Q∕CR 602-2017 铁路工程粗粒土冻胀试验方法标准.pdf
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1、ICS 45. 120 c Q/CR 602-2017 铁路工程粗粒土冻胀试验方法Frost heave test method for coarse grained soil of railway engineering 2017 -09-05发布2017-12-05实施中国铁路总公司发布Q /CR 602-2017 目次前言. . . . rr 1 范围-2 规范性引用文件3 术语和定义4 总则25 原位渗透试验26 持水率试验37 冻胀率试验58 导热系数试验79 比热试验.8 Q /CR 602一2017目。昌本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起千。本标准由中国铁道科学研究
2、院铁道建筑研究所归口。本标准起草单位:中国铁道科学研究院铁道建筑研究所。本标准主要起草人:叶阳升、赵国堂、蔡德钩、张千垦、程爱君、杜晓燕、闰宏业、王仲锦、陈锋、闰鑫亮、姚建平、在颖辉、程远水。本标准版权归中国铁路总公司所有,任何单位和个人未经许可不得复制及转让。E Q /CR 602-2017 铁路工程粗粒土冻胀试验方法1 范围本标准规定了粗粒土土样及试样制备、原位渗透试验、持水率试验、冻胀率试验、导热系数试验、比热试验方法。标准适用于季节性冻土地区铁路粗粒土相关参数测试本标准规定的试验方法适用于砂类土、砾石类土等租粒土。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的也凡是注日期的引用
3、文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 50262-2013 铁路工程基本术语标准GB/T 50123 土工试验方法标准DLlT 5355 水利水电工程土工试验规程DZ/T 0276 岩石物理力学性质试验规程JTG E40 公路土工试验规程TB 10102 铁路工程土工试验规程3 术语和定义GB/T 50262-2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出GB/T 50262-2013中的某些术语和定义3.1 粗粒土coarse-grained soil 试样中粗粒组(0.075mm d!;三6
4、0mm)含盘大于50%的土样。3.2 孔隙率porosity 土中空隙体积占总体积的百分比,表示士中空隙大小的程度。 GB/T 50262-2013,定义3.8.13.3 压实系数compaction factor 填料压实后的干密度与击实(振实)试验得出的最大干密度的比值。3.4 冻胀率ratio of frostheaven 单位冻结深度的冻胀量。GB/T50262-2013,应义3.8.113.5 持水率water-holding content 土样饱水后在室内常温情况下自然排水稳定后的含水率。3.6 试样冻结深度frozen depth 冻胀试验过程中温度小于OCC土层的厚度。3.8
5、 渗透系数permeability coefficient 单位水力梯度下的单位流量。3.9 导热系数thermal conductivity 在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1CC ,在1s内,通过lmz面积传递的热豆。3.10 比热容specific heat capacity 单位质量物体改变单位温度时吸收的热量。Q /CR 602-2017 4 总则4. 1 本标准试验用水除有特殊要求外,一般试验可采用洁净水。水的比重取值为1.0,密度数值取为1。4. 2 土样和试样制备、颗粒分析、贪;j()l辑、击实、室内渗透试验参照TB10102-2010的相关规定执行。4.3 进
6、行粗粒土的冻胀性能相关试验前应对粗粒土中粉、粘粒含盘进行检测。5 原位渗透试验5. 1 试验目的:通过现场渗透试验,验证冻胀彤响范回内土的渗透系数是否满足设计要求。5. 2 本试验方法适用于砂类土、砾石类土等粗粒土原位渗透系数测试。5.3 原位渗透试验采用双环试坑注水法。5.4 主要仪器设备应符合下列规定:a) 内环:内径22.6cm,高15.0cm ; b) 外环:内径45.2cm,高15.0cm; c) 供水瓶:容量5000 mL -10 OOO.ml,_,装菊斜鼓璃.管和橡皮塞,瓶壁应有刻度;d) 木支架:用于固定供水瓶;) 温度计:量程oCC -50 CC ,最小分度值0.5l:。原位
7、渗透试验装置参见图1。说明:1一一供水瓶;2一一木支架;3一一试坑;4一一外环;5一一内环。图1原位渗透系数试验装置示意2 3 5.5 试验应按下列步骤进行:2 a) 在预定部位开挖一个面积不小于1.0mx1.5m的试坑,深度应达到试验土层。在坑底中心再挖一直径等于外环,深15cm的储水坑,整平坑底。在开挖试坑时,应避免对土体扰动;b) 把外环放入储水坑中,环外壁与土缝隙用土填实,再放入内环,使内外环形成同心圆,用水平尺找平,两环上缘应在同一水平面。放环时,应防止环将土压实或变形;c) 在土体表面均匀铺以2cm 厚的中细砾,然后在内环及两环fBJ隙内注入清水至满,安放支架至水平位置。将供水瓶注
8、满水后倒置于支架上,供水瓶的斜n玻璃管分别插入内环和内外环之间的水面以下,玻璃管的斜口应调整在同一高度j共水瓶的数量,应视土的渗透性确定;d) 记录渗水开始的时间及供水瓶的水位。经过一段时间后,测读在此时间内由供水瓶渗入土中Q /CR 602一2017的水量,直至稳定为止;e) 从供水瓶流出的水!d:达到稳定后,在1h -2 h内测记渗入土巾的水量至少5-6次,取其平均值。每次量记的水盘与平均水量之差,不应超过10%0 M:测环内水的深度及水的温度;f) 试验结束后,拆除仪器,吸出储水坑中的水。5.6 试验数据整理应符合下列要求:按公式(1 )计算土的垂直渗透系数:vi川 、.,l ,、. .
