29 凍土融化壓縮試驗(yàn)
29.1 一般規(guī)定
29.1.1 本試驗(yàn)的目的是測(cè)定凍土融化過(guò)程中的相對(duì)下沉量（融沉系數(shù)）和融沉后的變形與壓力關(guān)系融化壓縮系數(shù)）。
29.1.2 本試驗(yàn)分為室內(nèi)融化壓縮試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原位凍土融化壓縮試驗(yàn)兩種。
29.2 室內(nèi)凍土融化壓縮試驗(yàn)
29.2.1 本試驗(yàn)適用于凍結(jié)粘土和粒徑小于2mm的凍結(jié)砂土。
29.2.2 試驗(yàn)宜在負(fù)溫環(huán)境下進(jìn)行。嚴(yán)禁在切樣和裝樣過(guò)程中使試樣表面發(fā)生融化試驗(yàn)過(guò)程中試樣應(yīng)滿足自上而下單向融化。
29.2.3 本試驗(yàn)所用的儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定;
1 融化壓縮儀（圖 29.2.8）∶加熱傳壓板應(yīng)采用導(dǎo)熱性能好的金屬材料制成。試樣環(huán)應(yīng)采用有機(jī)玻璃或其他導(dǎo)熱性低的非金屬材料制成。其尺寸宜為∶內(nèi)徑79.8mm，高40.0mm;保溫外套可用聚苯乙烯或聚胺酯泡沫塑料。
2原狀凍土鉆樣器：鉆樣器宜由鉆架和鉆具兩部分組成。鉆具開(kāi)口內(nèi)徑為79.8mm。鉆樣時(shí)將試樣環(huán)套入鉆具內(nèi)，環(huán)外壁與鉆具內(nèi)壁應(yīng)吻合平滑。
3 恒溫供水設(shè)備。
4 加荷和變形測(cè)量設(shè)備應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第 14.1.2條2、3款的規(guī)定。
圖 28.2.3 融化壓縮儀示意圖
1—加熱傳壓板;2—熱循環(huán)水進(jìn)出口；3—透水板;4—上下排水孔;5—試樣環(huán)；
6—試樣;7—透水板；8—濾紙；9一導(dǎo)環(huán)；10一保溫外套
29.2.4 融化壓縮儀和加荷設(shè)備應(yīng)定期校準(zhǔn)，并作出儀器變形量校正曲線或數(shù)值表。
29.2.5 融化壓縮試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行∶
1 鉆取凍土試樣，其高度應(yīng)大于試樣環(huán)高度。從鉆樣剩余的凍土中取樣測(cè)定含水率。鉆樣時(shí)必須保持試樣的層面與原狀土一致，且不得上下倒置。
2 凍土試樣必須與試樣環(huán)內(nèi)壁緊密接觸。刮平上下面，但不得造成試率表面發(fā)生融化。測(cè)定凍土試樣的密度。
3融化壓縮容器內(nèi)先放透水板，其上放一張潤(rùn)濕濾紙。將裝有做
試樣的試樣環(huán)放在濾紙上，套上護(hù)環(huán)。在試樣上鋪濾紙和透水板再放上加熱傳壓板。然后裝上保溫外套。將融化壓縮容器置于加壓框架正中。安裝百分表或位移傳感器。
4 施加 1kPa的壓力。調(diào)平加壓杠桿。調(diào)整百分表或位移傳感器到零位。
5 用膠管連接加熱傳壓板的熱水循環(huán)水進(jìn)出口與事先裝有溫度為 40～50℃水的恒溫水槽，并打開(kāi)開(kāi)關(guān)和開(kāi)動(dòng)恒溫器，以保持水溫。
6試樣開(kāi)始融沉?xí)r即開(kāi)動(dòng)秒表，分別記錄 1、2、5、10、30、60min時(shí)的變形量。以后每2h觀測(cè)記錄一次，直至變形量在 2h內(nèi)小于0.05mm時(shí)為止，并測(cè)記最后一次變形量。
7 融沉穩(wěn)定后，停止熱水循環(huán)，并開(kāi)始加荷進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。加荷等級(jí)視實(shí)際工程需要確定，直取 50、100、200、400、800kPa，最后一級(jí)荷載應(yīng)比土層的計(jì)算壓力大 100～200kPa。
