水泥土截渗墙试验测试规程送审稿正式20份.docx
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水泥土截渗墙试验测试规程送审稿正式20份
DB××
ICS××××
××
备案号:
××××—××××
安徽省地方标准
DB××/×××—2012
水利水电工程
水泥土截渗墙试验测试规程
(送审稿)
Specificationforcement-soilimpermeablewalltestinwaterresourcesandhydropowerengineering
2012-××-××发布2012-××-××实施
联合发布
安徽省质量技术监督局
安徽省水利厅
安徽省地方标准
水利水电工程
水泥土截渗墙试验测试规程
(送审稿)
Specificationforcement-soilimpermeablewalltestinwaterresourcesandhydropowerengineering
DB××/×××—2012
主编单位:
安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院
批准部门:
安徽省质量技术监督局
施行日期:
2012年××月××日
2012蚌埠
前言
根据安徽省质量技术监督局皖质函[2010]149号文,按照《水利技术标准编写规定》(SL1-2002)要求,由安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院会同相关单位共同编制完成本规程。
编制过程中,编制组在广泛收集国内外资料的基础上,开展了大量的试验研究,总结了水泥土截渗墙设计、施工、质量检测等方面研究成果,经广泛征求意见,反复讨论后形成本规程。
本规程共分7章和2个附录,主要内容包括:
总则、术语和符号、水泥土试样制备、水泥土物理性质试验、水泥土力学性质试验、水泥土截渗墙渗透性测试、水泥土截渗墙质量检测等。
本规程由安徽省技术监督局负责管理,安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院负责具体技术内容的解释工作。
相关单位在使用中如发现有不妥之处,请随时函告:
安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院(安徽省蚌埠市治淮路771号,邮编233000),以供今后修订时参考。
本规程主编单位:
安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院
本规程参编单位:
水利部水利工程建设质量与安全监督总站淮河流域分站
淮河水利委员会治淮工程建设管理局
安徽省水利工程质量监督中心站
淮河流域水工程质量检测中心
安徽省建筑工程质量监督检测站
本标准主要起草人:
宋新江崔德密余智囊姬宏郭炜王强王永雷吕列民
李晶张家柱徐海波钱财富李宏余金煌朱士彬张文清
吴杰李巍周松郑龙奎
目次
1总则
1.0.1为规范和统一水利水电工程水泥土截渗墙的试验和测试方法,适应水泥土截渗墙技术的新发展和推广应用,制定本规程。
1.0.2本规程主要适用于本省行政区域内水利水电工程水泥土截渗墙的室内和现场试验、检测和质量控制。
1.0.3本规程主要引用下列标准:
《土工试验方法标准》GB/T50123-1999
《土工试验规程》SL237-1999
《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001
《水工混凝土试验规程》SL352-2006
《水利水电工程注水试验规程》SL345-2007
《水利水电工程物探规程》SL326-2005
《深层搅拌法技术规范》DL/T5425-2009
