CN112730819B - 获取压实变形量与cbr关系的室内试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在预定压实度条件下获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法。通过在填料箱内松铺最佳含水率下初始厚度为h₀的土样，在预定的击实功下压实土样，每压实一遍土样测定其变形量ΔS_i，并计算其压实度K_i，然后进行CBR试验，获得相应压实度下的CBR。当压实度K_i≧预定压实度［K］时，停止压实，测定该状态下的CBR值。最后，将填料箱内的土样浸水4昼夜，排干水后进行浸水状态下的CBR试验，获取土样经浸水后的CBR值。

Description

获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法

技术领域

本发明涉及一种获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，属于土工试验技术领域。

背景技术

随着测绘技术的发展，现今的测量精度越来越高，使得变形测量的误差不断减小，因此，可将压实变形量作为新的评价指标。可通过在前期试验路段中建立压实变形量与传统路基压实质量控制指标的关系，从而将路基压实质量满足要求时填筑层所产生的压实变形量作为新的压实质量评价指标。然而，路基压实质量传统控制指标主要包括CBR、压实度等。所以，需建立压实变形量与CBR、压实度之间的关系，其中，压实变形量与CBR关系需进行试验来建立。由于现场试验工作量大，导致施工成本、施工工期增加，所以，发明一种建立压实变形量与CBR关系的室内试验方法，很有必要性。

发明内容

本发明目的是提供了一种获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，将压实变形量作为压实质量评价指标指导路段施工。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，包括如下步骤：

S1.筛选土料，并进行击实试验；首先，使用孔径为20mm的筛筛除土料中粒径大于20mm的颗粒；然后，按照土工试验方法标准，进行击实试验，获取土料最大干密度

与最优含水率ω；最后，根据击实试验所获取的最优含水率配制试样；

S2.松铺土料：松铺土料之前应在填料箱底部置放滤纸，以便于后期进行浸水状态的CBR试验，同时防止进行压实工作时，土料从填料箱底部孔洞中撒漏；且松铺土料之前，应称量土料的总质量，然后松铺高度为h₀的土样，称量土料剩余质量，以计算模型水箱内土料质量m；将土料剩余质量放入烘箱测定其含水率；

S3.使用压实组件对土料进行压实，随后，测量土料高度，以计算压实变形量S_i；

S4.根据压实变形量S计算压实度k_i；

S5.进行CBR试验；

S6.多次重复步骤S3、S4及S5，直至压实度满足所需要求时，停止压实，并建立压实变形量与CBR关系式；

S7.进行CBR试验浸水工作：首先，试样表面置放滤纸，随后放上带调节杆的多孔顶板，多孔顶板表面置放荷载块，以对试样施加竖向荷载；然后，向水箱内注水，注水后水箱内水面应保持高出试样顶面25mm，浸泡4昼夜；浸泡工作完成后，打开水箱排水阀门排水，待水箱内水源排尽，应静置试样15min使其排水，最后，卸下荷载块和多孔顶板；

S8.进行浸水状态下的CBR试验。

上述的获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法基础上，步骤S2中填料箱为无盖长方体，具体尺寸长×宽×高为480mm×170mm×350mm，填料箱底板有分布均匀的孔洞，孔洞间隔为6mm、孔径为4mm。

上述的获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法基础上，步骤S3中压实组件包括穿心落锤、落锤导杆和平底压板，其中穿心落锤高度为126mm、直径为70mm、内孔直径为16mm，质量为3.74Kg，落锤导杆高度为900mm、直径12mm，平底压板长×宽×高为168mm×168mm×15mm。

上述的获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法基础上，步骤S3中压实方案按照以下步骤进行：

S301.将平底压板置于填料箱土料表面紧贴角端，控制穿心落锤高度为550mm，单次落锤施加压实功20.2J，落锤下落过程中应使导杆保持竖直，对平底压板施加一次冲击荷载后，将平底压板向另一角端逐次移动160mm，平底压板每移动一次需施加一次冲击荷载，直至到达另一角端为止；

S302.将平底压板置于填料箱土料表面紧贴角端，控制穿心落锤高度为550mm，落锤下落过程中应使导杆保持竖直，对平底压板施加一次冲击荷载后，将平底压板向另一角端逐次移动80mm，平底压板每移动一次需施加一次冲击荷载，直至到达另一角端为止；

