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土工试验方法标准—冻土融化压缩试验
时间：2020-11-17来源：泰鼎恒业浏览次数：
29 冻土融化压缩试验
29.1 一般规定29.1.1 本试验的目的是测定冻土融化过程中的相对下沉量（融沉系数）和融沉后的变形与压力关系融化压缩系数）。
29.1.2 本试验分为室内融化压缩试验和现场原位冻土融化压缩试验两种。
29.2 室内冻土融化压缩试验
29.2.1 本试验适用于冻结粘土和粒径小于2mm的冻结砂土。
29.2.2 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试样应满足自上而下单向融化。
29.2.3 本试验所用的仪器设备应符合下列规定;
1 融化压缩仪（图 29.2.8）∶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胺酯泡沫塑料。
2原状冻土钻样器：钻样器宜由钻架和钻具两部分组成。钻具开口内径为79.8mm。钻样时将试样环套入钻具内，环外壁与钻具内壁应吻合平滑。
3 恒温供水设备。
4 加荷和变形测量设备应符合本标准第 14.1.2条2、3款的规定。
图 28.2.3 融化压缩仪示意图
1—加热传压板;2—热循环水进出口；3—透水板;4—上下排水孔;5—试样环；
6—试样;7—透水板；8—滤纸；9一导环；10一保温外套
29.2.5 融化压缩试验，应按下列步骤进行∶
1 钻取冻土试样，其高度应大于试样环高度。从钻样剩余的冻土中取样测定含水率。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。
2 冻土试样必须与试样环内壁紧密接触。刮平上下面，但不得造成试率表面发生融化。测定冻土试样的密度。
3融化压缩容器内先放透水板，其上放一张润湿滤纸。将装有做
试样的试样环放在滤纸上，套上护环。在试样上铺滤纸和透水板再放上加热传压板。然后装上保温外套。将融化压缩容器置于加压框架正中。安装百分表或位移传感器。
4 施加 1kPa的压力。调平加压杠杆。调整百分表或位移传感器到零位。
5 用胶管连接加热传压板的热水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。
6试样开始融沉时即开动秒表，分别记录 1、2、5、10、30、60min时的变形量。以后每2h观测记录一次，直至变形量在 2h内小于0.05mm时为止，并测记最后一次变形量。
7 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，直取 50、100、200、400、800kPa，最后一级荷载应比土层的计算压力大 100～200kPa。
8 施加每级荷载后 24h为稳定标准，并测记相应的压缩量。直至施加最后一级荷载压缩稳定为止。
9试验结束后，迅速拆除仪器各部件，取出试样，测定含水率。
29.2.8 融沉系数应按下式计算：
(29.2.6)式中 a0——冻土融沉系数;
Δh0——冻土融化下沉量（mm）;
h0——冻土试样初始高度（mm）。
29.2.7 某一压力下稳定后的单位变形量应按下式计算∶
(29.2.7)式中Si——某一压力下的单位变形量（mm）;
Δhi——某一压力下的变形量（mm）。
29.2.8某一压力范围内的冻土融化压缩系数应按下式计算
(29.2.8)式中 atc——融化压缩系数（MPa-1）;
pi——某级压力值（MPa）。
29.2.9 绘出单位变形量与压力关系曲线，如图29.2.9所示。
29.3 现场冻土融化压缩试验
29.3.1 本试验适用于除漂石以外的各类冻土。
29.3.2 本试验应在现场试坑内进行。试坑深度不应小于季节融化深度，对于非衔接的多年冻土应等于或超过多年冻土层的上限深度。试坑底面积不应小于 2m×2m。
29.3.3 试验前应进行冻结土层的岩性和冷生构造的描述，并取样进行其物理性试验。
29.3.4试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定∶
1内热式传压钢板。传压板可取圆形或方形，中空式平板。应有足够刚度，承受上部荷载时不发生变形，面积不宜小于5000cm2。
2 加热系统:传压板加热可用电热或水（汽）热，加热应均匀，加热温度不应超过90℃。
传压板周围应形成一定的融化圈，其宽度宜等于或大于传压板直径的0.3倍。
加热系统应根据上述加热方式和要求确定。
3 加荷系统:传压板加荷可通过传压杆自设在坑顶上的加荷装置实现。加荷方式可用千斤顶或压块。当冻土的总含水率超过液限时，加荷装置的压重应等于或小于传压板底面高程处的原始压力。
4 沉降测量系统:沉降测量可采用百分表或位移传感器。测量准确度应为0.1mm。
5 温度测量系统:温度测量系统可由热电偶及数字电压表组成，测量准确度为0.1℃。
29.3.5 试验前应按下列步骤进行试验准备和仪器设备的安装:
1 仔细开挖试坑，整平坑底面，不得破坏基土。必要时应进行坑壁保护。
2 在传压板的边侧打钻基，孔径3～5cm，孔深宜为50cm。将五支热电偶测温端自下而上每隔10cm逐个放入孔内，并用粘土填实钻孔。
3 坑底面铺砂找平。铺砂厚度不应大于2cm。
4 将传压板放置在坑底中央砂面上。
5 安装加荷装置，应使加荷点处于传压板中心部位。
6 在传压板周边等距安装3个沉降位移计。
7 接通加热、测温系统，并进行安全和安装可靠性检查后，向传压板施加等于该处上部原始土层的压力（不小于 50kPa），直至传压板沉降稳定后，调整位移计至零读数，作好记录。
29.3.6试验应按下列步骤进行：
1 施加等于原始土层的上覆压力（包括加荷设备）。接通电源，使传压板下和周围冻土缓慢均匀融化。每隔1h测记一次土温和位移。
2 当融化深度达到25～30cm时，切断电源停止加热。用钢钎探测一次融化深度，并继续测记土温和位移。当融化深度接近40cm（0.5倍传压板直径）时，每15min测记一次融化深度。当0℃温度达到 40cm时测记位移量，并用钢钎测记一次融化深度。
3 当停止加热后，依靠余热不能使传压板下的冻土继续融化达到 0.5倍传压板直径的深度时，应继续补热，直至满足这一要求。
4 经上述步骤达到融沉稳定后，开始逐级加荷进行压缩试验。加荷等级视实际工程需要确定，对粘土宜取50kPa，砂土宜取75kPa，含巨粒土宜取 100kPa，最后一级荷载应比土层的计算压力大100～200kPa。
5 施加一级荷载后，每 10、20、30、60min测记一次位移计示值，此后每1h测记一次，直至传压板沉降稳定后再加下一级荷载。沉降量可取3个位移计读数的平均值。沉降稳定标准对粘土宜取0.05mm/h，砂和含巨粒土宜取0.1mm/h。
6 试验结束后，拆除加荷装置，清除垫砂和10cm厚表土，然后取2～3个融化压实土样，用作含水率、密度及其他必要的试验。最后，应挖除其余融化压实土测量融化盘。
29.3.7 进行下一土层的试验时，应刮除表面5～10cm土层。
29.3.8 融沉系数应按下式计算;
(29.3.8)式中S0——你土融沉（p≈0）阶段的沉降量（cm）;
H0——融化深度（cm）。
29.3.8融化压缩系数，应按下式计算∶
(29.3.8)式中Δδ——相应于某一压力范围（Δp）的相对沉降;
K——系数：粘土为1.0，粉质粘土为1.2，砂土为1.3，巨粒土法1.35。
29.3.10 以单位变形量为纵坐标，压力为横坐标绘制单位变形量与压力关系曲线，见图 29.2.9。
29.3.11 现场融化压缩试验的记录格式见附录D表D-23。
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