SL 237-041-1999 土工试验规程-原位密度试验.pdf

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1、UDC p SL 中华人民土工试验规程Specification of soil test 1999-03-25发布1999-04斗5实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准土工试验规程Specf;cation 01 so;1 test SL237-1999 主编单位z南京水和j科学研究院批准单位z中华人民共秘密水利部施行日期，1999年4月15日中华人民共和勇水利部关于批准发布土工试验规程)SL237-1999的通知水国科1999J139号根据部水利水电技术标准制定、修订计划，由水利部国际合作与科技司主持，以南京水利科学研究院为主编单位修订的主工试验规程，经审查批准为水利行业标准，

2、并予以发布。标准的名称和编号为2主工试验规程SL237-1999o 本标准实施后取代S0128-84，SD128-86 , SD128-87及SDSOl-79 ，包括室内常规土工试验、土始影胀性试验、.土始变形参数试验、土的动力试验、冻土物理性试验、土豹原位试验、粗颗粒土试验和土约化学位试验等内容，涵盖了一般工程土及黄土、膨胀土、盐溃主、红土和冻土等特殊土所需的试验项吕，比较全面地反映了土工试验的内容。本次修订，与原规程相比，增加了引用标准一章多在仪器设备中，增加了仪器设备的检定和校准一节s在楼录中，培加了试验数据的整理与成果报告和室内土工仪器通用要求飞并按标准编写规定的要求.将试验说明书改为

3、条文说明二本标准主编单位=南京水和j科学研究院本标准参编单位2申蜀水和j水电科学研究院长江科学院水利部东北勘测设计院本标准主要起草人:盛树馨窦宣掏秀珍朱思萤徐4自孟李青云郭照灵何晓民原位密度试验SL237-041-1999 1 目的和适用范围1. 0.1 原位密度试验的主要吕的是测定原位土的密度和对填方工程进行施工质量控梢。1.事.2原位密度试验方法有环刀法、灌砂法、灌水法、核子射线法等。1 灌砂法、灌水法适用于砾类填土e2 环刀法、孩子射线法适用于细粒土。2灌砂法2.1 仪器设备2.1.1 灌砂法密度试验仪，见图2.1.1。包括漏斗、漏斗架、防风篱、套环、附有3个固定器。2. 1.2 台抨z

4、称量10k窜，分度值5g，称量50kg，分度值10g0 2. 1.3 量砂z救径。.25-0.5mm子燥清洁标准砂1040险。2. 1.4 其他z量砂容器有盖直尺、铲土工具等。2.2 仪器设备的检定和校准2.2.1 台秤z应按相应的检定规程进行检定。2.2.2 量砂z应按本规程附a要求制备，并校准其密度。2.3 操作步骤用套环)2.3. 1 在试验地点，将西积约40cmX40 cm的块地面铲平。检查填土压实密度时，应将表面未压实土层清除掉，并将压实主层铲去一部分其深度视需要商定)，使试坑底能达到规定的深度。. 2. 3. 2称盛量砂剖容器加量砂质量。按理2.1. 1所示，将仪器放323 130

5、0 j 坐坐_，I 图2.1. 1 灌砂法密度试验仪2一漏斗;2 漏斗架I3-!Ii凤筒I4 妻再在整平的地面上，用固定器将套环吕定a开草草斗澜，将量彤、经漏斗灌入套环肉，待套环灌满后，拿掉漏斗弓漏斗架及防风筒(元风可不m防风筒)，用直尺5IJ平套环上砂菌，便与套环边缘齐平。将亩j下的量砂细心侄;因量砂容器，不得丢失。称量砂容器加第l次剩余量砂质量。2.3.3 将套环内的量砂取出.称量.但i回量砂容器内。环内量砂允许有少部分仍留在环内。表2.3.4试统尺寸与相应的最大位径法样量大粒径过坑尺寸(mm) 直径深度(mm) (mm) 5 (20) 150 200 40 200 250 60 250