《堤防隐患探测规程》SL436-2008
《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004。
1.0.4水利水电工程水泥土截渗墙试验测试工作除应符合本规程外,尚应符合国家及行业现行有关标准的规定。
2术语和符号
2.1术语
2.1.1水泥土截渗墙(水泥土防渗墙)cement-soilimpermeablewall
由连续套接水泥土搅拌桩组成的复合防渗体。
2.1.2水泥掺入比cementmixingratio
水泥土中水泥与原土体质量比值。
2.1.3水泥土单轴抗压强度uniaxialcompressivestrengthofcement-soil
水泥土试样在无侧限条件下抵抗轴向压力的极限强度。
2.1.4水泥土截渗墙围井试验enclosedwelltestofcement-soilimpermeablewall
通过现场构筑围井并向围井内注水,以确定水泥土截渗墙墙体渗透系数的原位试验方法,可分为常水头围井试验和降水头围井试验。
2.1.5水泥土截渗墙钻孔注水试验boreholeinjectiontestofcement-soilimpermeablewall
通过钻孔向试段注水,以确定水泥土截渗墙墙体渗透系数的原位试验方法,可分为钻孔常水头试验和钻孔降水头试验。
2.1.6水泥土截渗墙最小厚度minimumthicknessofcement-soilimpermeablewall
相邻两桩搭接处的水泥土截渗墙墙体厚度。
2.2符号
A0—试样初始截面积,cm2;
Aa—试样修正后面积,cm2;
Ac—水泥土拌和物含气量,%;
b—水泥土截渗墙平均厚度,cm;
d—水泥土截渗墙桩体直径,cm;
Ee—水泥土弹性模量,MPa;
E50—水泥土割线模量,MPa;
h0—试样初始高度,cm;
Δh—试样轴向变形,cm;
kt—渗透系数,cm/s;
l0i—第i组相邻两桩桩心距,mm;
ms—水泥土试样抽气饱和后的质量,g;
P—竖向荷载,kN;
Pf—竖向极限荷载,kN;
Q—渗透流量,cm3/s;
qu—单轴抗压强度,MPa;
r—钻孔半径,cm;
—水泥土截渗墙平均最小厚度,mm;
ws—水泥土饱和吸水率,%;
αw—水泥掺入比,%;
μ50—水泥土割线泊松比;
ρh—水泥土拌和物表观密度,g/cm3。
3水泥土试样制备
3.1水泥土室内试样制备
3.1.1目的及适用范围
目的是为水泥土物理和力学性质试验室内制备试样。
适用于土体颗粒粒径小于20mm的各种水泥掺入比的水泥土。
3.1.2仪器设备包括以下几种
1拌和钢板:
平面尺寸不小于60cm×120cm,厚5mm左右。
2台秤和天平:
称量10kg,感量不大于5g;称量5kg,感量不大于1g;称量1000g,感量不大于0.5g;称量500g,感量不大于0.1g;称量200g,感量不大于0.01g。
3量筒:
容积1000ml,刻度0~1000ml,最小分度值为10ml;容积100ml,刻度0~100ml,最小分度值为1ml。
4试模:
圆柱体试模尺寸分别为内径39.1mm,高度80mm;内径61.8mm,高度120mm;内径101mm,高度200mm。
5游标卡尺:
量程150mm,最小分度值0.02mm。
6钢直尺:
量程300mm,最小分度值1mm。
7其他:
金属捣棒、橡胶手套、拌和铲、切土刀、碎土工具、烘箱、保湿缸和喷水设备等。
3.1.3试样成型应按以下步骤
1人工拌和
1)人工拌和应在钢板上进行,拌和前应将钢板及拌和铲清洗干净。
2)水泥土配合比设计方法详见附录A。
3)按水泥土配合比要求,将称量后的风干碾碎土料、水泥以及其他掺料倒在钢板上,然后均匀混合风干土、水泥及掺料,再按比例加入水及外加剂(外加剂一般先溶于水)并搅拌直至均匀。
