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附录F 冻!土融化压《缩试验要点
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F.0.1— 冻土融化过程】中在自重作用—下产生的《沉,降为融化下沉其【相,对融沉量即为融化】下沉:系数δ?0
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【冻土融?透后在?外,荷,载作用下《所产生的《压,缩变形为融化压缩其!单位荷重下的—相对变形《。量即:为,融化:后体积压缩系—。数,mv
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》土冻结过程中—由于水分迁移的【结果形?成分凝冰产生不同程!度的冻胀变形—而当冻土融化时由于!冻土中冰的》融化和一《部分水从土》中排出使土体仅在土!自重(试样自重)】作用:下就产?生下沉这种现象称之!为冻土的热融沉陷】简称为融化下沉【这种融沉性往往是】不均匀的具有突陷性!质
【 目前我国常!以融化?下,沉系数?。δ0(以《往的论文和一—些,。规范中采用》A0表示冻》土融化下沉系数【本,规范采用δ0—来表示融化下沉系】数是为与现》行行业标准冻土地区!建筑地基基础设计规!范JG?J 11《8,使用的符号保持一致!避免同是冻土地区的!规范出现两》。种符号)来描述冻】土,的融沉性;而以【融化体?积压:缩系数m《v表示冻土融化【。后在外?荷载作用下的压缩】变,形实际上《孔隙比的《变化与?外压力的关》。系是非线性的但在】压力变化《不大范围内可近似地!。看,成直线关系而—以融化体积压—缩系数表《示其压缩《性的大小
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F.0.2~】F.0.7》 关于《冻土的融沉》和压缩试验方法有实!验室试验《及原位测定》两种试?验,步骤:应按现行国家标准】土工试验方法标准】GB/T 501】2,3进行具体内容【和要求为
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【 实验室所采用【的冻土试样有两【。种即原状冻》土及用扰动融—土配制的冻土试样】一般应采《用原状?土但没条件》。采取原状冻》土时可从工程地点】采,取扰动土样》根据:冻土天然构造及物】理指标(《含水率、密度—)进:行制备
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【 原状冻土试样根】据建筑物对冻—土地基的要求按不】同,深,度采:取,由于冻土具有明显的!各向异性及分—布不均匀性一般都】要求:加密取样并》在土样上标明层位方!向冻土还具有较大】强度用常规的环【刀法难以《切取为?此,可采用专门的冻【。土,取样器来《切取试样《。取样时冻《。土土温一般控制【在0.5℃~—1.0℃为好因为土!温太低往《往造成脆性》破碎土温太》。高时即土温接近0℃!的冻土在取样时表面!。要,发生局部《融化试样《制备或取出》后立即?置于负?温的保温瓶中并送到!负,温恒:温箱保?存根:据与原状冻土—相同的土《质、含水《。率的扰动《土制成的冻》土试样进行》对比试验说明—扰动冻土《的融:沉系数小于原状土】的融沉系数其—差,值一般均小》于5%因此》。在没:有条件?采取原状冻土试【样的情况《下采用扰动融土配制!试样(人工回冻)进!行融化压缩试验【时其:mv值应作适当的修!正
【 , 通过青—藏高原、祁连山地】区、东北大》兴安:岭地区和实验室【试,验所获得的大量资】料,发,现冻土的《融沉性?。仅仅是冻土的固体颗!粒、冰和《未冻水?之间的组《合关系的函数而【与冻:土分布地质、地【理因素?。关系不大
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? (1—)试验方法中几个】问题的说《明
】 : 1—)为了模拟天然【地基:的,融化过程在试—验过程?中必须保持试样自】上而下的单向融化】为此实验室除用单向!。。加热使试样》产生:自上而?下融化外《还必须避免》侧向传热而造成试】样的:侧向融化问题
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— 》。 2)国外的试样!尺,寸为高度《h,与直径d之比即h/!d>1/《2最小直径采用5】0mm?对于:不均匀?层状和网状构—造的黏性土》h/d=《1/:3,~1/?5国内曾采用—的容器面积》为45cm》2、78c》m2等面积考虑【到,冻土:。融化压缩室内—试验只?适用粒径小于2m】m的土并考虑到试】验仪器可以采—用常规压缩仪—改装其试样及尺寸】应尽量接近常—规,压缩仪(见图—1):因此冻土试样直径采!用8:c,m高度采用4cm高!度与直?。径之比为12—原位试验的载板【面,积不宜小于5—000cm2的热】。压模板?试样土体高为2【5cm~30cm】其,比值大约《。亦为12
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图1【 融化压缩仪示意!图
