土的室內承載比（CBR）試驗檢測及應用

董月燈

摘要：土是路基施工中重要原材料之一，室內承載比（CBR）是路基土和路面的強度指標，本文通過制作不同干密度的CBR試件，經過4晝夜飽水后檢測膨脹量并做貫入試驗，得到不同擊實度時對應的土的CBR值關系。根據擊實度與CBR關系圖進一步判斷所選擇的土源能否滿足設計要求，為建設工程選擇土源提供依據。

Abstract： Soil is one of the important raw materials in subgrade construction. The California bearing ratio （CBR） is the strength index of subgrade soil and pavement. This paper produces CBR specimens with different dry densities and measures the amount of expansion after 4 days of flooding， and conducts penetration test. The CBR value relationship of the corresponding soil when different degrees of compaction are obtained. According to the relationship between the degree of compaction and the CBR， it is further determined whether the selected soil source can meet the design requirements and provide a basis for selecting the soil source for the construction project.

關鍵詞：室內承載比;CBR;試驗檢測;土;路基施工

Key words： California bearing ratio;CBR;test detection;soil;roadbed construction

中圖分類號：U416.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）12-0182-03

0 ?引言

美國加州公路管理局（California Highway Administration）首先提出了承載比試驗，簡稱CBR（California Bearing Ratio）。所謂的CBR值是說當試驗材料的貫入深度達到2.5mm時，其荷載強度與標準碎石貫入同樣深度時的標準荷載強度之比。不同貫入深度時的標準荷載及強度見表1。

1 ?某道路工程土的承載比（CBR）試驗數據采集

1.1 擊實試驗

在50℃烘箱中對典型的土壤樣品進行干燥，粉碎土壤顆粒，使其通過5mm篩子。按四分法至少準備5個試樣，每個試樣取干土6000g（加上后面準備成型9個CBR試件，總共需要100公斤或者更多的土壤樣本）添加不同的水分（以2-3%的含水率間隔增加，其中至少2個大于最佳含水率，2個小于最佳含水率）將稱重的水均勻地噴灑在樣品上，用鏟子將樣品徹底混合，悶料一夜備用。根據《公路土工試驗規程》JTG E40-2007表T0131-1的擊實試驗方法中的重型II-2法，對準備好的樣品進行擊實試驗。擊實完成后，樣品不得過高。土樣的的頂面不得超過筒高6mm。擊實后，將試樣頂面刮平，稱試樣和擊實筒質量后，用脫模器將樣品脫出，從樣品中心取部分有代表性的土樣測定含水率，計算至0.1%。含水量必須平行測量兩次。取其算術平均值，測定含水率的土樣用量及含水率允許平行差值應符合JTG E40-2007中相關規定。擊實得到該土樣不同含水率與濕密度，再根據測得的含水率計算土壤干密度，不同的含水率和相應的干密度之間的關系見表2，干密度和含水率之間的關系曲線繪制見圖1。

浸潤時間：重粘土不低于24h，輕粘土不低于12h，砂土不低于1h。共需制備3種不同的干密度試樣，這樣共制作了9個試樣，試樣每一層的擊實次數分別為98和59以及27次。樣品的干密度分別為最大干密度的約90%，最大干密度的95%和最大干密度的100%。試樣浸潤好后，稱取空試筒質量，將擊實試筒安裝到擊實儀底座上，將浸潤好的試樣分3層裝入擊實筒，每一層試樣安裝完成后錘擊規定的擊實次數（98、50或27次），第一層和第二層完成后，用螺絲刀將表面拉毛，再繼續添加下一層土樣。重復上述試驗方法進行下一層擊實。最后一層擊實完成后試樣高度不能高出筒高10mm。然后取出試筒，用刮刀或者修土刀沿試筒頂部刮平整，再用干凈的布擦凈筒外壁，稱試筒和試件合計質量，并用余土測定含水率。

