灌砂法检测粗粒土压实度的缺点及改善方法

2019年9月11日17:32:15灌砂法检测粗粒土压实度的缺点及改善方法已关闭评论 1,271

中铁五局四公司   邓志飞

1 引言

灌砂法检测压实度时,对于细粒土,由于施工时表面可以碾压得很平坦光洁,灌砂法测锥体及基板粗糙面量砂质量时,可以把量砂收回并清扫干净,计算时对试验结果不产生影响;但对于粗粒土如级配碎石、砂砾土、碎石土等,特别是砂砾土,在进行锥体及粗糙面量砂质量测定时,由于测定面的粗粒土已与量砂混在一起,很难把贴在粗糙面的量砂收回并清扫干净,继而对测定结果产生一定影响。目前粗粒土锥体及粗糙面量砂质量测定采取在测试表面垫塑料薄膜来隔开,或锥体及粗糙面量砂质量的的数据采用旁边未挖坑的地方单独测定所得;这两种方法很难精确表示出试验地点粗糙面状态特征,影响测试点粗粒土干密度的计算结果,为了减少这种人为误差,引入粗粒土干密度的现场检测方法。

2原方法体积测定不准确

2.1灌砂法原理解释

灌砂法的原理,就是用量砂充填所挖试坑土体的体积,通过量砂的密度和所充填量砂的质量计算出被置换的土体体积,而充填量砂的质量是通过装满灌砂筒量砂质量m1减去下流掉的量砂后灌砂筒内剩余量砂质量m4,再减去锥体及充填粗糙面空隙的量砂质量mz之后所得,mz是未挖坑之前在试验地点测定,试坑体积计算公式:v=( m1-m4-mz)/ ρs,ρs为量砂密度。

2.2细粒土压实度检测体积测定

对于细粒土,在试验地点测了锥体及粗糙面的量砂质量mz以后,可以把锥体及粗糙面上的量砂全部收集起来或清扫干净,然后再在测粗糙面的原试验地点挖坑,这样在挖好坑之后,计算流入试坑体积的量砂质量等于装满灌砂筒量砂质量m1减去灌砂筒内剩余量砂质量m4再减锥体及粗糙面量砂质量mz.,其公式为:v=( m1-m4-mz)/ ρs,mz对体积计算不影响。

2.3粗粒土压实度检测体积测定

粗粒土测粗糙面时,在原试验地点粗糙面里的量砂和粗粒土已经混合,不可能把粗糙面上的量砂全部收集,如果清扫干净,势必把一部分粗粒土也扫除掉了,如再在原试验地点挖坑,所挖取试坑土样材料质量mt就少了,因为一部分粗粒土质量随同粗糙面量砂被扫除了;试验地点只能选择在旁边其他地点挖坑,而下一步计算流入试坑中量砂质量时,装满灌砂筒量砂质量m1减去灌砂筒内剩余量砂质量m4再减锥体及粗糙面量砂质量mz,如按v=( m1-m4-mz)/ ρs计算体积,这个锥体及粗糙面量砂质量是未挖坑的原试验地点的锥体及粗糙面量砂质量,而不是所挖试坑锥体及粗糙面量砂质量,原试验地点测定的锥体及粗糙面量砂质量与挖坑地点未测锥体及粗糙面量砂质量并不一致,也就是这个mz存在一定误差,这个误差可能大,也可能较小,具有不确定性;另一种用垫塑料袋的方法更不能精确反映粗糙面的体积特征,由于塑料袋的隔离作用,粗糙面的空隙很难全部被量砂充填,测得粗糙面量砂质量比实际需要充填粗糙面量砂的质量要少,再加上人为操作不当(塑料袋较难铺平整),即mz误差更大,计算流入试坑体积v的量砂质量(m1-m4-mz),也就随之产生误差,试坑体积测定不准确。

3改进方法—在测定粗糙面试验地点检测压实度

为了解决原方法中试坑体积测定不准确的缺点,选择在测定粗糙面的试验地点检测压实度,而不是选择旁边其他地点,测锥体及粗糙面量砂质量mz时,不必将量砂完全回收,计算试坑粗粒土质量和含水量时将未回收包含在土中的量砂减去,这样就不会造成体积公式中mz的误差,其方法如下:

