土工试验规程
数学的分支-销售支持
2023年2月16日发(作者：政府会计准则)精选
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SD128-87土工试验规程
前言
粗粒土的土样制备SD128-028-87
粗粒土相对密度试验SD128-029-87（试行）
粗粒土击实试验SD128－030－87
粗粒土渗透试验SD128-031-87（试行）
无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试验SD128－032－87
无粘性土扰动试样水平管涌试验SD128－033－87
反滤料试验SD128－034－87
原状土渗透变形试验SD128－035－87（参考试行）
粗粒土固结试验SD128－036－87
粗粒土直接剪切试验SD128－037－87
粗粒土三轴剪切试验SD128-038-87
粗粒土多级加荷三轴剪切试验SD128-038a-87（试行）
中华人民共和国水利部、能源部
关于颁发《土工试验规程》(SD128－87)
第三分册的通知
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水利科教［1988］2号能源技［1988］3号
各流域机构，水利、水电、电力规划设计院，部直属各科研院、所、高
校，各工程局，各省（自治区、直辖市）水利、水电、电力厅（局）：
根据原水电部科技司（82）技字第251号文，由水利水电科学研究
院负责组织有关单位，对SDS01-79（下册）中有关粗粒土试验部分进
行修订，1987年9月委托中国水利学会岩土力学专业委员会对送审搞
进行了审查。这次修订的规程以《土工试验规程》（SD128－87）第三
分册（粗粗土试验部分）名称颁发，自公布之日起，代替《土工试验规
程》SDS01－79下册中土-033-79～土-036-79和土-052－79～土
-058－79部分，并分别按正式和试行两类项目执行。
各单位在执行过程中的意见和建议，请告水利水电科学研究院和南
京水利科学研究院。
本规程由水利电力出版社出版。
1988年5月13日
前言
本试验规程包括：粗粒土的土样制备，粗粒土相对密度试验，粗粒
土击实试验，粗粒土渗透试验，无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试
验，无粘性土扰动试样水平管涌试验，反滤料试验，原状土渗透变形试
精选
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验，粗粒土固结试验，粗粒土直接剪切试验，粗粒土三轴剪切试验及粗
粒土多级加荷三轴剪切试验等12个试验项目。
规程的修改是根据水利电力部科学技术司（82技）251号文的要求，
在原有《土工试验规程》SDS01-79（下册）的基础上，对其中有关粗
粒土部分的试验规程，参照国际通行的标准及我国的实践经验进行修改，
在修改过程中，广泛征求意见，反复修改后提出送审稿。水利电力部科
学技术司委托中国水利学会岩土力学专业委员会于1987年9月在四川
省成都市召开了审查会，根据审查会的意见，又作了一次修改和加工整
理。1988年5月报水利部、能源部批准颁发。
本规程由水利水电科学研究院主持修改。参加的单位有水利电力部
昆明勘测设计院科学研究所、水利电力部成都勘测设计院科学研究所、
四川省水利水电勘测设计院、南京水利科学研究院、水利电力部西北水
利科学研究所、水利电力部西北勘测设计院科学研究所。
参加各试验项目规程修改和编写的人员如下：
粗粒土的土样制备SD128-028-87
主编写人尹承瑶（水利电力部昆明勘测设计院科学研究所）
粗粒土相对密度试验SD128-029-87（试行）
主编写人史彦文（水利电力部西北水利利学研究所）
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粗粒土击实试验SD128-030-87
主编写人王继庄（水利电力部昆明勘测设计院科学研究所）
粗粒土渗透试验SD128-031-87（试行）
主编写人郑克恒（四川省水利水电勘测设计院）
无粘性土扰动试样从下向上渗透变形试验SD128-032-87
主编写人沙金煊（南京水利科学研究院）
修改人王韦（南京水利科学研究院）
无粘性土扰动试样水平管涌试验SD128-033-87