6、30) 200 800 1000 324 2.3.4 在套环内挖试坑，其尺寸大致如表2.3.4。挖坑时要特别小心，将己松动的试样全部取出。放入盛试祥的容器内，将盖盖好.称容器加试样质量，并取代表性试样，测定含水率。2.3.5 在套环上重新装上草草JX1.筒、漏斗架及漏斗。将量砂经漏斗灌入试坑内，量砂下落速度应大致相等，直至灌满套环。2.3.6 取掉漏斗、漏斗架及防风筒.用直尺部平套环上的营企面，使与套环边缘齐平。自j下的量砂全部但qJill量砂容器肉，不得丢失。称量砂容器加第2次剩余量砂质量。注，量砂的湿度发生变化或l!f.有杂质时.应充分风干过声音后再可使黑p试坑中有较大孔隙时，量砂可能进入

7、，应按试坑外形，松弛地放入层柔软的纱布。然后再送行灌砂02.4 操作步骤(不到套环2.4.1 按本主E程2.3. 1的规定准备试验地点，在那平弱地面上按本主里程表2.3.4规定挖坑。2.4.2 称盛量砂容器加重彤、质量，在试坑上放置防风筒和漏斗，将窒砂经漏斗灌入试坑内、量砂下落速度应大致板等，直至灌满试坑e2.4.3 试坑灌满量砂后，去掉漏斗及防风筒，Jtj直尺刮平量砂表面，使与原地面齐平，将多余豹量砂倒四量砂容器，称量砂容器主目泰i余量砂质量。2.5计算2.5. 1 按下列两式计算湿密度及干密度。1 用套环法:Z 不用套环法.p 式中p 湿密度，.g/cm3; m , 一一m , mjm ,

8、 P m，一一量砂容器加原有量砂质量g; m , 重砂容器加第1次剩余量在l、质量，g;: m , 从套环中取出的量彤、质量，知(2.5.1-2) 325 表2.6.1-1原位密度试验记录表(灌砂法，用套环工程名称试验者计算者试验吕期校核者取样地点土样编号量静容器质量加原有量静厦量z ;任量砂容器E重量力n第1次辑余I (2) 量静质量g 套环内起砂质量g (3) (1) - (2) 量静密度pFZ主/cm3!套耳体军只m (5)j (3、飞会从套耳自取出量砂质量g (6) 套耳内残留量砂费量g (7) (3) -(6) 量曹容器E重量加第2次藕(8) 余量静质量g 试坑及套再内耗砂质量g (

9、9) (2)十(6)-(8) 量静窑度p.法/cm3(10 试坑茸茸耳单体事Rcm (11) (9) (10) 试统亭租cm (12) (ll)一盯试样容器或量剧主式样质量自包括残留之量固立g (13) 试样容器最量氢(14) 试样E主量g (15) (13)-(14)-(7) (15) i式样密度g/cml (16) (12) 试样含水事% (17) : 干密度g /cm3 (18) (16) 1+0.l (17) 字均干密度jg/c由3:(19326 袤Z磊1-2工程名称原位密度斌验记录表(灌砂洼，不用套环试验者计算者试验自娱校核者取样地点土样编号量砂容器黯量如原有量静质量g (1) 量耻

10、容器质量加辑余量砂质量g (2) 试坑耗1&质量g (3) I (1) - (2) 量哥、密度的g!cm主(4) 试坑体草Rcm (5) f (3) (4 ) 试样质量掬拭样睿器藏量g (6) 试样容器厦量g (7) 试样质量g (8) (6) - (7) 试样密度:gkm3 (9) 试样吉卓率y, e (10) 于密度gjcmJ (ll) (9) 1十O.01门的平均千密度g/cmJ (12) m，一一试样容器部试祥质量(包括少量遗留砂质量)，g; 15 量砂容器加第2次剩余量砂质量;g; 由一试祥容苦苦质量，g; m7 量砂容苦苦力H剩余量砂.1lIl量，巨，户一一往试坑内灌砂时量砂的平均

