ISO 17892 岩土工程勘察与试验 - 土壤实验室试验

国际标准化组织（ISO）发布的“ISO 17892 岩土工程勘察与试验——土壤实验室试验”标准由以下几个同名子章节组成：

• ISO 17892-1 第 1 部分：含水量测定描述了一种测定土壤含水量的方法。本标准适用于在岩土工程勘察中，通过烘箱干燥法在实验室测定土壤试样的含水量。含水量是天然土壤分类的重要指导，也是重新压实土壤的控制标准，在大多数现场和实验室试验中使用的样品中都会测量。烘箱干燥法是实验室常规操作中使用的权威程序。测定土壤含水量的实际程序是测定试样在指定温度下的受控干燥箱中干燥至恒重时的质量损失。质量损失假定为自由水造成的，并以固体颗粒的剩余干质量为参考。本标准符合 EN 1997-1 和 EN 1997-2 标准中关于岩土工程勘察和试验中土壤含水量的测定要求。
• 标准“ISO 17892-2 第 2 部分：容重测定”描述了三种测定土壤容重的方法：
  • 线性测量法：该方法适用于测定规则形状土壤样品的容重，包括为其他测试准备的样品。所用样品为长方体或圆形横截面的圆柱体。
  • 液浸法：该方法通过测量天然或压实土壤样品在空气中的质量和悬浮在液体中的表观质量来确定其容重。当有合适大小的样品时，可以使用此方法。
  • 液体置换法：该方法通过测量土壤样品在空气中的质量和浸没时置换的液体质量来确定其容重。当有合适大小的样品时，可以使用此方法。

本标准适用于岩土工程勘察范围内土体容重的室内测定。

如果采用液体浸没法或液体置换法，且液体（例如水）可能渗入样品，则应在测试前覆盖样品，以防止液体渗透。土体的容重有助于确定原位覆盖应力随深度的变化。如有必要，可以根据容重和含水量（如果已知）计算样品的干密度。

本标准满足 EN 1997-1 和 EN 1997-2 标准中确定土工勘察和试验用土体容重的要求。

• ISO 17892-3 第 3 部分：颗粒密度测定描述了测定土壤颗粒密度的方法。本标准适用于岩土工程勘察中土壤颗粒密度的实验室测定，并描述了两种方法：液体置换比重瓶法和气体置换比重瓶法。本标准中描述的液体比重瓶法适用于粒径小于约 4 毫米的土壤类型或为满足此要求而破碎的土壤。较大的比重瓶用于较粗的材料。适用于气体比重瓶测试的土壤粒径受所用特定气体比重瓶的样品容器尺寸限制。本标准满足根据 EN 1997-1 和 EN 1997-2 测定岩土工程勘察和测试中土壤颗粒密度的要求。孔隙水中溶解盐的存在可能会影响这些测试的结果。补偿溶解盐的技术已经存在，但超出了本标准的范围。
• ISO 17892-4 第 4 部分：粒度分布测定描述了一种测定土壤粒度分布的方法。本标准适用于通过筛分、沉降或两者结合的方法在实验室测定用于岩土工程勘察的土壤试验样品的粒度分布。粒度分布是土壤最重要的物理性质之一。土壤分类主要基于粒度分布。许多岩土工程和水文地质土壤特性都与粒度分布有关。粒度分布基于将粒度划分为离散类别来描述土壤。每个类别的大小可以通过筛分或沉降来确定。粗土通常通过筛分进行测试，但细土和混合土通常根据土壤成分结合筛分和沉降进行测试。所述筛分方法适用于所有粒度小于 125 毫米的非胶结土壤。本文介绍了两种沉降方法：比重计法和移液管法。本标准符合EN 1997-2对粒度分布测试的要求。
• 标准“ISO 17892-5 第 5 部分：增量荷载固结仪试验”描述了通过固结仪增量荷载测定土体压缩性的方法。该标准适用于在岩土工程勘察中，在实验室测定土体的压缩和变形特性。固结仪试验在由刚性环横向约束的圆柱形试件上进行。试件承受离散增量的垂直轴向加载或卸载，并允许从顶部和底部表面轴向卸载。试验可以在完整、重塑、重新压实或重构的试件上进行。地基中的应力路径和排水条件通常是三维的，因此计算出的土体强度和坍落度比值可能会有所不同。试件尺寸较小，通常无法充分反映天然土体的纹理特征。固结试验分析通常基于土体饱和的假设。在非饱和土体中，一些推导出的参数可能不适用。本标准满足 EN 1997-1 和 EN 1997-2 标准中用于土工勘察和试验的土体压缩性测定仪的要求。
• ISO 17892-6 第 6 部分：落锥试验描述了一种使用落锥法测试细颗粒土完整和改性土样不排水强度指标的方法。本标准适用于岩土工程勘察中土样不排水剪切强度的实验室估算。在落锥试验中，使锥体尖端朝向土样落下，并测量锥体插入土样的深度。穿透深度值用于估算不排水剪切强度。

落锥试验会在试件中产生复剪切力，并不能代表垂直三轴压缩或水平剪切试验的实际情况。然而，该指标试验可以与其他实验室试验方法测定的不排水剪切强度估计值进行关联。由于该试验是在较小的实验室样本上进行的，因此结果可能与在较大样本上进行的实验室试验结果不一致。此外，试验样本可能无法完全代表现场自然状态下的土壤；例如，试验样本中可能没有间距大于样本尺寸的原位裂缝。因此，该试验可以被视为不排水剪切强度的估计值，而非真实测量值。重构剪切强度与完整剪切强度的比值可用于估算土样的敏感性。测量随时间变化的剪切强度可用于评估重构土样的触变强度恢复情况。本文件符合EN 1997-1和EN 1997-2中关于岩土工程勘察和测试中土体强度指标测试的要求。