搅拌时间不应超过10min。
2装模成型
1)试模为三开金属圆柱筒,试模内壁表面涂矿物油或涂不与水泥土发生反应的脱模剂。
2)称取一定量拌和后的水泥土,分三层装入金属筒内,每层试样高度宜相等。
每层按螺旋方向从边缘向中心均匀插捣,整平表面后再装下一层料。
3)将筒内水泥土两端表面抹平放置滤纸,竖向放置托盘中,试样表面用湿布或塑料薄膜覆盖,以防水分蒸发,然后放入养护室进行标准养护。
3拆模
1)水泥土试样在养护室内静置48h,然后拆模并编号。
2)测量试样体积和质量。
4试样加工精度要求
试样两端不平整度允许偏差不大于0.05mm;端面与试样轴线垂直度允许偏差不大于0.25°。
3.1.4将拆模后水泥土试样放入盛水容器中,水面高出试样不小于20mm,并放入标准养护室。
3.1.5记录
室内水泥土试样成型记录格式如附录B表B.3.1。
3.2水泥土截渗墙体试样加工制备
3.2.1目的及适用范围
目的是对水泥土截渗墙体钻孔芯样或凿取水泥土块加工成型,用于其物理和力学性质试验。
适用地层土颗粒粒径小于20mm和龄期不小于28d的水泥土截渗墙。
3.2.2仪器设备包括以下几种:
1钻芯机。
2磨平机。
3切割机。
4台秤和天平:
称量5kg,感量不大于1g;称量1000g,感量不大于0.5g;称量500g,感量不大于0.1g。
5游标卡尺:
量程150mm,最小分度值0.02mm。
6钢直尺:
量程300mm,最小分度值1mm。
3.2.3试样成型按如下步骤
1钻孔芯样加工步骤:
1)用钻芯机按试验要求直径钻取水泥土试样,钻取试样的位置应具有代表性,试样应采取保护措施,避免在运输和贮存中损坏。
2)小心开启钻孔芯样包装,按标明的方向放置,检查芯样结构,当确定芯样已破坏或不符合规定时,不应制备试样。
3)用切割机按试验要求高径比截取试样。
4)用磨平机将试样两端磨平,确保满足试验要求。
2水泥土块状样加工步骤如下:
1)小心开启水泥土块状样包装,按标明的方向放置,检查样品结构,当确定样品已破坏或不符合规定时,不应用于制备试样。
2)用钻芯机按试验要求直径钻取水泥土试样。
3)用切割机按试验要求高径比截取试样。
4)用磨平机将试样两端磨平,确保满足试验要求。
3试样加工精度要求
试样两端不平整度允许偏差不大于0.05mm;端面与试样轴线垂直度允许偏差不大于0.25°。
3.2.4将制备的水泥土试样放入盛水容器中,水面高出试样不小于20mm,并放入标准养护室。
3.2.5记录
水泥土墙体试样加工成型记录格式如附录B表B.3.2。
3.3水泥土试样养护和管理
3.3.1目的及适用范围
目的是通过对水泥土试样进行养护和管理,使其满足试验要求。
适用于室内和墙体取样加工成型的水泥土试样。
3.3.2仪器设备包括如下几种
1养护室:
标准养护室温度应控制在20℃±5℃,相对湿度95%以上。
2盛水容器。
3.3.3试样养护和管理步骤
1试样放入水中在养护室内进行标准养护,或按工程实际和试验要求,可将试样直接在养护室内进行标准养护。
2试样应进行登记和编号,主要内容包括:
工程名称、制样日期、试验项目、水泥掺入比、水灰比、试样数量等。
3试样按工程名称、掺入比、制样日期等摆放在样品架上。
3.3.4记录
水泥土试样养护和管理记录格式如附录B表B.3.3。
4水泥土物理性质试验
4.1水泥土含水率试验
4.1.1目的及适用范围
本试验采用烘干法测定水泥土含水率,适用于各种水泥掺入比的水泥土。
4.1.2仪器设备包括以下几种
1烘箱:
可采用电热烘箱或温度能保持105℃~110℃的其他能源烘箱。
2天平:
称量1000g,感量不大于0.1g;称量200g,感量不大于0.01g。
3其他:
干燥器、具有密封盖的试样盒。
4.1.3试验应按以下步骤
