不同標(biāo)準(zhǔn)中固結(jié)試驗(yàn)方法及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)分析

馮建國(guó)

(河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,天津 300250)

不同標(biāo)準(zhǔn)中固結(jié)試驗(yàn)方法及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)分析

馮建國(guó)

(河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,天津 300250)

主要論述國(guó)標(biāo)、水利水電、公路、鐵道等標(biāo)準(zhǔn)中制定的固結(jié)試驗(yàn)方法及其穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),比較、分析它們之間的差異,提出遵循不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。

固結(jié)試驗(yàn)方法;穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn);分析

固結(jié)試驗(yàn)是土工試驗(yàn)中的基本項(xiàng)目,它可以為工程設(shè)計(jì)提供壓縮系數(shù)(av)、壓縮模量(Es)、壓縮指數(shù)(Cc)、回彈指數(shù)(Cs)、固結(jié)系數(shù)(Cv)、先期固結(jié)壓力(Pc)等多項(xiàng)變形和力學(xué)指標(biāo)。同時(shí),固結(jié)試驗(yàn)對(duì)人員、設(shè)備和試驗(yàn)環(huán)境的要求也比較高。

過(guò)去在以人工操作為主進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn)時(shí)期,無(wú)論在哪個(gè)行業(yè)的土工試驗(yàn)室進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn),基本上均遵循本行業(yè)土工試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定的固結(jié)試驗(yàn)方法,采用固結(jié)試驗(yàn)方法中規(guī)定的試驗(yàn)流程和記錄格式,即便有外行業(yè)委托的試驗(yàn),也是遵循本行業(yè)的試驗(yàn)方法(除非委托方提供其行業(yè)的記錄表格)。這樣做的好處是,試驗(yàn)流程嚴(yán)格按照記錄表格規(guī)定的加壓、記錄數(shù)據(jù)時(shí)間進(jìn)行。每級(jí)壓力(快速法為最后一級(jí))的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)也是嚴(yán)格按照記錄表格的規(guī)定進(jìn)行。現(xiàn)在,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,儀器設(shè)備的不斷更新,絕大多數(shù)試驗(yàn)室的固結(jié)試驗(yàn)設(shè)備已被全自動(dòng)固結(jié)儀代替,實(shí)現(xiàn)了加壓、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的全面自動(dòng)化,大大提高了生產(chǎn)效率,節(jié)省了人力。但是,任何事情都有兩面性,固結(jié)試驗(yàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化固然好,但目前從使用情況看還存在一些不足,主要表現(xiàn)在:一是固結(jié)儀和采集處理系統(tǒng)還不夠完善,不能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的不同穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的選擇;二是可能對(duì)試驗(yàn)人員(新員工)產(chǎn)生誤導(dǎo)。所以,針對(duì)此種情況,本文結(jié)合在固結(jié)試驗(yàn)中的親身體驗(yàn),將不同行業(yè)的固結(jié)試驗(yàn)方法和穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析、比較,提出進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。

1 固結(jié)試驗(yàn)方法

(1) 《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL 237—015—1999)中規(guī)定了三種方法:一是“標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)”;二是“快速固結(jié)試驗(yàn)”;三是“應(yīng)變控制加荷固結(jié)試驗(yàn)”[1]。

(2) 《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(TB10102—2010)中規(guī)定了三種方法:一是“標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)”;二是“12 h快速固結(jié)試驗(yàn)”;三是“1 h快速壓縮試驗(yàn)”[2]。

(3) 《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40—2007)中規(guī)定了兩種方法:一是“T0137—1993 單軸固結(jié)儀法”;二是“T0138—1993 快速試驗(yàn)法”[3]。

(4) 《水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5355—2006)中規(guī)定了三種方法:一是“標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)”;二是“快速法試驗(yàn)”;三是“應(yīng)變控制連續(xù)加荷固結(jié)試驗(yàn)”[4]。

(5) 《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50123—1999)中規(guī)定了兩種方法:一是“標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)”;二是“應(yīng)變控制連續(xù)加荷固結(jié)試驗(yàn)”[5]。

從上述可以看出,各行業(yè)土工試驗(yàn)規(guī)程中都規(guī)定了“標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)”(公路對(duì)應(yīng)的是“單軸固結(jié)儀法”),又根據(jù)本行業(yè)的特點(diǎn)分別規(guī)定了“快速試驗(yàn)”和“應(yīng)變控制連續(xù)加荷固結(jié)試驗(yàn)”。

2 穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的比較及分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)/單軸固結(jié)儀法

2.1.1 測(cè)定沉降速率時(shí)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)定沉降速率時(shí),各試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的每級(jí)壓力下測(cè)記試樣沉降讀數(shù)的時(shí)間順序都有詳細(xì)的規(guī)定,基本上相同,且都要測(cè)記到24 h。但有的試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定測(cè)記24 h沉降讀數(shù)后直至穩(wěn)定為止,除《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40—2007/T 0137—1993)規(guī)定了“固結(jié)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)是最后1 h變形量不超過(guò)0.01 mm”和在標(biāo)準(zhǔn)《水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5355—2006)中規(guī)定了“每一級(jí)壓力施加后24 h測(cè)記百分表讀數(shù),即可施加下一級(jí)壓力,依次逐級(jí)加壓至試驗(yàn)結(jié)束”外,其他標(biāo)準(zhǔn)均未給出明確的每級(jí)壓力施加24 h后的判穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)表1。

