DB13-T 6022-2024 地基土快速加荷固結(jié)試驗(yàn)規(guī)程

ICS93.020CCSP2213DB13/T6022—2024I本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則—第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)本文件提出單位：河北省水利廳。本文件起草單位：石家莊鐵道大學(xué)、河北省水利工程局集團(tuán)有限公司、河北正拓巖土工程有限公司本文件主要起草人：張力霆、丁紅強(qiáng)、齊榮浩、靳中磊、張少雄、安喜坡、高翔、王艷龍、王小達(dá)、梅生啟、劉越、崔釘丁、馮艷欽、何小軍、閆婷婷、楊海林、靳素顯、耿鑫鑫、李鑫、李保琦、張帥、馬曉君。DB13/T6022—20241本文件規(guī)定了地基土快速加荷固結(jié)試驗(yàn)的技術(shù)要求。本文件適用于地基土（細(xì)粒土）的固結(jié)試驗(yàn)，測(cè)定土體在荷載作用下產(chǎn)生變形的過(guò)程及相關(guān)固2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB55017-2021工程勘察通用規(guī)范GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）GB/TGB/TGB/T50123-201950125-201950145-2007土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)工程巖土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)土的工程分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)TB10102-2023鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程YS/T5225-2016土工試驗(yàn)規(guī)程JTG3430-2020公路土工試驗(yàn)規(guī)程3術(shù)語(yǔ)和定義本文件沒(méi)有需要界定的術(shù)語(yǔ)和定義。4總體要求本方法適用于細(xì)粒土地基的壓縮性指標(biāo)和固結(jié)參數(shù)的測(cè)定，對(duì)細(xì)粒土中含有一定粘粒土的能夠快速準(zhǔn)確確定壓縮性指標(biāo)和固結(jié)參數(shù)。本方法是粘性土試樣在側(cè)限和軸向排水條件下，采用傳統(tǒng)固結(jié)儀的加壓系統(tǒng)與本方法所研制的固結(jié)容器組合，在瞬間加載方式下可快速確定粘性土試樣的固結(jié)參數(shù)和固結(jié)速率。試樣的制備可按GB/T50123-2019規(guī)定要求進(jìn)行；測(cè)定試樣的密度和含水率等與本文件有關(guān)的方法可按GB/T50123-2019規(guī)定要求進(jìn)行，如果為非飽和，試驗(yàn)前需對(duì)試樣進(jìn)行飽和，試樣飽和的方法按GB/T50123-2019規(guī)定要求進(jìn)行。其他相關(guān)基礎(chǔ)性試驗(yàn)須與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)關(guān)于固結(jié)試驗(yàn)和應(yīng)變控制加荷固結(jié)試驗(yàn)等要求保持一致。5試驗(yàn)設(shè)備5.1本方法可采用傳統(tǒng)的磅秤式高壓固結(jié)儀、中高壓多聯(lián)固結(jié)儀、氣壓多聯(lián)固結(jié)儀等。以磅秤式高壓固結(jié)儀為例，本文件所述試驗(yàn)方法，除固結(jié)容器外，其余儀器結(jié)構(gòu)和部件均采用原儀器設(shè)備系統(tǒng)。5.2特制的固結(jié)容器要求試樣環(huán)刀和護(hù)環(huán)與剛性底座之間要密封，而且能夠經(jīng)受1.0MPa的內(nèi)壓不DB13/T6022—20242圖1固結(jié)容器示意圖6試驗(yàn)步驟6.1按GB/T50123-2019相關(guān)規(guī)定制備試樣。6.2按GB/T50123-2019相關(guān)規(guī)定測(cè)定試樣的密度和含水率。6.3按GB/T50123-2019相關(guān)規(guī)定對(duì)試樣進(jìn)行飽和。6.4按GB/T50123-2019相關(guān)規(guī)定測(cè)定飽和試樣的密度和含水率。6.5將固結(jié)容器底部連接孔隙水壓力傳感器的閥門(mén)打開(kāi)，用蒸餾水（或純凈水）排除底部滯留的氣泡。并將容器底部透水板用蒸餾水（或純凈水）飽和，使水淹蓋底部透水板，透水板上放置濾紙。6.6將裝有飽和試樣的環(huán)刀居中放置在固結(jié)容器底座頂部中心部位，將橡膠密封圈套在環(huán)刀外側(cè)推到容器底座頂部貼緊底座，裝壓環(huán)扣住橡膠密封圈，裝護(hù)環(huán)于壓環(huán)上部并用壓力螺栓桿穿過(guò)護(hù)環(huán)的預(yù)留孔與容器底座的螺栓孔連接擰緊，使環(huán)刀和壓環(huán)與底座密封，裝導(dǎo)向環(huán)于試樣環(huán)刀頂部，試樣頂部放置濾紙、透水板、加壓蓋板。