11、密度，在/cm3; 1 0 挖试坑前，往套环内灌砂时量砂的平均密度，g/cm气计算至5，014cde327 注=经量砂密度校验证明p.与1.相差很小时，式中1.可!llp.代替a2.5.2 按式(2.5. 2)计算干密度:。Pd =一一一1十O.lw式中Pd 干密度，gcm3; w 含水丑事，%z其余符号见本妮程(2.5. 1)。汁算至0.。1E/CESe2.5.3 本试验需进行2次乎行测定，取其算术平均值。2.岳记录2.6.1 本试验记录格式如表2.6.1-1、表2.6.1-2。3渥水法3.1 仪器设备3. 1. 1 储水街:直径应均匀，并附有刻度。(2.5.2) 3.1.2 台秤=称量20

12、kg.分度值5g;称量50烛，分度值10g。3.1.3 薄膜=聚乙烯塑料薄摸e3.1.4 其他=铲土工具，水准尺，立尺等。3.2 仪器设备的检定和校准3.2.1 台秤z应按相应的检定规程进行检定。3.2.2储水筒2应按JG259-89 i (5) 3)JX (5)-(2) (7) (8) = (9) 1+0.01 (8) 4孩子藏线法4.1 仪器设备核子湿度密度仪，觅图4.1。4. 1. 1 r放射源z常用的放射源有绝137CCs川和钻60CCo) , 密封于探测杆的顶端。密度测定范围，1. 22. 7 g/cm3。探测深度=3050 cm。4.1.2 r射线检测器:盖革缪勒(G-M)计数器或

13、Y闪烁计数器。4. 1.3 其他z销具、导板等。4.2 仪器设备的校准和标定丁4.2.1标准计数率校准z校准方法见本规程音带b0 330 4.2.2 计数率标定，按下列步骤进行。E 窜备密度标祥。选择密度变化范围较大(1.22. 5 g/c阳、4物理化学性稳定的材料，按预定5的离、中、低密度，在应实箱内分6层控制穷实，制备或不同密度削7五块标样每2 准确测定标样块的体积、校核质量.计算出标样块的平均密度，计算至0.01g/cm3 G 1 3 3 用钻具成孔作透射测图4.1 表iI型孩子湿度密度仪定用。4用核子湿度密度仪对不同密度的标样块，按仪器操作方法进行标样翻密度测定。示意图Z 导抒，2-曾

14、忏鼻3-Y放射Iit，4 婆盘;5 中于草草;6 中子检醋嚣号?Y检摞器5 按式(4.2.2-1)计算实测计数率2n = Z N (4.2.2-1) 式中n 实测计数率.次/min;N 脉冲总数，次$r 计数时间，ffiln。6按式(4.2.2-2)计算计数比2Rc二三(4.2.2-2) 式中K 计数率比;n 实测计数率，次Imin;s 标准计数率，次/mno7 绘制计数率比K与密度p关系也线.如囚4.2. 20 注z在的核子湿度密度仪出厂前已做好标定试验。带有数极处理的仪器，331 标定曲线存倚在中心存绩器中，测量时可自动显示密度数据o 4.3操作步骤主4.3. 1 照刮板或铲子将测试地点苦

15、i整平，清除松散土。4.3.2 导向板导向，用钻具打一与地面垂直的、孔深大于测试深度5cm的测试孔。4.3.3 仪器的预热和自检。首先打开电源预热约10min，向时，按仪器说明书进行电子线路、液晶显示啻度理4.2.2计数率比与密度关系也线的自检及面板键盘、旋钮等检查。仪器工作正常时，p可进行测试e4.3.4 使用仪器测试前，记录标准计数率5e 4.3.5 将仪器放在那孔的表面，透过可动放射草草籽，将放射源逐次下擂，插入窍不要主主动孔壁。每次插入量为2.5cm或5.0c由，记录实测计数率，一直插至测试深度。放射器草不能插入测试孔底部。4.3.6测试过程中，应注意测试数据的合理性与准确度的要求。要

