土的室内承载比（CBR）试验检测及应用

董月灯

摘要：土是路基施工中重要原材料之一，室内承载比（CBR）是路基土和路面的强度指标，本文通过制作不同干密度的CBR试件，经过4昼夜饱水后检测膨胀量并做贯入试验，得到不同击实度时对应的土的CBR值关系。根据击实度与CBR关系图进一步判断所选择的土源能否满足设计要求，为建设工程选择土源提供依据。

Abstract： Soil is one of the important raw materials in subgrade construction. The California bearing ratio （CBR） is the strength index of subgrade soil and pavement. This paper produces CBR specimens with different dry densities and measures the amount of expansion after 4 days of flooding， and conducts penetration test. The CBR value relationship of the corresponding soil when different degrees of compaction are obtained. According to the relationship between the degree of compaction and the CBR， it is further determined whether the selected soil source can meet the design requirements and provide a basis for selecting the soil source for the construction project.

关键词：室内承载比;CBR;试验检测;土;路基施工

Key words： California bearing ratio;CBR;test detection;soil;roadbed construction

中图分类号：U416.1                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）12-0182-03

0  引言

美國加州公路管理局（California Highway Administration）首先提出了承载比试验，简称CBR（California Bearing Ratio）。所谓的CBR值是说当试验材料的贯入深度达到2.5mm时，其荷载强度与标准碎石贯入同样深度时的标准荷载强度之比。不同贯入深度时的标准荷载及强度见表1。

1  某道路工程土的承载比（CBR）试验数据采集

1.1 击实试验

在50℃烘箱中对典型的土壤样品进行干燥，粉碎土壤颗粒，使其通过5mm筛子。按四分法至少准备5个试样，每个试样取干土6000g（加上后面准备成型9个CBR试件，总共需要100公斤或者更多的土壤样本）添加不同的水分（以2-3%的含水率间隔增加，其中至少2个大于最佳含水率，2个小于最佳含水率）将称重的水均匀地喷洒在样品上，用铲子将样品彻底混合，闷料一夜备用。根据《公路土工试验规程》JTG E40-2007表T0131-1的击实试验方法中的重型II-2法，对准备好的样品进行击实试验。击实完成后，样品不得过高。土样的的顶面不得超过筒高6mm。击实后，将试样顶面刮平，称试样和击实筒质量后，用脱模器将样品脱出，从样品中心取部分有代表性的土样测定含水率，计算至0.1%。含水量必须平行测量两次。取其算术平均值，测定含水率的土样用量及含水率允许平行差值应符合JTG E40-2007中相关规定。击实得到该土样不同含水率与湿密度，再根据测得的含水率计算土壤干密度，不同的含水率和相应的干密度之间的关系见表2，干密度和含水率之间的关系曲线绘制见图1。

浸润时间：重粘土不低于24h，轻粘土不低于12h，砂土不低于1h。共需制备3种不同的干密度试样，这样共制作了9个试样，试样每一层的击实次数分别为98和59以及27次。样品的干密度分别为最大干密度的约90%，最大干密度的95%和最大干密度的100%。试样浸润好后，称取空试筒质量，将击实试筒安装到击实仪底座上，将浸润好的试样分3层装入击实筒，每一层试样安装完成后锤击规定的击实次数（98、50或27次），第一层和第二层完成后，用螺丝刀将表面拉毛，再继续添加下一层土样。重复上述试验方法进行下一层击实。最后一层击实完成后试样高度不能高出筒高10mm。然后取出试筒，用刮刀或者修土刀沿试筒顶部刮平整，再用干净的布擦净筒外壁，称试筒和试件合计质量，并用余土测定含水率。

