土工实验的实验方法及步骤-岩土资料分享-筑龙岩土工程论坛

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奖励于 2006-12-20 16:36:03

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yuanfy

发表于2006-12-20 | 只看该作者

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2

岩石一般物理性质试验
1.目的：
利用简单之体积及重量量测方法，以　解岩石的一般物理性质，作为工程设计上之参考。
2.设备：
a.精密电子秤：精度至0.01gm。
b.融蜡设备：石蜡及其盛装液态石蜡之容器。
c.岩心切割机：附加钻石刀片，刀片型式以切割过程中不致破坏试体切割面平整为原则。
d.其他：水槽及软质吊线等。
3.试验方法：
a.拆除岩心试体表面防护层，并立即利用岩石切割机将岩心修裁成长度约2公分之试体，分别称其湿重。
b.其中一块试体立即放於皿中，并置於105oC之烘箱中烘烤24小时以上，以求取其乾重。
c.将烘乾之试体敲碎使之通过40号筛，并取约15gm之碎岩屑依照土壤比重求法进行岩心比重试验。
d.另一块试体浸於融化之石蜡中，以期在试体表面形成一防水薄膜，并量其重量。
e.将水槽置电子秤上并於其中注入约一半的水量，记录电子秤读数。
f.将封蜡之试体以细线绑紧，并将之悬於水槽内之水中，记录电子秤读数。
4.试验结果：
利用电子秤各读数之运算及石蜡之密度可运算求得岩块体积，配合试体湿重即可求得其湿密度。利用同一岩块之乾、湿重可求得其参考含水量，再配合所得之比重即可计算得到孔　比及饱和湿密度等资料。

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奖励于 2006-12-20 16:36:04

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yuanfy

发表于2006-12-20 | 只看该作者

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3

单轴向岩心膨胀试验
一、目的：本试验主要目的为求取固定轴向荷重下，受束制岩心试体之浸水轴向膨胀应变。
二、设备：
1.金属制岩心试体固定环。
2.覆盖试体上、下端之滤纸及透水石。
3.固定试体及透水石之膨胀试验丁，其高度必　高於试体上方透水石，如附图所示。
4.测微表或变位计，精度须大於0.0025mm。
5.轴向荷重施加装置，提供之垂直荷重至少5kN/m2以上。
6.游标尺、岩心修整工具等。
三、试体准备：
1.於自然含水量状态下进行试验。量测试体初始含水量，并由同一岩心试体上取样进行试验，唯於试体运送及准备过程中须保持试体含水量变化不超过1%以上。
2.於人为控制含水量状态下进行试验。於试体初始含水量状态下，取等重量之试体数个置於固定湿度之湿养柜中。试验时取相同之试体两个，分别进行膨胀试验及测定含水量。
3.采用之岩心试体断面须为正圆形，试体直径须大於厚度2.5倍以上，试体厚度须大於15mm以上，岩心试体之修整以与岩心固定环尽量密合为原则。
4.量测试体之直径、高度，精度至0.01mm。
5.利用同一岩心试体修整後所剩馀者测定初始含水量。
6.每组试验至少包含三个试体，并以各试体试验结果平均值作为本试样之浸水轴向膨胀应变。
四、试验步骤：
1.记录试验用岩心试体之岩心种类、层面、节理等基本特性。
2.将试体装设於丁器上，并於轴向施加3kN/m2之垂直荷重。
3.於膨胀试验丁中注入水，至淹没上透水石为止。
4.记录垂直方向膨胀量对应时间关系。
5.持续记录膨胀量对应时间关系，至膨胀量维持定值或超过尖峰点为止。
五、结果计算：
依下列公式计算膨胀应变指数(Swelling Strain Index)：
膨胀应变指数=
其中，d=岩心最大膨胀量
L=试体初始厚度
六、报告内容：
每组试体之试验结果须包含下列各项：
1.膨胀应变指数。
2.试体初始含水量。
3.试体初始直径及厚度。
4.试验用岩心试体之岩心种类、层面、节理等基本特性。