16、测试姆总计数N(=nt)满足要求，进行必要的重复测试，取其平均值。4.3.7 连续澳i式后，记录标准计数率5，。4.4计算4.4.1 按式(4.4.1)计算测试地点的计数率比Rr!f是=nz一-一旦5 (5飞十5o)2式中符号见本娩程式(4.2.2-1)、式(4.2.2-2)。(4. 4. 1) 4.2.2 用计数率比尺，从标定曲线求得湿密度件。并按下列两式计算干密度Pd和含水率WoPd - .0( Pw (4.4.2-1) 332 ()_ _ w = _ -工一-X 100 =巳X100 PO PW Pd (4, 4, 2-2) 式中Pd 子密度，glcml; p, 湿密度，吉/cm33P

17、含水量含水的密度人g/CI至11; w 含水率，%。注:带有专痛微处理机部仪器，自由试后得到计数率后.接稳应的键盘，直接读出湿密度、含水率、干密度.黯a蠢砂审j备方法及其密度校准a.l 仪器设备a.l.0.l 标准筛2孔径。.25mm、0.5mm两种。a.l.0.2 量砂容器带盖九a. 1.串.3 量器21 直径150m血，高23白mm(当不用套玉手碍，量器高200mm)。2 直径200mm，高280mm(当不用套环对，量器高250mm)。3 直径250mm，高330mm(当不用套环峙，量器高衍。mmL4直径270mm，高300mmo a. 1. O. 4 漏斗z上口直径200mm，下口直径1

18、5m阻，高llOmm a.0.5 台秤z称量10kg.分度值5g;称量50峙，分度古董10 g 0 a. 1. O. (j其他玻璃毅，锅亘尺，小铲等。a.2 仪器设备的检定租校准a. 2. O. 1 台秤z应按丰E应的检定规程进行检定。a.3 操作步骤a , 3.0.1 取风下的均匀粒?圭净砂若干千克(数量按需要而定)，房子L径0.25白血及O.5mm标准第过乡草。将0.5mm练下，0.25mm 童在上的砂样充分风干后，放入量砂容器内备用e333 a.3.0.2 分别称量器质量及量器加玻璃板质量。将量器内充满净水，用玻璃被沿量器边缘轻轻擦净盖好(量器内应充气泡)。擦干量器外壁及玻璃板表面，称量

19、器加玻毒雪板及水质量。每矜量器需进行3次子行测定，取其算术平均值ea.3.0.3 将量器内外擦干，置漏斗子量器上，使漏斗下QJll!量器上口100mm.并对王量器中心，将量砂经漏斗灌入量器内，量砂下落速度大致相等，直到灌满量器。取掉漏斗，用室尺沿量器上缘刮平砂画，使砂面与量器边缘齐平。灌砂过程中应不使量器受振动。a.3. (I.4 称量器如量砂质量，每矜量砂需进行3次平行测定，取其算术平均值。a.4 计算a. 4. O. 1 按式(a.4. O. 1)计算量器容积:式中 量器容积，cm气m，一量器加玻璃板质量，引用主量器如玻璃板及水质量，g; 一水豹密度，等于1g/cm飞计算至Icm飞a.4.

20、(I.2按式也.4.0.2)计算量砂密度=Am - m , 二V 式中p衍一量砂密度，g/cm3, m，一量苦苦质量，g; m.一量器加量砂质量g j: 一量砂容积cm3。计算至0.01g/cm 0 晶5记录334 (a.4守。.1)(a. 4. 0.2) a.S.().l 本试验记录格式如表a.5. O. 10 砂约来源砂粒径范围试验日期菠璃援器验质量(g)l (g) 尺次寸数(1) (2) 1 2 3 z 3 1 2 3 1 2 i 3 b. 1 E:l的衰a.5.0.1量砂密度校准量器都菠F平均量璃援且量器睿积器容棋水屡量(cmE) cm叮(g) (3) (4) (5) (3)一(2)p

