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        中美英規(guī)范界限含水率試驗差異及數(shù)據(jù)對比

        2020-06-19 01:04:58李慶慶周偉兵
        水運工程 2020年5期
        關(guān)鍵詞:儀法塑限液限

        李慶慶,劉 冰,周偉兵

        (中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司,上海 200032)

        近幾年,隨著海外勘察項目的日益增多,國內(nèi)勘察設(shè)計人員經(jīng)常會遇到按照中外規(guī)范測得的物理力學指標存在差異和融合問題,如何將國外規(guī)范測得的界限含水率指標(塑限wP、液限wL)轉(zhuǎn)換成國標測得的相應(yīng)指標,成為國內(nèi)工程師經(jīng)常面臨的技術(shù)問題。

        針對這一問題,本文對中美英規(guī)范中界限含水率試驗的儀器設(shè)備、試驗方法和判別標準進行對比,并通過試驗對常用的GB的 76 g錐下沉10 mm、BS的 80 g錐下沉20 mm圓錐儀法以及ASTM的碟式儀液限測量結(jié)果進行對比,探討其相關(guān)性,為分析黏性土的物理力學狀態(tài)、確定地基承載力提供參考。

        1 界限含水率試驗在中美英規(guī)范中的差異

        中、美、英規(guī)范中關(guān)于界限含水率試驗的儀器設(shè)備、試驗方法和判別標準均有一定的差異性,具體見表1[10-12]、2。

        表1 各標準中液限含水率測試方法及判別標準對比

        表2 各標準中塑限含水率測試方法及判別標準對比

        2 界限含水率試驗方法及內(nèi)容

        2.1 試驗方法

        液限含水率試驗,GB采用圓錐儀法,圓錐質(zhì)量76 g,錐角30°,錐尖入土深度10、17 mm;為提高試驗結(jié)果的精確性,ASTM采用多點碟式儀法,確定25擊所對應(yīng)的含水率;BS采用單點圓錐儀法,圓錐質(zhì)量80 g,錐角30°,錐尖入土深度20 mm。塑限含水率試驗均采用搓滾法。

        2.2 試驗內(nèi)容

        選取吉布提某工程④褐黃色黏性土8組試樣、溫州某工程③1灰色淤泥及淤泥質(zhì)黏性土16組試樣、南通某工程⑤灰色粉質(zhì)黏土8組試樣,同時進行GB的76 g錐下沉10 mm、76 g錐下沉17 mm圓錐儀法、ASTM的多點碟式儀法和BS的80 g錐下沉20 mm單點圓錐儀法試驗。各試驗由相同的操作人員使用相同的設(shè)備在同一地點進行。

        3 試驗結(jié)果分析

        3.1 液限對比

        3.1.1GB的76 g錐下沉10 mm與BS的80 g錐下沉20 mm結(jié)果

        對GB的76 g錐下沉10 mm和BS的 80 g錐下沉20 mm試驗的32組液限結(jié)果進行分析,見圖1。

        圖1 GB(76 g錐下沉10 mm)與BS法測得結(jié)果的比較分析

        根據(jù)圖1a)可知,兩種方法測得的液限結(jié)果的線性擬合關(guān)系為:

        wL,GB=0.728 7wL,BS+5.917 1

        (1)

        為定量評價擬合的置信度,將GB的76 g錐下沉10 mm的試驗結(jié)果代入擬合關(guān)系式,即可得到BS的80 g錐下沉20 mm的擬合值,將BS 80 g錐下沉20 mm的擬合值與其試驗實測值進行偏差分析,見圖1b)??梢钥闯觯瑪M合值與試驗實測值之間的相對偏差均在±10%以內(nèi),其中最大偏差為-8.3%,最小偏差為0.75%。該結(jié)論有利于對GB、BS中土的分類差異的理解,可作為今后執(zhí)行BS規(guī)范中液限含水率試驗的技術(shù)參考。

        3.1.2GB的76 g錐下沉10 mm與ASTM多點碟式儀結(jié)果

        對GB的76 g錐下沉10 mm和ASTM碟式儀試驗的24組液限結(jié)果進行分析,見圖2。

        圖2 GB(76 g錐下沉10 mm)與ASTM碟式法測得結(jié)果的比較分析

        由圖2a)可知,兩種方法測得的液限結(jié)果的線性擬合關(guān)系為:

        wL,GB=0.725 4wL,ASTM+9.673 5

        (2)

        為定量評價擬合的置信度,將GB的76 g錐下沉10 mm的試驗結(jié)果代入擬合關(guān)系式,即可得到ASTM的擬合值,將ASTM擬合值與ASTM試驗實測值進行偏差分析,見圖2b)??梢钥闯觯珹STM擬合值與ASTM試驗實測值之間的相對偏差均在±10%以內(nèi),其中最大偏差6.4%,最小偏差-0.5%。該結(jié)論有利于對GB、ASTM規(guī)范中土的分類差異的理解,可作為今后執(zhí)行ASTM規(guī)范中液限含水率試驗的技術(shù)參考。

        3.1.3BS的80 g錐下沉20 mm與GB的76 g錐下沉17 mm結(jié)果

        對GB的76 g錐下沉17 mm和BS的80 g錐下沉20 mm試驗的15組液結(jié)果進行分析,見表3。

        表3 BS的80 g錐下沉20 mm液限與GB的76 g錐下沉17 mm液限對比

        由表3可知,兩種方法測得液限結(jié)果相差0.5%~3.0%,與翁奕等得出的液限差值范圍為1.0%~5.0%的對比結(jié)果基本吻合。

        3.2 GB與ASTM 塑限對比

        GB與ASTM塑限含水率對比見表4,兩者均采用搓滾法確定塑限含水率,在搓條直徑上有一定的差異。由試驗結(jié)果可以看出,ASTM塑限較GB塑限略小,差值范圍一般在2%以內(nèi)。

        表4 GB與ASTM 塑限含水率對比

        4 結(jié)論

        1)中、美、英規(guī)范液限含水率試驗的差異:ASTM無圓錐儀法,GB與BS的圓錐質(zhì)量和下沉深度均不相同。GB、ASTM、BS規(guī)范中均可采用碟式儀法,操作方法、判別標準類似,僅儀器底座的橡膠硬度不同。ASTM的碟式儀法分多點法和單點法;BS的圓錐儀法、碟式儀法均規(guī)定了多點法和單點法。

        2)中、美、英規(guī)范塑限含水率試驗差異:GB、ASTM、BS均可采用搓滾法,僅搓條直徑有差異;液塑限聯(lián)合測定法僅GB中有規(guī)定,ASTM還提供了滾軋設(shè)備法。

        2)GB的76 g錐下沉10 mm與BS 測得的液限結(jié)果線性擬合關(guān)系為:wL,GB=0.728 7wL,BS+5.917 1;GB的76 g錐下沉10 mm與ASTM碟式儀液限結(jié)果線性擬合關(guān)系為:wL,GB=0.725 4wL,ASTM+9.673 5;BS 與GB 76 g錐下沉17 mm測得液限的差值范圍為0.5%~3.0%。

        3)ASTM塑限略小于GB塑限,差值范圍一般小于2.0%。

        4)本文的結(jié)論均建立在一定數(shù)量的試驗數(shù)據(jù)上,但考慮到地基土性質(zhì)的復雜性和多樣性且試驗數(shù)據(jù)有限,故本文提出的經(jīng)驗關(guān)系也僅限于類似性質(zhì)的黏性土。

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