3.1计算试验地点未收取的粗糙面量砂

在粗粒土压实层现场,测粗糙面时,将装满量砂质量m1的灌砂筒开关打开,让量砂尽量下流至停止下漏关上开关,称灌砂筒内剩余量砂m2;再将试验地点的干净量砂尽量收取,但已与粗粒土混合无法分离的薄层量砂不要收取,留在原地,称取收回的干净量砂质量m3,计算得到已与粗粒土混合未收取的量砂质量mc =m1-m2- m3

3.2试验地点试坑中粗粒土材料的计算

在原试验地点(剩有未收尽的量砂mc)沿基板中孔凿洞,洞的直径大小必须包括混合量砂所撒覆的范围,保证剩余未收取的量砂mc全部包含在所挖试坑材料中,称取挖坑所得全部材料(包括粗糙面的量砂)m5,全部烘干称质量m6,计算得水分质量ms= m5- m6,则湿土质量等于m5- mc,干土质量mt= m6- mc,含水量w=ms/mt;以下试坑体积测试步骤可按规范规定的细粒土灌砂法方法进行。

3.3具体试验步骤及计算

(1)在试验地点,选一块约40cm×40cm的平整表面,将基板放在此平整表面上并固定,将盛有量砂m1的灌砂筒放在基板中间并对准中间圆孔,将灌砂筒的开关打开,让砂流入基板的中孔内,直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒,并称量筒内砂的质量m2,准确至1g。

(2)将试验地点的干净量砂尽量收取,但已与土混合无法分离的薄层量砂不要收取,称取收回的量砂质量m3,准确至1g。沿基板中孔凿洞(洞的直径与混合量砂所撒覆的范围一致),在凿洞过程中,应注意勿使凿出的材料丢失,并随时将凿出的材料取出装入塑料袋中,不使水分蒸发。洞的大小必须包括混合量砂所撒覆的范围,试洞的深度应等于测定层厚度,但不得有下层材料混入,最后将洞内的全部凿松材料取出。为防止试样盘内材料的水分蒸发,可分几次称取材料的质量。全部取出材料的总质量为m5,准确至1g。

(3)将挖出的全部材料放在洁净的搪瓷盘中,测定其含水量(w,以%记),最好用烘干法,可用酒精燃烧法,称干质量m6,准确至1g

(4)将基板安放在试坑上,将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满量砂质量m1),使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞,打开灌砂筒的开关,让砂流入试坑内。在此期间,应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时,关闭开关。小心取走灌砂筒,并称量筒内剩余砂的质量m4,准确到1g。

(5)仔细取出试筒内的量砂,以备下次试验时再用,若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质,则应该重新烘干、过筛,并放置一段时间,使其与空气的温度达到平衡后再用。

(6)计算:

锥体及粗糙面砂质量                 mz=m1-m2

已混入粗粒土中的砂质量   mc =m1-m2- m3= mz- m3

流入试坑内的砂质量         mk= m1--m4-m1-m2= m1- mz - m4

试坑体积                 v= mk /ρs

挖出的全部材料中水质量   ms= m5-m6

干土质量                 mt= m6 - mc

含水量                   W= ms / mt *100

干密度                     ρd=(m5- mc)/[v(1+ W/100)]或ρd = mt / v

W所测粗粒土的含水量

ρd所测粗粒土的干密度

ρs量砂的密度

4结束语

原现场检测粗粒土压实度方法中测粗糙面环节存在缺点:所测粗糙面的试验点与实际挖试坑测压实度的地点不一致,导致误差;而改进后的现场粗粒土压实度检测方法选择测粗糙面试验地点与实际挖坑测压实度的地点为同一地点,避免了由此产生的试验误差;其方法是挖坑时把粗糙面里已与粗粒土混合不能收取或扫尽的量砂一同装入塑料袋内,计算试坑土样质量及含水量时减去这部分量砂。

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