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《1-加热传》压板;2-热—。循环水进出口;【3-透水板》;4-上下》。排水孔?;
【5-试样环;6-试!样,;,7-透水《板;8-滤纸—;,9-导环《。;10-《。保温外套《
【 ? 《。3)试验中当融【化速度超过》天然条?件下的排水》速,度时融?化土层不《能及时排水会使融化!下沉产生滞后现象当!遇到试验土层—含冰(水《)量较大时融化【。速度过快土体又常】产生:崩解现象土颗—粒与水分一起—挤出使试《验失:败或δ?0值偏大不》论室内或室外融【化速度均用水—温来控制一般情况】下实验室试验水温】控制在40》℃~:50℃?现场原位试验水温不!超过90℃为宜加】热时应注意由—低逐:渐,升高当土层含冰(水!)率大时可以适当降!。低,水温;试《验环:境温度?较高时水温》也,要,适当降低总之实【验室:内控制在《2h内?使,4,cm高?的土层融化完;原】位试验?。约,在8h内融》。化深度达25cm~!30cm即》可
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》 , ,。。 4)测定mv值!时,规定预加荷》载,10kPa这主要考!虑,到土与仪器》壁,存在:摩擦冻土在融化过程!中有时单靠自重沉】陷是困?难的所以施》加很小的荷载后融】化固结能进》行的较快《些,。而,又不致对已经—。融化土?骨,。架产生过《大的压密对mv值影!响,甚微
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(】2)原位试验—方,法介绍?
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】。 原位测定方法与】融土:地区:。原位荷载试验方【法相似即开始挖【。试,坑后:采,用热压模《。板进行逐级荷载试验!这,种方法可《以,得到各个土层的实际!融沉系?。数及融化压缩—。系数它可以》适用于各种状态【的冻土但是由于此方!。。法比:较复杂劳动》强度也较大一般【仅用来测《定,实验室内《。难进行的冻》结粗颗粒类》土、含砾黏土及富冰!土层
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, 原位试验装!置是由?带加:。热的压模板加荷【设备:(千斤顶《。或荷重块)》压力传感器(—带压:。力表的千《斤顶)变形测量设】。备,(可用测针)和反压!装置(?横梁、锚《固板:等)组成见图2
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《图2 《现场原?位融化压缩试验示】意图
1!-热压模板;2-千!斤顶;3-变位测针!;4-压《力传感器;
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5-?反压横梁;6-【冻土;7《-融土;8-—测量支?。架
【 《热压板的面》积不小于5000c!m2用金属》制成圆形或》方形的?空腔板下部具有【透水孔见图3
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图3 热压】模板示意图》
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1》-固定千斤》顶,螺丝:;2-加热孔;3】-热压模板;
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4-储【水腔;5-透水板;!6-:加水孔;《7,-,。排水孔
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试—验前应测定土—层冻结?状态时?的含水率及密度然】后在土层表面铺上1!cm~-2》cm厚的细砂再放置!压模板调整热压【。板,处于水平安装完毕】后,施加预估可》能出现的最大荷载】检查试验装》置是否牢固》然,后加荷预压10k】Pa(?包括压模板、千斤】顶的重量)调整变】形测量装置即—可加:热进行试验
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》 ?加热方法可根据试】验地:。点的条件确定采用】电热器?或喷灯加热》有因加热导》致,压模:板受热不均使试验土!。层产生不均匀融化沉!陷的缺点应》加注意
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》 试样融沉开始】时,。。可按10mi—n,。、20min—、30min此后每!30min进行观测!和记:录累计试验达8【h后即可停止加热但!仍继续观测融化下】。沉,变化沉降稳》定标准?对于细颗粒土—宜取0.05m【m/h对砂、粗【颗粒土宜取0—.,1mm/h然后按】工程需?要分级加荷进—行压缩试《验试验结束》后拆除试样》装置描述融》土,状态:用探针测量试—验土层?各个部位的融化深度!取其平均《值,同时测定融化土【层的含水率、密度】等,然后清除融化土【层用上述方》法,进行下一土层试验】
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