1当水泥土试样达到龄期后,取代表性试样,称量。
2将试样在105℃~110℃的恒温下烘8h。
3将试样从烘箱中取出,放入干燥器内冷却至室温,称量。
4重复本条2、3款步骤,直到两次称量之差不超过后一次称量的0.1%。
5本试验称量应准确至0.01g~0.1g。
4.1.4试验成果整理及计算按下列规定
1含水率按(4.1.4-1)公式计算
(4.1.4-1)
式中
——水泥土含水率,%;
——水泥土试样烘干后质量,g;
——水泥土试样烘干前质量,g。
2计算精确至0.1%,本试验需进行2次平行测定,取其算术平均值,允许偏差为±2.0%。
4.1.5记录
水泥土含水率试验记录格式如附录B表B.4.1。
4.2水泥土饱和吸水率试验
4.2.1目的及适用范围
本试验采用真空抽气法测定水泥土饱和吸水率,也可用于水泥土试样饱和。
适用于龄期不小于28d的水泥土。
4.2.2仪器设备包括以下几种
1真空抽气设备。
2天平:
称量200g,感量不大于0.01g。
3其他:
盛水器皿、烘箱、干燥器等。
4.2.3试验应按以下步骤
1试样成型应符合本规程3.1.3条或3.2.3条的规定。
2试样直径宜为39.1mm,高宜为80mm。
3清除试样表面杂物,然后放入真空抽气容器内,容器内的水面应高出试样,抽气时真空压力表读数为0.1MPa,直至无气泡逸出为止,且抽气时间不得少于4h。
经真空抽气的试样应放置于原容器中,在大气压力下静置4h,取出试样拭干表面水分并称量,称量精确至0.01g。
4试样烘干应符合本规程4.1.3的规定。
4.2.4试验成果整理及计算按下列规定
1饱和吸水率按(4.2.4)公式计算
(4.2.4)
式中
——水泥土饱和吸水率,%;
——水泥土试样烘干后的质量,g;
——水泥土试样抽气饱和后的质量,g。
2计算精确至0.1%,本试验需对3块试样进行测定,取其算术平均值。
4.2.5记录
水泥土饱和吸水率试验记录格式如附录B表B.4.2。
4.3水泥土密度试验
4.3.1目的和适用范围
本试验采用量积法测定水泥土密度。
适用于各种水泥掺入比的圆柱体水泥土试样。
4.3.2仪器设备包括以下几种
1天平:
称量1000g,感量不大于0.5g;称量500g,感量不大于0.1g;称量200g,感量不大于0.01g。
2游标卡尺:
量程150mm,最小分度值0.02mm。
3钢直尺:
量程300mm,最小分度值1mm。
4.3.3试验步骤应按以下规定执行:
1试样成型应符合本规程3.1.3条或3.2.3条的规定。
2测量试样两端和中间三个断面上相互垂直的两个方向的直径,按平均值计算截面积。
3测量两端面周边上对称四点和中心点处的高度,计算高度的平均值。
4试样饱和应符合本规程4.2.3条第3款的规定。
5称取天然和饱和两种状态下的水泥土试样质量。
6试样烘干应符合本规程4.1.的规定。
称取烘干后的水泥土试样质量。
7称量精确至0.01g。
4.3.4试验成果整理及计算按下列规定
1水泥土密度按(4.3.4-1)、(4.3.4-2)和(4.3.4-3)公式计算
(4.3.4-1)
(4.3.4-2)
(4.3.4-3)
式中
——水泥土天然密度,g/cm3;
——水泥土饱和密度,g/cm3;
——水泥土干密度,g/cm3;
——水泥土试样烘干前质量,g;
——水泥土试样抽气饱和后的质量,g;
——水泥土试样烘干后的质量,g;
——试样初始截面积,cm2;
——试样初始高度,cm。
2计算精确至0.01g/cm3。
水泥土干密度取3个试样的算术平均值,水泥土湿密度取5个试样的算术平均值。
4.3.5记录
水泥土密度试验记录格式如附录B表B.4.3。
4.4水泥土拌和物表观密度试验
4.4.1目的及适用范围
本试验测定水泥土拌合物的表观密度。