S303.完成一次压实步骤S301与S302，称之为压实一轮。

上述的获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法基础上，所述步骤S4中，压实度可通过压实变形量求取，由下式（1）～（3）推理得出：

路基土料体积：

（1）

其中，A为填料箱底面积，

为路基土料初始填筑高度,∑Si为总的压实变形量；

路基土料湿密度：

（2）

其中，m为模型水箱内土料质量；

路基土料干密度：

（3）

其中，ω为模型水箱内土料含水率；

压实度：

（4）。

本发明的优点在于：

本发明建立压实变形量与CBR关系的室内试验方法，基于填料箱和压实装置，模拟压实过程，可通过测量模型水箱内填土高度的变化来反映压实变形量，再采用加州承载比，对压实后土样进行CBR试验，建立压实变形量与CBR关系式。该方法操作简便、可靠性高，减小了试验工作量，为压实变形量在路基压实质量控制中的应用提供参考，用以指导路段施工，实现了提高工程施工效率的目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明方法的试验装置图。

图3是本发明压实变形量监测点位置示意图。

图4本发明压实组件示意图。

图5是本发明压实方案示意图。

图6是本发明不浸水状态下CBR检测点位置示意图。

图7是本发明浸水状态下CBR检测点位置示意图。

图8是本发明压实变形量与CBR关系曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

一种获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，包括如下步骤：

S1.筛分土料：使用20mm的筛筛除土料中粒径大于20mm的颗粒；

S2.按照土工试验方法标准，进行击实试验，获取土料最大干密度

与最优含水率ω；

S3.根据击实试验所获取的最优含水率配制试样；

S4.填料箱底部置放一层滤纸,其目的如下：1、便于后续进行浸水状态下的CBR试验；2、防止进行击实试验时，土料从填料箱底部孔洞中撒漏；

S5.松铺土料：称量土料的总质量，随后将土料缓慢倒入填料箱中，高度达到预定高度时停止松铺，轻轻抹平填土；

用钢尺测量土料经抹平后的高度，测量点位共5点，分别分布于填料箱中心点与4个角端，如图3所示，取5点平均值作为土料初始高度h₀；

称量剩余土料质量，以计算水箱内土料质量m，将土料剩余质量放入烘箱测定其含水率；

S6.使用压实组件对土料进行压实，测量土料高度，以计算压实变形量S_i，测量点位置与步骤S5中测量点一致，图5所示压实方案按照如下步骤进行：

1.将平底压板置于填料箱土料表面紧贴角端，控制穿心落锤高度为550mm，单次落锤施加压实功20.2J落锤下落过程中应使导杆保持竖直，对平底压板施加一次冲击荷载后，将平底压板向另一角端逐次移动160mm，平底压板每移动一次需施加一次冲击荷载，直至到达另一角端为止；

2.将平底压板置于填料箱土料表面紧贴角端，控制穿心落锤高度为550mm，落锤下落过程中应使导杆保持竖直，对平底压板施加一次冲击荷载后，将平底压板向另一角端逐次移动80mm，平底压板每移动一次需施加一次冲击荷载，直至到达另一角端为止；

3.完成一次压实步骤第一步与第二步，称之为压实一轮；

S7.根据压实变形量S计算压实度k_i；

S8.安装CBR测定组件，进行CBR试验，试验过程中，CBR检测点数量为2点，检测点位置如图6所示；

S9.多次重复步骤S6、S7、S8，直至压实度满足所需要求时，停止压实，根据试验所测数据，建立压实变形量与CBR关系式，建立关系式中CBR值采用1号测点与2号测点的均值；

S10.试样表面置放一层滤纸，随后，放上带调节杆的多孔顶板，多孔顶板表面置放4块方形荷载块，以对试样施加竖向荷载，模拟路面结构施加于路基表面的上部压力；

S11.向水箱内注水，注水后水箱内水面应保持高出试样顶面25mm，浸泡4昼夜；

S12.打开水箱排水阀门排水，待水箱内水源排尽，应静置试样15min使其排水，随后，卸下荷载块和多孔顶板；

S13.进行浸水状态下的CBR试验，试验过程中，CBR检测点数量为3点，如图7所示。

试验验证：

按照实施例步骤1~5，获得填料最大干密度为2.08g/cm³，最优含水率为9.92%，填料箱2内填料质量30385g、填料初始高度h₀为27cm。

按照实施例步骤6~9，建立压实变形量与CBR关系式为y=0.8428e^0.3684x，如图8所示，试验数据如表1、2所示。

表1试验条件

表2试验结果

试验结果表明沉降量S与CBR值呈现良好的指数关系，伴随沉降量增大，填料愈加密实，相应的所测CBR值与压实度增加，与工程实际相符合，表明本试验方法可行，可运用于工程实践。

