土工試驗中的cbr是什麼（土工CBR試驗步驟）

2023-10-10 09:31:31 2

土工試驗中的cbr是什麼?一、CBR值的相關介紹1.1、承載比(CBR)又稱加州承載比，是California Bearing Ratio的縮寫，由美國加利福尼亞公路局首先提出來，用於評定路基土和路面材料的強度指標在國外多採用CBR作為路面材料和路基土的設計參數我國以前路基路面的設計規範中，對路面、路基的設計參數主要採用回彈模量指標，近年來，參考了國內外的實際情況，將CBR指標列入《公路路基設計規範》和《公路路基施工技術規範》，作為路基填料選擇的依據因此CBR值的確定對於公路工程的路基路面設計及施工都有著非常重要的意義，下面我們就來說一說關於土工試驗中的cbr是什麼?我們一起去了解並探討一下這個問題吧!

土工試驗中的cbr是什麼

一、CBR值的相關介紹

1.1、承載比(CBR)又稱加州承載比，是California Bearing Ratio的縮寫，由美國加利福尼亞公路局首先提出來，用於評定路基土和路面材料的強度指標。在國外多採用CBR作為路面材料和路基土的設計參數。我國以前路基路面的設計規範中，對路面、路基的設計參數主要採用回彈模量指標，近年來，參考了國內外的實際情況，將CBR指標列入《公路路基設計規範》和《公路路基施工技術規範》，作為路基填料選擇的依據。因此CBR值的確定對於公路工程的路基路面設計及施工都有著非常重要的意義。

1.2、CBR定義所謂CBR值就是試料貫入量達到2.5mm或5mm時的單位壓力與標準碎石壓入相同貫入量時的標準荷載(7MPa或l0.5MPa)的比值，用百分數來表示。

1.3、目的和適用範圍

確定材料是否適宜做基層或底基層，本法只適用於在規定的試筒內製件後，對各種土和路面基層、底基層材料進行承載比試驗。

試件的最大粒徑宜控制在20mm以內，最大不得超過40mm（圓孔篩）。

1.4、 室內CBR值試驗原理試驗時,按路基施工時的最佳含水量及壓實度要求在試筒內製備試件。為了模擬材料在使用過程中的最不利狀態，加載前飽水四晝夜。在浸水過程中及貫入試驗時，在試件頂面施加荷載板。以模擬路面結構對土基的附加應力。需要注意的是，貫入試驗中，材料的承載能力越高，對其壓入一定貫入深度所需施加的荷載越大。

二、CBR值試驗步驟及注意事項

2.1、備料，試驗採用風乾試料，按四分法取樣，一次備足擊實CBR試驗所需試樣；

試樣的製取應有代表性並儘量與施工實際相符《公路土工試驗規程》中的「承載比(CBR)試驗規定：「試樣的最大粒徑宜控制在20mm以內．最大不得超過40mm」。而又有以下規定：「將具有代表性的風乾試料用木碾搗碎．但應儘量注意不使土或粒料的單個顆粒破碎。土團均應搗碎到通過5mm的篩孔」。對於以上的這些規定，容易讓人混淆：既然要過5mm的篩孔，何必要規定宜控制在20mm以內，最大不得超過40mm呢?實際工作中，到底應過怎樣的篩才能保證試樣的代表性呢?

視材料的具體情況而定。首要一點是，不使土的單個顆粒破碎。對於細粒土，應按要求過5mm的篩孔，這樣就會使土在取樣拌和時更加均勻。而對於一些含有較大尺寸的土或粒料就要過40mm的篩．超尺寸部分大於5％則進行結果修正。CBR試驗規程中雖然允許20mm～40mm直徑的土顆粒存在，但這種尺寸的土顆粒會對貫入試驗的結果有一定的影響。因此，建議如果試樣中25mm～38mm直徑的土顆粒總量在5％以下時，應將其剔除。這樣既考慮了土顆粒對貫入試驗的影響，又能保證試驗與施工實際相一致．擊實試驗與CBR試驗試樣的製取也比較統。

土樣製備中應注意：a、用最佳含水量進行CBR土樣製備時，最好用幹土法，因為溼土法也要先風乾土，再取樣測定土的天然含水量，這樣相對幹土法的製備多了一步工序，在一定程度上增加了人為誤差。b、如果試驗室沒有控制溼度和溫度的條件,要視室內的空氣溼度和溫度的情況，如果在溫度很高或者是空氣很乾燥的情況下，應在悶料的場地周圍進行灑水降溫和增加空氣溼度，最好不要開風扇。c、悶料前應將悶土的工具先潤溼，避免工具在拌土的過程中帶走應加的水分，但應掌握好潤溼工具的程度，既不能太溼也不能太幹，拌和時最好用噴霧灑水器，使水分均勻地噴灑在土的表面(對於粘性土尤為重要)，從而保證所拌和的土樣水分均勻且不成團。同時應掌握好拌和時間，並注意切勿使水分在拌和的過程中散失，確保同組試件含水量的偏差在允許的範圍內。

