测定冻土试样的密度。放置融化压缩容器位于加压框架正中。直至施加最后一级荷载压缩稳定为止。图7.2孔隙比与压力关系曲线七、记录表格表7.1冻土融化压缩试验记录表......
2023-10-02
现场原位冻土融化压缩试验指导
【摘要】：图7.4相对沉降量与压力关系曲线七、记录表格表7.2现场冻土融化压缩试验记录表八、思考题1.什么是融沉系数？
三、仪器设备
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0.01mm。
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℃。
如图7.3所示。
四、试验要求
1.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。
2.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。
五、试验步骤
1.试验前应按以下步骤进行试验准备和仪器设备的安装。
1.1 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。
1.2 在传压板的边侧打钻孔，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，并用黏土填实钻孔。
图7.3 现场原位冻土融化压缩试验示意图
1—热压模板；2—千斤顶；3—变位测针；4—压力传感器；5—反压横梁；6—冻土；7—融土；8—测量支架
1.3 坑底面铺砂找平。铺砂厚度不应大于2cm。
1.4 将传压板放置在坑底中央砂面上。
1.5 安装加荷装置，应使加荷点处于传压板中心部位。
1.6 在传压板周边等距安装3个沉降位移计。
1.7 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，做好记录。
2.试验按以下步骤进行。
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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，对黏土宜取50kPa，砂土宜取75kPa，含巨粒土宜取100kPa，最后一级荷载应比上层的计算压力大100～200kPa。
2.5 施加一级荷载后，每10min、20min、30min、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个位移计该数的平均值。沉降稳定标准对黏土宜取0.05mm/h，砂和含巨粒土宜取0.1mm/h。
2.6 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。
注：进行下一土层试验时，应刮除表面5～10cm土层。
六、试验结果计算
融沉系数、融化压缩系数应按下式计算：
式中 a0——融沉系数；
atc——融化压缩系数；
S0——冻土融沉（p≈0）阶段的沉降量，cm；
H0——融化深度，cm；
Δδ——相应于某一压力范围的相对沉降量；
Δp——压力增量值，kPa；
Si——某一荷载作用下的沉降量；
K——系数：黏土为1.0，粉质黏土为1.2，砂土为1.3，巨粒土为1.35。
绘制相对沉降量与压力关系曲线，见图7.4。
图7.4 相对沉降量与压力关系曲线
七、记录表格
表7.2 现场冻土融化压缩试验记录表
八、思考题
1.什么是融沉系数？
2.什么是融化压缩和融化压缩系数？
3.现场原位冻土融化压缩试验的试验要求是什么？
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