33    冻土密度试验

33.1  一 般 规 定

33.1.1      土样应为原状冻土或人工冻土。

33.1.2       冻土密度试验应根据冻土的特点和试验条件选用浮称 法、联合测定法、环刀法或充砂法：

1   浮称法用于表面无显著孔隙的冻土；

2    联合测定法用于砂质冻土和层状、网状结构的黏质冻土；

3    环刀法用于温度高于一3℃的黏质和砂质冻土；

4    充砂法用于表面有明显孔隙的冻土。

33.1.3      冻土密度试验宜在负温环境下进行。无负温环境时，应采 取保温措施和快速测定。在试验过程中，冻土表面不得发生融化。

33.2  浮  称  法

33.2.1       本试验所用的主要仪器设备应符合下列规定：

1    天平(图33.2.1):称量1000g, 分度值0. 1g;

2    液体密度计：分度值0.001g/cm³;

3    温度计：测量范围为-30℃~+20℃,分度值为0.1℃;

4    量筒：容积为1000mL;

5    盛液筒：容积为1000mL～2000mL。

33.2.2      浮称法试验应按下列步骤进行：

1    调整天平，将盛液筒置于天平一端；

2    切取质量为300g～1000g 的冻土试样，用细线捆紧，放入盛液筒中并悬吊在天平挂钩上称量，准确至0.1g;

3    将事先预冷接近冻土试样温度的煤油缓慢注入盛液筒，液 面宜超过试样顶面2cm, 并用温度计量测煤油温度，准确至0.1℃;

4  称取试样在煤油中的质量，准确至0.1g;

5  从煤油中取出冻土试样，削去表层带煤油的部分，然后按 规定取样测定冻土的含水率；

6  采用0℃水时，应快速测定，试样表面不得发生融化。

图33.2.1 浮重天平

 33.2.3  冻土密度应按下列公式计算：

 （33.2.3-1)

 (33.2.3-2)

式中：p_f—— 冻土密度(g/cm³);

m_f0—— 冻土试样质量(g);

V_f—— 冻土试样体积(cm³);

m_fm——冻土试样在煤油中的质量(g);

ρ_m—— 试验温度下煤油的密度(g/cm³), 可由煤油密度与温度关系曲线查得。

33.2.4  冻土干密度应按下式计算，计算至0.01g/cm³:

(33.2.4)

式中：ρ_fd—— 冻土干密度(g/cm³)。

33.2.5  冻土密度试验应进行不少于2组平行试验。对于整体状 构造的冻土，两次测定的允许差值应为±0.03g/cm³,   并取其 算术平均值；对于层状和网状构造和其他富冰冻土，宜提出两次测定值。

33.2.6  浮称法冻土密度试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.62  的规定。

33.3  联合测定法

33.3.1  本试验所用的仪器设备应符合本试验第32 .3 . 1条的规定。

33.3.2  本试验方法应按本试验第32.3.2条规定的步骤进行。

33.3.3  联合测定法的冻土密度应按下列公式计算：

(33.3.3-1)

(33.3.3-2)

式中：——放入冻土试样后筒、水、试样的总质量(g)。

33.3.4  联合测定法的冻土干密度应按本标准式(33.2.4)计算。

33.3.5 本试验应进行两次平行试验。试验结果取其算术平均值。

33.4  环  刀  法

33.4.1  本试验所用的仪器设备应符合下列规定：

1  环刀：容积不得小于500cm³;

2  天平：称量3000g, 分度值0.2g;

3    其他：切土器、钢丝锯。

33.4.2      环刀法试验应按下列步骤进行：

1    本试验宜在负温环境中进行。无负温环境时，必须快速进行。切样和试验过程中的试样表面不得发生融化。

2    取原状土样，整平其两端，将环刀刃口向下放在土样上。

3    用切土刀(或钢丝锯)将土样削成大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀为止。将两端余土 削去修平，取剩余的代表性土样测定含水率。

4   擦净环刀外壁称量，算出冻土质量，准确至0.2g。

33.4.3      冻土密度和冻土干密度应按本标准式(33.2.3-1)和式 (33.2.4)计算。

33.4.4    本试验应进行两次平行试验。其平行允许差值应为±0.03g/cm³ 。 试验结果取其算术平均值。

33.4.5      环刀法冻土密度试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.63 的确定。

33.5  充  砂  法

33.5.1      本试验所用的主要仪器设备应符合下列规定：

1    金属测筒：内径宜用15cm, 高度宜用13cm;

2    量砂：粒径0.25mm～0.50mm   的干净标准砂；

3     漏斗：上口直径可为15cm,  下口直径为1.5cm, 高度为10cm;

4    天平：称量5000g, 分度值1g。

33.5.2      充砂法试验应按下列步骤进行：

1    切取冻土试样，试样宜取直径为8cm～10cm,  高为8cm~10cm的圆形或(8～10)cm×(8～10)cm×(8～10)cm的方形体，试样底面必须削平，称试样质量。

2     将试样平面朝下放入测筒内，试样底面与测筒底面必须接 触紧密。 

3  用标准砂充填冻土试样与筒壁之间的空隙和试样顶面：

1)取一定量的清洗干净校验后的干净标准砂，标准砂的温 度应接近冻土试样的温度；

2)用漏斗架将漏斗置于测筒上方，漏斗下口与测筒上口应 保持5cm～10cm 的距离；

3)用薄板挡住漏斗下口，并将标准砂充满漏斗后移开挡板， 使砂充入测筒，与此同时，不断向漏斗中补充标准砂，使 砂面始终保持与漏斗上口齐平，在充砂过程中不得敲击 或振动漏斗和测筒；

4)当测筒充满标准砂后，移开漏斗，轻轻刮开砂面，使之与 测筒上口齐平，在刮砂过程中不应将砂压密。

4  称测筒、试样和充砂的总质量。

33.5.3   冻土密度应按下列公式计算：

 (33.5.3-1) 

(33.5.3-2)

(33.5.3-3)

式中：m_tfs—— 测筒、试样和量砂的总质量(g);

m_lt——测筒质量(g);

m_ts—— 筒、砂总质量(g);

ρ_ls—— 量砂的密度(g/cm³);

V_t——测筒容积(cm³)。

33.5.4  本试验应进行两次平行测定，其平行允许差值应为 ±0.03g/cm³,  试验结果取其算术平均值。

33.5.5  充砂法冻土密度试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.64  的规定。