土壤膨胀试验

1.目的：

利用试验室加载设备量测长期位於地下水位以上之膨胀性土壤及细颗粒回填土壤於开挖或地面水渗入後可能造成之膨胀压及膨胀量。

2.设备：

a.模具：试体模具高度0.75in(19.0mm)以上。

b.加载设备：加压系统负载能力至少为200%设计荷重以上。

c.变位计：采用之精度0.0001in(0.0025mm)以上之变位计(LVDT)。

d.重模设备：标准夯实试验夯锤及模具(ASTM D698, Method A)。

e.其他：试体上下盖板、压密试验相关设备等。

3.试验方法：

a.於保持试体原有含水量条件下，依薄管试体采样方式进行。

b.依据采用土样之最佳含水量及最大乾密度重模试体。 c.依据压密试验方式组合试验设备。

d.将组合完成之设备装置於加压系统上。

e.准备50lb/ft2(2.4Kpa=0.0245kg/cm2)之初始荷重。

f.校正各项记录器(Gage)，并标定各项设备之初始装设位置。

g.准备通过4号筛之土样2lb(1kg)，及依其最佳含水量准备所　之拌合用水。

h.量测压密环重量。

i.夯制试体。完成之试体高度以略大於模具顶部1/4in(6mm)为原则。

j.去除延伸环并整修试体。

k.采取整修剩馀之土样量测含水量。

l.试体整修後，尚未安装於加压设备之前　利用玻片覆盖於试体两端，以防 止水份丧失。

m.配合压密环体积量测所得之试体密度及含水量，其误差值　分别小於1lb/ft3 (0.01602g/cm3)及1%以内。所得试体若不符合设计所求，则应予废弃并重新夯制试体。

n.试验所采用之试体须一次制作完成，并置於养护皿中备用，以期各试体具有一致之土壤性质。

o.如同压密试验方式将试体装置於加压设备上。

p.於试体上施加初始荷重50lb/ft2(2.4Kpa=0.0245kg/cm2)。

q.记录施加初始荷重前之记录器读数r1及平衡後之记录器读数r2，并据此求得实№试体高度。

r.主要试验可分为三个部份：

(Ⅰ) 加压-膨胀试验

(a) 於试体顶部施加初始荷重50lb/ft2，俟其平衡後记录初始记录器读数r1。

(b) 於压密室内加水，使试体下方透水石开始吸水。所加之水量以不使试体产生上举现象为原则。

(c) 当试体吸水开始产生膨胀现象时，立即施加适量之轴向荷重，令其恢复原有之试体高度。

(d) 反覆进行(c)步骤，直到试体维持48小时以上不再产生膨胀现象为止。则此时维持平衡所　之最大轴向荷重，即为此试体之最大膨胀压。

(e) 由最大轴向荷重开始，依1/2倍、1/4倍、1/8倍最大轴向荷重...至初始荷重50lb/ft2为止依次解除试体顶部荷重，各级荷重分别保持24小时，并记录各级荷重达平衡时记录器体之最终读数r2。

(f) 取下试体并量测土样之含水量、饱和度、单位重及比重等。

(Ⅱ) 膨胀-加压试验

(a) 於试体顶部施加初始荷重50lb/ft2，俟其平衡後记录初始记录器读数r1。

(b) 於压密室内加水，并令试体於初始荷重下吸水膨胀48小时，以期达到完全膨胀现象。

(c) 利用(Ⅰ)中所得最大轴向荷重之1/8倍、1/4倍、1/2倍及1倍荷重依次施加於试体顶部，并记录各级荷重达平衡时记录器体之最终读数r2。

(d) 取下试体并量测土样之含水量、饱和度、单位重及比重等。

(Ⅲ) 设计荷重之膨胀试验

(a) 於试体顶部施加初始荷重50lb/ft2，俟其平衡後记录初始记录器读数r1。

(b) 於试体顶部施加设计荷重，并依(Ⅰ)之试验步骤於压密室内加水，使试体吸水饱和。

(c) 令试体於设计荷重下吸水膨胀48小时或达到完全膨胀现象为止，俟其平衡後记录记录器最终读数r2。

(d) 去除荷重并取下试体量测土样之含水量、饱和度、单位重及比重等。

4.试验结果：

膨胀百分率(%)=[(h2-hi)/hi]×100%

其中 hi=试体初始高度

h2=某荷重下试体最终平衡高度

5.报告内容

a.孔号、深度及位置。

b.试体初始含水量、单位重及饱和度等。

c.试体最终含水量、单位重及饱和度等。

d.荷重对应体积变化曲线。亦即加压-膨胀试验所得之A-line、膨胀-加压试验所得之B-line以及连接零膨胀点、最大膨胀点以及设计荷重膨胀点所得之C-line。

e.若有必要，可依　求提供试体变形对应时间半对数曲线及体积变化对应时间曲线。