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關于承載比CBR試驗 （儀器 alice）
閱讀：4168 發布時間：2010-8-6
于承載比CBR試驗 （儀器 alice）
摘要
承載比（CBR）是評定路基土和路面材料的強度指標。承載比試驗在土工試驗中是一個重要而且相對復雜的試驗。CBR值的確定對于公路工程的路基路面設計及施工都有非常重要的意義。
1.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，用于評定路基土和路面材料的強度指標。在國外多采用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范中，對路面、路基的設計參數主要采用回彈模量指標，近年來，參考了國內外的實際情況，將CBR指標列入《公路路基設計規范》（JTJ 013—95）和《公路路基施工技術規范》（JTJ 033—95），作為路基填料選擇的依據。因此CBR值的確定對于公路工程的路基路面設計及施工都有著非常重要的意義。
2 .CBR值室內試驗過程簡介
2.1 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。
2.2 室內CBR值試驗原理
試驗時,按路基施工時的佳含水量及壓實度要求在試筒內制備試件。為了模擬材料在使用過程中的不利狀態，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。
2.3 試驗技術要求
試驗的技術要求有如下幾點：
a）備料，試驗采用風干試料，按四分法取樣，一次備足擊實CBR試驗所需試樣：
b）通過擊實試驗，求解試料的大干密度和佳含水量；
C）按擊實所得佳含水量制備CBR試件;
d）試件頂面加承載板浸水四晝夜；
e）做貫入試驗，加荷使貫入桿以lmm／min～ 1.25mm／min的速度壓入試件，記錄不同的貫入量及相應的荷載，總貫入量應超過7mm;
f）繪制單位壓力p與貫入量L間的關系曲線，必要時進行原點修正；
g）從P—L關系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％ ,一般采用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，則采用 CBR5 值作為材料承載比。
關于CBR值室內試驗的詳細步驟及具體要求可參見《公路土工試驗規程》（JTJ 051—93）中的“承載比（CBR）試驗（T0134—93）”。較大尺寸的土顆粒會對貫入試驗的結果有一定的影響。
3. CBR試驗的幾點體會
3.1 試樣的制取應有代表性并盡量與施工實際相符《公路土工試驗規程》（JTJ 051—93）中的“承載比（CBR）試驗（T0134—93）”18.0.1.2中規定：“試樣的大粒徑宜控制在25mm以內．大不得超過38mm”。而在18.0.3中又有以下規定：“將具有代表性的風干試料用木碾搗碎．但應盡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”。對于以上的這些規定，容易讓人混淆：既然要過5mm的篩孔，何必要規定宜控制在25mm以內，大不得超過38mm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?筆者認為，應該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。對于細粒土，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。而對于一些含有較大尺寸的土或粒料就要過38mm的篩．超尺寸部分大于5％則進行結果修正。CBR試驗規程中雖然允許25mm～38mm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試驗試樣的制取也比較統
3．2 做好擊實試驗是CBR試驗中非常關鍵的一步
準確地求出土的大干密度和佳含水量是做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。在我站的委托試驗中，委托編號為2005265的CBR試驗就曾出現過以下情況：由某委托單位（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佳含水量悶料后，憑經驗發現土的含水量狀態與佳含水量狀態有較大偏差。而且在試件成型時，采用96％的壓實度，又出現壓實非常困難的情況。對于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佳含水量結果存在較大誤差。結果，在試件浸水1d后就發現測量膨脹量的百分表已經被土體的膨脹力頂過了極限，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*是由于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。
3.3 土樣制備中應注意的問題
