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土工 CBR 试验培训讲义

、承载比(CBR)又称加州承载比,是 California Bearing Ratio 的缩写,
由美国加利福尼亚公路局第一提出来,用于评定路基土和路面材料的强度
指标。在国外多采纳 CBR 作为路面材料和路基土的设计参数。我国往常路
基路面的设计规范中,对路面、路基的设计参数要紧采纳回弹模量指标,
近年来,参考了国内外的实际情形,将 CBR 指标列入《公路路基设计规范》
和《公路路基施工技术规范》,作为路基填料选择的依据。因此 CBR 值的
确定关于公路工程的路基路面设计及施工都有着专门重要的意义。

、CBR 定义所谓 CBR 值确实是试料贯入量达到 或 5mm 时的
单位压力与标准碎石压入相同贯入量时的标准荷载(7MPa 或 )的比
值,用百分数来表示。

、目的和适用范畴
确定材料是否适宜做基层或底基层,本法只适用于在规定的试筒内
制件后,对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。
试件的最大粒径宜操纵在 20mm 以内,最大不得超过 40mm(圆孔筛)。

、 室内 CBR 值试验原理试验时,按路基施工时的最佳含水量及压实
度要求在试筒内制备试件。为了模拟材料在使用过程中的最不利状态,加
载前饱水四昼夜。在浸水过程中及贯入试验时,在试件顶面施加荷载板。
以模拟路面结构对土基的附加应力。需要注意的是,贯入试验中,材料的
承载能力越高,对其压入一定贯入深度所需施加的荷载越大。





: .
二、CBR 值试验步骤及注意事项
、备料,试验采纳风干试料,按四分法取样,一次备足击实CBR 试
验所需试样;
试样的制取应有代表性并尽量与施工实际相符《公路土工试验规程》
中的“承载比(CBR)试验规定:“试样的最大粒径宜操纵在 20mm 以内.最
大不得超过 40mm”。而又有以下规定:“将具有代表性的风干试料用木碾捣
碎.但应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破裂。土团均应捣碎到通过5m
m 的筛孔”。关于以上的这些规定,容易让人混淆:既然要过5mm 的筛孔,
为必要规定宜操纵在 20mm 以内,最大不得超过 40mm 呢?实际工作中,到
底应过如何样的筛才能保证试样的代表性呢?
视材料的具体情形而定。首要一点是,不使土的单个颗粒破裂。关于
细粒土,应按要求过 5mm 的筛孔,如此就会使土在取样拌和时更加平均。
而关于一些含有较大尺寸的土或粒料就要过 40mm 的筛.超尺寸部分大于
5%则进行结果修正。CBR 试验规程中尽管承诺 20mm~40mm 直径的土颗
粒存在,但这种尺寸的土颗粒会对贯入试验的结果有一定的阻碍。因此,
建议如果试样中 25mm~38mm 直径的土颗粒总量在 5%以下时,应将其剔
除。如此既考虑了土颗粒对贯入试验的阻碍,又能保证试验与施工实际相
一致.击实试验与 CBR 试验试样的制取也比较统。

土样制备中应注意:a、用最佳含水量进行 CBR 土样制备时,最好用
干土法,因为湿土法也要先风干土,再取样测定土的天然含水量,如此相
对干土法的制备多了一步工序,在一定程度上增加了人为误差。b、如果试
验室没有操纵湿度和温度的条件,要视室内的空气湿度和温度的情形,如果
在温度专门高或者是空气专门干燥的情形下,应在闷料的场地周围进行洒
水降温顺增加空气湿度,最好不要开风扇。c、闷料前应将闷土的工具先润
湿,幸免工具在拌土的过程中带走应加的水分,但应把握好润湿工具的程
度,既不能太湿也不能太干,拌和时最好用喷雾洒水器,使水分平均地喷
洒在土的表面(关于粘性土尤为重要),从而保证所拌和的土样水分平均且不 : .
成团。同时应把握好拌和时咨询,并注意切勿使水分在拌和的过程中散失,
确保同组试件含水量的偏差在承诺的范畴内。

、通过击实试验,求解试料的最大干密度和最佳含水量;
击实试验原理:通过人工或机械对土施加夯压能量,使土颗粒重新排
列紧密,关于粗粒土,增强了表面摩擦力和嵌挤咬合力,对细粒土,增强
颗粒间分子引力,从而在短时刻内得到新的结构强度。

