SL 237-031-1999 土工试验规程―单轴抗拉强度试验.pdf

1、UDC p SL 中华人民土工试验规程Specification of soil test 1999-03-25发布1999-04斗5实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准土工试验规程Specf;cation 01 so;1 test SL237-1999 主编单位z南京水和j科学研究院批准单位z中华人民共秘密水利部施行日期，1999年4月15日中华人民共和勇水利部关于批准发布土工试验规程)SL237-1999的通知水国科1999J139号根据部水利水电技术标准制定、修订计划，由水利部国际合作与科技司主持，以南京水利科学研究院为主编单位修订的主工试验规程，经审查批准为水利行业标准，

2、并予以发布。标准的名称和编号为2主工试验规程SL237-1999o 本标准实施后取代S0128-84，SD128-86 , SD128-87及SDSOl-79 ，包括室内常规土工试验、土始影胀性试验、.土始变形参数试验、土的动力试验、冻土物理性试验、土豹原位试验、粗颗粒土试验和土约化学位试验等内容，涵盖了一般工程土及黄土、膨胀土、盐溃主、红土和冻土等特殊土所需的试验项吕，比较全面地反映了土工试验的内容。本次修订，与原规程相比，增加了引用标准一章多在仪器设备中，增加了仪器设备的检定和校准一节s在楼录中，培加了试验数据的整理与成果报告和室内土工仪器通用要求飞并按标准编写规定的要求.将试验说明书改为

3、条文说明二本标准主编单位=南京水和j科学研究院本标准参编单位2申蜀水和j水电科学研究院长江科学院水利部东北勘测设计院本标准主要起草人:盛树馨窦宣掏秀珍朱思萤徐4自孟李青云郭照灵何晓民单辐拉拉强度试验SL237-031一-1999E 定义和适用范匮1. O. 1 土的单辘抗拉强度是试样只在轴向拉力作用下达到新裂破坏对自告极限正应力。1. O. 2 本试验是对圆柱形或长方体试样逐级施加输向拉力，使试样达到黯裂破坏，事自得单输抗拉强度。本试验分为立式秘1&式单输抗拉强度两种试验方法。1.0.3 本规程适用于粘质土。Z引用标准GB4S4在84 (应变控秘式三输仪。GB/T15406 自4土工仪器的基本

4、参数及通用技术条件第一篇.室内土工仪器CSLl18-95 (应变控告号式三轴仪校验方法。SL237-017-1999 三轴压缩试验。3 立式单辅抗拉强度试验3. 1 仪器设备3. 1. 1 三铀仪.电动机能正反转动的应变控制式或具有加荷框架的应力控制式三轮仪(不需要周围压力控制系统和孔隙压力测量系统)，其性能应符合GB/T15406-94标准4.2.2之3要求。3. 1.2 附属设备。1 卧式方形截面制样摸，如图3.1. 2-1。254 2 铐拉装置，郊图3.1.2-2，3 其他设备=夹具、粘合剂及切土工具等。3.1.3 百分表z量程10mm分度值。.01mm。3.2 仪器设备的检定和校验3.

5、2. 1 三轴仪=参照SL1l8-95校验方法进行校验。3.2.2 百分表(位移it):按JJG3484言分表检定规程呈送行检定。医3.，2-1 正方截面制样模具示意图3 程架，2 垫换言3四片成号声模，4 压窜螺丝3.3 操作步骤3.3. 1 试样采用i康状士和扰动土两类。试样尺寸宜采用直径61.8 mm，高度125mm。3.3.2 原状土试样的制备按SL237-017-1999规程4. 1. 2的规定进行。3.3.3 扰动士试样豹普通备。1 根据要求约干密度、含水率和试样体积称取所需的湿土，分四层压人制样模具中，制成试样的坯。2按SL237-017-1999规程4. 2娩定切取试样。 3.