21、嘟试验者计算者校核者量器JlIl量静量静质量t量静密度蚕量Cgl I (运/cm3)(gl (6) (7) (8) (6)-(1) (7) (5) 附b标准计数率校准平均密度性/cm叮(9) b.l.().1 核子湿度密度仪的放射源遵循指数衰减定律。放射强度随对i河两变化z阿对，仪器的电子元件也会老化，机械元件会磨损害不同地区放射性本底也不同。为了涎试的准确性，JJii进行相对测定岳需用标准计数。335 b.2 校准条件b.2.0.1 参黑标样z由续片和聚乙烯片叠层组成由厂家提供人b.3 校准步骤b.3.0.1 按仪器说明书，设置参照标样的位置。b.3. (I.2 将仪器平整的放在参照标样上，

22、中间不应留空隙。仪器周渴2m内不应有其他物品，并与周围建筑物距离5m以上。b.3.0.3 将放射杆置于测取标准计数的位置固定，测量时向使用慢速挡仅m剖，按测定标准计数的规定步骤操作，测定标样的计数率。也4计算b.4.0.1 按下列公式计算计数率的最大值和最小值-s-ts Jvm主户。mul-fJB/mm L次咧凡人PK轧配=数肌满飞MILl计m应5F、四川的55样问果标时结测数的实计测一一实stz a 申4式b(b. 4. O. 1) (b. 4. O. 2) S 0_ 1 1: SPLFSaf立川在匀王(b. 4. O. 2.1) S 二SoO/2)D厅(b. 4. O. 2.2) 式中80

23、 选定某一时间为标准的计数率，次/min;t，-l周定So时所用的时间，一般要求50lo二三1540亿mlfi;T 使用的放射性同位素的半衰期，d; D一一lS，测定后经过的时何，d。若不满足上式时，应对仪器进行检查，并栓验标定曲线a336 原位密度试验SL237-041-1999 1. O. 2 近年来，利用核子cn射线测定士的密度的方法已成熟，并广泛用于填土工程，控制施工质量，放列入本主E程。2.1.3 灌砂法所用的量砂，应选择适当粒径使其密度变化较小。通过比较试验，认为粒径在O.3O. 4 mm时密度变化较小。据国外资料，其粒径在O.30O. 50 mm范围内的量砂密度较稳定c故本主E程

24、建议量彤、宣径为O.25O. 50 mmo 2.3.2, 2.4.2 关于使用套环问题。一般灌砂法不用套环.室接在JilJ平的地面上挖试坑，然后灌砂求其体积。这样往往由于地面没有刮平.使所测试坑体积不够准确。采用套环，以套环上缘为j量定基准平窟，先灌砂澳g定基准平面至泡在百之间的体积，见图2.3.2-1句。挖试坑后，再f黯1比基准乎J!I至坑j奈之间的体积，见lZ.3.2-1(悦。二者之差llP为试坑体积。这样即使地面不平，亦无影响。但此法增加了一个工序，称量达6次之多，不但试验对泻较长，而且增加称量累汁误差，是其缺点。用套环法时，挖试坑前很难将套环内的量彤、取净，所以规程中允许有一些最砂每在

25、环内。但当挖试坑3苦，必须将此量砂和试祥同取出。如试坑直径较小时，可将套环内地窗剥掉一薄层，以1 2 3 (a) (bJ 图2.3.2-试坑和套环1 套环2 草坪上缘囱I3地面I4 坑底667 便将套环内量砂全部取出，见图2.3.2-2.2.3.5 本试验系根据标准物质量砂作为计量体积，商标准物质的密度应稳定。因此，应在格同条件下(如落距、速度等7灌量砂，使与校准量砂密度时一致，否则会引起过大的误差。国2.3.2-2 试坑1 茸耳，2一凉地2. 5. 3 , 3. 4. 3对于灌砂法和灌水法，规配3夜i捧一薄程中只规定了送行2次平行试验，其目的层川试坑是为了招互验证。但由于填土密度变异性较大，