• ISO 17892-7 第 7 部分：无侧限压缩试验描述了一种无侧限压缩试验方法。本标准适用于在岩土工程勘察中测定在压缩荷载作用下未扰动、重新压实、重塑或重构的均质土样的无侧限压缩强度。该试验方法可用于估算土体的不排水剪切强度。需要注意的是，试验过程中排水不受阻碍。因此，估算的不排水剪切强度值仅适用于试验过程中排水不充分的低渗透性土体。本标准符合 EN 1997-1 和 EN 1997-2 中关于岩土工程勘察和测试中无侧限压力试验的要求。
• ISO 17892-8 第 8 部分：未固结不排水三轴压缩试验描述了一种未固结不排水三轴压缩试验的方法。本标准适用于在岩土工程勘察中，在实验室测定压缩荷载作用下的不排水三轴剪切强度。圆柱形试样（可能包含完整土、重新压实土、重塑土或重构土）在未排水条件下受到各向同性拉伸，然后在未排水条件下受到剪切。该试验可以测定剪切强度和总应力下的应力-应变关系。本标准不涵盖非标准程序，例如测量孔隙压力的试验或带有滤水器的试验。本标准满足 EN 1997-1 和 EN 1997-2 中关于岩土工程勘察和测试的未固结不排水三轴压缩试验的要求。
• 标准“ISO 17892-9 第 9 部分：饱和水土体固结三轴压缩试验”描述了一种饱和水土体固结三轴压缩试验的方法。本标准适用于在岩土工程勘察中，在实验室测定压缩荷载作用下的三轴剪切强度。圆柱形试件（可能由完整土体、重新压实土体、重塑土体或重构土体组成）在排水条件下承受各向同性或各向异性应力，然后在不排水或排水条件下进行剪切。该试验可以测定剪切强度、应力-应变关系和有效应力路径。所有应力和应变均以压缩正数值表示。

本标准规定单个试件需进行一次试验。至少需要进行三组相关试验才能确定这些试验的剪切强度参数。结果评估程序包含在标准附录（附件B）中，必要时，报告中还会包含剪切强度参数。

本程序未完全涵盖以下特殊程序：

• 使用润滑尖端进行测试
• 多阶段测试
• 零侧向应力固结试验
• 局部测量应力或局部测量孔隙压力的测试
• 不使用橡胶膜的测试
• 扩展测试
• 围压变化下的剪切试验

然而，这些具体的试验可以参考本标准中描述的一般程序。本标准规定了根据EN 1997-1和EN 1997-2进行岩土工程勘察和测试的固结三轴压缩试验的要求。

• ISO 17892-10 第 10 部分：直接剪切试验描述了两种实验室试验方法，用于测定固结排水条件下土体的有效剪切强度，方法为使用剪切盒或环剪切装置。本标准适用于岩土工程勘察中土体直接剪切作用下有效剪切强度参数的实验室测定。本标准中的试验适用于原状土、重塑土、重新压实土或重构土。该程序描述了在单一垂直（法向）应力下测定试样剪切强度的要求。

通常，需要准备三个或更多相似的土样，在三个或更多不同的垂直压力下进行剪切试验，以便根据附录B确定剪切强度参数。本标准未涵盖具体的土样制备和试验程序，例如涉及渐进式加载和预剪切的试验，或土体与其他材料之间的界面试验。本标准满足EN 1997-1和EN 1997-2中关于土工勘察和试验中土体在直接剪切作用下的排水剪切强度测定的要求。

• 标准“ISO 17892-11 第 11 部分：渗透性试验”描述了实验室测定土壤水流特性的方法。本标准适用于岩土工程勘察范围内土壤渗透系数的实验室测定。本标准满足 EN 1997-1 和 EN 1997-2 标准中关于岩土工程勘察和试验中土壤渗透系数实验室测定的要求。
• ISO 17892-12 第 12 部分：液限和塑限的测定描述了测定土壤液限和塑限的方法。其中包括两种土壤阿特伯格限。液限是土壤从液态转变为塑性状态时的含水量。本标准描述了天然土壤样品或已去除大于约 0,4 毫米物质的土壤样品的液限测定方法。本标准描述了两种方法：落锥法和卡萨格兰德法。本标准中的落锥法不应与 ISO 17892-6 中描述的方法混淆。土壤的塑限是土壤在进一步干燥后不再具有塑性的含水量。塑限的测定通常与液限的测定结合进行。众所周知，测试结果受操作员判断的影响，结果可能会有所不同。
• 标准“ISO 17892-13 第 13 部分：土体、硬土和软岩的膨胀试验 - 单样品循环程序”描述了在膨胀试验箱中测定软岩或硬土膨胀特性的方法，即轴向荷载下的有限侧向变形。该标准适用于岩土工程勘察中膨胀压力和应力的实验室测定。膨胀试验结果用于设计膨胀岩中开挖和隧道的岩土支护及衬砌，以防止因膨胀导致重大意外失效。膨胀试验在完整的圆柱形试件上进行。首先在干燥状态下对试件加载至原位应力状态，然后卸载，再重新加载至预期设计应力。将试件浸入恒定应力条件下，然后卸载。

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