24凍土密度試驗(yàn)
24.1 一般規(guī)定
24.1.1 本試驗(yàn)方法適用于原狀凍土和人工凍土。
24.1.2 密度試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)凍土的特點(diǎn)和試驗(yàn)條件選用浮稱法、聯(lián)合測(cè)定法、環(huán)刀法或充砂法。
24.1.8 凍土密度試驗(yàn)宜在負(fù)溫環(huán)境下進(jìn)行。無(wú)負(fù)溫環(huán)境時(shí)，應(yīng)采取保溫措施和快速測(cè)定，試驗(yàn)過(guò)程中凍土表面不得發(fā)生融化。
24.2 浮 稱 法
24.2.1 本試驗(yàn)方法適用于各類凍土。
24.2.2 本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 天平：稱量1000g，最小分度值0.1g;
2 液體密度計(jì)∶分度值為0.001g/cm3;
3 溫度表∶測(cè)量范圍為-30～＋20℃，分度值為0.1℃;
4量筒∶容積為 1000mL;
5盛液筒∶容積為 1000～2000mL。
24.2.3 試驗(yàn)所用的溶液采用煤油或 0℃純水。采用煤油時(shí)，應(yīng)首先用密度計(jì)法測(cè)定煤油在不同溫度下的密度，并繪出密度與溫度關(guān)系曲線。采用0℃純水和試樣溫度較低時(shí)，應(yīng)快速測(cè)定，試樣表面不得發(fā)生融化。
24.2.4 浮稱法試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行∶
1 調(diào)整天平，將空的盛液筒置于稱重一端。
2 切取質(zhì)量為 300～1000g的凍土試樣，用細(xì)線捆緊，放入盛液筒中稱盛液筒和凍土試樣質(zhì)量（m1），準(zhǔn)確至0.1g。
3將事先預(yù)冷至接近凍土試樣溫度的煤油緩慢注入盛液筒，液面宜超過(guò)試樣頂面2cm，并用溫度表測(cè)量煤油溫度，準(zhǔn)確至0.1℃。
4 稱取試樣在煤油中的質(zhì)量（m2），準(zhǔn)確至0.1g。
5 從煤油中取出凍土試樣，削去表層帶煤油的部分，然后按本標(biāo)準(zhǔn)第4.0.3條的規(guī)定取樣測(cè)定凍土的含水率。
24.2.5 凍土密度應(yīng)按下列公式計(jì)算∶
(24.2.5-1)
(24.2.5-2)
式中 ρf——凍東土密度（g/cm3）
V——凍土試樣體積（cm3）;
m1——凍土試樣質(zhì)量（g）;
m2——凍土試樣在煤油中的質(zhì)量（g）;
ρct——試驗(yàn)品度下煤油的密度（g/cm3），可由煤油密度與溫度關(guān)系曲線查得。
24.2.6 凍土的干密度應(yīng)按下式計(jì)算∶
(24.2.6)
式中ρfd——凍土干密度（g/cm²）;
w——凍土含水率（%）。
24.2.7 本試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行不少于兩組平行試驗(yàn)。對(duì)于整體狀構(gòu)造的凍土，兩次測(cè)定的差值不得大于0.03g/cm3，取兩次測(cè)值的平均值;對(duì)于層狀和網(wǎng)狀構(gòu)造的其他富冰凍土，宜提出兩次測(cè)定值。
24.2.8 本試驗(yàn)記錄格式見(jiàn)附錄D表D-38。
24.3 聯(lián)合測(cè)定法
24.3.1 本試驗(yàn)方法適用于砂土和層狀、網(wǎng)狀構(gòu)造的粘質(zhì)凍土在無(wú)烘干設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)或需要快速測(cè)定密度和含水率時(shí)，可采用本方法。
24.3.2 本試驗(yàn)所用的儀器設(shè)備，應(yīng)符合下列規(guī)定∶
1 排液筒（圖 24.3.2）;
2 臺(tái)秤：稱量 5kg，最小分度值1g。
3 量筒∶容積為 1000mL，分度值 10mL。
圖24.3.2 排液筒示意圖
1—排液筒;2—虹吸管；8—止水夾;4—凍土試樣;5一量筒.