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yuanfy

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4

岩心静态弹性试验
1.目的：
利用应变计黏贴於修整後之岩心试体表面，以求得其承受轴向应力时之轴向及侧向应变量，藉以求出其弹性系数、剪力模数及柏松比。
2.设备：
a.油压式抗压机：负载能力50吨以上，包含基座及顶部两组万向丁。
b.应变计：静态量测用KYOWA KFC-20-C1-11应变计。
c.资料撷取系统：TML TDS-301 Data Logger资料撷取器。
d.荷重量测系统：容量大於50吨以上之荷重计附加讯号放大器。
e.岩心切割机：附加钻石刀片，刀片型式以切割过程中不致破坏试体切割面平整为原则。
f.其他：粗、细砂纸、低电阻导线、防护设备等。 3.试验方法：
a.拆除岩心试体表面防护层，并立即利用岩石切割机将岩心修裁成直径与长度比约1：2之试体，再将其密封备用。
b.於试验进行前，先检视试体上下两端接触面是否平整，若有不平整状况则以人工小心修平，并量测其重量、直径、高度等基本资料。
c.定出试体中心点，经粗、细砂纸磨平後画出十字中心线，再经表面填　整平後，贴上轴向及侧向应变计及端片，并於加压固化24小时後接上低电阻导线。
d.将试体装设於抗压机中心点，启动油压微调使试体与抗压机微微接触。
e.将应变计与资料撷取系统连接，并启动撷取系统记录初始值。 f.启动抗压机，并视岩心种类不同调整适当之荷重增加率。
g.视岩心种类不同，设定适当间隔之轴向应力变化量以记录轴向及侧向应变量，至试体破坏为止。
4.试验结果：
利用一半轴向应变量()前之应力及应变关系回归求出静态弹性系数(ES)，及利用对应之轴向及侧向应变量关系求出柏松比()，再代入公式求出静态剪力模数(GS)。

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yuanfy

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5

岩心动态弹性试验
1.目的：
利用超音波试验丁量测岩心试体之张力波速及剪力波速，并藉以求出其动态弹性系数、动态剪力模数及动态柏松比。
2.设备：
a.超音波试验丁：输出功率1kV以上，含正向及斜向探头。
b.岩心切割机：附加钻石刀片，刀片型式以切割过程中不致破坏试体切割面平整为原则。
c.其他：粗、细砂纸、偶合剂等。
3.试验方法：
a.拆除岩心试体表面防护层，并立即利用岩石切割机将岩心修裁成直径与长度比约1：2之试体，再将其密封备用。
b.於试验进行前，先检视试体上下两端接触面是否平整，若有不平整状况则以人工小心修平，并量测其重量、直径、高度等基本资料。 c.利用粗、细砂纸将试体两端磨平打光後，定出试体两端中心点。
d.将偶合剂涂抹於试体两端中心点，再将超音波探头紧密贴紧於试体上，启动超音波试验丁量测张力波及剪力波之传递时间。
e.利用超音波传递时间及试体长度，即可求得岩心试体中之张力波速(VP)及剪力波速(VS)。
　
4.试验结果：
利用试验所得张力波速(VP)及剪力波速(VS)，即可代入公式求得动态弹性系数(Ed)、动态剪力模数(Gd)及动态柏松比()。

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岩心三轴透水试验
1.目的：
利用三轴试验设备，探讨岩心於承受不同围压作用时之及透水特性，并藉以求得土壤於侧向力作用下之透水系数以及两者间之对应关系。
2.设备：
a.三轴室及其压力控制系统：采用计测公司制造之岩心三轴室及气压式压力系统，最大负载能力12kg/cm2。
b.排水量测系统：采用容量50cm3以上之可调式量管一组。
c.岩心修整设备：岩心切割机、粗细砂纸等。
d.其他：无机油脂、岩心物理性质试验设备等。
3.试验方法：
a.拆除岩心试体表面防护层，并立即利用岩石切割机将岩心修裁成直径与长度比约1：2之试体，再将其密封备用。
b.於试验进行前，先检视试体上下两端接触面是否平整，若有不平整状况则以人工小心修平。整修同时详细记录岩心存在之层面、节理面及岩心种类等状况，并量测其重量、直径、高度等基本资料。试体若为软岩无法以人工修平者，则套入分裂模中利用药刀小心修平其上下两端接触面。
c.将岩心试体上下两端滤纸及透水石，并使用无机油脂涂布岩心四周表面，再於外部套以不透水橡皮膜後，装设於三轴室中央底座上。使用O形橡胶环将橡皮膜与上下封闭於上下承座。
d.将清水由室压№门注入三轴室中，同时将空气由上方排气№排出至清水完全充满三轴室止。 e.将准备好三轴室之上下排水№及室压№门联接至三轴压力系统上。
f.将围压及反水压分阶段分别加至4.00及3.95 kg/cm2令试体进行饱和，饱和时间至少24小时以上。
g.提升围压至设计压力，并将下排水压力增加0.5倍之设计压力。等待上排水开始稳定排水後，关闭上排水同时将计时器归零。
h.打开上排水№门同时启动计时器，记录试体透水量对应时间关系。
i.改加下一级围压重复g~h步骤至试验完成为止。
4.试验结果：
藉由岩心透水量对应时间关系可计算求得各级围压作用下之透水系数，并藉由透水系数对应围压关系曲线，内差求得设计条件下之透水系数参考值。