26、而旦这两种方法准确度较差，难于用平行试验差值来控辙。故未规定允许平行差值。3. 3. 13. 3. 3 工地用灌水法测量密度，溅试方法是采用较大的试坑(与灌砂法根近)，在坑内铺普通塑料薄膜后，灌水测定试坑体积，由于薄膜不能紧贴凹凸不平的坑壁，并有折、皱纹等现象，使测得的体积偏小，计算的干密度偏大，与灌砂法格比，有时差值达0.03g/cm，为了解决试坑地面和试坑内壁平整度，本主里程建议在试坑地面置放相应尺寸的套环，并m水准尺找平，试坑内壁采用较柔软盘号薄塑料旗铺设，使与坑底、坑壁紧密相贴，以提高测定试坑体积的准确度。4. 1. 1 y放射源目前较多的采用绝137(Cs).如凉水电部抗机所、美国太

27、平洋核子仪器公司(CPN人乔克司草草公司(Troxler)以及德国饱德霍尔特公司(Berthold)。半衰草哥为33.2年，源强为SlO mC。这种中等能量的Y射线，透过物质时射线的衰减，主要是光电效应和漾普顿吴有苦I1散射。而射线经过土体被吸收而减弱其能量，同时又将减弱后的射线又散射出去.如此，多次约吸收、散射，使能量显著降低。土的密度愈大，吸收愈多。检测器的计数率愈小。4. . 2 核辐射检测器是将核辐射信号转换成电信号，从而探测出射线的强弱和变化。射线检测器有用盖革(G-M)it数器，宫是根据射线对气体的电离作用设计的。另外还有闪烁计数器，宫668 比盖革计数器的检测效率大一个数量级。因

28、而可以测到50m的深度。4.2. 1 忠于放知源的能量遵循指数衰减规律，因雨，放射强度随时间那衰减。同时，不同地区放射性本底也不同。加之，仪器的电子元件也会老化等原因，使得测得的计数旦在不确定性大。为了使测试准确，应进行格对测定，这就需用标准计数率。标准计数率约校准见规程附b。4.2.2 计数率的标定，可以按规程中建议的方法将结果绘毒草成计数率比与密度关系曲线飞也可以按数学表达式计算。检测器的计数率与土体密度之间韵关系如下式表示zni = Ae-BPi C 式中n. 某一标样的计数率，N/min; 严，一一某一标样的密度，g/cm3; A、B、C三个系数争(4.2.2-1) 为了求得A、B、C

29、值，选用离、中、低三种密度约标样，草草定其计数率矶、町、矶。并与标准计数率换算成计数率比Ko联立求解方程(4.2.2-1)得到j式中的A、B、c，然后将A、C囡化在仪器的微处理机内。实际测定后，得到计数率比，仪器计算机的功能就在于求解下式=1 1 f A P二lnlB K十CJ(4.2.2-2) 需要指出的是.当测杆插入不同深度时，由于放射源和检测器之间的距离和角度的改变，不同标祥在专计数率是不同自号。经过计算，A、B、C系数也是不同的。因此，在分析密度在垂直方向分布时，不同深度应采用不同的A、B、C系数。特别是B佳表狂放射源与检罢tl器之间部距离及士的吸收系数，其值随深度逐渐增大。4.3.5 在不同深度测定对，由于不同深度产生的放射源与检测器之阀割距离和角度的变化，使既得的计数率比代也就不同，算得的密度随深度而士曹大，对于压密层为30cm的填土，底部密度比669 层面要大约1.5 号。这点说明2在整理资料时，应先分层计算，分层评价，然后再综合整层评价。4.4.2 用核子湿度仪所测定的水量是体积含水量，llP单位体积中水的质量。其法定单位为kg/m或g/cm。因此，规程中式(4.4.2-2)的含水率是水的密度与土体于密度之比。670