24.3.3 聯(lián)合測(cè)定法試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行∶
1將排液筒置于臺(tái)秤上，擰緊虹吸管止水夾，排液筒在臺(tái)秤上的位置在試驗(yàn)過(guò)程中不得移動(dòng)。將接近 0℃的純水緩慢倒入排液筒，使水面超過(guò)虹吸管頂。
2 松開(kāi)虹吸管的止水夾，使排液筒中的水面徐徐下降，待水面穩(wěn)定和虹吸管不再出水時(shí)，擰緊止水夾，稱筒和水的質(zhì)量（m1）。
3 取 1000～1500g的凍土試樣，并稱質(zhì)量（m）。
4 將凍土試樣輕輕放入排液筒中。隨即松開(kāi)止水夾，使筒中的水流入量筒中。水流停止后，擰緊止水夾，立即稱筒、水和試樣總質(zhì)量（m2）。同時(shí)測(cè)讀量筒中水的體積，用以校核凍土試樣的體積。
5使凍土試樣在筒中充分融化成松散狀態(tài)，澄清。補(bǔ)加純水使水面超過(guò)虹吸管頂。
6松開(kāi)止水夾，排水。當(dāng)水流停止后，擰緊止水夾，并稱筒、水和試樣總質(zhì)量（m3）。
7 在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)保持水面平穩(wěn)，在排水和放入凍土試樣時(shí)排液筒不得發(fā)生上下劇烈晃動(dòng)。
24.3.4 凍土的含水率和密度應(yīng)按下列各式計(jì)算。
(24.3.4-1)
(24.3.4-2)
(24.3.4-3)
(24.8.4-4)
式中 w——凍土的含水率（%）;
V——凍土試樣體積（cm3）;
m——凍土試樣質(zhì)量（g）;
m1——凍土試樣放入排液筒前的筒、水總質(zhì)量（g）;
m2——放入凍土試樣后的筒、水、試樣總質(zhì)量（g）;
m3——凍土融解后的筒、水、土顆?？傎|(zhì)量（g）;
ρw——水的密度（g/cm3）;
Gs——土顆粒比重
含水率計(jì)算至0.1%，密度計(jì)算至0.01g/cm3。
24.3.5 本試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行二次平行測(cè)定試驗(yàn)，取兩次測(cè)值的算術(shù)平均值，并標(biāo)明兩次測(cè)值。
24.3.6 聯(lián)合測(cè)定法試驗(yàn)記錄格式見(jiàn)附錄D表D—39。
24.4 環(huán) 刀 法
24.4.1 本試驗(yàn)方法適用于溫度高于-3℃的粘質(zhì)和砂質(zhì)凍土。
24.4，2 本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備，應(yīng)符合下列規(guī)定;
1 環(huán)刀∶容積應(yīng)大于或等于 500cm3;
2 天平：稱量 3000g，最小分度值0.2g;
3 其他∶切土器、鋼絲鋸等。
24.4.3 環(huán)刀法試驗(yàn)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.1.4條2款的步驟進(jìn)行。
24.4.4 本試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行兩次平行測(cè)定。兩次測(cè)定的平行差值應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第 24.2.7 條的規(guī)定。
24.4.5 環(huán)刀法密度試驗(yàn)記錄格式見(jiàn)附錄D表D-2。
24.5 充 砂 法
24.5.1 本試驗(yàn)適用于試樣表面有明顯孔隙的凍土。
