土工试验规程.docx

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土工试验规程

土工试验规程

土工试验规程

SD128-87

前言

粗粒土的土样制备SD128-028-87

粗粒土相对密度试验SD128-029-87（试行）

粗粒土击实试验SD128－030－87

粗粒土渗透试验SD128-031-87（试行）

无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试验SD128－032－87

无粘性土扰动试样水平管涌试验SD128－033－87

反滤料试验SD128－034－87

原状土渗透变形试验SD128－035－87（参考试行）

粗粒土固结试验SD128－036－87

粗粒土直接剪切试验SD128－037－87

粗粒土三轴剪切试验SD128-038-87

粗粒土多级加荷三轴剪切试验SD128-038a-87（试行）

中华人民共和国水利部、能源部

关于颁发《土工试验规程》（SD128－87）

第三分册的通知

水利科教［1988］2号能源技［1988］3号

各流域机构，水利、水电、电力规划设计院，部直属各科研院、所、高校，各工程局，各省（自治区、直辖市）水利、水电、电力厅（局）：

根据原水电部科技司（82）技字第251号文，由水利水电科学研究院负责组织有关单位，对SDS01-79（下册）中有关粗粒土试验部分进行修订，1987年9月委托中国水利学会岩土力学专业委员会对送审搞进行了审查。

这次修订的规程以《土工试验规程》（SD128－87）第三分册（粗粗土试验部分）名称颁发，自公布之日起，代替《土工试验规程》SDS01－79下册中土-033-79～土-036-79和土-052－79～土-058－79部分，并分别按正式和试行两类项目执行。

各单位在执行过程中的意见和建议，请告水利水电科学研究院和南京水利科学研究院。

本规程由水利电力出版社出版。

1988年5月13日

前言

本试验规程包括：

粗粒土的土样制备，粗粒土相对密度试验，粗粒土击实试验，粗粒土渗透试验，无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试验，无粘性土扰动试样水平管涌试验，反滤料试验，原状土渗透变形试验，粗粒土固结试验，粗粒土直接剪切试验，粗粒土三轴剪切试验及粗粒土多级加荷三轴剪切试验等12个试验项目。

规程的修改是根据水利电力部科学技术司（82技）251号文的要求，在原有《土工试验规程》SDS01-79（下册）的基础上，对其中有关粗粒土部分的试验规程，参照国际通行的标准及我国的实践经验进行修改，在修改过程中，广泛征求意见，反复修改后提出送审稿。

水利电力部科学技术司委托中国水利学会岩土力学专业委员会于1987年9月在四川省成都市召开了审查会，根据审查会的意见，又作了一次修改和加工整理。

1988年5月报水利部、能源部批准颁发。

本规程由水利水电科学研究院主持修改。

参加的单位有水利电力部昆明勘测设计院科学研究所、水利电力部成都勘测设计院科学研究所、四川省水利水电勘测设计院、南京水利科学研究院、水利电力部西北水利科学研究所、水利电力部西北勘测设计院科学研究所。