6、 3. 4 将试样的上、下两端分中(a) 00 3.1.2-2 钩拉装置时三癖JI，(的试得帽255 另Jj与试祥暖和不透水板用粘合剂依次重量绪后，在试样表面均匀地涂薄层凡士林，并放入湿润豹密封容器内养护12且以上。v3.3.5 将养护后的试样放在压力室底座上，并用夹具将不透水板和底座固定在一起，f在钩拉装置将活塞下端与试样娼连接。3.3.岳应变控制拉伴。1 将活塞上端与测力计连接.旋转仪器手轮，使台座下痒。当测力计微动，表示试样开始受拉。Z 安装轴向位移计并调整零位。3 拉申应变速率取每分钟。.01%0. 03%的应变量。4 合上离合器，按电动机倒转开关，试样受拉。试样每产生轴向变形O.lO

7、.2 mm 副i丘吉普力计和位移计读数1次(对强度低的试样，可加密渎数)，接近破坏时，加密渎数。注意读取测力计的最大值。5 试验结束后，关闭电动机开关，拔出离合器，拆除钩技装置，称盛开裂部位以上试样及试祥榕的质量，部定试祥断裂处及其他部位的含水率。3.3.7 应力控制技件。1 将活塞上端与加荷框架连续，挂上加荷框架剖平衡盘。2 安装被向位移i十并调整零位。3 在加荷框架的平衡盘土施加荷载，每级荷载的大小，开始按预计破坏荷载的1/617施加，接近破坏时减小为1i101/12。4 在每级荷载施加后，开始以i胃痛1、5、10mn测定轴向变形读数1次，以后每10min部记1次，直到2次变形读数格差不超

8、过。.02mm (对变形小的试样，可缩短时间测i己变形读数)，却可施加下一级荷载。逐级施加，直到断裂，取最后2级荷载的平均佳作为断裂荷载。5 试辛辛断裂后，停止试验，取下荷载和加荷框架，拆除钩拉若需法和接SL237-017-1999短程4.2. 1的规定遂行，然后跤结。256 装置。称断裂部位以上试辛辛及试样精质量，并测定试样断裂处及其他部位的含水率。3.4计算和市d!歪3.4.1 按下列在毒式计算轴;再应变和输向拉应力T=尝X1 (3.4.1-1) AU -X 一T (3.4.1-2) 式中.h 轴向拉f申变形，cm; h, 试样初抬高度，cm; T一一轴向拉力，只(应变式T二CR.应力式T

9、=每级荷载); m 断裂面上部试样及试样帽质量g; g一一重力加速度，.9.81 m/s2; Ao 试样初始面积，cmzp10 单位换算系数。当T为断裂的较向拉力对，T为单轴抗拉强度c3.4.2 绘制轴;每拉应力与被向E互交关系曲线，如图3.4.2。3.5 记录3.5.1 本试验记录格式如表3.5.1-1、表3.5.1-2。1 3LUA)古气瓷器17 I I I I I 峰锺蛋度(JT=10. 6kPa 匮挥应变=0.052%、叫01一o 0.10.20.30.40.50.60.70.8 拉在变目%)00 3.4.2 输向拉应力与串串向应变关系也线257 表3.5.1-1工程名称试样编号后期1

10、.吉水率璜目盒号渥土主E盘E重量地干士如盒震量(gl盒军在量(g)吉Z草率(%)平埠吉*军事(%)2.密度理自i式样面在CcmZ)试得高度(m)过样悻辑(cm3)试样质量(g)试样密度地/cm3.)孔捷比试样随述3.拉伸赣南变形i轴向J1i变印.Omm)抖每注;回力译系数C258 单鞠抗拉强度试验记录应变控制试捡者计算者校核者试验前这验(1) (2) (1) 试验前试验雷力汁接数陆陆拉力轴自拉力加1:部主的重)J(0. Glmm) o咱)(N) 后(2) 后轴自拉应力(kPa) N/O.01 mm 拉傅应变速串=mm/min 表3.5.1-2王程名称试样编号吕期1吉草率项吕盘号湿土捶盒厦量培干

11、土部盒质量让盒质量培吉水事。平均吉水率%)2.密度项吕试样面F、(m)试样离度cm)试样掉事司(cm斗试样E重量地试样密度地/cmS)孔慰比i式样描述3.拉申单箱抗拉强度试验记录袤应为控制试验者汁算者校核者试噎呈部试验(l) (2) (1) 试验前试验轴民拉力lJj时楠药i置形辅肉变形轴向应变辘向拉力量日读数上部土重量(N) (min) (O.Olmm) (0.01 mm) 飞乡)(N) I 5 10 旧 (2) 后拉应力(kPa) 259 4 哥、式单辘抗拉强度试验4. 1 仪器设备本试验仪器装置如004.1.104.1. 1 加荷装置z包括加荷盘钩)及荷载(专用砖码、铁ltJI、等人传力滑