24.5.2 本試驗(yàn)所用的儀器設(shè)備，應(yīng)符合下列規(guī)定。
1 測(cè)筒∶內(nèi)徑宜用 15cm，高度宜用 13cm。
2 漏斗∶上口直徑可為 15cm，下口直徑可為 5cm，高度可為10cm。
3 天平∶稱量5000g，最小分度值1g。
24.5.3 測(cè)筒的容積，應(yīng)按下列步驟測(cè)定。
1 測(cè)筒注滿水，水面必須與測(cè)筒上口齊平。稱筒、水的總質(zhì)量。
2測(cè)量水溫，并查取相應(yīng)水溫下水的密度。
3測(cè)筒的容積應(yīng)按下式計(jì)算∶
(24.5.3)
式中 V——測(cè)筒的容積（cm3）;
m2——筒、水總質(zhì)量（g）;
m1——測(cè)筒質(zhì)量（g）;
ρwt——不同溫度下水的密度（g/cm3）。
4 測(cè)筒的容積應(yīng)進(jìn)行3次平行測(cè)定，并取3次測(cè)定值的算術(shù)平均值。各次測(cè)定結(jié)果之差不應(yīng)大于3mL。
24.5.4 測(cè)筒充砂密度，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行測(cè)定。
1 準(zhǔn)備不少于5000g清洗干凈的干燥標(biāo)準(zhǔn)砂。標(biāo)準(zhǔn)砂的溫度應(yīng)接近凍土試樣的溫度。
2 將測(cè)筒放平。用漏斗架將漏斗置于測(cè)筒上方。漏斗下口與測(cè)筒上口應(yīng)保持 5～10cmn的距離。用薄板擋住漏斗下口，并將標(biāo)準(zhǔn)砂充滿漏斗后移開(kāi)擋板，使砂充入測(cè)筒。與此同時(shí)，不斷向漏斗中補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)砂，使砂面始終保持與漏斗上口齊平。在充砂過(guò)程中不得敲擊或振動(dòng)漏斗和測(cè)筒。
3 當(dāng)測(cè)筒充滿標(biāo)準(zhǔn)砂后，移開(kāi)漏斗，輕輕刮平砂面，使之與測(cè)筒上口齊平。在刮砂過(guò)程中不應(yīng)壓砂。稱測(cè)筒、砂的總質(zhì)量。
4 充砂的密度應(yīng)按下式計(jì)算∶
(24.5.4)
式中 ρs——充砂密度（g/cm3）;
ms——測(cè)筒、砂的總質(zhì)量（g）。
5 充砂密度應(yīng)重復(fù)測(cè)定 3～4次，并取其測(cè)值的算術(shù)平均值。各次測(cè)值之差應(yīng)小于0.02g/cm3。
24.5.5 充砂法試驗(yàn)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行;
1 切取凍土試樣。試樣宜取直徑為8～10cm的圓形或 L×B（cm）:(8～10)×(8～10)的方形。試樣底面必須削平，稱試樣質(zhì)量。
2將試樣平面朝下放入筒內(nèi)。試樣底面與測(cè)筒底面必須接觸緊密。用標(biāo)準(zhǔn)砂充填凍土試樣與筒壁之間的空隙和試樣頂面。充砂和刮平砂面應(yīng)按第 24.5.4條2、3款的步驟進(jìn)行。
3稱測(cè)筒、試樣和充砂的總質(zhì)量。
4 凍土密度應(yīng)按下式計(jì)算，計(jì)算至 0.01g/cm3∶
(24.5.5-1)
(24.5.5-2)
式中V——凍土試樣的體積（cm3）;
m4——測(cè)筒、試樣和量砂的總質(zhì)量（g）。
器 本試驗(yàn)應(yīng)重復(fù)進(jìn)行兩次，并取兩次測(cè)值的算術(shù)平均值。兩次測(cè)值的差值應(yīng)不大于0.03g/cm3。
24.5.8 充砂法密度試驗(yàn)記錄格式見(jiàn)附錄D表D-40。