俄标-标准土壤冻胀程度的实验室测定方法（译文）

Soils. Laboratory method for determination of frost-heave degree

1适用范围

本标准适用于黏性土、粉土、砂质土(黏粒含量不大于总质量的10%、粉粒含量不大于总质量的2%)、含有机质土以及人工填土，规定了在土工试验中测定土壤冻胀程度的实验室方法。

2规范性引用文件

本标准引用了下列跨国标准：

GB/T5180土壤物理性质的测定方法

GB/T12071土壤取样、包装、运输和贮存样品的要求GB/T12248土壤抗剪强度的测定直接剪切试验法

注：在使用本标准时，宜查询上述引用标准和分类标准在国际标准化组织跨国理事会(ISC)的官方网站、或在该委员会的标准化、计量与认证目录中的索引，或查询各国发布的相应国家标准目录。如标准为已修订版本，则应采用本标准所引用文件的现行有效版本。如在本标准所引用文件未作修订，则应采用其最新版本。

3术语和定义

本标准采用下列术语和定义：

3.1冻胀(冻胀性):在冻结过程中，由于孔隙水的结晶和冰透镜的形成，导致孔隙水饱和土体体积增大的现象。

3.2土壤冻胀程度：用以表征土壤冻胀性的指标。

3.3试样的冻胀相对变形：试样冻胀过程中的绝对竖向变形与试验开始时试样高度的比值。

4 一般规定

4.1 土壤的冻胀程度应按土壤试样在专用装置中的试验结果，依据试样冻胀相对变形εh的数值进行评定。

该装置可在给定的温度和湿度条件下，对所研究的土壤样本进行垂直冷冻，并测量其表面运动。

4.2 表1给出了土壤隆起程度取决于表1

4.3 对具有自然密度和含水量的未扰动土壤样品或具有给定密度和含水量的人工制备样品进行试验，其数值由试验方案根据结构施工和运行期间土壤水物理性质的可能变化而确定。

4.4 对至少三个平行的被测土壤样本进行测试。

4.5 ed值计算为平行测定结果的算术平均值。如果平行测定结果之间的差异超过30%,则应增加测定次数。

4.6.在测试结果的准备、实施和处理过程中，会保留一份日志，其格式见附录A。

5 土壤样品的选择和制备

5.1 扰动土的整体和样品的选择、包装、运输和储存必须按照GOST12071的要求进行。

5.2 在对冻结状态的土壤进行取样时，首先在与土柱取样层土壤自身重量压力相等的压力下将其解冻。

5.3 样品中大块夹杂物的尺寸不应超过20亳米。

5.4 使用金属模具，按照GOST5180标准规定的切割环法，从整体式土柱上切割出未扰动土样。金属模具的内尺寸与土样尺寸相匹配。使用挤压装置将土样从模具中取出，并放入试验装置支架中(见6.1)。用同种土壤中的填料填充粗土样表面不平整的部分。

5.5 按照GOST12248标准所述方法，采用逐层压实或压实法，在试样套管中制备具有规定密度和含水量的扰动土样。在土样制备过程中，套管内表面涂覆一层薄薄的凡士林或一层减摩材料(例如聚乙烯薄膜或氟塑料薄膜)。将套管连同土样一起放入试验装置中。

5.6 人工制备的粘土样品先用流水注入冻土层进行预冻，然后再解冻。冻融循环次数必须至少为两次。

5.7 样品的端面必须平整且彼此平行。

6 设备及装置

6.1 用于测定冻胀相对变形的装置必须包括：

Ø 用于创造、维持和控制特定条件以冷冻土壤样品的装置[冷却循环恒温器和(或)冷藏室];

Ø 用于测量土壤样品温度的装置(温度传感器、温度测量装置);

Ø 土壤样品垂直加载机构(杠杆式、液压式、气动式、机电式等压力机);

Ø 用于测量土壤样品垂直变形的装置(时钟式指示器、位置传感器、自动记录变形的装置等);

Ø 装有毛细多孔材料的水托盘和供水系统；

Ø 确保托盘内水温保持恒定的装置(恒温器)传感器、加热元件、恒温器等);

Ø 用于放置土填样本的支架：

Ø 隔热外壳。

确定土壤隆起程度的装置图见附录B.