2.2、通過擊實試驗，求解試料的最大幹密度和最佳含水量；

擊實試驗原理：通過人工或機械對土施加夯壓能量，使土顆粒重新排列緊密，對於粗粒土，增強了表面摩擦力和嵌擠咬合力，對細粒土，增強顆粒間分子引力，從而在短時間內得到新的結構強度。

擊實試驗方法：①試樣製備分幹法和溼法兩面種，對一般土，幹法制樣和溼法制樣所得擊實結果有一定差異，對於具體試驗應根據工程性質選擇製備方法。a、幹法制樣：將代表性土樣風乾或低於50℃溫度下烘乾，放在橡皮板上用木碾碾散（應儘量注意不使土或粒料的單個顆粒破碎，改變土的性質），過篩拌勻備用。測定土樣風乾含水量W0,按土的塑限估計最佳含水量，並依次按相差2%的含水量製備一組試樣（不小於5個），其中有兩個大於和兩個小於最佳含水量。將稱好的m0質量的土平鋪於不吸水的平板上，用噴水設備往土樣上均勻噴灑預定mw的水量，靜置一般時間後，裝入塑膠袋內靜置備用。靜置時間對高液限粘土不得少於24h，對低液限粘土不得小於12h。b、溼法制樣：對天然含水量的土樣過篩，並分別風乾到所需的幾組不同含水量備用。②試樣擊實：將擊實筒放在堅硬的地面上，取製備好的土樣按所選擊實方法分3或5次倒入筒內。每層按規定的擊實次數進行擊實，注意每層之間的拉毛，要求擊實後餘土高度不超過筒頂面5mm-6mm。用修土刀齊筒頂削平試樣，稱筒和擊實樣土重後用推土器推出筒內試樣，測定擊實試樣的含水量和推算擊實后土樣的溼密度。依次重複上述過程將所備不同預定含水量的土樣擊完。③結果整理：按下試計算擊實後各點的幹密度Pd ; Pd=P/1 0.01w

規範上面有一句話，根據工程要求，選擇輕型或重型試驗方法。明確，我們目前高速公路、1、2級公路都是用重型擊實，3、4級根據情況選擇輕型擊實法。

做好擊實試驗是CBR試驗中非常關鍵的一步準確地求出土的最大幹密度和最佳含水量是做CBR試驗的前提和基礎，也是整個試驗中非常關鍵的一步。一旦擊實試驗的結果出現較大誤差，將直接影響CBR試驗結果的準確性，更甚則會導致CBR試驗無法進行。在我們的委託試驗過程中發現，由某施工單位自行提供的擊實結果來進行CBR試驗，當我們試驗室根據其提供的最佳含水量悶料後，憑經驗發現土的含水量狀態與最佳含水量狀態有較大偏差。而且在試件成型時，採用96％的壓實度，又出現壓實非常困難的情況。對於正常的試驗來說是很少出現這種情況的，這已經在一定程度上證明了該單位提供的最佳含水量結果存在較大誤差。結果，在試件浸水1d後就發現測量膨脹量的百分表已經被土體的膨脹力超過了極限，CBR值也相當低，僅為3.5％。該種情況的土水穩性太差，是不能用作路基填料的。施工單位應根據試驗結果換土。但事實上,該土的CBR試驗結果完全是由於擊實試驗的結果不準確而導致的，所以在進行擊實試驗時一定要格外注意。

2.3、按擊實所得最佳含水量製備CBR試件;

a）稱量試筒本身質量（m1），將試筒固定在底板上，放入墊塊、濾紙，安上套環。

b）將試料按規定的層數和每層擊數擊實，求試料的最大幹密度和最佳含水量。

c）將其餘3份試料按最佳含水量製備三個試件。

試料加水浸潤時間，重粘土不少於24h，輕粘土12h，砂土1h，天然砂礫2h，取料測定每個試件的含水量。

d）取備好的試料分3-5次倒入筒內（視最大粒徑而定），五層法時每層試樣約900g（細粒土）-1100g（粗粒土）；按三層法，每層試樣1700g左右。（其量應使擊實後試件高出1/3筒高1-2mm）。擊實時錘應自由垂直落下，錘跡均勻分布於試樣表面上。擊實時每層表面應「拉毛」。大試筒擊實後，試樣不宜高出筒高5mm。

