GB/T 50123-2019土工冻土融化压缩试验

38     冻土融化压缩试验

38.1  一 般 规 定

38.1.1       土样应为冻结黏土和粒径小于2mm  的冻结砂质土。

38.1.2       本试验试验宜在负温环境下进行。严禁在切样和装样过 程中使试样表面发生融化。试验过程中应满足自上而下单向融化。

38.2  仪 器 设 备

38.2.1       融化压缩仪(图38 .2 . 1)应由加热传压板应采用导热性能好的金属材料制成。试样环应采用有机玻璃或其他导热性低的 非金属材料制成，其尺寸宜为：内径79.8mm,高40.0mm。保温外套可用聚苯乙烯或聚氨酯泡沫塑料。

图38.2.1 融化压缩仪示意图

38.2.2      加荷设备可采用量程为2000kPa  的杠杆式、磅秤式和其他相同量程的加荷设备，其最大允许误差应符合现行国家标准《土工试验仪器  固结仪  第1部分：单杠杆固结仪》GB/T 4935.1 的规定。

38.2.3      变形测量设备由百分表或位移传感器组成，量程应为 10mm, 分度值应为0.01mm。

38.2.4      恒温供水设备。

38.2.5      原状冻土取样器钻具开口内径应为79.8mm。

38.3  操 作 步 骤

38.3.1      在切样和装样过程中不得使试样表面发生融化。

38.3.2      用冻土取样器钻取冻上试样，其高度应大于试样环高度。 将钻样剩余的冻土取样测定含水率。钻样时必须保持试样的层面  与原状土一致，且不得上下倒置。

38.3.3      将冻土样装入试样环，使之与环壁紧密接触。刮平上、下 面，但不得造成试样表面发生融化。测定冻土试样的密度。

38.3.4      在融化压缩容器底部先放透水板，其上放一张润湿滤纸。 将装有试样的试样环放在滤纸上，套上护环。然后在试样上部放  滤纸和透水板，再放上加热传压板。装上保温外套，并将融化压缩  容器放置在加压框架正中。安装百分表或位移传感器。

38.3.5       施 加 1kPa  的压力，调整平加压杠杆。调整百分表或位 移传感器到零位。

38.3.6      用胶管连接加热传压板的热循环水进出口与事先装有温 度为40℃~50℃水的恒温水槽，并打开开关和开动恒温器，以保持水温。

38.3.7       试样开始融沉时即开动秒表，分别记录1min 、2min、 5min、10min、30min、60min 时的变形量。之后每2h 观测记录1次，直到变形量在2h 内小于0.05mm  时为止，并测记最后一次变形量。

38.3.8  融沉稳定后，停止热水循环，并开始加荷进行压缩试验。加荷等级视实际工程需要确定，宜取50kPa、100kPa、200kPa、400kPa、 800kPa,最后一级荷载应比土层的计算压力大100kPa～200kPa。

38.3.9  施加每级荷载后24h 为稳定标准，并观测记录相应的压缩量。直到施加最后一级荷载压缩稳定为止。

38.3.10  试验结束后，拆卸仪器各部件，取出试样，测定含水率。

38.4 计算、制图和记录

38.4.1  融沉系数应按下式计算：

(38.4.1)

式中：a_f0—— 冻土融沉系数(%);

△h_f0—— 冻土融化下沉量(mm);

h_f0—— 冻土试样初始高度(mm)。

38.4.2  冻土试样初始孔隙比应按下式计算：

                        (38.4.2)

式中：e_f0——冻土试样初始孔隙比；

ρ_f0——冻土试样初始密度(g/cm³)。

38.4.3  融沉稳定后和各级压力下压缩稳定后的孔隙比应按下列公式计算：

          (38.4.3-1)

           (38.4.3-2)

式中：e、e_i——融沉稳定后和压力作用下压缩稳定后的孔隙比； 

h、h_f0——融沉稳定后和初始试样高度(mm);

△h、△h₀——压力作用下稳定后的下沉量和融沉下沉量(mm)。

38.4.4 某一压力范围内的冻土融化压缩系数应按下式计算：

        (38.4.4)

式中：a_fv—— 某一压力范围内的冻土融化压缩系数(MPa-¹)。

38.4.5  以孔隙比为纵坐标，单位压力为横坐标，绘制孔隙比与压 力关系曲线。

38.4.6  冻土融化压缩试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.68  的规定。