参加各试验项目规程修改和编写的人员如下：

粗粒土的土样制备SD128-028-87

主编写人尹承瑶（水利电力部昆明勘测设计院科学研究所）

粗粒土相对密度试验SD128-029-87（试行）

主编写人史彦文（水利电力部西北水利利学研究所）

粗粒土击实试验SD128-030-87

主编写人王继庄（水利电力部昆明勘测设计院科学研究所）

粗粒土渗透试验SD128-031-87（试行）

主编写人郑克恒（四川省水利水电勘测设计院）

无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试验SD128-032-87

主编写人沙金煊（南京水利科学研究院）

修改人王韦（南京水利科学研究院）

无粘性土扰动试样水平管涌试验SD128-033-87

主编写入沙金煊（南京水利科学研究院）

修改人王韦（南京水利科学研究院）

反滤料试验SD128－034-87

主编写人沙金煊（南京水利科学研究院）

修改人王韦（南京水利科学研究院）

原状土渗透变形试验SD128-035-87（参考试行）

主编写人沙金煊（南京水利科学研究院）

修改人王韦（南京水利科学研究院）

粗粒土固结试验SD128-036-87

主编写人尹承瑶（水利电力部昆明勘测设计院科学研究所）

粗粒土直接剪切试验SD128-037-87

主编写人刘磷德（水利电力部成都勘测设计院科学研究所）

粗粒土三轴剪切试验SD128-038-87

主编写人郭庆国（水利电力部西北勘测设计院科学研究所）

粗粒土多级加行三轴剪切试验SD128-038a-87（试行）

主编写人郭庆国（水利电力部西北勘测设计院科学研究所）

本规程由水利水电科学研究院朱思哲负责主持修改和编辑。

四川省水利水电勘测设计院郑克恒参加了部分校阅工作。

对本规程在实行中的意见和建议，请寄北京车公庄西路10号水利水电科学研究院岩土工程研究所。

1989年2月15日

粗粒土的土样制备

SD128-028-87

1目的和适用范围

1．1目的：

土样制备是将有代表性的粗粒土，经过必要的制备程序为各项试验提供试验用料。

1．2适用范围：

根据不同性质的土类，有如下两种土样制备方法。

1．2．1A法——粘性粗粒土的土样制备。

1．2．2B法——无粘性粗粒土的土样制备。

2仪器设备

2．1孔筛：

2.1.1粗筛：

孔径为100、80、60、40、20、10、5mm。

2.1.2细筛：

孔径为2、1、0.5、0.25、0.125、0.075mm。

2．2台秤：

称量100kg或50kg，感量50g；称量10kg，感量5g。

天平：

称量5000g，感量1g；称量200g，感量0.01g。

2．3其他：

碎石机、振筛机、烘箱、木锤、橡皮板、铁铲、盛土盘、喷雾器、恒湿器等。

3操作步骤

3．1A法：

3．1．1风干土样制备，将全部土样置于橡皮板上风干，用木锤将土块及附着在粗粒土的细粒土碾散。

应避免破坏土的天然颗粒，将全部土样依次过筛，按大于100、100～80、80～60、60～40、40～20、20～10、10～5、小于5mm，分组并称其质量，计算各粒组含量百分数，测定大于5mm粗粒及小于5mm细粒风干含水量。

