粗粒土和巨粒土最大干密度试验振动台法

1.总则
1.1.本细则采用振动台法测定无粘性自由排水粗粒土和巨粒土（包括堆石料）的最
大干密度。

1.2.本细则适用于通过0.075mm标准筛的干颗粒质量百分数不大于15%的无黏性自
由排水粗粒土和巨粒土。

1.3.本细则对于最大粒径大于60mm的巨粒土，因受试筒允许最大粒径的限制，宜按
规定处理。

2.仪具与材料
2.1振动台：固定于混凝土基础上；振动台面尺寸至少550mm×550mm，且具有足够
的刚度。

振动台最大负荷应满足试筒、套筒、试样、加重底板及加重块等质量的要求，不宜小于200kg；其频率20～60Hz可调，双振幅0～2mm可调。

2.2 试筒：圆柱形金属筒，按表1.1规定选用。

试筒容积宜用灌水法每年标定一次。

2.3套筒:内径与试筒（见表1.1）配套一致，且与试筒紧密固定后内壁成直线连接。

2.4加重底板：底板为13mm厚的钢板，其直径略小于相应试筒内径，中心应有φ15mm
未穿通的提吊螺孔。

2.5加重块：对于相应采用的试筒，加重块及其加重底板在试样表面产生的静压力
应为18kPa。

2.6百分表及表架：百分表量程至少50mm以上，分度值为0.025mm。

表架支杆应能
插入试筒导向瓦套孔中，并使百分表表头杆中心线与试筒中心线或内壁面平行。

2.7台秤:应具有足够测定试筒及试样总质量的量程,且达到所测定土质量0.1%的精
度。

所用台秤，对于φ280mm试筒，量程至少50kg，感量6g；对于φ152mm试筒，量程至少30kg，感量2g。

2.8起吊机：起重量至少180kg。

2.9标准筛：60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm、0.075mm。

2.10其他工具：如加重底板提手、烘箱、金属盘、小铲、大勺及漏斗、橡皮锤、秒
表、直钢尺、试筒布套等。

试样质量及仪器尺寸（表1.1）
3.试样
3.1采集代表性试料，妥善贮存备用。

3.2 采用标准筛分法（T0115-2007）测定各粒组的颗粒百分数。

3.3 对于粒径大于60mm的巨粒土，因受试筒允许最大粒径的限制，应按相似级配法
制备缩小粒径的系列模型试料。

相似级配法粒径及级配按以下公式计算。

相似级配模型试料粒径：
式中：D——原型试料级配某粒径，mm；
d——原型试料级配某粒径缩小后的粒径，即模型试料相应粒径，mm；
M
r
——粒径缩小倍数，通常称为相似级配模比。

式中：
max
D——原型试料级配最大粒径，mm；
m ax
d——试样允许或设定的最大粒径，即60mm，40mm，20mm，10mm等。

相似级配模型试料级配组成与原型级配组成相同，即：
式中：P
Mr ——原型试料粒径缩小M
r
倍后（即为模型试料）相应的小于某粒径
d含量百分数，%；
——原型试料级配小于某粒径D的含量百分数，%。

