T0133-2019表面振动压实仪法/JTG 3430-2020_沭阳市政工程仪器厂

表面振动压实试验仪（图源：江苏省沭阳县市政仪器有限公司）

T0133-2019表面振动压实仪法

• JTG 3430—2020《公路土工试验规程》----17 粗粒土和巨粒土最大干密度试验

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2.测试方法：

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3.使用说明：

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☞【表面振动压实试验仪技术参数】

• T0133-2019表面振动压实仪法
• 1 目的和适用范围

1.1 本试验用于测定无黏聚性自由排水粗粒土和巨粒土（粒径小于0.075mm 的干土质量百分数不大于15％）的最大干密度。

1.2 对于最大颗粒尺寸大于60mm 的巨粒土，因受试筒允许最大粒径的限制，宜按本试验3.8 节规定处理。

2 仪器设备

2.1 振动器：见图T 0133-1，功率0.75～2.2kW，振动频率30～50Hz，激振力10～80kN。钢制夯：可牢固于振动电机上，且有一厚15～40mm 夯板。夯板直径应略小于试筒内径2～5mm 左右。夯与振动电机总重在试样表面产生18kPa 以上的静压力。

2.2 试筒：见表T 0133-1 或根据土体颗粒级配选用较大试筒。但固定试筒的底板须固定于混凝土基础上。试筒容积宜每年标定一次。

表 T 0133-1 试样质量及仪器尺寸

土粒最大尺寸

（mm）

试样质量

（kg）

试筒尺寸

装料工具

容积（cm3）

内径（mm）

60

40

20

10

≤5

34

34

11

11

11

2830

2830

2830

280

280

152

152

152

小铲或大勺

小铲或大勺

小铲或大勺

φ25mm 漏斗

φ3mm 漏斗

2.3 套筒：内径应与试筒配套，高度为170～250mm。

2.4 电子秤(100kg/5g，30kg/1g)：应具有足够测定试筒及试样总质量的称量，且达到所测定土质量0.1%的精度。所用电子秤，对于φ280mm 试筒，称量应大于50kg，感量5g；对于φ152mm 试筒，称量应大于30kg，感量1g。

2.5 直钢条：宜用尺寸为350mm×25mm×3mm（长×宽×厚）。

2.6 标准筛（圆孔筛：60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm、0.075mm）。

图 T 0133-1 表面振动压实试验装置

1—电机；2—横架；3—立柱；4—螺杆；5—振动电机；6—连接杆；7—钢制夯；8—夯板；9—套筒；10—试筒；11—底板

2.7 深度仪或钢尺：量测精度要求至0.5mm。

2.8 大铁盘：其尺寸宜用600mm×500mm×80mm（长×宽×高）。

2.9 其他：烘箱、小铲、大勺及漏斗、橡皮锤、秒表、试筒布套等。

3 试验步骤

3.1 本试验采用干土法。充分拌匀烘干试样，然后大致分成三份。测定并记录空试筒质量。

3.2 用小铲或漏斗将任一份试样徐徐装填入试筒，并注意使颗粒分离程度最小（装填量宜使振毕密实后的试样等于或略低于筒高的1/3）；抹平试样表面。然后可用橡皮锤或类似物敲击几次试筒壁，使试料下沉。

3.3 将试筒固定于底板上，装上套筒，并与试筒紧密固定。

3.4 放下振动器，振动6min。吊起振动器。

3.5 按本试验3.2～3.4 进行第二层、第三层试样振动压实。

3.6 卸去套筒。将直钢条放于试筒直径位置上，测定振毕试样高度。读数宜从四个均布于试样表面至少距筒壁15mm 的位置上测得并精确至0.5mm，记录并计算试样高度H0。

3.7 卸下试筒，测定并记录试筒与试样质量。扣除试筒质量即为试样质量。计算最大干密度ρdmax。

130

3.8 对于粒径大于60mm 的巨粒土，因受试筒允许最大粒径的限制，应按相似级配法制备缩小粒径的系列模型试料。相似级配法粒径及级配按以下公式及图T 0133-2 计算。