按照实施例步骤10~13，获得该填料浸水状态下的CBR值，如表2所示。

表2浸水状态下CBR值

1号测点CBR	2号测点CBR	3号测点CBR	CBR均值
				1.49%	1.23%	1.25%	1.32%

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.筛选土料，并进行击实试验：首先，使用孔径为20mm的筛筛除土料中粒径大于20mm的颗粒；然后，按照土工试验方法标准，进行击实试验，获取土料最大干密度

与最优含水率ω；最后，根据击实试验所获取的最优含水率配制试样；

S2.松铺土料：松铺土料之前应在填料箱底部置放滤纸，以便于后期进行浸水状态的CBR试验，同时防止进行压实工作时，土料从填料箱底部孔洞中撒漏；且松铺土料之前，应称量土料的总质量，然后松铺高度为h₀的土样，称量土料剩余质量，以计算填料箱内土料质量m；将剩余土量放入烘箱测定其含水率；

S3.使用压实组件对土料进行压实，随后，测量土料高度，以计算压实变形量S_i；

S4.根据压实变形量S计算压实度k_i；

S5.进行CBR试验；

S6.多次重复步骤S3、S4及S5，直至压实度满足所需要求时，停止压实，并建立压实变形量与CBR关系式；

S7.进行CBR试验浸水工作：首先，试样表面置放滤纸，随后放上带调节杆的多孔顶板，多孔顶板表面置放荷载块，以对试样施加竖向荷载；然后，向水箱内注水，注水后水箱内水面应保持高出试样顶面25mm，浸泡4昼夜；浸泡工作完成后，打开水箱排水阀门排水，待水箱内水源排尽，应静置试样15min使其排水，最后，卸下荷载块和多孔顶板；

S8.进行浸水状态下的CBR试验。

2.根据权利要求1所述的获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，其特征在于：步骤S2中填料箱为无盖长方体，具体尺寸长×宽×高为480mm×170mm×350mm，填料箱底板有分布均匀的孔洞，孔洞间隔为6mm、孔径为4mm。

3.根据权利要求1所述的获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，其特征在于：步骤S3中压实组件包括穿心落锤、落锤导杆和平底压板，其中穿心落锤高度为126mm、直径为70mm、内孔直径为16mm，质量为3.74Kg，落锤导杆高度为900mm、直径12mm，平底压板长×宽×高为168mm×168mm×15mm。

4.根据权利要求3所述的获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，其特征在于，步骤S3中压实方案按照以下步骤进行：

S301.将平底压板置于填料箱土料表面紧贴角端，控制穿心落锤的下落高度为550mm，单次落锤施加压实功20.2J，落锤下落过程中应使导杆保持竖直，对平底压板施加一次冲击荷载后，将平底压板向另一角端逐次移动160mm，平底压板每移动一次需施加一次冲击荷载，直至到达另一角端为止；

S302.将平底压板置于填料箱土料表面紧贴角端，控制穿心落锤高度为550mm，落锤下落过程中应使导杆保持竖直，对平底压板施加一次冲击荷载后，将平底压板向另一角端逐次移动80mm，平底压板每移动一次需施加一次冲击荷载，直至到达另一角端为止；

S303.完成一次压实步骤S301与S302，称之为压实一轮。

5.根据权利要求1所述的获取压实变形量与CBR关系的室内试验方法，其特征在于：所述步骤S4中，压实度可通过压实变形量求取，由下式（1）～（3）推理得出：

路基土料体积：

（1）

其中，A为填料箱底面积，

为路基土料初始填筑高度,∑Si为总的压实变形量；

路基土料湿密度：

（2）

其中，m为填料箱内土料质量；

路基土料干密度：

（3）

其中，ω为填料箱内土料含水率；

压实度：

（4）。

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