土的室內(nèi)承載比（CBR）試驗(yàn)檢測(cè)及應(yīng)用

董月燈

摘要：土是路基施工中重要原材料之一，室內(nèi)承載比（CBR）是路基土和路面的強(qiáng)度指標(biāo)，本文通過(guò)制作不同干密度的CBR試件，經(jīng)過(guò)4晝夜飽水后檢測(cè)膨脹量并做貫入試驗(yàn)，得到不同擊實(shí)度時(shí)對(duì)應(yīng)的土的CBR值關(guān)系。根據(jù)擊實(shí)度與CBR關(guān)系圖進(jìn)一步判斷所選擇的土源能否滿足設(shè)計(jì)要求，為建設(shè)工程選擇土源提供依據(jù)。

Abstract： Soil is one of the important raw materials in subgrade construction. The California bearing ratio （CBR） is the strength index of subgrade soil and pavement. This paper produces CBR specimens with different dry densities and measures the amount of expansion after 4 days of flooding， and conducts penetration test. The CBR value relationship of the corresponding soil when different degrees of compaction are obtained. According to the relationship between the degree of compaction and the CBR， it is further determined whether the selected soil source can meet the design requirements and provide a basis for selecting the soil source for the construction project.

關(guān)鍵詞：室內(nèi)承載比;CBR;試驗(yàn)檢測(cè);土;路基施工

Key words： California bearing ratio;CBR;test detection;soil;roadbed construction

中圖分類號(hào)：U416.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）12-0182-03

0 ?引言

美國(guó)加州公路管理局（California Highway Administration）首先提出了承載比試驗(yàn)，簡(jiǎn)稱CBR（California Bearing Ratio）。所謂的CBR值是說(shuō)當(dāng)試驗(yàn)材料的貫入深度達(dá)到2.5mm時(shí)，其荷載強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)碎石貫入同樣深度時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)荷載強(qiáng)度之比。不同貫入深度時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)荷載及強(qiáng)度見表1。

1 ?某道路工程土的承載比（CBR）試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

1.1 擊實(shí)試驗(yàn)

在50℃烘箱中對(duì)典型的土壤樣品進(jìn)行干燥，粉碎土壤顆粒，使其通過(guò)5mm篩子。按四分法至少準(zhǔn)備5個(gè)試樣，每個(gè)試樣取干土6000g（加上后面準(zhǔn)備成型9個(gè)CBR試件，總共需要100公斤或者更多的土壤樣本）添加不同的水分（以2-3%的含水率間隔增加，其中至少2個(gè)大于最佳含水率，2個(gè)小于最佳含水率）將稱重的水均勻地噴灑在樣品上，用鏟子將樣品徹底混合，悶料一夜備用。根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》JTG E40-2007表T0131-1的擊實(shí)試驗(yàn)方法中的重型II-2法，對(duì)準(zhǔn)備好的樣品進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)。擊實(shí)完成后，樣品不得過(guò)高。土樣的的頂面不得超過(guò)筒高6mm。擊實(shí)后，將試樣頂面刮平，稱試樣和擊實(shí)筒質(zhì)量后，用脫模器將樣品脫出，從樣品中心取部分有代表性的土樣測(cè)定含水率，計(jì)算至0.1%。含水量必須平行測(cè)量?jī)纱巍Ｈ∑渌阈g(shù)平均值，測(cè)定含水率的土樣用量及含水率允許平行差值應(yīng)符合JTG E40-2007中相關(guān)規(guī)定。擊實(shí)得到該土樣不同含水率與濕密度，再根據(jù)測(cè)得的含水率計(jì)算土壤干密度，不同的含水率和相應(yīng)的干密度之間的關(guān)系見表2，干密度和含水率之間的關(guān)系曲線繪制見圖1。

浸潤(rùn)時(shí)間：重粘土不低于24h，輕粘土不低于12h，砂土不低于1h。共需制備3種不同的干密度試樣，這樣共制作了9個(gè)試樣，試樣每一層的擊實(shí)次數(shù)分別為98和59以及27次。樣品的干密度分別為最大干密度的約90%，最大干密度的95%和最大干密度的100%。試樣浸潤(rùn)好后，稱取空試筒質(zhì)量，將擊實(shí)試筒安裝到擊實(shí)儀底座上，將浸潤(rùn)好的試樣分3層裝入擊實(shí)筒，每一層試樣安裝完成后錘擊規(guī)定的擊實(shí)次數(shù)（98、50或27次），第一層和第二層完成后，用螺絲刀將表面拉毛，再繼續(xù)添加下一層土樣。重復(fù)上述試驗(yàn)方法進(jìn)行下一層擊實(shí)。最后一層擊實(shí)完成后試樣高度不能高出筒高10mm。然后取出試筒，用刮刀或者修土刀沿試筒頂部刮平整，再用干凈的布擦凈筒外壁，稱試筒和試件合計(jì)質(zhì)量，并用余土測(cè)定含水率。

1.3 泡水測(cè)膨脹量試驗(yàn)及貫入試驗(yàn)