3．1．2天然含水量土样制备，应在保持天然含水量不变的情况下，将全部土样拌和均匀。

根据含砾量多少，按以下规定取代表性土样，测定其天然含水量。

粗、细粒混合样2000～5000g

大于5mm粗粒2000～3000g

小于5mm细粒100～200g

根据各项试验所需总质量，用四分法分别取所需土样质量（务使粗粒分配均匀），装入恒湿器内，以防含水量变化。

3．2B法：

将全部土样依次过粗筛，分组称重，必要时取小于5mm细粒土过筛，计算各粒组含量百分数。

按粒组分别存放备用。

a垂直圆柱试样安装

3．1．1．4将试样倒置于不透水的平板上，将容器筒套上橡皮膜并抽气，使橡皮膜紧贴容器筒内壁。

然后将容器筒套在试样外面，放开抽气夹，使橡皮膜紧贴试样。

3．1．1．5在试样面上铺厚约2～5cm粗砂（至容器筒齐平），轻轻击实，拂平。

然后在粗砂面上再依次铺滤布，透水板、下垫环、最后装上进水段。

3．1．1．6装上进水段后，连同平板和试样一起翻转装上出水段，拧紧压紧螺栓（或密封套环）。

3.1.1.7向容器筒壁充气孔充气，充气压力p等于水头压力加上30kPa气压（也可根据需要增加），使橡皮膜紧贴试样，即可进行试验。

b水平方形试样安装

3．1．1．8先在容器箱底面铺厚约4cm膨胀快凝水泥砂浆（下简称：

砂浆），然后将试样放在砂浆面上（上、下方向与取样应一致），轻轻下压，使试样与砂浆充分结合。

随后填装两侧砂浆。

填装时两端面用不透水的平板封挡，以免砂浆外溢。

3．1．1．9待砂浆凝固后，抽去两端挡板，放入透水板和滤布。

在滤布与土样之间的空间用粗砂填实。

然后在试样（连同砂）顶面铺砂浆，装盖板，待24h后进行试验。

B有胶结性的无粘性粗粒土

3．1．1．10在取样地点按水流方向和试样尺寸要求细心地削成一个四面凌空的土块（方或圆），除去土块表面的扰动土。

3．1．1．11环绕土样底部四周的水平地面上平整地铺垫一层隔层（油毡、砂或细土）。

3．1．1．12水平试样安装先在上下游两个端面用不透水板封堵，并在试样顶面均匀地浇注一层砂浆，厚约4cm。

然后将容器筒套在土样外面，再在两面侧壁浇注砂浆。

垂直试样安装：

将容器筒套住试样，使四周间隙大致相等，并浇注砂浆。

3．1．1．13待砂浆养护24h后，小心地切断土柱。

然后，垂直试样，按本试验中3.1.1.5和3.1.1.6方法，安装进出水段，即可进行试验；水平试样，按本试验3.1.1.9方法安装和浇注砂浆，待24h后进行试验。

3．1．2扰动土试样的制备：

3．1．2．1按本规程SD128-028-87粗粒土试样制备的规定备料。

根据要求的密度、含水量和试样体积，计算并称取已制备好的试样。

均分为3～4份。

3．1．2．2根据试样性质，确定试样安装方法（垂直试样安装与水平试样安装的步骤大致相同，下面以垂直试样安装方法为例）。

粘性粗粒土：

垂直渗透容器内依次安放垫环、透水板、滤布，装上测压管（容器内不成橡皮膜），铺垫厚约2～5cm的粗砂。

再分层装填试料，并分层击实至预定的高度，用深度游标卡尺测量高度。

结合层的表面应刨毛。

然后按本试验3.1.1.5的方法进行其余步骤。

无粘性粗粒土：

在垂直渗透容器内壁套上橡皮膜（厚2mm）。

安装上进水段，分层装填试料并击实至预定的高度。

如试料含细粒较多，则底部应铺垫粗砂。

试料装填至与容器顶齐平，接上出水段，然后开始试验。

对于有棱角易破碎的无粘性粗粒土，宜用风干试料，分层振实。

应避免粗细颗粒分离，减少颗粒破碎，使之粗细颗粒分布均匀。

3．4按本规程SD128－032－87中的3.9步骤饱和排气。

3．5进行渗流由上向下试验时，下游溢水箱水面应高于或平被保护土与滤层的接触面。

3．6试验开始时，以相应于0.1～0.2的渗流坡降的水头作为第一级水头进行试验，以后每隔1h加一级水头。

3．7每抬高一级水头后，隔3Omin读数一次。

每级水头应测读两次，并记录。

流量也应进行两次测量，取其平均值。

3．8若试样未发生任何变化，流量未随时间增大，测压管无变化，无细粒移动和水色变浑等迹象，即可进行下一级水头的试验。

以后各级水头，大致按0.3、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、…的坡降逐次升高，每升高一次水头，均应按本试验3.7的方法进行测读。

