ICS93.020CCSP2213DB13/T6022—2024I本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則—第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)本文件提出單位：河北省水利廳。本文件起草單位：石家莊鐵道大學、河北省水利工程局集團有限公司、河北正拓巖土工程有限公司本文件主要起草人：張力霆、丁紅強、齊榮浩、靳中磊、張少雄、安喜坡、高翔、王艷龍、王小達、梅生啟、劉越、崔釘丁、馮艷欽、何小軍、閆婷婷、楊海林、靳素顯、耿鑫鑫、李鑫、李保琦、張帥、馬曉君。DB13/T6022—20241本文件規(guī)定了地基土快速加荷固結試驗的技術要求。本文件適用于地基土（細粒土）的固結試驗，測定土體在荷載作用下產(chǎn)生變形的過程及相關固2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB55017-2021工程勘察通用規(guī)范GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）GB/TGB/TGB/T50123-201950125-201950145-2007土工試驗方法標準工程巖土試驗方法標準土的工程分類標準TB10102-2023鐵路工程土工試驗規(guī)程YS/T5225-2016土工試驗規(guī)程JTG3430-2020公路土工試驗規(guī)程3術語和定義本文件沒有需要界定的術語和定義。4總體要求本方法適用于細粒土地基的壓縮性指標和固結參數(shù)的測定，對細粒土中含有一定粘粒土的能夠快速準確確定壓縮性指標和固結參數(shù)。本方法是粘性土試樣在側限和軸向排水條件下，采用傳統(tǒng)固結儀的加壓系統(tǒng)與本方法所研制的固結容器組合，在瞬間加載方式下可快速確定粘性土試樣的固結參數(shù)和固結速率。試樣的制備可按GB/T50123-2019規(guī)定要求進行；測定試樣的密度和含水率等與本文件有關的方法可按GB/T50123-2019規(guī)定要求進行，如果為非飽和，試驗前需對試樣進行飽和，試樣飽和的方法按GB/T50123-2019規(guī)定要求進行。其他相關基礎性試驗須與現(xiàn)行國家標準常規(guī)關于固結試驗和應變控制加荷固結試驗等要求保持一致。5試驗設備5.1本方法可采用傳統(tǒng)的磅秤式高壓固結儀、中高壓多聯(lián)固結儀、氣壓多聯(lián)固結儀等。以磅秤式高壓固結儀為例，本文件所述試驗方法，除固結容器外，其余儀器結構和部件均采用原儀器設備系統(tǒng)。5.2特制的固結容器要求試樣環(huán)刀和護環(huán)與剛性底座之間要密封，而且能夠經(jīng)受1.0MPa的內壓不DB13/T6022—20242圖1固結容器示意圖6試驗步驟6.1按GB/T50123-2019相關規(guī)定制備試樣。6.2按GB/T50123-2019相關規(guī)定測定試樣的密度和含水率。6.3按GB/T50123-2019相關規(guī)定對試樣進行飽和。6.4按GB/T50123-2019相關規(guī)定測定飽和試樣的密度和含水率。6.5將固結容器底部連接孔隙水壓力傳感器的閥門打開，用蒸餾水（或純凈水）排除底部滯留的氣泡。并將容器底部透水板用蒸餾水（或純凈水）飽和，使水淹蓋底部透水板，透水板上放置濾紙。