图T0133-2 原型料与模型料级配关系

相似级配模型试料粒径：

D

d =------------- （T 0133-1）

Mr

式中： D ——原型试料级配某粒径（mm）；

d —— 原型试料级配某粒径缩小后的粒径，即模型试料相应粒径（mm）；

Mr—— 粒径缩小倍数，通常称为相似级配模比。

Dmax

Mr=------------------  （T 0133-2）

dmax

式中： Dmax ——原型试料级配最大粒径（mm）；

dmax ——试样允许或设定的最大粒径，即60mm，40mm，20mm，10mm 等。

相似级配模型试料级配组成与原型级配组成相同，即：

PMr=Pp （T 0133-3）

式中：PMr—— 原型试料粒径缩小r M 倍后（即为模型试料）相应的小于某粒径d含量百分数（%）；

Pp ——原型试料级配小于某粒径D 的含量百分数（%）。

4 结果整理

4.1 对于干土法，最大干密度Pdmax按下式计算：

Md

Pdmax=----------------- （T 0133-4）

V

V=AcH

V = AcH

式中：Pdmax——最大干密度，计算至0.01 g/cm3；

Md ——干试样质量（g）；

V ——振毕密实试样体积（cm3）；

Ac ——标定的试筒横断面积（cm2）；

H ——振毕密实试样高度（cm）。

4.2 巨粒土原型料最大干密度应按以下方法确定：

4.2.1 作图法

延长图T 0133-3 中最大干密度Pdmax与相似级配模比Mr的关系直线至Mr=1处，即读得原型试料的PDmax值。

图T 0133-3 模型料Pdmax～Mr 关系

4.2.2 计算法

对几组系列试验结果用曲线拟合法可整理出下式：

Pd max= a+blnMr    （T 0133-5）

式中： a 、b ——试验常数。

由于Mr=1时，Pdmax=PDmax，所以a ＝ PDmax，

即：

Pdmax=PDmax+blnMr     （T 0133-6）

令Mr ＝1 时，即得原型试料PDmax的值。

4.3 本试验记录格式如表T 0133-2。

表 T 0133-2 最大干密度试验记录

试料编号 CR21 试料来源 XBKD 试料最大粒径 60mm相似级配模比 1.33 振动频率 50Hz 全振幅 0.5mm振动历时 3×10min 试验日期试 验 方 法 干 土 法平行测定次数（kg） 1 2试样+试筒质量（kg） 42.700 42.850试筒质量 （kg） 12.800 12.800试样质量

干土法Ｍd （kg） 29.900 30.051湿土法Ｍm （kg）试筒容积Vc14200 14200

试筒横断面积Ac （cm2） 615.75 615.75百分表初读数Ri （mm） 42.275 46.350百分表

试样体积V V  A H 10106 c c （m3） 0.0129054 0.0128488

试样干密度干土法Ｍd/V （g/cm3） 2.3169 2.3387湿土法Mm/[V（1+0.01w**）] （g/cm3）

最大干密度（即平均值）ρdmax  （g/cm3） 2.3278任意两个试验值的偏差范围（以平均值百分数表示）（%） 0.94标准差S （g/cm3） 0.0109*Tp ＝加重底板厚度，12mm；**w ＝振毕湿试样含水率（%）试验异常情况：

试验者-------------- 计算者-------------- 校核者--------------

4.4 精度及允许差。

最大干密度应进行2 次平行试验，两次试验结果允许偏差应符合表T 0133-3 的要求，否则应重做试验。取两次试验结果的平均值作为最大干密度Pdmax，试验结果精确至0.01g/cm3。

表 T 0133-3 最大干密度试验结果精度

试料粒径（mm）

两个试验结果的允许偏差（%）

＜5

5～60

2.7

4.1

5 报告

5.1 试料来源，外观描述。

5.2 试筒尺寸及方法。

5.3 最大干密度Pdmax。

5.4 任何反常现象，如试料损失、分离，加重底板过分倾斜等。

条文说明

1 本试验规定采用表面振动压实仪法测定无黏聚性自由排水粗粒土和巨粒土（小于0.075mm的干颗粒质量百分数不大于15％）的最大干密度。本试验适用于粗颗粒土，尤其是击实试验无法或难以确定最大干密度及最佳含水率的高透水性土。

2 试验表明，对于不同级配特征的土料，当表面静压力（即振动器总重量作用在试验样表面上的静压力）从7kPa增至200kPa时，压实干密度随之先增大而后降低。因此，试验应根据土料的级配特征确定试验表面静压力。按目前国内试验设备的现状宜取18kPa以上。对粗粒土的系统试验表明，不同级配特征的粗、巨粒土，其振动压实的最佳振动频率、激振力和振动时间不同。当土料全为粗、巨粒土时，根据土料级配特征的不同，最佳振动频率范围为30～50Hz，最佳激振力为50～80kN，最佳振动时间为3～4min。

3 试验表明，压实干密度随振动历时的增长而增大，当振至6min左右时，干密度变化甚微，基本稳定。本规程规定振动6min。通常振动时间为3～4min压实效率较高。

由于振动器的激振力（F）为4.2kN，当表面静压力ps=14kPa时，振动器总重（Q）为0.84kN，因此，相应振动器加速度（幅值）ap= FQ =5g。ap=5g时，相应振幅0.55mm即为最优振幅。

4 对于大于60mm的巨粒土，因受试筒允许最大粒径的限制，宜采用按相似级配法缩小粒径的系列模型试料。目前有多种处理办法，如剔除超径颗粒、等量代替法、相似级配法及渐近线辅助法等，各法均有优缺点。但相似级配法外插得到的巨粒土及堆石料的最大干密度已得到现场振动碾压及原位实测资料的印证，因此本规程推荐用该法。

试验表明，巨粒土相似级配模型料最大干密度与相似模比之间存在着半对数线性关系，

如图T 0133-3所示。根据原型土样最大粒径分别选取至少4个适当的相似模比值Mr1、Mr2、

Mr3、Mr4，并分别制备相应的土样。测定对应于每一个M值的土样的最大干密度值Pdmax，

以Pdmax为纵坐标，M为横坐标，将这些相应的M与 Pdmax点在半对数坐标纸上。若视原型料为相似模比Mr=1时的模型料，则其最大密度点也必落在图中半对数直线上，即将图中Pd max与1nMr直线延长至Mr=1处，便得到原型料最大干密度Pdmax。

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