3．9在本级水头下，如发现细粒通过接触面跑入滤层，或发现滤层中的测压管水头差不断增大时，则本级水头和以后步骤中的每一级水头试验持续时间需延长到3～4h。

3．10在下列情况下：

渗入滤层中细粒停止移动；位于滤层中的测压管水头差不再继续增大。

应继续升高水头，进行下一级水头的试验，不宜中断。

3．11有下列情况之一者，可以结束试验：

3．11．1当升高水头后，流量不断变大，被保护土中的渗流坡降减小。

3．11．2滤层中的渗流坡降等于被保护土中的渗流坡降。

3．11．3被保护土为粘性土，渗流坡降大于50～100时，被保护土为无粘性土，渗流坡降大于10时，被保护土仍未破坏。

3．12试验结束后，应缓慢降低水箱水位。

以防止上层细粒在停水过程中掉入下层，或通过透水板掉入下漏斗。

3．13仪器中水放完后，分层取样，进行颗粒分析。

在分层取样时，记录下列现象：

滤层淤填厚度；接触带变化情况；被保护土中细粒流失粒径，流失部位，深度等。

3．14试验后，土样妥为保存，直至资料分析结束后，才可丢弃。

3．15资料整理应与试验同时进行，以便及时发现问题，及时解决。

4计算和制图

4.1资料整理包括下列内容：

计算试验开始时，每层土料的干密度和孔隙率。

计算每一级水头下，被保护土和滤层的渗流坡降、渗流速度、渗透系数。

绘制被保护土的i～v曲线和v～t曲线。

在同一颗粒大小分析曲线纸上，绘制被保护土和漏层在试验前后的颗料分析曲线，用以确定被保护土中带出的土量和滤层内的淤填量。

4.2试验结束后，应放水冲洗仪器。

4．3渗流方向为水平的滤层试验可在水平管涌仪内进行，试验可参考本规程SD128－033-87进行。

4.4本试验记录格式同本规程SD128－032－87中的5表32－1。

3操作步骤

3．1扰动试样制备：

3．1．1按本规程SD128－028一87中的有关规定制备试样。

取制备好的土样拌匀，均分为2～3份，注意勿使粗粒集中。

3．1．2将带套环的固结容器内壁涂一层润滑脂，安装在放有透水板的底盘上。

容器下垫以垫块。

适水板上放一层滤纸，分层均匀装料。

粘性粗粒土用击实法，无粘性粗粒土用振动法，将试样分层压实至要求的干密度。

除去套环，整平表面，其上放一层滤纸，顺次放透水板和传压板。

3．2原状样试作制备：

3．2．1将粘性粗粒土原状样置于平整地方，拆除包装后，细心检查土样是否扰动，有无裂缝等，并将四周可能松动的土削去。

整平端面。

3．2．2将固结容器涂一层润滑脂，下端加一内径与容器相同的有刃口的切土环。

然后放在土样上。

小心地用切土刀或钢锯将土样修成略大于容器外径的土柱，边修边压，直至土样顶面高出容器为止。

边缘若有砾石1可以剔除，用较小的砾石细土填补。

取去切立环，将容器两端余土削平。

擦净容器外壁，称质量；测定端面削下余土的含水量。

3．2．3在切削过程中，应仔细观察试样情况，并描述层次、颜色、层间结合、砾石风化程度及分布情况等。

3．2．4将装有试样的压缩容器吊装在仪器底盘上，顺次放滤纸，透水板、传压板。

3．3如需饱和试样，将蓄水槽安装在固结仪底盘上，固结仪置于反力架中心，并连结供水装置。

对无粘性粗粒土，宜用水头饱和；对粘性粗粒土宜用真空饱和。

3．4拆去容器的浮环垫块，安装变形量表或传感器。

3．5施加3～5kPa的预压力，使试样与仪器各部之间接触良好。

将各量表或传感器调整到零点或初始读数。

3．6施加各级压力，压力等级一般为50、100、200、400、800、1600、3200、…kPa，最后一级压力应大于最大预计压力100～200kPa。

3.7如需要确定先期固结压力时，施加的压力应达到使试样的e～logP曲线下段呈较长的直线段。

3．8如需要测定沉降速率，则施加每一级压力后，按下列时间顺序测记试样高度的变化：

0.1、0.25、l、2.25、4、6.25、9、12.25、16、20.25、25、30.25、36、42.25、60min，此后每隔lh侧记一次直至主固结完成，或延长至24h。