6.6將裝有飽和試樣的環(huán)刀居中放置在固結容器底座頂部中心部位，將橡膠密封圈套在環(huán)刀外側推到容器底座頂部貼緊底座，裝壓環(huán)扣住橡膠密封圈，裝護環(huán)于壓環(huán)上部并用壓力螺栓桿穿過護環(huán)的預留孔與容器底座的螺栓孔連接擰緊，使環(huán)刀和壓環(huán)與底座密封，裝導向環(huán)于試樣環(huán)刀頂部，試樣頂部放置濾紙、透水板、加壓蓋板。將裝好試樣的固結容器放置到傳統(tǒng)固結儀軸向加荷設備正中，將各部分妥善銜接。在組裝固結容器時，孔隙水壓力測量系統(tǒng)不應帶入氣體，否則將使測得的孔隙水壓力具有滯后性，影響試驗精度。6.7裝上位移傳感器（或百分表），并對試樣施加1kPa的設置預壓荷載，然后調整孔隙水壓力和位移傳感器初始讀數(shù)或零讀數(shù)。6.8選擇適宜的荷載率。荷載率可按表1選擇初步估計值。試驗時，若呈現(xiàn)的超孔隙水壓力值超出建議的范圍，可調整荷載率。DB13/T6022—20243表1荷載率荷載率荷載率111>24（高塑性黏土）注：表中P1，P2為相鄰兩級荷載，P1為前一級，P2為后一級。6.9接通采集系統(tǒng)電源。將采集系統(tǒng)（一般采用多通道應變儀）與孔隙水壓力傳感器和位移傳感器連接，采集初始讀數(shù)。采集頻率和時間間隔可參見本文件5.13；如采用人工采集數(shù)據(jù)，可將位移傳感器更換為百分表。在所選定的豎向荷載率下，對固結容器的加壓蓋板施加軸向荷載并傳遞給試樣，試樣將產(chǎn)生同向變形。6.10對于粉土、粉質黏土等一般性黏土，荷載率為1，荷載等級如表2所示；對于高塑性黏土，荷載率為0.5，荷載等級如表2所示。最后一級荷載應大于土層的自重應力+附加應力之和100~200KPa。表2荷載等級地基土分類一般性黏土25、50、100、200、400、800、1600、320025、37、50、75、100、150、220、330、490、740、1100、1600、2400、36006.11需要確定地基土的先期固結壓力Pc時，荷載率宜小于1，可采用≤0.5倍。最后一級荷載應大于1000kPa，使e～logP曲線下段出現(xiàn)直線段。6.12施加第一級荷載。第一級荷載的大小視土的軟硬程度分別采用25或50kPa（第一級實加荷載應減去預壓荷載）。試驗設備如系杠桿加壓框架式壓縮儀，在試驗過程中，應始終保持加壓杠桿水6.13如需測定沉降速率確定固結系數(shù)Cv，加荷后可按下列時間順序測記位移傳感器（或量表）讀數(shù)：6"、15"、1'、2'15"、4'、6'15"、9'、12'15"、16'、20'15"、25'、30'15"和36'，如不需測定沉降速率確定固結系數(shù)，可按可按下列時間測記位移傳感器（或量表）讀數(shù)：10'、20'、30'。6.14每級荷載下壓縮或固結25'或36'，待孔隙水壓力穩(wěn)定。測記讀數(shù)后，施加第二級荷載。依此逐級加荷至試驗結束。6.15對于回彈試驗，可在某級荷載下壓縮或固結25'或36'后卸荷。卸荷時關閉孔隙壓力測量系統(tǒng)，直至卸完為止。每次卸荷后的回彈測記標準與加荷相同，并測記每級荷載及最后無荷載時的回彈讀數(shù)。回彈完成后，打開孔隙水壓力測量系統(tǒng)，監(jiān)測孔隙水壓力，并允許其消散。6.16固結試驗完成后，從固結儀中取出整個試樣，用干濾紙吸去試樣兩端表面水分，稱量、烘干，測定全試樣試驗后的干密度及含水率。7成果整理7.1按式（1）計算試樣的初始孔隙比e0e0=-1…………………（1）e0——試樣的初始孔隙比；w0——試樣的初始含水率（%DB13/T6022—20244Gs——試樣的比重；Yw——水的重度（kN/cm3Yd——土的干重度（kN/cm3）。