3.3.1 用佳含水量進行CBR土樣制備時，好用干土法，因為濕土法也要先風干土，再取樣測定土的天然含水量，這樣相對干土法的制備多了一步工序，在一定程度上增加了人為誤差。
3.3.2 如果試驗室沒有控制濕度和溫度的條件,要視室內的空氣濕度和溫度的情況，如果在溫度很高或者是空氣很干燥的情況下，應在悶料的場地周圍進行灑水降溫和增加空氣濕度，好不要開風扇。而如果是在春天或空氣非常潮濕的情況下，應用布擦干器具表面的水珠。
3.3.3 悶料前應將悶土的工具先潤濕，避免工具在拌土的過程中帶走應加的水分，但應掌握好潤濕工具的程度，既不能太濕也不能太干，拌和時好用噴霧灑水器，使水分均勻地噴灑在土的表面（對于粘性土尤為重要），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問，并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范圍內。
3.4 CBR試驗的讀數
進行貫入試驗時，一般用百分表顯示數據。為了使度更高，可采用位移傳感器。貫人速度應控制為1mm／min～1.25mm／min。為使貫人量為250*10 -2mm時能有5個以上的讀數，測力計內的*個讀數應為貫入量30*10-2mm左右。由于不同土樣的CBR值不一樣，測力的百分表達到的幾個定值需要在讀取時臨時決定，試驗員要在試驗中多積累經驗。試驗中若出現兩個貫人量百分表的示值不一致的情況，應分別讀取并取其平均值。如果兩個值偏差比較大則應予注明，并查看是否由于灌入桿與試件不垂直造成，以便在數據分析時進行考慮。
3.5 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，繪制P-L關系曲線。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于O/點，并以O/為坐標系的原點。要注意的是，原點改變以后，單位壓力應平移到新原點（如圖1所示），壓力應隨著平移后的原點變化。然而一般試驗員在進行試驗時容易忽略這一點。
4. 關于CBR試驗的探討
現行的《公路土工試驗規程》（JTJ 051—93）有關“承載比（CBR）試驗（T 0134—93）”一節中所規定的一些條款不夠具體，在實際試驗中經過多次反復的操作，證明有些規定是值得探討的。
4.1 儀器設備方面
規程第18.0.2.5一節中規定：“路面材料強度儀或其他荷載裝置：能量不小于50kN，能調節貫入速度至每分鐘貫人lmm，可采用測力計式.. ”；第l8.0.4.7（3）一節中規定“.. 注意使貫人量達到250x10-2mm時．能有5個以上的讀數..”。而在實際試驗中．當參照規范用50kN的測力計進行試驗時．貫入量到250*10-2mm時，測力環的指針一點反應都沒有，我們依次用30kN、10kN的測力環進行試驗而結果都一樣，直至換上7.5kN的測力環，才能正常試驗。究其原因有以下幾點：a）由于規程所規定用能量不小于50kN的測力環裝置．考慮的可能是路面材料所達到的承載力較大所致；b）由于路基材料大多數是土，而土體本身承載力相對較小,故用大量程的測力環在壓力過小時無法顯示。因此，在路基土的CBR試驗中用7.5kN的測力環進行試驗是比較合適的。
4.2 試驗步驟方面
規程的第18.0.4.4一節中規定，用三層法或五層法的擊實試驗來進行試樣的制件，而沒有指出其他制件方法。在實際試驗中，用擊實法制件，很難在控制試件高度的同時，還要達到路基對壓實度的要求。因為施工中路基的壓實度是不可能達到100％的，且在《公路工程質量評定標準》中，對路基壓實度根據公路等級、填、挖方及路基深度等有不同程度的規定。CBR試驗中應該按土方路基中各層要求的壓實度進行制件。那么在CBR試樣的制件時，建議好采用靜壓法。引用的原則是根據《無機結合料的試驗規程》（JTJ 057—94）中的規定，對無側限抗壓試驗的制件要求用靜壓法。該方法成型的準確度達98％以上，在操作上比擊實法更簡單、方便、快捷，水分不易損失，壓實度的要求容易控制。所以，實際操作中還是靜壓法比較*，且不與試驗原理相違背。
4.3 堆積中有個別規定不明確
規程的18.0.4.6中第（3）點要求：“……槽內水面應保持在試件頂面以上大約25mm..”。這從字面上理解有兩種意思：a）試件中土樣表面的頂面，離水面的高度應保持在大約25mm以上：b）試件加了承載板以后試筒的頂面，離水面的高度應保持在大約25mm以上。*種理解使規程中的這項要求毫無意義，因為水面連承載板頂面都沒有浸過。對試件的吸水膨脹會有很大影響，故第二種理解才有道理，因為這個高度的規定是從水壓力對土吸入水分后會產生一定的影響所考慮的。
5 結語
為了更好地掌握承載比（CBR）的試驗技術，更好地服務于公路工程事業，筆者結合自己的工作實際談了幾點體會，也提出了一些值得探討的問題，希望能起到拋磚引玉的作用，以使各位同仁對承載比（CBR）試驗有更進一步的認識，并為一些初次接觸該試驗的同行提供一點參考。
參考文獻
【1】JTJ 051—93，公路土工試驗規程【S】
【2】JTG F80／1—2004，公路工程質量評定標準【S】
【3】JTJ 013—95，公路路基設計規范【S】
【4】JTJ 033—95，公路路基施工技術規范【S】
【5】JTJ 057—94，無機結合料試驗規程【S】