适用于土颗粒粒径不大于20mm的不同掺入比的水泥土。
4.4.2仪器设备包括以下几种
1容量筒:
金属制圆筒,筒壁应有足够刚度,使之不易变形。
容量筒内部尺寸直径186mm,高度186mm,容积5L。
2磅秤:
称量50kg,感量不大于50g。
3其他:
捣棒、玻璃板(尺寸稍大于容量筒口)、钢直尺等。
4.4.3试验应按以下步骤
1测定容量筒容积:
将干净的容量筒与玻璃板一起称其质量,再将容量筒装满水,仔细用玻璃板从筒口的一边推到另一边,使筒内满水及玻璃板下无气泡,擦干筒、盖的外表面,再次称其质量。
两次质量之差即为水的质量,除以该温度下水的密度,即得容量筒容积V(在正常情况下,水温影响可以忽略不计,水的密度可取为1000kg/m3)。
2按本规程3.1.3条第1款的规定进行水泥土拌和。
3擦净空容量筒,称其质量m1。
4将水泥拌合物分2层装入容量筒,分层插捣,用捣棒从边缘至中心螺旋形插捣,每层插捣15次。
第一层插捣至底面,第二层插至第一层10mm~20mm处。
5沿容量筒口刮除多余的拌合物,抹平表面,将容量筒外部擦净,称其质量m2。
4.4.4试验成果整理及计算按下列规定进行
1水泥土表观密度按(4.4.4-1)公式计算
(4.4.4-1)
式中
——水泥土拌和物的表观密度,g/cm3;
m1——容量筒质量,g;
m2——水泥土拌和物及容量筒的总质量,g;
V——容量筒的体积,L。
2水泥土拌和物含气量按(4.4.4-2)公式计算:
(4.4.4-2)
(4.4.4-3)
式中Ac——水泥土拌和物的含气量,%;
ρt——水泥土拌和物理论密度,g/cm3;
mp、mc、mw——拌和物中土、水泥及水的质量,g;
ρp、ρw、ρc——土颗粒、水和水泥的密度或表观密度,g/cm3。
4.4.5记录
水泥土拌和物表观密度试验记录格式如附录B表B.4.4。
5水泥土力学性质试验
5.1水泥土单轴抗压强度试验
5.1.1目的及适用范围
本试验测定圆柱体水泥土试样的单轴抗压强度,适用于土体颗粒粒径小于20mm的水泥土。
5.1.2主要仪器设备应包括以下几种
1压力机或万能试验机。
2台秤和天平:
称量5kg,感量不大于1g;称量1000g,感量不大于0.5g;称量500g,感量不大于0.1g;称量200g,感量不大于0.01g。
3游标卡尺:
量程150mm,最小分度值0.02mm。
4其他:
钢直尺、真空抽气设备等。
5.1.3试验应按以下步骤
1试样成型应符合本规程3.1.3条或3.2.3条的规定。
2试样养护至规定龄期,将其取出,进行真空抽气饱和,擦净表面,检查外观。
当试样有严重缺陷时,应废弃。
3量测试样高度及直径,称取试样质量。
4将试样两端抹一薄层凡士林,在气候干燥时,试样周围亦需抹一层凡士林,防止水分蒸发。
5将试样置于试验机承压板中心,上下承压板大于试样。
调整球形座,使试样两端面与试验机上下压板接触均匀。
6以每分钟轴向应变0.5%~1%的速度加荷,每隔0.05%~0.1%应变测读竖向荷载一次。
7当竖向荷载达到峰值或读数达到稳定,应再进行3%~5%轴向应变值即可停止试验。
8描述试样破坏形状。
5.1.4试验成果整理及计算应按下列要求:
1试样轴向应变按(5.1.4-1)公式计算:
(5.1.4-1)
式中
——轴向应变,%;
h0——试样初始高度,cm;
Δh——竖向变形,cm。
2试样截面积按(5.1.4-2)计算:
(5.1.4-2)
式中Aa——试样校正后截面积,cm2;
A0——试样初始截面积,cm2。
3水泥土轴向应力按(5.1.4-3)公式计算:
(5.1.4-3)
式中
——轴向应力,MPa;
P——竖向荷载,kN。
4水泥土单轴抗压强度按(5.1.4-4)公式计算:
(5.1.4-4)
式中qu——单轴抗压强度,MPa;
Pf——竖向极限荷载,kN。