12、轮(应装有轴承以减少摩擦。4. 1.2百分表(位移计沁量程10mm，分度值口.01mm. 4.1.3 卧式方形截面制祥模具z见本规程图3.1.2-10盛开面为30mmX30 mm , 50mrnX50 mm;长度150200mmo 4.1.4 其他z钩拉装置、粘合剂和切土工吴等。4.2 仪器设备的捡定和校准4.2.1 专用硅码、铁砂2月分度为O.5_%相应的架盘天平(10级和5等硅码称量检定和校准。1 293 8 理4.1.1f式单轴抗拉试验装置示意图1 器定端，2 端主最，3 试样，4 平板，5 菌拉装置，6 靖轮，1 平衡重，8 加荷盘，9 位移it4.2.2 百分表(位移计)，按JJG3

13、4-84百分表检定规程进行检定。4.3 操作步骤4.3. 1 试样采用原状士和主草动土两类。宣采用方形断窟，尺寸为260 30mmX30 mm或50mmX50 mm; *度为150200 rnm 0 4.3.2 对原状土样，先用的土刀或钢丝锯切取一稍大于规定尺寸的土柱，放在切主架盘上，Jfl切土刀紧靠着调好尺寸的切土架1111画，小心切割。士柱面达到规定的新西尺寸，按长度削平两端。4.3.3 对抗动土样，按要求的干密度和含水率配制湿土样，静宣湿润一段时间，然后分层压人能样模中，压制成试祥。4.3.4 将试幸季两端分别与端扳用粘合弗j依次胶结后，按本规程3.3.4的规定进行养护G4.3.5 将养

14、护后的试样放在平板上(为了减小平板与试样阔的摩擦，可在平板上涂抹润滑剂或放置滚柱)，将一端则性连接在装置的固定端.另一端用钩拉装置通过滑轮挂上已平衡的加荷盘(或挂钩)。4.3.6 安装百分表或位移汁，并调至零位或初读数。4.3.7按本主E程3.3. 7之3规定确定加荷等级施加荷载。4.3.8 按本规程3.3. 7之4规定逐级旅荷，涎记输离变形，直至试样断裂为止。4.3.9 试样断裂后，停止试验。拆除钩拉装置和加荷盘.取下试样，测定试荐自哥裂处豹含水率。4.4 计算和辅臣4.4.1 按下列两式计算轴向拉应力叶和轴;再应变马77二三(4.4.1-1) .t =石X100 (4.4.1-2) 式中T

15、 轴向拉力，N; A , -试祥初始面积，cn125.l 极向拉f申变形，Cffi; l 试样初始长度Cffi 4.4.2 绘制技应力与拉应变关系也线，如本统程图3.4. 20 4.5记录4.5. 1 本试验记录格式觅本规程表3.5.1-20261 单轴抗拉强度试验SL237-031-1999 1. O. 1 粘士的单轴抗拉强度是指试样只在输布拉力作用下灼断裂强度，丐供分析土体表层开裂时参考使用。例如，土圾顶部产生纵向裂缝或横i句裂缝的问题，可以根据计算的坝体拉应力值对照单轴抗拉强度来判断是否会产生开裂的可能性。在抗拉强度前冠以单轴两字是思为抗拉强度和土约抗剪强度一样，随着土体所受的应力状态不

16、同而变化，应力状态不同，土的抗拉强度也不同，因而，在研究土体内部是否有开裂的可能性时，需要进行三向受力状态下的统裂强度试验。由于三向应力条件下的抗裂强度试验中橡皮簇影响，塑性断裂Bt应力应变计算问题均未解决，所以本试验未列二向应力条件下的抗裂强度试验，而仅列单轴抗拉强度试验。1. O. 2 属于单轴抗拉强度或验的方法很多.有长方形等截峦条形试样水平放置承受轴向拉力治卧式试验否有圆柱形试样直立放置承受轴向拉力的立式试验g有主梁法及多种劈裂法。前两种方法的应力和应变是直接计算的，后几种方法的应力计算是间接的.要基于各向同俭均震、抗压一致的线位弹性理论来计算。这样，由于土体的性质和上述假定必偏离，就

