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水利工程粗粒zui大干密度試驗裝置

一、目的與適用范圍

采用振動臺法測定無粘性自由排水粗粒土和巨粒土（包括堆石料）的zui大干密度。

試驗適用于通過0.074mm標(biāo)準(zhǔn)篩的質(zhì)量百分率不大于15%的粗粒土和巨粒土。對zui大顆粒大于60mm的巨粒土，應(yīng)相似級配法制備縮小粒徑的系列模型試料。

二、試驗儀器設(shè)備

振動臺、試筒、套筒，加重底板、加重塊、百分表及表架、臺秤、起吊機、標(biāo)準(zhǔn)篩及其他工具。

三、試驗主要步驟

1.干土法

1)    將充分?jǐn)嚢杈鶆虿⒑娓傻脑嚇臃殖扇?。將其中一份裝入已稱量的試筒中，注意使顆粒分離度zui?。ㄑb完擊實后的試樣等于或略低于筒高的1/3）。

2)    放置合適的加重底板于試料上，卸下加重底板把手。將試筒固定于振動臺上，裝上套筒，將合適的加重塊置于加重底板上。設(shè)定振動臺的振動頻率和振幅，開啟振動機，在50Hz下振動10min在60Hz下振動8min。振畢卸去加重塊及加重底板。

3)         重復(fù)以上1)、2)步驟進(jìn)行第二、第三層振動壓實。第三層振畢加重底板不再立即卸去。

4)    卸去套筒，將百分表架支桿插入每個試筒導(dǎo)向瓦套孔中，刷凈試筒頂面上及加重底板上位于試筒導(dǎo)向瓦兩側(cè)測量位置所積落的細(xì)粒土。分別測讀并記錄試筒導(dǎo)向瓦每側(cè)試筒頂沿面（中心線處）各三個百分表讀數(shù)，共12個讀數(shù)（其平均值即為百分表初始讀數(shù)R_i）；再從加重底板上測讀并記錄出相應(yīng)讀數(shù)（其平均值即為終了百分表讀數(shù)R_f）。

5)    卸去加重底板，卸下套筒，在此過程中若試筒沿面和加重底板上的細(xì)粒土落入試筒中的質(zhì)量超過試樣總質(zhì)量的0.2%，應(yīng)測定其質(zhì)量，并在報告中注明。

6)         在合適的臺稱上稱量并記錄試筒及試樣總質(zhì)量，計算zui大干密度ρ_dmax。

7)         重復(fù)以上1)至6)步驟，直至獲得一致的zui大干密度值（在2%以內(nèi)）。

2.濕土法

1)    將板均勻顆粒級配及含水量的試料，大致分成三份。如果向干料中加水，zui小飽和時間位0.5小時，加水宜加到足夠份量。

注：對于估算向烘干試料中的加水量，起初可嘗試每4.5kg試料加約1000ml的水量，或按下式估算：

M_w=M_s(ρ_w／ρ_d－1／G_s)

式中：M_w—— 加水量，g

ρ_d——由起初振密結(jié)果所估算的干密度，kg/m³

 M_s——試樣質(zhì)量，g,

Ρ_w——水的密度,1000 kg/m³

G_s——土粒比重，kg/m³

2)    裝試筒于振動臺上。啟動振動臺，將濕料徐徐裝填入試筒（裝填宜使振畢試樣等于或略低于筒高的1/3），大致振動2～3min后，宜用盡可能不帶走土粒的辦法吸去試樣表面的所有自由水。

3)         裝上加重底板、套筒及加重塊，振動試筒及試樣。振畢卸去加重塊及加重底板，吸去試樣表面所有的自由水。

4)         進(jìn)行第二、第三層振動壓實。第三層振畢加重底板不再立即卸去。

5)         卸下套筒，吸去加重底板上及邊緣的所有自由水。按“干土法”中步驟4）測讀并記錄百分表讀數(shù)。

6)         卸下加重底板及試筒。測定并記錄試筒與試樣的總質(zhì)量。為測定試樣的含水量，仔細(xì)地將試筒中全部濕試樣倒入已知質(zhì)量地盤中，并將粘附于試筒內(nèi)壁及筒的所有顆粒沖洗于盤中，然后將試樣烘干至衡量，測定并記錄其烘干質(zhì)量。

四、計算

對干土法，zui大干密度按下式計算：

ρ_dmax=M_d／V

式中：ρ_dmax——zui大干密度，kg/m³

M_d——干試樣質(zhì)量，kg

V——振畢密實試樣體積，m³

V=[V－Ac(ΔH ／10)]×10⁶筒

V——標(biāo)定的試筒體積，m³

Ac——標(biāo)定的試筒橫斷面積, cm²

ΔH＝(R_i －R_f)( 順時針讀數(shù)百分表)

   ＝(R_f －R_i)（逆時針讀數(shù)百分表）

R_i——初始百分表讀數(shù)，0.01mm

R_f——振畢后加重底板上相對位置百分表終讀數(shù)的均值，0.01mm

T_p——加重底板厚度，mm

對濕土法，zui大干密度按下式計算：

ρ_dmax＝M_m/[V(1＋0.01ω)]

式中：M_m——振畢密實濕試樣質(zhì)量，kg；

ω——振畢密實試樣含水量，％。

巨粒土原型料zui大干密度應(yīng)按以下方法確定：

1.        作圖法

2.        計算法

對幾組系列試驗結(jié)果用曲線擬合法可整理出下式：

ρ_dmax＝a＋b㏑M_r

式中a、b為常數(shù)。

由于M_r＝1時，ρ_dmax＝ρ_Dmax ，所以a＝ρ_Dmax ，

即ρ_dmax＝ρ_Dmax＋b㏑M_r,

令M_r＝1時，即得原型料值ρ_Dmax。

五、備注：

計算干土法所測定的zui大干密度試驗結(jié)果的平均值作為試驗報告的zui大干密度值，當(dāng)濕土法結(jié)果比干土法高時，采用濕土法試驗結(jié)果的平均值。

zui大干密度試驗結(jié)果精度要求如表：