按此步骤逐级加压至试验结束。

3．9如需作回弹试验，可在施加某级压力（大于上覆荷重）下，固结稳定后逐级退压，直至退到第一级压力。

每次退压后测记试样的回弹量，至稳定为止。

3．10试验结束后，排除容器中的水，拆除仪器各部件，将试样从容器内推出，取代表性试样测定试验后含水量。

如要了解颗粒破碎情况，应对全部试样进行颗粒分析试验。

4计算和绘图

4.1计算方法：

粗粒土三轴剪切试验

SD128-038-87

1目的和适用范围

1．1本试验是测定粗粒土抗剪强度的一种方法。

它通常用3～4个试样，分别在不同恒定周围压力（即最小主应力σ3）下，施加轴向压力［即主应力差（σ1－σ3）」，进行剪切至破坏，然后按莫尔-库仑强理论求得抗剪强度参数。

1．2本试验适用于测定最大粒径为60mm的粗粒土的总抗剪强度参数、有效抗剪强度参数和孔隙压力系数。

1．3根据粗粒土的性质，工程情况的不同和排水条件，本试验分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）、固结排水剪（CD）等三种试验类型。

2仪器设备

2．1三轴剪力仪，如图38－1所示。

主要由压力室、轴向压力系统（压力机、测力计等）、周围压力系统、体变量测系统、孔隙压力量测系统等部分组成。

试样直径D，试样高度H与试样最大粒径dmax应符合D大于或等于5dmax、H／D为2～2.5。

2．2附属设备，包括对开成型筒。

承膜筒、击实锤或振捣器、橡皮膜、位移计、磅秤、托盘天平、钢尺、秒表、瓷盘、烘箱等。

2.3试验前应对三轴压缩仪进行检查：

2．3．1轴向压力系统，周围压力系统运行正常；根据工程要求确定周围压力σ3的最大值，按σ1大于5σ3估算轴向压力。

轴向压力测力计的精度不宜低于最大轴向压力的l％。

2．3．2轴向压力测力计，孔隙压力传感器等按期率定。

2．3．3压力室应密封不泄漏；传压活塞应在轴套内滑动正常；孔隙压力量测设备的管道内应无气泡；各管道、阀门、接头等应通畅不泄漏。

检查完毕后，关闭周围压力阀、排水阀、孔隙压力阀等，以备使用。

2．3．4橡皮膜试用前应不漏水。

3操作步骤

3．1无粘性粗粒土三轴剪切试验：

3.1.1按SD128-028-87的规定，备好土料。

根据试验要求的干密度、含水量及试样尺寸计算并称取试验所需的用料。

3．1．2将备好的土料，按装填层数分成几等份。

应防止粗细颗粒分离，保证试样的均匀性。

粗粒土多级加荷三轴剪切试验

SD128-038a-87

（试行）

1目的和适用范围

1．1本试验适用于用一个试样，分级施加周围压力和轴向压力进行剪切试验，确定粗粒土的抗剪强度参数C和φ。

1．2　本试验适用于测定最大粒径为60mm的粘性粗粒土和无粘性粗粒土。

1．3　　根据排水条件，本试验分为不固结不排水剪（uu）、固结不排水剪（Cu）、固结排水剪（CD）3种试验类型。

2仪器设备

本试验所用的试验设备、附属设备以及试验前的仪器检查皆与粗粒土三轴剪切试验（本规程SD128-038-87）2.1～2.3相同。

在应用中，试样巨寸D、H和试料最大粒径间应符合D／dmax大于或等于5，H／D为2～2.5的规定。

3无粘性粗粒土多级加荷三轴剪切试验

3．1试样制备：

按本规程SD128－038－87中3.1.1～3.l.8的步骤进行。

3．2试样饱和：

按本规程SD128－038－87中3.2.1～3.2.4的步骤进行。

3．3不固结不排水剪（uu）：

3．3．1试样饱和后，关进水、排水阀，开周围压力阀施加第一级周围压力达到预定值，并保持恒定。

3．3．2以轴向应变为0.5％～1.0％的剪切速率进行剪切试验。

在剪切过程中，当试样每产生轴向应变0.1％～0.4％，测轴向压力测力计、轴向变形计读数各一次。

若有特殊要求，可酌情减少或加密读数次数。

3．3．3当测力计读数达到稳定或趋于稳定（主应力差的增量不超过5kPa）、或读数减小时，停止剪切。

记录测力计和轴向变形计读数。

3．3．4施加第二级周围压力至预定值。

稳定10～20min后，将轴向测力计和轴向变形计的读数调整至第一级剪切末了时的值，再按本试验中3.3.2进行第二级剪切试验，直至轴向压力测力计出现稳定值或趋于稳定（主应力差的增量不超过5kPa）时停止剪切。