17、不可避免地给应力计算带来定的误差。卧式试验有底部摩擦的影响问题，立式试验有试样自重影略问题。试验研究证明=主卡式试验和立式试验的成果差别不大，因而本规程将湾种方法并列供试验者选用。3. 1. 1 立式单草草抗拉强度试验的仪器设备与三轴仪基本相罚，但需要增加钩拉装置和夹主L活皇军下端与试样稽的连接方式主要有两种一种是插销钩连，如愿3.1. 1 (叶。这种装置在试样信中间有定的空间，表面上开有插稽or吉塞下端插销的平面形状和插645 槽形状相同而将小，插销通过插槽插入试样帽后，适当的旋转一个角度就可以把活塞秘试丰幸福钩连起来。为了适应试祥l屡有对略有不平的情况.插销可以绕着活塞轴作相应的转动。这种

18、钩连方法比较灵活，但插销与试样辅之间要很好配合。另一种是旋紧窟定方式，如003. 1. 1 Cb) 0活塞下端车有螺纹，试样箱中i司车有螺纹孔，两者对准旋紧，形成刚性连接。这种连接可对保证输1部受力，避免镜心拉伸.但要求试样平直，否则试样可能承受弯草草初应力，使抗拉强度降低。3. 3. 2 , 4. 3. 2 抗拉强度试验中，拢动土试样的刽备要考虑i式样部受力情况。在规程中介绍的卧式方形裁窗帘i样摸考虑了试样受拉的条件。这种带j祥模筒单，加工方便。但是，对立式图拉试样压样后仅是试样的初胚，需要根据所用的试样尺寸进行切取，对lit式试祥，在制祥模中，一次压制成试祥。目前E国内不少单位开展抗拉强度

19、试验，困此，对制样模的设计也进行了研究，00 3. 3. 2 是一矜噩形截酒制样模的示意图。这种帮样模的特点是压样后I!P成试祥，省略切样步骤3截面尺寸根据试样尺寸设计。3. 3. 4 , 4. 3. 4 试验时必须将试样帽和不透水底板与试样牢渴粘结。按结的粘合ffJJ很多，目前国内常用的有502粘合剂和环氧树脂等。以502粘合J1J在使用上较为方便。根据一些资料表明，502 粘合部虽硬结很快，fi旦强度的增长仍需一段时间。对单轴抗拉强度比较大的试样养护一段时间是必要的。同时，找动士和l备的试样.其力学性质和养护对间的长短有关。因此.单轴抗拉强度试验约试样的养护时间也要和其他试验的试样养护时间

20、相一致。3.4. 1 在试验成果整理中有两个问题需要加以说明=是破坏荷载自告选择;二是轴向成力和应变值的汁算。在应变控和j式单铀抗拉强度试验中.量力环量表读数始最大值作为破坏点，其意义是明确的，但不容易读取，要在接近被坏对王1;1切观察量表的变化。在应力控制式单轴抗技试验中所加荷载是明确的，11旦破坏荷载不碗碗，因为试样完全有可能在比最后一级荷载较小的药载作用下断裂破坏a所以本试验窥定一般可取最646 后两级荷载的平均值作为破坏荷载。为了提高确定破坏荷载的准确度.要求在接近破坏对每级荷辈辈要小a若遇到最后第二级荷载施加后，试样的变形已不易稳定，在施加最后一级荷载树，试样很快哥哥裂，连第一分钟的

21、变形也来不及渎取，此对可取最后第二级荷载作为破坏荷载。4 (b) (al 图3.1. 1 钩拉装窒(al插镜式，(的旋转式1 活塞号Z-r宇佼，3 试样，胃，4 螺好1 图3.3.2拉拉试验都存摸Z 摸攘事2压块53压块头s毛盖桓亨5 主罩辛1.6夹紧螺盖在计算轴向应力时，考虑了断裂面以上的试祥和试样帽韵质量，因为有些土的抗拉强度很小，这个质量对抗拉强度值的计算影响较大。对抗拉强度较大炮试样可以忽略这种影响。在计算轴向应力Bt没有进行试样的断面校正，因为一般单轴抗拉强度试验，试样都是跪性断裂破坏，式样的轴向应变小于1 ;f ，试祥的变化微小，故不进行修正。虽然接近破坏对试样各部位的变形是不均匀的，计算应变值时考虑到总变形不大、所以，仍采用试样初始高度计算应变值。极647 限额裂应变值是工程上常用的一个指标，但由于断裂时的变形恒不容易测定，因此，可以根据试祥的应力应变关系曲线的趋势延伸到新裂强度处，莫非吕应的应变筐郎为断裂应变值。648