科普中国毛细管上升高度试验

土的毛细管水上升高度是水在土孔隙中因受毛细管作用而上升的最大高度,毛细管水强烈上升高度是对路基工程易发生危害的那部分毛细管水上升高度。土的毛细管水上升高度和速度与土的孔隙大小、结构、交换性阳离子的组成、温度等有关。

测定毛细管水上升高度的常用方法有正水头作用法和负水头作用法2种,另有塑限与含水率曲线交会法。正水头作用法和负水头作用法的试验原理都是根据毛细管水的弯液面所能支持的水柱重力算出土毛细管水上升高度。直接观测法(正水头作用法)适用于粗砂、中砂;土样管法(负水头作用法)适用于细砂、粉土和毛细管水上升高度较小的黏性土;塑限与含水率曲线交会法适用于测定黏性土的毛细管水强烈上升高度1。

1 主要仪器设备

1)直接观测法装置,包括支架、盛水器及厚壁玻璃管等。厚壁玻璃管内径为2~3 cm,长约100 cm,零刻度离底端1 cm,刻度读数自下而上,分度值0.5 cm,底端用金属网布包扎。

2)天平:称量2 000 g,最小分度值0.1 g。

3)漏斗、捣棒、锥形瓶、管夹等。

2 试验步骤

1)按有关规定制备试样,从制备好的试样中取1 500 g,用漏斗分数次装入玻璃管中,并用捣棒轻轻捣实,使密度均匀,达到所需的干密度。

2)将装好试样的玻璃管垂直插入盛水器中,使零刻度低于盛水器口,用两个管夹将玻璃管固定在支架上。

3)往盛水器中注水,使水面与玻璃管上的零刻度齐平。为了保持试验过程中盛水器内水位不变,可倒扣一个盛水的小锥形瓶。锥形瓶口安一细玻璃管与盛水器中的水面接触,用管夹将锥形瓶固定在支架上。

4)注水后,根据玻璃管中试样颜色变化,测记毛细管水上升高度,精确至0.5 cm。测记时间为5、10、20、30、60 min,以后每隔3~4 h测记一次,直至上升高度不变为止,取稳定值即为毛细管水上升高度2。

1 主要仪器设备

1)土样管毛管仪。

①玻璃筒:直径4~6 cm,高约12 cm,底部装有带孔橡皮塞。

②测压管:直径约1 cm,长度约200 cm。

③排气管:安有橡皮管和止水管夹。

④直尺:刻度分度值0.5 cm,零刻度与试样底部齐平。

2)天平:称量2 000 g,最小分度值0.1 g。

3)供水瓶、切土筒、盛土皿、切土刀、捣棒、称量盒等。

2 试验步骤

1)关闭管夹A、B、C,将供水瓶注满水。取代表性风干试样500~600 g,研散后分数次装入底部铺有金属网布的玻璃筒内,并逐次用捣棒捣实,使其均匀,达到所需的孔隙比,直至试样高度达8 cm为止。如系原状试样,用有刃口的金属简削取试样高约8 cm,推人玻璃筒中,使距简端约2 cm,四周间隙用蜡密封。玻璃筒下口用铺有筛布的橡皮塞塞紧,不漏气。若土中含有较多黏土颗粒,则在筛布上铺约1 cm厚的粗砂缓冲层,此时直尺零点应与缓冲层顶面齐平。

2)开启管夹A、B,使水缓缓地经测压管上升至试样下部。排尽管内空气至排气管流出的水中无气泡时,关闭管夹A、B。

3)间断地缓慢开启或关闭管夹B,使水面由下而上饱和试样,至试样顶面见水时,关闭管夹。

4)缓缓打开管夹C,使测压管右边的水面逐渐下降,至管内水面停止下降或开始上升时,记下此时测压管中水面读数,准确至0.5 cm,此读数即为毛细管水上升高度。

5)重复第2~4步骤,进行2次以上测定,取2次相接近结果的算术平均值2。

从试坑壁按间距15~20 cm自上而下采取土样,测定所取土样的含水率。根据试坑土质变化情况分层,并按搓条法测定各分层土的塑限。以取样深度为纵坐标,以含水率为横坐标,绘制深度与含水率关系曲线。再用竖直线段在图上标出相应土层的塑限,竖直线段与含水率曲线最上面的交点,即为毛细管水强烈上升高度的顶点,此点到地下水位的距离为毛细管水强烈上升高度。

1)主要仪器设备同含水率试验和界限含水率试验。

2)试验步骤:

①于试坑壁按间距15~20 cm自上而下采取土样,并按含水率试验的有关规定测定各间距所取土样的含水率。

②根据试坑土质变化情况分层,并按搓条法测定各分层土的塑限。

3)结果计算与绘图。

①计算土的含水率和土的塑限。

②以取样深度为纵坐标,以含水率为横坐标,绘制深度与含水率关系曲线。再用竖直线段在图上标出相应土层的塑限,竖直线段与含水率曲线最上面的交点,即为毛细管水强烈上升高度的顶点,此点到地下水位的距离为毛细管水强烈上升高度2。

THE END
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