將裝好試樣的固結(jié)容器放置到傳統(tǒng)固結(jié)儀軸向加荷設(shè)備正中，將各部分妥善銜接。在組裝固結(jié)容器時(shí)，孔隙水壓力測(cè)量系統(tǒng)不應(yīng)帶入氣體，否則將使測(cè)得的孔隙水壓力具有滯后性，影響試驗(yàn)精度。6.7裝上位移傳感器（或百分表），并對(duì)試樣施加1kPa的設(shè)置預(yù)壓荷載，然后調(diào)整孔隙水壓力和位移傳感器初始讀數(shù)或零讀數(shù)。6.8選擇適宜的荷載率。荷載率可按表1選擇初步估計(jì)值。試驗(yàn)時(shí)，若呈現(xiàn)的超孔隙水壓力值超出建議的范圍，可調(diào)整荷載率。DB13/T6022—20243表1荷載率荷載率荷載率111>24（高塑性黏土）注：表中P1，P2為相鄰兩級(jí)荷載，P1為前一級(jí)，P2為后一級(jí)。6.9接通采集系統(tǒng)電源。將采集系統(tǒng)（一般采用多通道應(yīng)變儀）與孔隙水壓力傳感器和位移傳感器連接，采集初始讀數(shù)。采集頻率和時(shí)間間隔可參見(jiàn)本文件5.13；如采用人工采集數(shù)據(jù)，可將位移傳感器更換為百分表。在所選定的豎向荷載率下，對(duì)固結(jié)容器的加壓蓋板施加軸向荷載并傳遞給試樣，試樣將產(chǎn)生同向變形。6.10對(duì)于粉土、粉質(zhì)黏土等一般性黏土，荷載率為1，荷載等級(jí)如表2所示；對(duì)于高塑性黏土，荷載率為0.5，荷載等級(jí)如表2所示。最后一級(jí)荷載應(yīng)大于土層的自重應(yīng)力+附加應(yīng)力之和100~200KPa。表2荷載等級(jí)地基土分類(lèi)一般性黏土25、50、100、200、400、800、1600、320025、37、50、75、100、150、220、330、490、740、1100、1600、2400、36006.11需要確定地基土的先期固結(jié)壓力Pc時(shí)，荷載率宜小于1，可采用≤0.5倍。最后一級(jí)荷載應(yīng)大于1000kPa，使e～logP曲線(xiàn)下段出現(xiàn)直線(xiàn)段。6.12施加第一級(jí)荷載。第一級(jí)荷載的大小視土的軟硬程度分別采用25或50kPa（第一級(jí)實(shí)加荷載應(yīng)減去預(yù)壓荷載）。試驗(yàn)設(shè)備如系杠桿加壓框架式壓縮儀，在試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)始終保持加壓杠桿水6.13如需測(cè)定沉降速率確定固結(jié)系數(shù)Cv，加荷后可按下列時(shí)間順序測(cè)記位移傳感器（或量表）讀數(shù)：6"、15"、1'、2'15"、4'、6'15"、9'、12'15"、16'、20'15"、25'、30'15"和36'，如不需測(cè)定沉降速率確定固結(jié)系數(shù)，可按可按下列時(shí)間測(cè)記位移傳感器（或量表）讀數(shù)：10'、20'、30'。6.14每級(jí)荷載下壓縮或固結(jié)25'或36'，待孔隙水壓力穩(wěn)定。測(cè)記讀數(shù)后，施加第二級(jí)荷載。依此逐級(jí)加荷至試驗(yàn)結(jié)束。6.15對(duì)于回彈試驗(yàn)，可在某級(jí)荷載下壓縮或固結(jié)25'或36'后卸荷。卸荷時(shí)關(guān)閉孔隙壓力測(cè)量系統(tǒng)，直至卸完為止。每次卸荷后的回彈測(cè)記標(biāo)準(zhǔn)與加荷相同，并測(cè)記每級(jí)荷載及最后無(wú)荷載時(shí)的回彈讀數(shù)?；貜椡瓿珊?，打開(kāi)孔隙水壓力測(cè)量系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)孔隙水壓力，并允許其消散。6.16固結(jié)試驗(yàn)完成后，從固結(jié)儀中取出整個(gè)試樣，用干濾紙吸去試樣兩端表面水分，稱(chēng)量、烘干，測(cè)定全試樣試驗(yàn)后的干密度及含水率。7成果整理7.1按式（1）計(jì)算試樣的初始孔隙比e0e0=-1…………………（1）e0——試樣的初始孔隙比；w0——試樣的初始含水率（%DB13/T6022—20244Gs——試樣的比重；Yw——水的重度（kN/cm3Yd——土的干重度（kN/cm3）。7.2某級(jí)荷載t時(shí)刻試樣的孔隙比ei按式（2）計(jì)算=e0-…………………ei——某級(jí)荷載t時(shí)刻的孔隙比；Δh——t時(shí)刻內(nèi)試樣的總變形量（cmH0——試樣初始高度（cm）。7.3試驗(yàn)過(guò)程中某級(jí)荷載t時(shí)刻的平均有效應(yīng)力σ,按式（3）和式（4）計(jì)算σ,=p-ut…………（3）ubt…………兀 p——t時(shí)刻施加在試樣上的總荷載（kPa ut——t時(shí)刻換算的試樣平均孔隙水壓力（kPa）；ubt——t時(shí)刻測(cè)定的試樣底部孔隙水壓力（kPa）。