9、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 式中:kT一一温度为TOC时的渗透系数,单位为屉米每秒(cm/s); Vw一一在t时间内的渗入水量,单位为立方厘米(Gm3); A一-内环面积,单位为平方厘米(cm2); t一一间隔时间,单位为秒(s)。渗透系数计算值取3位有效数字,兀闲时误差酥酥于2.00 x 10 -ncm/s,计算3-4个数字接近的渗透系数,求其平均值,作为试样在该孔隙比时的渗透系数。5.7 原位渗透试验的记录格式见表1。表1原位渗透试验记录表试验计算校核p! 工程名称试坑编号内环直径cm
10、 试坑深度cm 内环面积cm1 试验日期试验时间时间间隔渗透系数cm/ 叫a句,i1础,mlll-v u K T 6 持水率试验6.1 试验目的:通过研究饱水后试样置于自然环境中后试样持水率随时间变化关系,获取试样的持水率,初步判断土样的冻胀性能。6.2 持水率试验采用静水天平称重法。6.3 持水率试验装置应符合下列规定:a) 静水天平:称重6怡,分度值0.1g; b) 试样简尺寸:直径15cm 、高15cm 、壁厚1cm; c) 分析筛:分析筛孔径规定见筛分试验规定;d) 案称:称量10kg,分度值5g; e) 泄水孔:在孔壁径向同一高度对称布置四个泄水孔,孔径2mm;高度方向间距为3cm;
11、 f) 秒表:最小分度1s 。持水率试验装置参见图2。3 r Q /CR 602-2017 说明:l一一挣水天平;2一一挂绳;3一一顶极;4一一泄71孔;5-一试筒;6一一底板。6.4 试验操作应按下列步骤进行:固2持水率试验装置示意a) 制样:根据击实试验结果,配制满足规范规定的试样,拌用均匀后放凭8h; b) 将试筒上泄水孔用浸湿的滤纸贴上,防止细颗糙流失;c) 称出滤纸+桶+挂绳的重盘M.;d) 制备试样:将配制好的土样按试验要求压实度分五层击实人试筒中;e) 测试配制土样含水率的;f) 称出试筒+土样总重M2;g) 将装满土样的试筒完全浸入水中,持续时间2h; h) 将浸泡好的试样缓慢
12、提出水面,并挂于静水天平底部的挂勾上;i) 记录不同时刻天平读数,最初每隔5s记录一个数据M3,0.5h后每隔5min记录一个数据,10 min间隔试样质量变化小于1g可停止试验;j) 计算并绘制试样含水率与时间关系曲线,当曲线趋于水平时的含水率即为土样持水率。6.5 含水率计算方法:干土重量计算公式如下:式中:M 生二旦-下1+。M.一一泼、纸+桶+挂绳重量,单位为千克(kg); M2一一试筒+土样总重,单位为千克(kg); 。一一土样初始含水率,以百分数表示。第i时刻含水率计算公式如下:M., -M. j - x 100% +。,子乱中:M到一一第i时刻天平读数,单位为千克(kg)。6.6
13、 记录格式应符合表2的要求。4 . . . (2) (3) 试样编号干土重量kg 初始含水率时间s 7 冻胀率试验表2持水率试验记录表滤纸+桶+挂绳重萤kg 试筒+土 样重量kg 试验日期第L时刻天平读数kg M3i / / / / I ,.- ./ 11 l/ JL-一Q / CR 602-2017 试验计算校核第i时刻含水率s W ; 7. 1 试验目的:通过室内冻胀试验,测试粗颗粒土在标准情况下的冻胀率。7. 2 试验装置由试样盒、恒温箱、温度控制装置、温度监测装置、变形监测装置、补水装置及加压装置组成,试验装置应符合下列规定。a) 试样盒:由内径15cm、壁厚1cm 、高18cm的有机
14、玻璃筒作为侧壁,沿高度每隔3cm设热敏电阻温度计插入孔,底板和顶盖结构能够提供恒温液和外界咏分补充通道。试样盒结构可参照图3j 说明:l一一供水装 置;2一一百分表;3一一低温循环液入口;4一一低泪循环液出口;5一一冷浴板;6一一顶板;7一一保温材料;8一一热敏电阻测温点;9一一底板。图3试样盒结构示意5 I J: Q /CR 602-2017 b) 恒温箱:容积不应小于0.8m3,内设冷液循环管路和加热器,通过热敏电阻温度计和温度控制仪相连,使试验期间箱温保持在(1:!:0.5)OC; c) 温度控制装置:由低温循环浴和温度控制仪组成,提供试验所需的顶、底板温度;d) 温度监测装置:由热敏电
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