1.3 泡水测膨胀量试验及贯入试验

从样品的上表面取下已经损坏的滤纸，并且用干净的滤纸替换。将装有试件的试筒安装到带有多孔板的配套试架上，并且在试件顶部的穿孔板上加四块荷载板，将带有试件的试验架移入水箱（不添加水），在浸泡前安装百分表并读取泡水前百分表读数。然后加水入水箱，使试件全部在浸没在水中。直至水面保持在试件顶部25mm左右。试件浸泡4昼夜后，测量浸泡后的百分表读数，然后从水箱中取出试件，将水从试件的顶部倒出，放置15分钟，然后移除试架、荷载板和滤纸，称量泡水后筒和试件的总质量。并计算试件的吸水量和膨胀量，吸水量和膨胀量分别按下式计算：

吸水量=泡水后筒和试件的总质量-泡水前筒与试件质量

1.4 贯入试验

将称好质量的试筒连同试件一起移至承载比试验仪的升降台座上上进行贯入试验。先在试样顶面加4块荷载板，安装好贯入杆及量测贯入深度的百分表，调整偏球座，使贯入杆和试样表面完全水平接触。在贯入开始时对贯入杆施加45N预加载后，读取测力计和测量贯入深度的百分表的初始读数。然后以1～1.25mm/min的速度贯入试样，同时测量测力计读数和相应的贯入深度读数，并注意确保在贯入2.5mm深度前有不少于5组的读数，因此，测力计的第一个读数应该是贯入深度为0.3mm-0.4mm左右时的读数。在贯入试验结束后，绘制p-l曲线图，由测力计测得的单位压力（P）作为横坐标，贯入深度（l）为纵坐标。一般取贯入深度为2.5mm时的荷载强度与标准荷载强度的比作为承载比（CBR），即

如果5.0mm的结果大于2.5mm，则应重新进行试验，如果结果仍然相同，则使用5mm的结果。试验结果汇总见表3。

精密度和允许差：

如果根据三个试件的平行试验结果计算出的承载变异系数CV>12%，则去除偏差较大的值，并取其余两个结果的平均值。如果承载比变异系数CV<12%和由三个平行测试结果计算的干密度偏差小于0.03g/cm3，则取三个结果的平均值。如果通过三个测试结果计算的干密度偏差超过0.03g/cm3，则去除大的偏差值，并取其余两个的平均值。

承载比小于100，相对偏差不大于5%;承载比大于100，相对偏差不大于10%。

由于该土样的5mm的结果大于2.5mm，所以要重新做一次试验，第二次试验的结果汇总见表4。

由第二次試验结果得知，各项试验平行偏差均满足要求，5.0mm时承载比值大于2.5mm时的值，所以取5.0mm时的承载比结果为本次试验结果。

2  CBR试验数据在该道路工程的实际应用

2.1 以CBR值为横坐标，击实度为纵坐标绘制击实度与CBR关系图见图2。

2.2 用内插法求出设计击实度对应的CBR值并判断该击实度时的CBR值能否满足设计要求，见表5。

从以上试验数据可以看出，土的工程特性在不同状态时是不一样的，同一土样在不同击实功作用下其干密度、击实度、吸水量、膨胀量及其CBR值是不断变化的。工程中许多项目委托方或检测人员往往对CBR值的概念不是太清楚，往往只委托或只是做了一组3个试件的98击（即最大干密度试件）的CBR试件。而我们工程实际施工中，不同部位层次的设计击实度是不同的，现场施工也不可能击实到最大干密度状态，所以仅仅对一组98击的CBR试件的检测就没有任何意义了。

3  结论

①CBR试验周期长、工作量大，影响试验检测精度的环节众多，尤其要注意要采取四分法取样及制备试样时充分拌合到均匀状态并满足浸润时间要求，减少检测数据离散性。

②随着击实度增加，土的CBR值也随之增大，吸水量降低，膨胀量降低。

③工程实际应用中必须要制备3个不同击实度的CBR试件共9个，通过内插法求得设计击实度对应的CBR值。

参考文献：

[1]JTG E40-2007，公路土工试验规程.

[2]李涛.CBR试验中需注意的几个问题[J].山西建筑，2007.

[3]汪波.浅谈土工室内CBR试验 中国科技期刊数据库，2015.