7.4某級(jí)荷載范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)aV按式（5）計(jì)算…………ei——某級(jí)荷載t時(shí)刻的孔隙比；σi,——某級(jí)荷載在t時(shí)刻的有效應(yīng)力（kPa）。7.5某級(jí)荷載范圍內(nèi)的壓縮模量Es和體積壓縮系數(shù)mv按式（6）和式（7）計(jì)算……………………ei——某級(jí)荷載t時(shí)刻的孔隙比；σ,——某級(jí)荷載在t時(shí)刻的有效應(yīng)力（kPa）。7.6根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制單位沉降量Si或孔隙比e與有效應(yīng)力σ,的壓縮曲線(xiàn)。7.7根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制e~logσ,曲線(xiàn)，原狀土的先期固結(jié)壓力Pc的確定方法見(jiàn)圖2，做e~logσ,OD與曲線(xiàn)的直線(xiàn)段C的延長(zhǎng)線(xiàn)交于點(diǎn)E，則對(duì)應(yīng)于E點(diǎn)的壓力值即為該原狀土的先期固結(jié)壓力Pc。DB13/T6022—20245圖2e~logσ,曲線(xiàn)和確定Pc示意圖7.8壓縮指數(shù)Cc及回彈指數(shù)Cs按式（8）計(jì)算…………………ei——某級(jí)荷載t時(shí)刻的孔隙比；σi,——某級(jí)荷載在t時(shí)刻的有效應(yīng)力（kPa）。壓縮指數(shù)Cc即為e~logσ,曲線(xiàn)直線(xiàn)段的斜率。用同樣方法在回彈曲線(xiàn)上求其平均斜率，即為回彈指數(shù)Cs，為方便計(jì)常取正值。7.9固結(jié)系數(shù)的確定7.9.1公式法根據(jù)固結(jié)系數(shù)的定義，結(jié)合加載方式，其表達(dá)式為：Cv=-0.933………………h(huán)t——某級(jí)荷載下試樣最大排水距離，在本試驗(yàn)中等于試樣厚度；σ,——某級(jí)荷載在t時(shí)刻的有效應(yīng)力（kPaubt——t時(shí)刻測(cè)定的試樣底部孔隙水壓力（kPa）。7.9.2時(shí)間平方根法針對(duì)一般性黏土，對(duì)試樣施加某級(jí)荷載時(shí)，以量表讀數(shù)d（mm）為縱坐標(biāo)，時(shí)間平方根t1/2（分）為橫坐標(biāo)，繪制如圖3所示曲線(xiàn)，延長(zhǎng)曲線(xiàn)開(kāi)始段的直線(xiàn)，直線(xiàn)交縱坐標(biāo)軸于ds（ds稱(chēng)為理論零點(diǎn)），繪制另一條直線(xiàn)，令其橫坐標(biāo)為前一直線(xiàn)橫坐標(biāo)的1.15倍，則后一直線(xiàn)與曲線(xiàn)交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間的平方即為試樣固結(jié)度達(dá)90%所需的時(shí)間t90，按式（10）計(jì)算可得該荷載作用下的固結(jié)系數(shù)CV?！環(huán)t——某級(jí)荷載下試樣最大排水距離，在本試驗(yàn)中等于試樣厚度（cmDB13/T6022—20246t90——某級(jí)荷載下固結(jié)度達(dá)到90%時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間（分）。圖3時(shí)間平方根法確定固結(jié)系數(shù)7.9.3時(shí)間對(duì)數(shù)法針對(duì)高塑性黏土，對(duì)試樣施加某級(jí)荷載時(shí)，以量表讀數(shù)d（mm）為縱坐標(biāo)，時(shí)間對(duì)數(shù)（分）為橫坐標(biāo)，繪制如圖4所示曲線(xiàn)，在曲線(xiàn)的開(kāi)始線(xiàn)段，任選一時(shí)間t1，相對(duì)應(yīng)的量表讀數(shù)為d1，再取時(shí)間t2=d2/4，相對(duì)應(yīng)的量表讀數(shù)為d2，則2d2-d1之值為d01。如此再選取另一時(shí)間依據(jù)同樣的方法求得d02、,4等，取其平均值即為理論零點(diǎn)d0。延長(zhǎng)曲線(xiàn)的中部直線(xiàn)段和過(guò)曲線(xiàn)尾部數(shù)點(diǎn)做一切線(xiàn)的交點(diǎn)即計(jì)算可得該荷載作用下的固結(jié)系數(shù)CV?！環(huán)t——某級(jí)荷載下試樣最大排水距離，在本試驗(yàn)中等于試樣厚度（cmt90——某級(jí)荷載下固結(jié)度達(dá)到50%時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間（分）。圖4時(shí)間對(duì)數(shù)法確定固結(jié)系數(shù)DB13/T6022—202477.11各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