击实试验方法:①试样制备分干法和湿法两面种,对一样土,干法制
样和湿法制样所得击实结果有一定差异,关于具体试验应按照工程性质选
择制备方法。a、干法制样:将代表性土样风干或低于50℃温度下烘干,放
在橡皮板上用木碾碾散(应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破裂,改变
土的性质),过筛拌匀备用。测定土样风干含水量 W0,按土的塑限估量最佳
含水量,并依次按相差 2%的含水量制备一组试样(不小于 5 个),其中有
两个大于和两个小于最佳含水量。将称好的 m0 质量的土平铺于不吸水的平
板上,用喷水设备往土样上平均喷洒预定 mw 的水量,静置一样时刻后,
装入塑料袋内静置备用。静置时刻对高液限粘土不得少于 24h,对低液限粘
土不得小于 12h。b、湿法制样:对天然含水量的土样过筛,并分不风干到
所需的几组不同含水量备用。②试样击实:将击实筒放在坚硬的地面上,
取制备好的土样按所选击实方法分 3 或 5 次倒入筒内。每层按规定的击实
次数进行击实,注意每层之间的拉毛,要求击实后余土高度不超过筒顶面 5
mm-6mm。用修土刀齐筒顶削平试样,称筒和击实样土重后用推土器推出
筒内试样,测定击实试样的含水量和推算击实后土样的湿密度。依次重复
上述过程将所备不同预定含水量的土样击完。③结果整理:按下试运算击
实后各点的干密度 Pd ; Pd=P/1+

规范上面有一句话,按照工程要求,选择轻型或重型试验方法。明确,
我们目前高速公路、1、2 级公路差不多上用重型击实,3、4 级按照情形选
择轻型击实法。 : .

做好击实试验是 CBR 试验中专门关键的一步准确地求出土的最大干密
度和最佳含水量是做 CBR 试验的前提和基础,也是整个试验中专门关键的
一步。一旦击实试验的结果显现较大误差,将直截了当阻碍CBR 试验结果
的准确性,更甚则会导致 CBR 试验无法进行。在我们的托付试验过程中发
觉,由某施工单位自行提供的击实结果来进行 CBR 试验,当我们试验室按
照其提供的最佳含水量闷料后,凭体会发觉土的含水量状态与最佳含水量
状态有较大偏差。而且在试件成型时,采纳 96%的压实度,又显现压实专
门困难的情形。关于正常的试验来讲是专门少显现这种情形的,这差不多
在一定程度上证明了该单位提供的最佳含水量结果存在较大误差。结果,
在试件浸水 1d 后就发觉测量膨胀量的百分表差不多被土体的膨胀力顶过了
极限,CBR 值也相当低,仅为 %。该种情形的土水稳性太差,是不能用
作路基填料的。施工单位应按照试验结果换土。但事实上,该土的 CBR 试验
结果完全是由于击实试验的结果不准确而导致的,因此在进行击实试验时
一定要格外注意。

、按击实所得最佳含水量制备 CBR 试件;
a)称量试筒本身质量(m1),将试筒固定在底板上,放入垫块、滤纸,
安上套环。
b)将试料按规定的层数和每层击数击实,求试料的最大干密度和最佳
含水量。
c)将其余 3 份试料按最佳含水量制备三个试件。
试料加水浸润时刻,重粘土许多于 24h,轻粘土 12h,砂土 1h,天
然砂砾 2h,取料测定每个试件的含水量。
d)取备好的试料分 3-5 次倒入筒内(视最大粒径而定),五层法时每层
试样约 900g(细粒土)-1100g(粗粒土);按三层法,每层试样 1700g 左右。
(其量应使击实后试件高出 1/3 筒高 1-2mm)。击实时锤应自由垂直落下,
锤迹平均分布于试样表面上。击实时每层表面应“拉毛”。大试筒击实后,
试样不宜高出筒高 5mm。 : .
e)修平击实试件,称取试筒和试样的质量(m2)。