7.2某級荷載t時刻試樣的孔隙比ei按式（2）計算=e0-…………………ei——某級荷載t時刻的孔隙比；Δh——t時刻內試樣的總變形量（cmH0——試樣初始高度（cm）。7.3試驗過程中某級荷載t時刻的平均有效應力σ,按式（3）和式（4）計算σ,=p-ut…………（3）ubt…………兀 p——t時刻施加在試樣上的總荷載（kPa ut——t時刻換算的試樣平均孔隙水壓力（kPa）；ubt——t時刻測定的試樣底部孔隙水壓力（kPa）。7.4某級荷載范圍內的壓縮系數(shù)aV按式（5）計算…………ei——某級荷載t時刻的孔隙比；σi,——某級荷載在t時刻的有效應力（kPa）。7.5某級荷載范圍內的壓縮模量Es和體積壓縮系數(shù)mv按式（6）和式（7）計算……………………ei——某級荷載t時刻的孔隙比；σ,——某級荷載在t時刻的有效應力（kPa）。7.6根據(jù)計算結果繪制單位沉降量Si或孔隙比e與有效應力σ,的壓縮曲線。7.7根據(jù)試驗結果繪制e~logσ,曲線，原狀土的先期固結壓力Pc的確定方法見圖2，做e~logσ,OD與曲線的直線段C的延長線交于點E，則對應于E點的壓力值即為該原狀土的先期固結壓力Pc。DB13/T6022—20245圖2e~logσ,曲線和確定Pc示意圖7.8壓縮指數(shù)Cc及回彈指數(shù)Cs按式（8）計算…………………ei——某級荷載t時刻的孔隙比；σi,——某級荷載在t時刻的有效應力（kPa）。壓縮指數(shù)Cc即為e~logσ,曲線直線段的斜率。用同樣方法在回彈曲線上求其平均斜率，即為回彈指數(shù)Cs，為方便計常取正值。7.9固結系數(shù)的確定7.9.1公式法根據(jù)固結系數(shù)的定義，結合加載方式，其表達式為：Cv=-0.933………………h(huán)t——某級荷載下試樣最大排水距離，在本試驗中等于試樣厚度；σ,——某級荷載在t時刻的有效應力（kPaubt——t時刻測定的試樣底部孔隙水壓力（kPa）。7.9.2時間平方根法針對一般性黏土，對試樣施加某級荷載時，以量表讀數(shù)d（mm）為縱坐標，時間平方根t1/2（分）為橫坐標，繪制如圖3所示曲線，延長曲線開始段的直線，直線交縱坐標軸于ds（ds稱為理論零點），繪制另一條直線，令其橫坐標為前一直線橫坐標的1.15倍，則后一直線與曲線交點所對應的時間的平方即為試樣固結度達90%所需的時間t90，按式（10）計算可得該荷載作用下的固結系數(shù)CV。……………h(huán)t——某級荷載下試樣最大排水距離，在本試驗中等于試樣厚度（cmDB13/T6022—20246t90——某級荷載下固結度達到90%時對應的時間（分）。圖3時間平方根法確定固結系數(shù)7.9.3時間對數(shù)法針對高塑性黏土，對試樣施加某級荷載時，以量表讀數(shù)d（mm）為縱坐標，時間對數(shù)（分）為橫坐標，繪制如圖4所示曲線，在曲線的開始線段，任選一時間t1，相對應的量表讀數(shù)為d1，再取時間t2=d2/4，相對應的量表讀數(shù)為d2，則2d2-d1之值為d01。如此再選取另一時間依據(jù)同樣的方法求得d02、,4等，取其平均值即為理論零點d0。延長曲線的中部直線段和過曲線尾部數(shù)點做一切線的交點即計算可得該荷載作用下的固結系數(shù)CV。…………h(huán)t——某級荷載下試樣最大排水距離，在本試驗中等于試樣厚度（cmt90——某級荷載下固結度達到50%時對應的時間（分）。圖4時間對數(shù)法確定固結系數(shù)DB13/T6022—202477.11各項試驗數(shù)據(jù)記錄