從樣品的上表面取下已經(jīng)損壞的濾紙，并且用干凈的濾紙?zhí)鎿Q。將裝有試件的試筒安裝到帶有多孔板的配套試架上，并且在試件頂部的穿孔板上加四塊荷載板，將帶有試件的試驗(yàn)架移入水箱（不添加水），在浸泡前安裝百分表并讀取泡水前百分表讀數(shù)。然后加水入水箱，使試件全部在浸沒在水中。直至水面保持在試件頂部25mm左右。試件浸泡4晝夜后，測(cè)量浸泡后的百分表讀數(shù)，然后從水箱中取出試件，將水從試件的頂部倒出，放置15分鐘，然后移除試架、荷載板和濾紙，稱量泡水后筒和試件的總質(zhì)量。并計(jì)算試件的吸水量和膨脹量，吸水量和膨脹量分別按下式計(jì)算：

吸水量=泡水后筒和試件的總質(zhì)量-泡水前筒與試件質(zhì)量

1.4 貫入試驗(yàn)

將稱好質(zhì)量的試筒連同試件一起移至承載比試驗(yàn)儀的升降臺(tái)座上上進(jìn)行貫入試驗(yàn)。先在試樣頂面加4塊荷載板，安裝好貫入桿及量測(cè)貫入深度的百分表，調(diào)整偏球座，使貫入桿和試樣表面完全水平接觸。在貫入開始時(shí)對(duì)貫入桿施加45N預(yù)加載后，讀取測(cè)力計(jì)和測(cè)量貫入深度的百分表的初始讀數(shù)。然后以1～1.25mm/min的速度貫入試樣，同時(shí)測(cè)量測(cè)力計(jì)讀數(shù)和相應(yīng)的貫入深度讀數(shù)，并注意確保在貫入2.5mm深度前有不少于5組的讀數(shù)，因此，測(cè)力計(jì)的第一個(gè)讀數(shù)應(yīng)該是貫入深度為0.3mm-0.4mm左右時(shí)的讀數(shù)。在貫入試驗(yàn)結(jié)束后，繪制p-l曲線圖，由測(cè)力計(jì)測(cè)得的單位壓力（P）作為橫坐標(biāo)，貫入深度（l）為縱坐標(biāo)。一般取貫入深度為2.5mm時(shí)的荷載強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)荷載強(qiáng)度的比作為承載比（CBR），即

如果5.0mm的結(jié)果大于2.5mm，則應(yīng)重新進(jìn)行試驗(yàn)，如果結(jié)果仍然相同，則使用5mm的結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果匯總見表3。

精密度和允許差：

如果根據(jù)三個(gè)試件的平行試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出的承載變異系數(shù)CV>12%，則去除偏差較大的值，并取其余兩個(gè)結(jié)果的平均值。如果承載比變異系數(shù)CV<12%和由三個(gè)平行測(cè)試結(jié)果計(jì)算的干密度偏差小于0.03g/cm3，則取三個(gè)結(jié)果的平均值。如果通過(guò)三個(gè)測(cè)試結(jié)果計(jì)算的干密度偏差超過(guò)0.03g/cm3，則去除大的偏差值，并取其余兩個(gè)的平均值。

承載比小于100，相對(duì)偏差不大于5%;承載比大于100，相對(duì)偏差不大于10%。

由于該土樣的5mm的結(jié)果大于2.5mm，所以要重新做一次試驗(yàn)，第二次試驗(yàn)的結(jié)果匯總見表4。

由第二次試驗(yàn)結(jié)果得知，各項(xiàng)試驗(yàn)平行偏差均滿足要求，5.0mm時(shí)承載比值大于2.5mm時(shí)的值，所以取5.0mm時(shí)的承載比結(jié)果為本次試驗(yàn)結(jié)果。

2 ?CBR試驗(yàn)數(shù)據(jù)在該道路工程的實(shí)際應(yīng)用

2.1 以CBR值為橫坐標(biāo)，擊實(shí)度為縱坐標(biāo)繪制擊實(shí)度與CBR關(guān)系圖見圖2。

2.2 用內(nèi)插法求出設(shè)計(jì)擊實(shí)度對(duì)應(yīng)的CBR值并判斷該擊實(shí)度時(shí)的CBR值能否滿足設(shè)計(jì)要求，見表5。

從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，土的工程特性在不同狀態(tài)時(shí)是不一樣的，同一土樣在不同擊實(shí)功作用下其干密度、擊實(shí)度、吸水量、膨脹量及其CBR值是不斷變化的。工程中許多項(xiàng)目委托方或檢測(cè)人員往往對(duì)CBR值的概念不是太清楚，往往只委托或只是做了一組3個(gè)試件的98擊（即最大干密度試件）的CBR試件。而我們工程實(shí)際施工中，不同部位層次的設(shè)計(jì)擊實(shí)度是不同的，現(xiàn)場(chǎng)施工也不可能擊實(shí)到最大干密度狀態(tài)，所以僅僅對(duì)一組98擊的CBR試件的檢測(cè)就沒有任何意義了。

3 ?結(jié)論

①CBR試驗(yàn)周期長(zhǎng)、工作量大，影響試驗(yàn)檢測(cè)精度的環(huán)節(jié)眾多，尤其要注意要采取四分法取樣及制備試樣時(shí)充分拌合到均勻狀態(tài)并滿足浸潤(rùn)時(shí)間要求，減少檢測(cè)數(shù)據(jù)離散性。

②隨著擊實(shí)度增加，土的CBR值也隨之增大，吸水量降低，膨脹量降低。

③工程實(shí)際應(yīng)用中必須要制備3個(gè)不同擊實(shí)度的CBR試件共9個(gè)，通過(guò)內(nèi)插法求得設(shè)計(jì)擊實(shí)度對(duì)應(yīng)的CBR值。

參考文獻(xiàn)：

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