、试件顶面加承载板浸水四昼夜;试件加了承载板以后试筒的顶面,
离水面的高度应保持在大约 25mm 以上。
泡水测膨胀量步骤:
a)在试件表面放一张好滤纸,安装多孔板和荷载板,试件放入干水槽
中,用拉杆将模具拉紧,安装百分表,读取初读数。
b)向槽内放水,浸没试件顶部,保持水面在试件顶上约 25mm,泡水
4 昼夜。
c)泡水终了,读取百分表终读数,运算膨胀量
d)取出试件,静置 15min 排水,卸去附加荷载、多孔板、底板、滤纸,
并称量(m3)。

、做贯入试验:
a)试件放在路强仪升降台上,使贯入杆与试件顶面全面接触,放上荷
载板。
b)先在贯入杆上施加 45N 荷载,然后将测力和测变形的百分表的指针
调至零点。
c)加荷使贯入杆以 1- 的速度压力试件,记录测力计内百
分表某些整读数(如 20,40,60)时的贯入量,使贯入量为 250×10-2mm
时有 5 个以上读数。总贯入量应超过 7mm;
、以单位压力 P(kPa)为横座标,贯入量 L(mm)为纵座标,绘制单
位压力 p 与贯入量 L 间的关系曲线,必要时进行原点修正;
原点修正的咨询题 CBR 图规定以单位压力助横坐标,贯人量为纵坐
标,绘制 P-L 关系曲线。当贯人曲线起点处的凹向与主体曲线相反时要进
行修正,修正的方法是在变曲率点引一切线与纵坐标交于 O/点,并以 O/为
坐标系的原点。要注意的是,原点改变以后,单位压力应平移到新原点(如
图 1 所示),压力应随着平移后的原点变化。引入 excel 表
: .

、从 P—L 关系曲线上读取贯人量为 及 5mm 时的单位压力 P
(MPa)、P5(MPa),则 CBR = /7*100%, CBR5= P5/105*10
0% ,一样采纳 CBR 值作为材料承载比,如 CBR5 > CBR ,则试验
重做;如果结果仍旧如此,则采纳 CBR5 值作为材料承载比。
如按照 3 个平行试验结果运算得到的承载比变异系数大于 12%,则去
掉一个偏离大的值,取其余 2 个结果平均值;如 Cv 小于 12%,且 3 个平行试
验结果运算的干密度偏差小于 ,取 3 个结果平均值;如 3 个平行试
验结果运算的干密度偏差超过 ,则去掉 1 个偏离大的值,取其余
2 个结果的平均值。


三、结果整理
、以单位压力(p)为横坐标,贯入量(l)为纵坐标,绘制p-l 关系曲线。
、一样采纳贯入量为 时的压力与标准压力之比作为材料的承载比
(CBR),即:
式中:CBR-承载比(%)
P-贯入量为 时的单位压力(kPa)
同时运算贯入量为 5mm 时的承载比:
如贯入量为 5mm 时的承载比大于 时的承载比,则试验要重做,
如结果仍旧如此,则用 5mm 时的承载比。
、试件的湿密度用下式运算:
、试件的干密度用下式运算:
、泡水后试件的吸水量按下式运算:
四、精度要求
如按照 3 个平行试验结果运算得的承载比变异系数 Cv 大于 12%,则去掉一
个偏离大的值,取其余 2 个结果的平均值。如 Cv 小于 12%,且 3 个平行试
验结果运算的干密度偏差小于 g/cm3,则取 3 个结果的平均值。如 3 : .
个试验结果运算的干密度偏差超过 g/cm3,则去掉一个偏离大的值,
取其 2 个结果的平均值。

五、报告
、材料的颗粒组成,最佳含水量(%)和最大干密度(g/cm3)。
、材料的承载比(%),承载比小于 100%,准确到 5%;承载比大于 100%,
准确到 10%。
、材料的膨胀量(%)。


六、试验过程中的有关咨询题
、土工试验 CBR 泡水试验中膨胀量、吸水量、干密度三者是关系是
什么?
膨胀量越大,吸水量越大,干密度越小

、规范上面举荐 30、50、98 击,在实际工作中需要按照土质和公路
压实度要求确定我们的击实数。98 击达到 100%必须有,其他两个按照压实
度需要调整。

、一条公路的上基层要求达到的压实度为 94%,CBR 大于等于 8%
对当地土体做了 CBR 试验,数据如下
击实次数 30 50 98