6.2 用于确定土壤隆起程度的装置设计必须确保：

Ø 按要求的速度冷冻土壤样品；

Ø 土壤样品可能受到垂直荷载，其压力等于取样层土壤自身重力产生的压力，或者等于给定深度处结构物产生的预期压力；

Ø 隔热外壳的热阻不小于0.8m²KJ;保持托盘内水温适宜。

6.3测量设备(仪器)必须确保：

Ø 测量土壤样品垂直变形的误差不超过0.1毫米；

Ø 土壤样品温度测量误差不超过0.2℃。

6.4 圆柱形样品支架的内径必须至少为100mm,高度必须至少为150mm。支架内表面必须光滑、疏水且具有抗摩擦性能。支架在内部侧向压力下的抗拉强度必须至少为0.1MPa。

6.5 洁净的细砂、硅酸盐水泥等可用作框架托盘的毛细孔材料。毛细孔材料层的高度应为50毫米。

7 测试步骤

7.1 将装有土壤样品的支架(支架内壁涂有一层薄薄的凡士林或覆盖有一层防摩擦材料)放置在装置中湿润的毛细多孔托盘材料上，并进行以下操作：

Ø 检查样品装载机构杆相对于样品中心的位置；

Ø 安装用于测量土壤样品垂直变形的装置；

Ø 将托盘和容器装满水，或者连接一个持续供水系统，将水输送到样品及其加热装置；

Ø 在土壤样品中安装了温度传感器；

Ø 将载荷平稳地施加到土壤样品上，不产生冲击，按照6.2产生压力；

Ø 记录仪器的初始读数。

7.2 将装置置于冷藏室中，并安装冷却循环恒温器，在(1±0.5)℃的温度下保持至少24小时。

随后降低冷藏室或恒温器内的温度。土壤样品上端的温度应为-(4±0.2)℃,或对于盐碱土为-2.5℃,其中Top为被测土壤的冻结起始温度。试验温度可根据试验地点的温度和土壤条件选择。指定的温度应确保冻结锋的移动速率与自然条件下的冻结锋移动速率相似。

7.3 启动自动系统，使托盘中的水温保持在(2±0.2)℃。

7.4 在测试过程中，每隔12小时，从测量垂直变形和土壤样品顶部和底部温度的仪器中读取数据。

注意：为避免土壤过冷，试验开始12小时后，应轻轻敲击试件，使土填样品中的水分开始结晶。

7.5 在测试过程中，确保流向土壤样品的水流持续不断，并保持托盘中的水温。

注：在合理情况下，一无需额外润湿土壤样品即可进行测试。此时，需在土壤样品和毛细多孔材料之间放置一层不透水薄膜。

7.6 当土壤样品冻结至100毫米深度时，试验停止。

7.7试验完成后，立即将土样从支架中取出，沿垂直轴切割，测量冻土层的实际厚度(塑性冻土区除外),并描述其低温质地。

8结果处理

利用以下公式计算土壤样品冻胀相对变形E,精度为0.01:

εfh=hf/di      (1)

其中：

hf——为试验结束时土样的垂直变形量，单位为亳米；

di——土壤样品冻土层的实际厚度，亳米。

附录A(推荐)

土壤试验记录表，用于确定隆起程度。

目      的：                                 生产编号：  

采样深度：                                 取样日期：

样品编号：                                 土壤类型：                                           

土壤结构：                                 测试条件：                                 

样品直径d：                                 样品高度h：                                 

样品区A样品水分

样品密度

p—杠杆臂比

实验室主任

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负责执行人

职位、签名、姓氏、姓名首字母