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yuanfy

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7

室内承载比试验（CBR）
1.目的：
利用C.B.R.(Califorhia Bearing Ratio)试验设备配合夯实试验结果，於试验室进行载重比试验，以求得贯入杆贯入土壤的阻抗和贯入标准碎石阻抗之比值(载重比)与土壤乾密度之关系，以提供现场填土品质控制之参考。
2.设备：
a.夯实试验设备：包括标准夯实试验或改良式夯实试验设备。
b.CBR试验模具：包括内径15.2cm，高度12.7cm之试体夯模6组，及配合夯模使用之延伸环、垫块、多孔底钣、膨胀延伸器、膨胀架等。
c.贯入杆：断面积3in2之圆柱形贯入杆。
d.超载基钣：直径约150mm之圆形铅钣，中央打孔，孔径50.8mm(2 in)，钣重4.54kg(10lb)。
e.抗压主机：采用计测公司制造之机械式抗压主机，负载能力5吨以上。
f.量测系统：包括冲程5.0cm、精度0.01mm，量测轴向变位之测微表，以及负载容量5吨以上、精度0.1kg量测贯入阻抗之压力衡圈。
g.其他：药刀、戒尺、水槽、调土设备、大型电子秤、含水量量测设备等。
　
3.试验方法：
a.依据设计　求进行土壤夯实试验，并求得试验土壤之最佳含水量(OMC)及最大乾密度(rdmax)。
b.依据所得土壤最佳含水量调配土样，并将土样分成三层(五层)，各以每层10下、30下、65下之夯击次数，将土样夯入下衬垫块之CBR模具中，重模三组不同夯实能量之试体。
c.去除模具延伸环，将试体表面刮平後翻转试体，并去除模具底部垫块。
d.将翻转後之试体固定於底钣上，加上超载基钣後将其安装於抗压主机上，并以手动控制使试体表面与抗压机上之贯入杆微微接触。
e.启动抗压机，以1.27mm/min之速率使贯入杆压入试体中。
f.利用量测系统读取贯入杆贯入量及其对应之贯入阻抗，至贯入阻抗下降或贯入量达12.7mm以上为止。
g.将土样自模具中顶出，分上、中、下三部份分别采取部份土样一并进行含水量测定。
h.重复b~c步骤，并於试体上下加装滤纸後，将试体固定於多孔底钣上，加上膨胀延伸器、超载基钣、膨胀架及测微表後将全部设备置於水槽中，加水使水淹过试体顶部，同时记录土体膨胀量达96小时或膨胀量不再增加为止。
i.将试体自水槽中取出，倒掉上部积水後将其静置15分钟令其自由排水。
j.将试体安装於抗压主机上，并以手动控制使试体表面与抗压机上之贯入杆微微接触，再重复e~g步骤。
　4.试验结果：
利用所得之贯入量及贯入阻抗关系绘出其对应关系曲线，并经原点修正後求得2.5mm、5.0mm、7.5mm、10.0mm及12.5mm贯入量时贯入杆阻抗和贯入标准碎石阻抗之比值(载重比)，再以其最大载重比与该对应土样之乾密度绘出CBR值~土壤乾密度关系曲线。经由曲线内插法即可求得设计土壤乾密度所对应之设计载重比。

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