8 施加每級(jí)荷載后 24h為穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，并測(cè)記相應(yīng)的壓縮量。直至施加最后一級(jí)荷載壓縮穩(wěn)定為止。
9試驗(yàn)結(jié)束后，迅速拆除儀器各部件，取出試樣，測(cè)定含水率。
29.2.8 融沉系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：
(29.2.6)
式中 a0——凍土融沉系數(shù);
Δh0——凍土融化下沉量（mm）;
h0——凍土試樣初始高度（mm）。
29.2.7 某一壓力下穩(wěn)定后的單位變形量應(yīng)按下式計(jì)算∶
(29.2.7)
式中Si——某一壓力下的單位變形量（mm）;
Δhi——某一壓力下的變形量（mm）。
29.2.8某一壓力范圍內(nèi)的凍土融化壓縮系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算
(29.2.8)
式中 atc——融化壓縮系數(shù)（MPa-1）;
pi——某級(jí)壓力值（MPa）。
29.2.9 繪出單位變形量與壓力關(guān)系曲線，如圖29.2.9所示。
29.2.10 室內(nèi)融化壓縮試驗(yàn)施格式見(jiàn)附錄D表D-29。
29.3 現(xiàn)場(chǎng)凍土融化壓縮試驗(yàn)
29.3.1 本試驗(yàn)適用于除漂石以外的各類凍土。
29.3.2 本試驗(yàn)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)試坑內(nèi)進(jìn)行。試坑深度不應(yīng)小于季節(jié)融化深度，對(duì)于非銜接的多年凍土應(yīng)等于或超過(guò)多年凍土層的上限深度。試坑底面積不應(yīng)小于 2m×2m。
29.3.3 試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行凍結(jié)土層的巖性和冷生構(gòu)造的描述，并取樣進(jìn)行其物理性試驗(yàn)。
29.3.4試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備，應(yīng)符合下列規(guī)定∶
1內(nèi)熱式傳壓鋼板。傳壓板可取圓形或方形，中空式平板。應(yīng)有足夠剛度，承受上部荷載時(shí)不發(fā)生變形，面積不宜小于5000cm2。
2 加熱系統(tǒng):傳壓板加熱可用電熱或水（汽）熱，加熱應(yīng)均勻，加熱溫度不應(yīng)超過(guò)90℃。
傳壓板周圍應(yīng)形成一定的融化圈，其寬度宜等于或大于傳壓板直徑的0.3倍。
加熱系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)上述加熱方式和要求確定。
3 加荷系統(tǒng):傳壓板加荷可通過(guò)傳壓桿自設(shè)在坑頂上的加荷裝置實(shí)現(xiàn)。加荷方式可用千斤頂或壓塊。當(dāng)凍土的總含水率超過(guò)液限時(shí)，加荷裝置的壓重應(yīng)等于或小于傳壓板底面高程處的原始?jí)毫Α?br />
4 沉降測(cè)量系統(tǒng):沉降測(cè)量可采用百分表或位移傳感器。測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)為0.1mm。
5 溫度測(cè)量系統(tǒng):溫度測(cè)量系統(tǒng)可由熱電偶及數(shù)字電壓表組成，測(cè)量準(zhǔn)確度為0.1℃。
29.3.5 試驗(yàn)前應(yīng)按下列步驟進(jìn)行試驗(yàn)準(zhǔn)備和儀器設(shè)備的安裝:
1 仔細(xì)開(kāi)挖試坑，整平坑底面，不得破壞基土。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行坑壁保護(hù)。
2 在傳壓板的邊側(cè)打鉆基，孔徑3～5cm，孔深宜為50cm。將五支熱電偶測(cè)溫端自下而上每隔10cm逐個(gè)放入孔內(nèi)，并用粘土填實(shí)鉆孔。
3 坑底面鋪砂找平。鋪砂厚度不應(yīng)大于2cm。
4 將傳壓板放置在坑底中央砂面上。
5 安裝加荷裝置，應(yīng)使加荷點(diǎn)處于傳壓板中心部位。
6 在傳壓板周邊等距安裝3個(gè)沉降位移計(jì)。
7 接通加熱、測(cè)溫系統(tǒng)，并進(jìn)行安全和安裝可靠性檢查后，向傳壓板施加等于該處上部原始土層的壓力（不小于 50kPa），直至傳壓板沉降穩(wěn)定后，調(diào)整位移計(jì)至零讀數(shù)，作好記錄。
29.3.6試驗(yàn)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：
1 施加等于原始土層的上覆壓力（包括加荷設(shè)備）。接通電源，使傳壓板下和周圍凍土緩慢均勻融化。每隔1h測(cè)記一次土溫和位移。
2 當(dāng)融化深度達(dá)到25～30cm時(shí)，切斷電源停止加熱。用鋼釬探測(cè)一次融化深度，并繼續(xù)測(cè)記土溫和位移。當(dāng)融化深度接近40cm（0.5倍傳壓板直徑）時(shí)，每15min測(cè)記一次融化深度。當(dāng)0℃溫度達(dá)到 40cm時(shí)測(cè)記位移量，并用鋼釬測(cè)記一次融化深度。
3 當(dāng)停止加熱后，依靠余熱不能使傳壓板下的凍土繼續(xù)融化達(dá)到 0.5倍傳壓板直徑的深度時(shí)，應(yīng)繼續(xù)補(bǔ)熱，直至滿足這一要求。
4 經(jīng)上述步驟達(dá)到融沉穩(wěn)定后，開(kāi)始逐級(jí)加荷進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。加荷等級(jí)視實(shí)際工程需要確定，對(duì)粘土宜取50kPa，砂土宜取75kPa，含巨粒土宜取 100kPa，最后一級(jí)荷載應(yīng)比土層的計(jì)算壓力大100～200kPa。
5 施加一級(jí)荷載后，每 10、20、30、60min測(cè)記一次位移計(jì)示值，此后每1h測(cè)記一次，直至傳壓板沉降穩(wěn)定后再加下一級(jí)荷載。沉降量可取3個(gè)位移計(jì)讀數(shù)的平均值。沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粘土宜取0.05mm/h，砂和含巨粒土宜取0.1mm/h。
6 試驗(yàn)結(jié)束后，拆除加荷裝置，清除墊砂和10cm厚表土，然后取2～3個(gè)融化壓實(shí)土樣，用作含水率、密度及其他必要的試驗(yàn)。最后，應(yīng)挖除其余融化壓實(shí)土測(cè)量融化盤(pán)。
29.3.7 進(jìn)行下一土層的試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)刮除表面5～10cm土層。
29.3.8 融沉系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算;
(29.3.8)
式中S0——你土融沉（p≈0）階段的沉降量（cm）;
H0——融化深度（cm）。
29.3.8融化壓縮系數(shù)，應(yīng)按下式計(jì)算∶
(29.3.8)
式中Δδ——相應(yīng)于某一壓力范圍（Δp）的相對(duì)沉降;
K——系數(shù)：粘土為1.0，粉質(zhì)粘土為1.2，砂土為1.3，巨粒土法1.35。
29.3.10 以單位變形量為縱坐標(biāo)，壓力為橫坐標(biāo)繪制單位變形量與壓力關(guān)系曲線，見(jiàn)圖 29.2.9。
29.3.11 現(xiàn)場(chǎng)融化壓縮試驗(yàn)的記錄格式見(jiàn)附錄D表D-23。