灌砂法试验 (1)

试验一挖坑灌砂法测定压实度试验

1、目的和适用范围

本试验法适用于在现场测定细粒土、砂土类和砾类土的密度。试样的最大粒径一般不得超过15mm，测定密度层的厚度为150-200mm。在测定细粒土的密度时，可以采用φ 100mm 的小型灌砂筒。如最大粒径超过15mm，则相应地增大灌砂筒和标定灌的尺寸，例如，粒径达40-60mm的粗粒土，灌砂筒和现场试洞的直径应为150-200mm。

2、仪器设备

①灌砂筒：金属圆筒（可用白铁皮制作）的内径为100mm，总高360mm。

②金属标定罐：内径100mm，高150mm和200mm的金属罐各一个，上端周围有一罐缘。(由于某种原因，试坑不是150mm或200mm时标定罐的深度应该与拟挖试坑深度相同)

③基板：一个边长350mm、深40mm的金属方盘，盘中心有一个直径100mm的圆孔。

④玻璃板：边长约 500~600mm 的方形板。

⑤饭盒（存放挖出的试样）若干

⑥台秤：称量 10 ～ 15kg ，感量5g。

⑦其他：铝盒、天平、烘箱等。

⑧量砂：粒径 0.25 ～ 0.50mm 清洁干燥的均匀砂，约 20 ～ 40kg ，应先烘干，并放置足够的时间，使其与空气的湿度达到平衡。

3 、仪器标定

确定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量。

(1) 在灌砂筒筒口高度上，向灌砂筒内装砂至距离筒顶 15mm 左右为止。称取装入筒内砂的质量 m 1 ，准确至 1g 。以后每次标定及试验都应该维持装砂高度与质量不变。

(2) 将开关打开，让砂流出，并使流出砂的体积与工地所挖试坑内的体积相当（或等于标定罐的容积），然后关上开关，并称量砂筒内砂的质量m5，精确至1g。

(3) 将罐砂筒放在玻璃板上，打开开关，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，关上开关，并小心地取走灌砂筒。

(4) 收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至 1g ，玻璃板上的砂就是填满筒下部圆锥体的砂。

(5) 重复上述测量至少三次；最后取其平均值m2，准确至1g。

4 、确定量砂的密度

(1)用水确定标定罐的容积V 。将空罐放在台秤上，使灌的上口处于水平位置，读计灌的质量m7,准确至1g。向标定罐中加水，注意不要将水弄到台秤上或灌的外壁；将一直尺放在灌顶，当灌中的水快接近直尺时，用滴管往灌中加水，直到水面接触直尺；移去直尺，读计灌和水的质量m8。

标定罐的体积v按下式计算：v=（m8-m7）/ρw

式中：v---标定罐的容积（ cm 3 ）；

m7---标定灌质量（g）；

m8---标定罐和水的总质量（g）；

ρw ---水的密度(g/cm 3 )

(2) 在储砂筒中装入质量为 m 1 的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，打开开关，让砂流出，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关，取下灌砂筒，称取筒内剩余砂的质量，准确至 1g 。重复上述测量三次，最后取其平均值m3,精确至1g。

(3) 按式计算填满标定罐所需砂的质量 Ma g ：

m a =m 1 - m 2 - m 3

式中： m a ———标定罐中砂的质量（ g ）；

m 1 ———装入灌砂筒内的砂的总质量（ g ）；

m 2 ———灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（ g ）；

m 3 ———灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量（ g ）。

(4) 按式（ 4 － 2 ）计算量砂的单位质量γ S ：

r S = m a / V

式中：r S ———量砂的单位质量 (g/cm 3 ) ；

V ———标定罐的体积（ cm 3 ）。

5 、试验步骤

（ 1 ）在试验地点，选一块约40cm×40cm平坦表面，并将其清扫干净；将基板放在平摊表面上；如此表面的粗糙度较大时，则将盛有量砂m5 的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量m 6，准确至 1g 。

（ 2 ）取走基板，并将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净；将基板放回清扫干净的表面上，沿基板中孔凿洞，洞的直径100mm。在凿洞过程中，应注意不使凿出的材料丢失，并随时将凿松的的材料取出，装入已知质量的塑料袋中，密封。试洞的深度应与标定罐高度接近或一致。凿洞毕，称此塑料袋中全部是试样质量，准确至1g。减去已知塑料袋质量后，即为试样的总质量mt。

（ 3 ）从挖出的全部材料中取有代表性的样品，放在铝盒中，测定其含水量w 。样品的数量：对于细粒土，不少于 100g ；对于粗粒土，不少于 500g 。

（ 4 ）将基板安放在试洞上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂到要求质量 m 1 ），使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞，打开灌砂筒的开关，让砂流入试坑内，关闭开关，小心取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量m4，准确至 1g 。

（ 5）如清扫干净的平坦的表面上，粗糙度不大，则不需要放基板，将灌砂筒直接对准放在挖好试洞上，打开筒开关，让砂流入试洞内，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量m4，准确至 1g 。

（ 6 ）取出试洞内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应该重新烘干、过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。

（ 7 ）如果试洞中有较大孔隙，量砂可能进入孔隙时，则应按照试洞外形，松弛地放入一层柔软的纱布。再进行灌砂工作。

6、结果整理

1 、按下式计算填满试坑所需的砂的质量：

灌砂时，试坑上放在基板时：

m b = m 1 – m 4 －（ m 5 – m 6 ）

灌砂时，试坑上不放基板时：

m b = m 1 –m ˊ4 – m 2

式中： m b ———砂的质量（ g ）；

m 1 ———灌砂前灌砂筒内砂的质量（ g ）；

m 2 ———灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量（ g ）；

m 4 、 m ˊ 4 - ———灌砂入试洞后，筒内剩余砂的质量（ g ）；

m 5 – m 6 ———灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量（ g ）。

2 、按下式计算试验地点土的湿密度

式中 :ρw---土的湿密度(g/cm 3 ) ；

m w- ——试坑中取出的全部材料的质量（ g ）；

Mb---填满试洞所需砂的质量（ g ）；

γ s ——量砂的单位质量 (g/cm 3 ) 。

3. 、按下式计算试坑材料的干密度ρ d (g/cm 3 ) 。

式中 :ρ d---土的干密度(g/cm 3 )，计算至0.01；

ρw---土的湿密度(g/cm 3 )；

w ——试坑材料的含水量（ % ）。