5以3个试样测值的平均值作为水泥土单轴抗压强度试验结果,精确至0.01MPa。
5.1.5记录及绘图
水泥土单轴抗压强度试验记录格式如附录B表B.5.1,以轴向应力为纵坐标,轴向应变为横坐标绘制应力
-应变ε1关系曲线,如附录B图B.5.1。
5.2水泥土单轴压缩变形试验
5.2.1目的及适用范围
本试验测定圆柱体单轴条件下的水泥土应力及变形值,计算弹性模量、变形模量和泊松比,适用各种水泥掺入比的水泥土。
5.2.2仪器设备包括如下几种:
1压力机或万能试验机:
可测试样侧向变形。
2台秤和天平:
称量5kg,感量不大于1g;称量1000g,感量不大于0.5g;称量500g,感量不大于0.1g;称量200g,感量不大于0.01g。
3游标卡尺:
量程150mm,最小分度值0.02mm。
4百分表:
量程20mm,最小分度值0.01mm。
5其他:
磁性测量表架、钢直尺、真空抽气设备等。
5.2.3试验应按以下步骤
1试样成型应符合本规程3.1.3条或3.2.3条的规定。
2试样养护至规定龄期,将其取出,进行真空抽气饱和,擦净表面,检查外观。
当试样有严重缺陷时,应废弃。
3量测尺寸,称取质量。
4将试样两端抹一薄层凡士林,在气候干燥时,试样周围亦需抹一层凡士林,防止水分蒸发。
5将试样置于试验机承压板中心,上下承压板大于试样。
调整球形座,使试样两端面与试验机上下压板接触均匀。
6采用百分表测量试样变形时,将测量表安装在磁性表架上,磁性表架对称安装在试验机下承压板上,纵向测量表表头与上承压板边缘接触,测读初始读数。
两对相互垂直的纵向测量表与横向测量表应分别安装在试件直径的对称位置上。
7加载方法宜采用逐级一次连续加载法,根据需要可采用逐级一次循环法或逐级多次循环法。
8逐级一次连续加载法,每级压力按预计的试样破坏应力值的1/10~1/12施加;逐级循环加载法最大循环荷载为预估极限应力的50%,宜等分四级施加至最大循环荷载后再逐级加载直至破坏。
9逐级一次连续加载法,加载采用时间控制,施加一级荷载后立即读数,1min后再读数一次,即可施加下一级荷载,直至破坏。
10逐级循环加载法,施加第1级压力,同时开动秒表,测记加压后1min时位移计的读数。
每隔1min施加一级压力,测记位移计读数1次,施加到第4级压力为止。
在测记第4级压力施加后1min位移计读数的同时,逐级卸压。
每隔1min卸去一级,并测记卸压后1min的位移计读数,直至施加的轴向压力全部卸去。
在测记最后一级压力卸去后1min位移计读数时。
重复加荷、卸荷4~5遍后,继续加压,测记每级压力施加后1min位移计读数,直至破坏为止。
5.2.4试验成果整理与计算式按下列规定:
1各级轴向应力按(5.2.4-1)公式计算
(5.2.4-1)
式中σ1i——每级轴向应力,MPa;
Pi——每级轴向荷载,kN;
Aai——每级试样截面积,按(5.1.4-2)公式进行面积修正,cm2。
2各级轴向和侧向应变,按(5.2.4-2)和(5.2.4-3)公式计算:
(5.2.4-2)
(5.2.4-3)
式中
——各级轴向应变,%;
——各级侧向应变,%;
Δhi——各级轴向变形平均值,mm;
ΔDi——各级侧向变形平均值,mm;
h0——试样初始高度,mm;
D——试样初始直径,mm。
3体应变按(5.2.4-4)公式计算:
εv=εa+2εr(5.2.4-4)
4弹性模量和弹性泊松比按(5.2.4-5)和(5.2.4-6)公式计算:
(5.2.4-5)
(5.2.4-6)
式中
——水泥土弹性模量,MPa;
——水泥土弹性泊松比;
——应力与轴向应变关系曲线直线段始点应力值,MPa;
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