ICS93.020

CCSP22

13

河北省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB13/T6022—2024

地基土快速加荷固結(jié)試驗規(guī)程

2024-10-28發(fā)布2024-11-28實施

河北省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

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前言

本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則—第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)

定起草。

本文件提出單位：河北省水利廳。

本文件起草單位：石家莊鐵道大學(xué)、河北省水利工程局集團有限公司、河北正拓巖土工程有限

公司

本文件主要起草人：張力霆、丁紅強、齊榮浩、靳中磊、張少雄、安喜坡、高翔、王艷龍、王小

達、梅生啟、劉越、崔釘丁、馮艷欽、何小軍、閆婷婷、楊海林、靳素顯、耿鑫鑫、李鑫、李保琦、

張帥、馬曉君。

I

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地基土快速加荷固結(jié)試驗規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了地基土快速加荷固結(jié)試驗的技術(shù)要求。

本文件適用于地基土（細粒土）的固結(jié)試驗，測定土體在荷載作用下產(chǎn)生變形的過程及相關(guān)固

結(jié)參數(shù)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用

文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）

適用于本文件。

GB55017-2021工程勘察通用規(guī)范

GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）

GB/T50123-2019土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50125-2019工程巖土試驗方法標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50145-2007土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)

TB10102-2023鐵路工程土工試驗規(guī)程

YS/T5225-2016土工試驗規(guī)程

JTG3430-2020公路土工試驗規(guī)程

3術(shù)語和定義

本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。

4總體要求

本方法適用于細粒土地基的壓縮性指標(biāo)和固結(jié)參數(shù)的測定，對細粒土中含有一定粘粒土的能夠

快速準(zhǔn)確確定壓縮性指標(biāo)和固結(jié)參數(shù)。

本方法是粘性土試樣在側(cè)限和軸向排水條件下，采用傳統(tǒng)固結(jié)儀的加壓系統(tǒng)與本方法所研制的

固結(jié)容器組合，在瞬間加載方式下可快速確定粘性土試樣的固結(jié)參數(shù)和固結(jié)速率。

試樣的制備可按GB/T50123-2019規(guī)定要求進行；測定試樣的密度和含水率等與本文件有關(guān)的方

法可按GB/T50123-2019規(guī)定要求進行，如果為非飽和，試驗前需對試樣進行飽和，試樣飽和的方法

按GB/T50123-2019規(guī)定要求進行。其他相關(guān)基礎(chǔ)性試驗須與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)關(guān)于固結(jié)試驗和應(yīng)變