3．3．5同样按上述步骤进行第三级和第四级试验。

但最后一级的总应变应达到20％为止。

3．3．6试验结束后，关周围压力阀，卸去轴向压力、周围压力，排去压力室水，尽快卸去压力室罩，对试样进行描述。

3．4固结不排水剪（Cu）（测孔隙水压力）：

3.4.1试样饱和后按本试验中3.3.l的步骤施加第一级周围压力。

按本规程SD128-038－87中3.4.l～3.4.2的步骤，开排水阀，使试样在周围压力下排水固结。

3.4.2固结完成后，关排水阀，开孔隙压力阀，按本规程SD128－038－87中3.4.3的步骤进行第一级剪切试验，直至轴向压力测力计读数达到稳定值或趋于稳定（主应力差的增量不超过5kPa）时停止剪切。

3.4.3施加第二级周围压力至预定值。

待稳定后，测记孔隙压力计，轴向压力测力计和轮向变形计读数。

然后开排水阀，进行排水固结，直至孔限压力消散95％为止，关排水阀。

开动压力机，使压力室内试样顶帽与活塞接触（测力计读数微动，表示已接触好）。

测记变形计的读数。

此读数与上一级剪切终了时的变形计读数之差△h为试样在第二级周围压力下的轴向沉降量。

3．4．4按本试验中3.4.2的步骤进行第二级剪切。

3．4．5按上述方法进行第三级和第四级固结和剪切试验。

3.4.6试验结束后，关孔隙压力阀，周围压力阀，卸去轴向压力、周围压力，排去压力室水，卸去压力室罩，对剪后试样进行描述。

3.4.7固结不排水剪（不测孔隙水压力）：

试验步骤与本试验中3.4.1～3.4.6相同。

但固结完成后，关孔隙压力阀，剪切过程中不测孔隙水压力。

3．5固结排水剪（CD）：

3．5．1试样饱和后，按本试验中3.4.1的步骤施加第一级周围压力进行排水固结。

3．5．2固结完成后，按每分钟0.1％～0.5％的轴向应变速率及本规程SD128-038-87中3．5．1的步骤进行剪切，直至测力计读数达到稳定或趋向稳定为止。

3．5．3关排水阀，施加第二级周围压力至预定值。

开孔隙压阀，测定孔隙压力的稳定读数。

3．5．4开排水阀进行排水固结，直至孔隙压力消散至少于5％为止。

3．5．5固结完成后，按本试验中3.5.2的步骤进行第二级剪切试验。

3．5．6按本试验中第3.5.3～3.5.5的步骤进行第三级、第四级的固结和剪切试验。

4粘性粗粒土多级加荷三轴剪切试验

4．1试样制备：

同本规程SD128－038－87中4.1.1～4.1.5的步骤。

4．2试样饱和：

同本规程SD128-038-87中4.2.1～4.2.2的步骤。

4.3不固结不排水剪（uu）：

按本试验中3.3.1～3.3.6的步骤进行试验。

4.4固结不排水剪（Cu）（测孔隙压力）：

4.4.1按本规程SD128-038-87中4.2.1～4.2.2的步骤饱和试样后，然后按本试验中3.4.1～3.4.6的步骤进行试样固结和剪切。

但应采用每分钟0.05％～0.1％的轴向应变的速率进行剪切。

4.5固结排水剪（CD）：

4.5.1试样的制备、固结和剪切与本试验中4.4固结不排水剪（Cu）（测孔隙压力）相同。

但应采用每分钟0.003％～0.012％的轴向应变速率进行剪切。