P
p
3.4如果采用干土法进行试验，则需将试样在烘箱内烘至恒重，并用烘干法测定现
场试料的含水率。

烘干后，应完全剥去弱胶结物，以免增大颗粒的自然尺寸。

4.试验步骤
4.1干土法
4.1.1充分拌匀烘干试样，即使其颗粒分离程度尽可能小；然后大致分成三份。

测
定并记录空试筒的质量。

4.1.2用小铲或者漏斗将任一份试样徐徐装填入试筒，并注意使颗粒分离程度最小
（装填量宜使振毕密实后的试样等于或略低于筒高的1/3）；抹平试样表面。

然后可用橡皮锤或者类似物敲击几次试筒壁，使试料下沉。

4.1.3放置合适的加重底板于试样表面上，轻轻转动几下，使加重底板与试样表面
密合一致。

卸下加重底板把手。

4.1.4将试筒固定于振动台面上，装上套筒，并与试筒紧密固定。

将合适的加重块
置于加重底板上，其上部尽量不与套筒内壁接触。

4.1.5设定振动台在振动频率50Hz下的垂直振动双振幅为0.5mm；或在振动频率60Hz
下的垂直振动双振幅为0.35mm。

振动试筒及试样等，在50Hz下振动10min；在60Hz下振动8min；振毕卸去加重块及加重底板。

4.1.6按本细则4.1.2至4.1.5步骤进行第二层、第三层试料振动压实。

但第三层
振毕加重底板不再立即卸去。

4.1.7卸去套筒，然后检查加重底板是否与试样表面密合一致，即按压加重底板边
缘，看其是否翘起，若翘起则宜在试验报告中注明。

4.1.8将百分表架支杆插入每个试筒导向瓦套孔中；刷净试筒顶沿面上及加重底板
上位于试筒导向瓦两侧测量位置所积落的细粒土，并尽量避免将这些细粒土刷进试筒内。

然后分别测读并记录试筒导向瓦每侧试筒顶沿面（中心线处）各三
）；再从加重底板个百分表读数，共12个读数（其平均值即为百分表初读数R
i
）。

上测读并记录出相应读数（其平均值即为百分表终读数R
f
4.1.9卸去加重底板，并从振动台面上卸下试筒。

在此过程中，尽可能避免加重底
板上及试筒沿面上落积的细粒土进入试筒里。

如这些细粒土质量超过试样总质量的0.2%，应测定其质量并注明于试验报告中。

4.1.10在合适的台秤上测定并记录试筒及试样总质量，扣除空试筒质量即为试样质。

量，或仔细将试筒里试样全部倒入已知质量的盘中称量。

计算最大干密度ρ
dmax 4.1.11重复本细则4.1.1至4.1.10步骤，直至获得一致的最大干密度值（最好在
2%内）。

如果发现产生过分的颗粒破碎或者是有棱角的石渣、堆石料或风化软弱岩试料，则宜尽量制备足够数量代表性试样，以避免单个试样重复使用。

4.2湿土法
4.2.1按湿法试验时，可对烘干试料加足量水，或用现场湿土料进行。

拌匀试料颗
粒级配及含水率（使颗粒分离程度尽可能小），然后大致分成三份。

如果向干料中加水，则需最小饱和时间约1/2h；加水量宜加到足够份量，即在拌和盘中无自由水滞积，且在振密过程中基本保持饱和状态。

注：对于估算向烘干试料中的加水量，起初可尝试每4.5Kg试料约加1000mL的水量，或按下式估算：
式中：
M——加水量，g；
W
M——试样质量，g；
S
ρ——水的密度，1000kg/m3；
w
ρ——由起初振密结果所估算的干密度，kg/m3；
d
Gs——土粒比重。

4.2.2装试筒于振动台上。

启动振动台，用小铲或勺将任一份湿料徐徐装填入试筒
（装填料宜使振毕试样等于或略低于筒高的1/3）。

每次添加试料后，宜察看试样表面是否滞积有少量自由水。

若无，可用海棉蘸水挤入，、小器皿注入或其它工具加入足量水。

在此过程中，振动台的振幅或振动频率或这两者须随时调节，以阻止试样颗粒过分沸动或松散。

大致振动2-3min后，宜用尽可能不带走土粒的办法吸去试样表面的所有自由水。

4.2.3按本细则4.1.3～4.1.5步骤装上加重底板套筒及加重块。

4.2.4振动试筒及试样等，按本细则4.1.5步骤进行振动。

振毕，卸去加重块及加
重底板，吸去试样表面所有自由水。

4.2.5按本细则4.1.3～4.1.5步骤进行第二层、第三层试料的振动压实，但第三层
振毕加 重底板不再卸去。

4.2.6卸下套筒，吸去加重底板上及边缘的所有自由水，按4.1.8步骤测读并记录
百分表读数。

4.2.7 按本细则4.1.9步骤卸下加重底板及试筒，然后测定并记录试筒与试样的总
质量。

为测定试样的含水率，仔细地将试筒中全部湿试样倒入已知质量的盘中，并将黏附于试筒内壁及筒的所有颗粒冲洗于盘中，然后在烘箱中将试样烘至恒量，测定并记录其烘干质量。

5.结果整理
5．1对于干土法，最大干密度按下式计算：
ρdmax =M d /V
式中：ρdmax ——最大干密度，计算至0.1（kg/m 3）
M d ——干试样质量；V ——振毕密实试样体积；
V=[V c -A c (△H/10)]×10-6；V c ——标定的试筒体积；
A c ——标定的试筒横断面积；
△H ——（R i -R f ）+T p ；R i ——初始百分表读数；
R
f
——振毕后加重底板上相对位置百分表终读数的均值；
T
p
——加重底板的厚度。

5．2对于湿土法，最大干密度按下式计算：
ρ
dmax =M
m
/(1+0.01ω)/V
式中：M
m
——振毕密实湿试样质量；ω——振毕密实试样含水率（%）。

6．相关文件
6.1《公路土工试验规程》JTG E40-2007
7.相关记录
7.1《粗粒土和巨粒土最大干密度试验（振动台法）原始记录表》
粗粒土和巨粒土最大干密度
（振动台法）检测细则
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2008-07-01发布 2008-07-01实施
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