控制加荷固結(jié)試驗等要求保持一致。

5試驗設(shè)備

本方法可采用傳統(tǒng)的磅秤式高壓固結(jié)儀、中高壓多聯(lián)固結(jié)儀、氣壓多聯(lián)固結(jié)儀等。以磅秤式高

壓固結(jié)儀為例，本文件所述試驗方法，除固結(jié)容器外，其余儀器結(jié)構(gòu)和部件均采用原儀器設(shè)備系統(tǒng)。

特制的固結(jié)容器要求試樣環(huán)刀和護環(huán)與剛性底座之間要密封，而且能夠經(jīng)受1.0MPa的內(nèi)壓不

泄漏。

1

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圖1固結(jié)容器示意圖

6試驗步驟

按GB/T50123-2019相關(guān)規(guī)定制備試樣。

按GB/T50123-2019相關(guān)規(guī)定測定試樣的密度和含水率。

按GB/T50123-2019相關(guān)規(guī)定對試樣進行飽和。

按GB/T50123-2019相關(guān)規(guī)定測定飽和試樣的密度和含水率。

將固結(jié)容器底部連接孔隙水壓力傳感器的閥門打開，用蒸餾水（或純凈水）排除底部滯留的氣

泡。并將容器底部透水板用蒸餾水（或純凈水）飽和，使水淹蓋底部透水板，透水板上放置濾紙。

將裝有飽和試樣的環(huán)刀居中放置在固結(jié)容器底座頂部中心部位，將橡膠密封圈套在環(huán)刀外側(cè)推

到容器底座頂部貼緊底座，裝壓環(huán)扣住橡膠密封圈，裝護環(huán)于壓環(huán)上部并用壓力螺栓桿穿過護環(huán)的

預(yù)留孔與容器底座的螺栓孔連接擰緊，使環(huán)刀和壓環(huán)與底座密封，裝導(dǎo)向環(huán)于試樣環(huán)刀頂部，試樣

頂部放置濾紙、透水板、加壓蓋板。將裝好試樣的固結(jié)容器放置到傳統(tǒng)固結(jié)儀軸向加荷設(shè)備正中，

將各部分妥善銜接。在組裝固結(jié)容器時，孔隙水壓力測量系統(tǒng)不應(yīng)帶入氣體，否則將使測得的孔隙

水壓力具有滯后性，影響試驗精度。

裝上位移傳感器（或百分表），并對試樣施加1kPa的設(shè)置預(yù)壓荷載，然后調(diào)整孔隙水壓力和

位移傳感器初始讀數(shù)或零讀數(shù)。

選擇適宜的荷載率。荷載率可按表1選擇初步估計值。試驗時，若呈現(xiàn)的超孔隙水壓力值超出

建議的范圍，可調(diào)整荷載率。

2

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表1荷載率

塑性指數(shù)Ip荷載率塑性指數(shù)Ip荷載率

(％)（(P2-P1)/P1）(％)（(P2-P1)/P1）

＜10（粉土）117～24（一般性黏土）1

10～17（粉質(zhì)黏土）1＞24（高塑性黏土）≤0.5

注：表中P1，P2為相鄰兩級荷載，P1為前一級，P2為后一級。

接通采集系統(tǒng)電源。將采集系統(tǒng)（一般采用多通道應(yīng)變儀）與孔隙水壓力傳感器和位移傳感器

連接，采集初始讀數(shù)。采集頻率和時間間隔可參見本文件5.13；如采用人工采集數(shù)據(jù)，可將位移傳

感器更換為百分表。在所選定的豎向荷載率下，對固結(jié)容器的加壓蓋板施加軸向荷載并傳遞給試樣，

試樣將產(chǎn)生同向變形。

對于粉土、粉質(zhì)黏土等一般性黏土，荷載率為1，荷載等級如表2所示；對于高塑性黏土，荷

載率為0.5，荷載等級如表2所示。最后一級荷載應(yīng)大于土層的自重應(yīng)力+附加應(yīng)力之和100~200KPa。

表2荷載等級

地基土分類荷載等級（KPa）

一般性黏土25、50、100、200、400、800、1600、3200

高塑性黏土25、37、50、75、100、150、220、330、490、740、1100、1600、2400、3600

需要確定地基土的先期固結(jié)壓力Pc時，荷載率宜小于1，可采用≤0.5倍。最后一級荷載應(yīng)大

于1000kPa，使e～logP曲線下段出現(xiàn)直線段。

施加第一級荷載。第一級荷載的大小視土的軟硬程度分別采用25或50kPa（第一級實加荷載

應(yīng)減去預(yù)壓荷載）。試驗設(shè)備如系杠桿加壓框架式壓縮儀，在試驗過程中，應(yīng)始終保持加壓杠桿水

平。

如需測定沉降速率確定固結(jié)系數(shù)Cv，加荷后可按下列時間順序測記位移傳感器（或量表）讀

數(shù)：6"、15"、1'、2'15"、4'、6'15"、9'、12'15"、16'、20'15"、25'、30'15"和36'，如不需測

定沉降速率確定固結(jié)系數(shù)，可按可按下列時間測記位移傳感器（或量表）讀數(shù)：10'、20'、30'。

每級荷載下壓縮或固結(jié)25'或36'，待孔隙水壓力穩(wěn)定。測記讀數(shù)后，施加第二級荷載。依此

逐級加荷至試驗結(jié)束。

對于回彈試驗，可在某級荷載下壓縮或固結(jié)25'或36'后卸荷。卸荷時關(guān)閉孔隙壓力測量系統(tǒng)，

直至卸完為止。每次卸荷后的回彈測記標(biāo)準(zhǔn)與加荷相同，并測記每級荷載及最后無荷載時的回彈讀

數(shù)?；貜椡瓿珊?，打開孔隙水壓力測量系統(tǒng)，監(jiān)測孔隙水壓力，并允許其消散。

固結(jié)試驗完成后，從固結(jié)儀中取出整個試樣，用干濾紙吸去試樣兩端表面水分，稱量、烘干，

測定全試樣試驗后的干密度及含水率。

7成果整理

按式（1）計算試樣的初始孔隙比e0

Gw(10.01)