e）修平擊實試件，稱取試筒和試樣的質量（m2）。

2.4、試件頂面加承載板浸水四晝夜；試件加了承載板以後試筒的頂面，離水面的高度應保持在大約25mm以上。

泡水測膨脹量步驟：

a）在試件表面放一張好濾紙，安裝多孔板和荷載板，試件放入幹水槽中，用拉杆將模具拉緊，安裝百分表，讀取初讀數。

b）向槽內放水，浸沒試件頂部，保持水面在試件頂上約25mm，泡水4晝夜。

c）泡水終了，讀取百分表終讀數，計算膨脹量

d）取出試件，靜置15min排水，卸去附加荷載、多孔板、底板、濾紙，並稱量（m3）。

2.5、做貫入試驗：

a）試件放在路強儀升降臺上，使貫入杆與試件頂面全面接觸，放上荷載板。

b）先在貫入杆上施加45N荷載，然後將測力和測變形的百分表的指針調至零點。

c）加荷使貫入杆以1-1.25mm/min的速度壓力試件，記錄測力計內百分表某些整讀數（如20，40，60）時的貫入量，使貫入量為250×10-2mm時有5個以上讀數。總貫入量應超過7mm;

2.6、以單位壓力P（kPa）為橫座標，貫入量L(mm)為縱座標，繪製單位壓力p與貫入量L間的關係曲線，必要時進行原點修正；

原點修正的問題 CBR圖規定以單位壓力助橫坐標，貫人量為縱坐標，繪製P-L關係曲線。當貫人曲線起點處的凹向與主體曲線相反時要進行修正，修正的方法是在變曲率點引一切線與縱坐標交於O/點，並以O/為坐標系的原點。要注意的是，原點改變以後，單位壓力應平移到新原點(如圖1所示)，壓力應隨著平移後的原點變化。引入excel表

2.7、從P—L關係曲線上讀取貫人量為2.5mm及 5mm時的單位壓力P2.5 (MPa)、P5(MPa)，則 CBR 2.5= P2.5／7*100％, CBR5= P5／105*100％ ,一般採用CBR 2.5 值作為材料承載比，如CBR5 > CBR 2.5，則試驗重做；如果結果仍然如此，則採用 CBR5 值作為材料承載比。

如根據3個平行試驗結果計算得到的承載比變異係數大於12%，則去掉一個偏離大的值，取其餘2個結果平均值;如Cv小於12%,且3個平行試驗結果計算的幹密度偏差小於0.03g/cm3，取3個結果平均值;如3個平行試驗結果計算的幹密度偏差超過0.03g/cm3，則去掉1個偏離大的值，取其餘2個結果的平均值。

三、結果整理3.1、以單位壓力（p）為橫坐標，貫入量（l）為縱坐標，繪製p-l關係曲線。3.2、一般採用貫入量為2.5mm時的壓力與標準壓力之比作為材料的承載比（CBR），即：

式中：CBR-承載比（%）P-貫入量為2.5mm時的單位壓力（kPa）同時計算貫入量為5mm時的承載比：

如貫入量為5mm時的承載比大於2.5mm時的承載比，則試驗要重做，如結果仍然如此，則用5mm時的承載比。3.3、試件的溼密度用下式計算：

3.4、試件的幹密度用下式計算：3.5、泡水後試件的吸水量按下式計算：

四、精度要求如根據3個平行試驗結果計算得的承載比變異係數Cv大於12%，則去掉一個偏離大的值，取其餘2個結果的平均值。如Cv小於12%，且3個平行試驗結果計算的幹密度偏差小於0.03 g/cm3，則取3個結果的平均值。如3個試驗結果計算的幹密度偏差超過0.03 g/cm3，則去掉一個偏離大的值，取其2個結果的平均值。

五、報告5.1、材料的顆粒組成，最佳含水量（%）和最大幹密度（g/cm3）。5.2、材料的承載比（%），承載比小於100%，準確到5%；承載比大於100%，準確到10%。5.3、材料的膨脹量（%）。

六、試驗過程中的相關問題

6.1、土工試驗CBR泡水試驗中膨脹量、吸水量、幹密度三者是關係是什麼？

膨脹量越大,吸水量越大，幹密度越小

6.2、規範上面推薦30、50、98擊，在實際工作中需要根據土質和公路壓實度要求確定我們的擊實數。98級達到100%必須有，其他兩個根據壓實度需要調整。

6.2、一條公路的上基層要求達到的壓實度為94%，CBR大於等於8% 對當地土體做了CBR試驗，數據如下 擊實次數 30 50 98 幹密度 1.78 1.91 2.06 CBR 2.2 4.1 9.4 求此土是否可以用於上基層？

由擊實次數為98次（30次、50次、98次均應作3組）可知此土的最大幹密度為2.06（單位略）當壓實度K=94%時可求得所對應的幹密度ρ=0.94*2.06=1.93從上表由內插法可求得當ρ=1.93時所對應的CBR=4.8%<8%所以當路基壓實度K=94%時,此土不可用於上基層