1.3 泡水測膨脹量試驗及貫入試驗

從樣品的上表面取下已經損壞的濾紙，并且用干凈的濾紙替換。將裝有試件的試筒安裝到帶有多孔板的配套試架上，并且在試件頂部的穿孔板上加四塊荷載板，將帶有試件的試驗架移入水箱（不添加水），在浸泡前安裝百分表并讀取泡水前百分表讀數。然后加水入水箱，使試件全部在浸沒在水中。直至水面保持在試件頂部25mm左右。試件浸泡4晝夜后，測量浸泡后的百分表讀數，然后從水箱中取出試件，將水從試件的頂部倒出，放置15分鐘，然后移除試架、荷載板和濾紙，稱量泡水后筒和試件的總質量。并計算試件的吸水量和膨脹量，吸水量和膨脹量分別按下式計算：

吸水量=泡水后筒和試件的總質量-泡水前筒與試件質量

1.4 貫入試驗

將稱好質量的試筒連同試件一起移至承載比試驗儀的升降臺座上上進行貫入試驗。先在試樣頂面加4塊荷載板，安裝好貫入桿及量測貫入深度的百分表，調整偏球座，使貫入桿和試樣表面完全水平接觸。在貫入開始時對貫入桿施加45N預加載后，讀取測力計和測量貫入深度的百分表的初始讀數。然后以1～1.25mm/min的速度貫入試樣，同時測量測力計讀數和相應的貫入深度讀數，并注意確保在貫入2.5mm深度前有不少于5組的讀數，因此，測力計的第一個讀數應該是貫入深度為0.3mm-0.4mm左右時的讀數。在貫入試驗結束后，繪制p-l曲線圖，由測力計測得的單位壓力（P）作為橫坐標，貫入深度（l）為縱坐標。一般取貫入深度為2.5mm時的荷載強度與標準荷載強度的比作為承載比（CBR），即

如果5.0mm的結果大于2.5mm，則應重新進行試驗，如果結果仍然相同，則使用5mm的結果。試驗結果匯總見表3。

精密度和允許差：

如果根據三個試件的平行試驗結果計算出的承載變異系數CV>12%，則去除偏差較大的值，并取其余兩個結果的平均值。如果承載比變異系數CV<12%和由三個平行測試結果計算的干密度偏差小于0.03g/cm3，則取三個結果的平均值。如果通過三個測試結果計算的干密度偏差超過0.03g/cm3，則去除大的偏差值，并取其余兩個的平均值。

承載比小于100，相對偏差不大于5%;承載比大于100，相對偏差不大于10%。

由于該土樣的5mm的結果大于2.5mm，所以要重新做一次試驗，第二次試驗的結果匯總見表4。

由第二次試驗結果得知，各項試驗平行偏差均滿足要求，5.0mm時承載比值大于2.5mm時的值，所以取5.0mm時的承載比結果為本次試驗結果。

2 ?CBR試驗數據在該道路工程的實際應用

2.1 以CBR值為橫坐標，擊實度為縱坐標繪制擊實度與CBR關系圖見圖2。

2.2 用內插法求出設計擊實度對應的CBR值并判斷該擊實度時的CBR值能否滿足設計要求，見表5。

從以上試驗數據可以看出，土的工程特性在不同狀態時是不一樣的，同一土樣在不同擊實功作用下其干密度、擊實度、吸水量、膨脹量及其CBR值是不斷變化的。工程中許多項目委托方或檢測人員往往對CBR值的概念不是太清楚，往往只委托或只是做了一組3個試件的98擊（即最大干密度試件）的CBR試件。而我們工程實際施工中，不同部位層次的設計擊實度是不同的，現場施工也不可能擊實到最大干密度狀態，所以僅僅對一組98擊的CBR試件的檢測就沒有任何意義了。

3 ?結論

①CBR試驗周期長、工作量大，影響試驗檢測精度的環節眾多，尤其要注意要采取四分法取樣及制備試樣時充分拌合到均勻狀態并滿足浸潤時間要求，減少檢測數據離散性。

②隨著擊實度增加，土的CBR值也隨之增大，吸水量降低，膨脹量降低。

③工程實際應用中必須要制備3個不同擊實度的CBR試件共9個，通過內插法求得設計擊實度對應的CBR值。

參考文獻：

[1]JTG E40-2007，公路土工試驗規程.

[2]李濤.CBR試驗中需注意的幾個問題[J].山西建筑，2007.

[3]汪波.淺談土工室內CBR試驗 中國科技期刊數據庫，2015.