表1 測(cè)定沉降速率時(shí)固結(jié)試驗(yàn)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

2.1.2 不測(cè)定沉降速率時(shí)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

不測(cè)定沉降速率時(shí),除不能獲得試樣的固結(jié)系數(shù)(Cv)外,其他5個(gè)參數(shù)(av、Es、Cc、Cs、Pc)均能獲得,但是,要求制備的試樣必須飽和,其各級(jí)壓力下穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

2.1.3 只測(cè)定壓縮系數(shù)時(shí)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

從表3可以看出,在標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)方法中,《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL 237—015—1999)和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40—2007)中均沒(méi)有規(guī)定只測(cè)定壓縮系數(shù)時(shí)的試驗(yàn)方法和穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

表2 不測(cè)定沉降速率時(shí)固結(jié)試驗(yàn)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

注:主固結(jié)完成作為相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)滲透系數(shù)>10-5cm/s的試樣。

表3 只測(cè)定壓縮系數(shù)時(shí)固結(jié)/壓縮試驗(yàn)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

2.2 快速固結(jié)(壓縮)試驗(yàn)

除了《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(TB10102—2010)中規(guī)定的12 h快速固結(jié)試驗(yàn)外,如果只測(cè)定壓縮系數(shù)和壓縮模量時(shí),部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可以采用每級(jí)壓力固結(jié)1 h和最后一級(jí)壓力下的固結(jié)穩(wěn)定的試驗(yàn)方法。各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(TB10102—2010)中還規(guī)定了12 h快速固結(jié)試驗(yàn)法,每級(jí)加壓時(shí)間為12 h,最后一級(jí)壓力除讀取12 h試樣的沉降量外,還要讀取24 h的沉降量,穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為24 h。

從表1-表4可以看出,在不同的標(biāo)準(zhǔn)和不同的固結(jié)試驗(yàn)方法中,總共規(guī)定了以下幾種試樣固結(jié)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):“24 h”、“24 h,至穩(wěn)定為止”、“主固結(jié)完成”、“≤0.01 mm/2 h”、“≤0.005 mm/h”、“≤0.01 mm/h”6種。那么在固結(jié)試驗(yàn)中,這些固結(jié)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)有什么差異？寬嚴(yán)程度如何？根據(jù)文獻(xiàn)資料和100組原狀土的固結(jié)試驗(yàn)資料進(jìn)行了比較、分析。土類包括:黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、淤泥質(zhì)土;沉降量以24 h為100%(見(jiàn)表5)。

從表5可以看出,不同的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)使其試樣達(dá)到的固結(jié)度不同,如果從高至低排序,其順序?yàn)?“24 h,至穩(wěn)定為止”→“24 h”→“≤0.01 mm/2 h”→“≤0.005 mm/h”→“≤0.01 mm/h” →“主固結(jié)完成”。

表4 最后一級(jí)壓力下的固結(jié)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

表5 不同穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)比較表

3 結(jié)語(yǔ)

(1) 由于在各個(gè)行業(yè)的土工試驗(yàn)規(guī)程中,固結(jié)試驗(yàn)方法規(guī)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)不盡相同,有的差異較大。因此,在用全自動(dòng)固結(jié)儀進(jìn)行試驗(yàn)前初始設(shè)置時(shí),一定要認(rèn)真、仔細(xì)核實(shí)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法和穩(wěn)定要求。

(2) 穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)從高到低的順序是:“24 h,至穩(wěn)定為止”→“24 h”→“≤0.01 mm/2 h”→“≤0.005 mm/h”→“≤ 0.01mm/h” →“主固結(jié)完成”。

(3) 各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中都制定了24 h的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),它能滿足絕大多數(shù)土類的固結(jié)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)要求。因此,如果全自動(dòng)固結(jié)儀的自動(dòng)采集系統(tǒng)沒(méi)有明確相對(duì)應(yīng)地滿足所采用試驗(yàn)方法規(guī)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),可采用24 h的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)控制,必要時(shí)統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

[1] 中華人民共和國(guó)水利部.土工試驗(yàn)規(guī)程:SL 237—1999[S].北京:中國(guó)水利水電出版社,1999.

[2] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程:TB 10102—2010[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2010.

[3] 交通部公路科學(xué)研究院.公路土工試驗(yàn)規(guī)程:JTG E40—2007[S].北京:人民交通出版社,2010.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程:DL/T 5355—2006 [S].北京:電力出版社,2006.

[5] 中華人民共和國(guó)水利部.土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn):GB/T 50123—1999[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,1999.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Analysis on Different Standards of Consolidation Test Methods and Stability Criteria

FENG Jianguo

(HebeiResearchInstituteofInvestigationandDesignofWaterConservancyandHydropower,Tianjin300250)

This paper mainly discusses the consolidation test methods and the differences between the national standard,the water conservancy and hydropower standard,the highway standard,and the railway standard.Attention in consolidation test following different standard is proposed.

consolidation test method; stability of the standard; analysis

2016-04-22;改回日期:2016-05-11

馮建國(guó)(1971-),男,工程師,土木工程專業(yè),從事巖土工程勘察技術(shù)工作。E-mail:hbyfjg@163.com

TU41

A

1671-1211(2016)03-0287-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.03.008

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160505.1531.028.html 數(shù)字出版日期:2016-05-05 15:31