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    砂的相對密度檢測

    相對密度是砂土處於最松狀態的孔隙比與天然狀態孔隙比之差和最松狀態的孔隙比與最緊密狀態的孔隙比之差的比值。

    相對密度是砂性土緊密程度的指標,對於建築物和地基的穩定性,特別是在抗震穩定性方面具有重要的意義。密實的砂,具有較高的抗剪強度及較低的壓縮性,在震動情況下液化的可能性小;而鬆散的砂,其穩定性差,壓縮性高,對於飽和的砂土,在震動情況下,還容易產生液化。

    砂土的密實程度在一定程度上可用其孔隙比來反映,但砂土的密實程度並不單獨取決於孔隙比,在很大程度上還取決於土的顆粒級配。顆粒級配不同的砂土即使具有相同的孔隙比,但由於土的顆粒大小的不同,顆粒排列不同,所處的密實狀態也會不同。為了同時考慮孔隙比和顆粒級配的影響,引入砂土相對密度的概念來反映砂土的密度。

    1砂相對密度試驗

    砂的相對密度涉及到砂土的最大孔隙比、最小孔隙比及天然孔隙比,砂的相對密度試驗就是進行砂的最大孔隙比(或最小幹密度)試驗和最小孔隙比(或最大幹密度)試驗,適用於粒徑不大於5mm,且粒徑2~5mm的試樣質量不大於試樣總質量15%的土。

    2儀器設備

    1) 500ml量筒及內徑600mm的1000ml量筒;

    2) 頸管的內徑為 1.2cm 的長頸漏斗,頸口應磨平;

    3) 直徑 1.5cm 的錐形塞,並焊接在鐵桿上;

    4) 砂面拂平器所示;

    5) 橡皮板;

    6) 稱量 1000g、最小分度值1g的天平;

    7) 金屬圓筒,有兩種:一種容積250ml、內徑為5cm;另一種容積1000ml、內徑為10cm,高度均為12.7cm,附護筒;

    8) 振動叉;

    9) 擊錘,錘質量1.25kg,落15 cm,錘直徑5 cm。

    3試驗步驟

    1)砂的最大孔隙比(最小幹密度)檢測

    (1) 漏斗法

    ①稱取代表性的烘乾或充分風乾試樣1.5kg,用手搓揉或用圓木在橡皮板上碾散,並拌和均勻。

    ②將錐形塞杆自長頸漏斗下口向上穿入,並向上提起,以使錐底堵住漏斗

    管口,一併放入容積1000ml 的量筒內,並使其下端與量筒底接觸。

    ③稱取試樣700g,分數次均勻緩慢地倒入漏斗中,將漏斗和錐形塞杆同時

    提高,然後下移塞杆,使錐體略離開管口,管口應經常保持高出砂面約1~2cm的距離,從而使試樣緩慢且均勻頒布地落入量筒中。

    ④試樣全部鬆散地落入量筒後,取出漏斗和錐形塞,用砂面拂平器將砂面拂平,然後測記試樣體積,估讀至5ml。

    (2) 量微筒法

    在漏斗法試驗測記試樣體積後,緊接著用手掌或橡皮板堵住量筒口,將量筒倒轉,然後緩慢地轉回到原來位置,如此重複數次後,再記下試樣在量筒內所佔體積的最大值,估讀至5ml。

    取漏斗法和量筒法兩種方法中測得的較大試樣體積值,並計算最小幹密度及最大孔隙比。砂的最大孔隙比(最小幹密度)試驗必須進行兩次平行測定,兩次測定的密度差值不得大於0.03g/cm3,並取兩次測值的平均值。

    2)砂的最小孔隙比(最大幹密度)試驗

    (1) 稱取代表性試樣2000g,拌勻,分3次倒入金屬圓筒內,且為圓筒容積的1/3,試樣每次倒入圓筒後,先用振動叉以每分鐘150~200次的速度各敲打圓筒兩側,並在同一時間內以每分鐘30~60次的速度用擊錘錘擊試樣表面,直至試樣體積不變為止(一般需15~10ml),如此重複第二層和第三層。

    (2) 振畢後,取下護筒,並且修土刀齊圓頂面刮平試樣,然後稱圓筒內和試樣的總質量,計算出試樣質量,準確至1g,並記錄試樣體積。

    砂的最小孔隙比(最大幹密度)試驗必須進行兩次平行測定,兩次測定的密度差值不得大於0.03g/cm3,並取兩次測值的平均值。

    4成果整理

    測試結果應按下列式計算:

    1)最小與最大幹密度

    ρdmin=mdVmax

    ρdmax=mdVmin

    式中ρdmin—最小幹密度(g/cm3);計算至0.01 g/cm3;

    ρdmax—最大幹密度(g/cm3);計算至0.01 g/cm3;

    md—試樣幹質量(g);

    Vmax—最鬆散狀態的試樣體積(cm3);

    Vmin—最密實狀態的試樣體積(cm3)。

    2)最大與最小孔隙比

    emax=ρsρdmin-1

    emin=ρsρdmax-1

    式中 emax—最大孔隙比;

    emin—最小孔隙比;

    ρs—土的顆粒密度(g/cm3)。

    3)相對密度

    Dr=emax-e0emax-emin

    Dr=ρdmaxρd-ρdminρdρdmax-ρdmin

    式中 Dr—相對密度,計算至0.01;

    e0—天然孔隙比或填土的孔隙比;

    ρd—天然幹密度或填土的幹密度(g/cm3)。

    4)最小幹密度與最大幹密度均應進行平行測定,平行差值不得大於0.03 g/cm3,取算術平均值。平行測定的差值大於允許差值時,應重新進行側定。

    5)記錄表格應符合《鐵路工程土工試驗規程》TB 10102-2010中表11.2.6的要求。砂的相對密度檢測

    相對密度是砂土處於最松狀態的孔隙比與天然狀態孔隙比之差和最松狀態的孔隙比與最緊密狀態的孔隙比之差的比值。

    相對密度是砂性土緊密程度的指標,對於建築物和地基的穩定性,特別是在抗震穩定性方面具有重要的意義。密實的砂,具有較高的抗剪強度及較低的壓縮性,在震動情況下液化的可能性小;而鬆散的砂,其穩定性差,壓縮性高,對於飽和的砂土,在震動情況下,還容易產生液化。

    砂土的密實程度在一定程度上可用其孔隙比來反映,但砂土的密實程度並不單獨取決於孔隙比,在很大程度上還取決於土的顆粒級配。顆粒級配不同的砂土即使具有相同的孔隙比,但由於土的顆粒大小的不同,顆粒排列不同,所處的密實狀態也會不同。為了同時考慮孔隙比和顆粒級配的影響,引入砂土相對密度的概念來反映砂土的密度。

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