面的傾角α具有如下關(guān)系：

11

()()cos2

213213

(19.1.1.2)

1

()sin2

213

式中，45。

2

圖19.1.1三軸壓縮試驗抗剪強度與法向應力關(guān)系曲線

土體受荷載后，任何面上的法向應力為固體顆粒骨架和孔隙水或氣體所承受。即u。稱

為有效應力，u稱為孔隙壓力。土的抗剪強度如用有效應力表示。則（19.1.1-1）又可寫成：

c(u)tgctg(19.1.1.3)

式中c——有效凝聚力

——有效內(nèi)摩擦角

三軸壓縮試驗能控制試驗過程中的排水條件，可根據(jù)工程施工和運用的實際情況選擇不同排水條件

18