wS0…………………（1）

e01

d

式中：

e0——試樣的初始孔隙比；

w0——試樣的初始含水率（%）；

3

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Gs——試樣的比重；

3

w——水的重度（kN/cm）；

3

d——土的干重度（kN/cm）。

某級荷載t時刻試樣的孔隙比ei按式（2）計算

h

e(1)iee00…………………（2）

H0

式中：

——某級荷載t時刻的孔隙比；

h——t時刻內(nèi)試樣的總變形量（cm）；

H0——試樣初始高度（cm）。

試驗過程中某級荷載t時刻的平均有效應(yīng)力按式（3）和式（4）計算

put…………（3）

2

utu…………（4）

bt

式中：

p——t時刻施加在試樣上的總荷載（kPa）；

ut——t時刻換算的試樣平均孔隙水壓力（kPa）；

ubt——t時刻測定的試樣底部孔隙水壓力（kPa）。

某級荷載范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)按式（）計算

aV5

ee

ii1…………（5）

aV

ii1

式中：

——某級荷載t時刻的孔隙比；

i——某級荷載在t時刻的有效應(yīng)力（kPa）。

某級荷載范圍內(nèi)的壓縮模量Es和體積壓縮系數(shù)mv按式（6）和式（7）計算

1ei11

Esii1……………（6）

ei1eimv

1a

v………（7）

mv

Eesi1

式中：

——某級荷載t時刻的孔隙比；

——某級荷載在t時刻的有效應(yīng)力（kPa）。

根據(jù)計算結(jié)果繪制單位沉降量Si或孔隙比e與有效應(yīng)力的壓縮曲線。

根據(jù)試驗結(jié)果繪制e~log曲線，原狀土的先期固結(jié)壓力Pc的確定方法見圖2，做

曲線，在曲線上首先找出最小曲率半徑Rmin點O。過O點做水平線OA、切線OB及角AOB的平分線OD，

OD與曲線的直線段C的延長線交于點E，則對應(yīng)于E點的壓力值即為該原狀土的先期固結(jié)壓力Pc。

4

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圖2e~log曲線和確定Pc示意圖

壓縮指數(shù)Cc及回彈指數(shù)Cs按式（8）計算

ee

ii1…………………（8）

CC（cs或）=

loglogii1

式中：

ei——某級荷載t時刻的孔隙比；

i——某級荷載在t時刻的有效應(yīng)力（kPa）。

壓縮指數(shù)即為曲線直線段的斜率。用同樣方法在回彈曲線上求其平均斜率，即為

回彈指數(shù)，為方便計常取正值。

固結(jié)系數(shù)的確定

7.9.1公式法

根據(jù)固結(jié)系數(shù)的定義，結(jié)合加載方式，其表達式為：

hu2

tbt………………（9）

Cv-0.933log0.7854

t

式中：

ht——某級荷載下試樣最大排水距離，在本試驗中等于試樣厚度；

——某級荷載在t時刻的有效應(yīng)力（kPa）；

ubt——t時刻測定的試樣底部孔隙水壓力（kPa）。

7.9.2時間平方根法

針對一般性黏土，對試樣施加某級荷載時，以量表讀數(shù)d（mm）為縱坐標(biāo)，時間平方根t1/2（分）

為橫坐標(biāo)，繪制如圖3所示曲線，延長曲線開始段的直線，直線交縱坐標(biāo)軸于ds（ds稱為理論零點），

繪制另一條直線，令其橫坐標(biāo)為前一直線橫坐標(biāo)的1.15倍，則后一直線與曲線交點所對應(yīng)的時間的

平方即為試樣固結(jié)度達90%所需的時間t90，按式（10）計算可得該荷載作用下的固結(jié)系數(shù)。

CV

2

0.848ht

CV……………（10）

t90

式中：

——某級荷載下試樣最大排水距離，在本試驗中等于試樣厚度（cm）；

5

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t90——某級荷載下固結(jié)度達到90%時對應(yīng)的時間（分）。

圖3時間平方根法確定固結(jié)系數(shù)

7.9.3時間對數(shù)法

針對高塑性黏土，對試樣施加某級荷載時，以量表讀數(shù)d（mm）為縱坐標(biāo)，時間對數(shù)（分）為橫

坐標(biāo)，繪制如圖4所示曲線，在曲線的開始線段，任選一時間t1，相對應(yīng)的量表讀數(shù)為d1，再取時間

t2=d2/4，相對應(yīng)的量表讀數(shù)為d2，則2d2-d1之值為d01。如此再選取另一時間依據(jù)同樣的方法求得d02、

d,3、d,4等，取其平均值即為理論零點d0。延長曲線的中部直線段和過曲線尾部數(shù)點做一切線的交點即

為理論終點d100，則d50=（d0+d100）/2。對應(yīng)于d50的時間即為試樣固結(jié)度達50%所需的時間t50。按式（11）

計算可得該荷載作用下的固結(jié)系數(shù)。

CV

2

0.190ht

Cv…………（11）

t50

式中：

ht——某級荷載下試樣最大排水距離，在本試驗中等于試樣厚度（cm）；

——某級荷載下固結(jié)度達到50%時對應(yīng)的時間（分）。

圖4時間對數(shù)法確定固結(jié)系數(shù)

6

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根據(jù)上述公式或圖解可以得出pc、Es、CV以及e、elog、Eslog、klog、

CV~log等指標(biāo)和關(guān)系曲線。

各項試驗數(shù)據(jù)記錄格式參見附錄A。

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A

A

附錄A

（資料性）

快速加荷固結(jié)試驗記錄表

表A.1快速加荷固結(jié)試驗記錄表

工程名稱試驗者

土樣編號計算者

2

試樣初始高度h0cm試樣面積A=cm位移傳感器系數(shù)α：

試樣初始孔隙比

e0荷載率=孔壓傳感器系數(shù)β：

第級荷載第級荷載

經(jīng)過孔隙水壓

軸向變形有效經(jīng)過軸向變形孔隙孔隙水壓有效

時間孔隙比力

百分表讀數(shù)應(yīng)力時間百分表讀數(shù)比力應(yīng)力

teiub

（0.01mm）（kPa）t（min）（0.01mm）ub（kPa）（kPa）

（min）（kPa）

(1)(2)(3)(4)(5)(1)(2)(3)(4)(5)

00

6"6"

15"