主编写入沙金煊（南京水利科学研究院）
修改人王韦（南京水利科学研究院）
反滤料试验SD128－034-87
主编写人沙金煊（南京水利科学研究院）
修改人王韦（南京水利科学研究院）
原状土渗透变形试验SD128-035-87（参考试行）
主编写人沙金煊（南京水利科学研究院）
修改人王韦（南京水利科学研究院）
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粗粒土固结试验SD128-036-87
主编写人尹承瑶（水利电力部昆明勘测设计院科学研究所）
粗粒土直接剪切试验SD128-037-87
主编写人刘磷德（水利电力部成都勘测设计院科学研究所）
粗粒土三轴剪切试验SD128-038-87
主编写人郭庆国（水利电力部西北勘测设计院科学研究所）
粗粒土多级加行三轴剪切试验SD128-038a-87（试行）
主编写人郭庆国（水利电力部西北勘测设计院科学研究所）
本规程由水利水电科学研究院朱思哲负责主持修改和编辑。四川省
水利水电勘测设计院郑克恒参加了部分校阅工作。
对本规程在实行中的意见和建议，请寄北京车公庄西路10号水利水
电科学研究院岩土工程研究所。
1989年2月15日
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粗粒土的土样制备
SD128-028-87
1目的和适用范围
1．1目的：土样制备是将有代表性的粗粒土，经过必要的制备程序为
各项试验提供试验用料。
1．2适用范围：根据不同性质的土类，有如下两种土样制备方法。
1．2．1A法——粘性粗粒土的土样制备。
1．2．2B法——无粘性粗粒土的土样制备。
2仪器设备
2．1孔筛：
2.1.1粗筛：孔径为100、80、60、40、20、10、5mm。
2.1.2细筛：孔径为2、1、0.5、0.25、0.125、0.075mm。
2．2台秤：称量100kg或50kg，感量50g；称量10kg，感量5g。
天平：称量5000g，感量1g；称量200g，感量0.01g。
2．3其他：碎石机、振筛机、烘箱、木锤、橡皮板、铁铲、盛土盘、
喷雾器、恒湿器等。
3操作步骤
3．1A法：
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3．1．1风干土样制备，将全部土样置于橡皮板上风干，用木锤将
土块及附着在粗粒土的细粒土碾散。应避免破坏土的天然颗粒，将全部
土样依次过筛，按大于100、100～80、80～60、60～40、40～20、
20～10、10～5、小于5mm，分组并称其质量，计算各粒组含量百分
数，测定大于5mm粗粒及小于5mm细粒风干含水量。
3．1．2天然含水量土样制备，应在保持天然含水量不变的情况下，
将全部土样拌和均匀。根据含砾量多少，按以下规定取代表性土样，测
定其天然含水量。
粗、细粒混合样2000～5000g
大于5mm粗粒2000～3000g
小于5mm细粒100～200g
根据各项试验所需总质量，用四分法分别取所需土样质量（务使粗
粒分配均匀），装入恒湿器内，以防含水量变化。
3．2B法：将全部土样依次过粗筛，分组称重，必要时取小于5mm
细粒土过筛，计算各粒组含量百分数。按粒组分别存放备用。
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a垂直圆柱试样安装
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3．1．1．4将试样倒置于不透水的平板上，将容器筒套上橡皮膜
并抽气，使橡皮膜紧贴容器筒内壁。然后将容器筒套在试样外面，放开
抽气夹，使橡皮膜紧贴试样。
3．1．1．5在试样面上铺厚约2～5cm粗砂（至容器筒齐平），
轻轻击实，拂平。然后在粗砂面上再依次铺滤布，透水板、下垫环、最
后装上进水段。
3．1．1．6装上进水段后，连同平板和试样一起翻转装上出水段，
拧紧压紧螺栓（或密封套环）。
3.1.1.7向容器筒壁充气孔充气，充气压力p等于水头压力加上
30kPa气压（也可根据需要增加），使橡皮膜紧贴试样，即可进行试验。
b水平方形试样安装
3．1．1．8先在容器箱底面铺厚约4cm膨胀快凝水泥砂浆（下
简称：砂浆），然后将试样放在砂浆面上（上、下方向与取样应一致），
轻轻下压，使试样与砂浆充分结合。随后填装两侧砂浆。填装时两端面
用不透水的平板封挡，以免砂浆外溢。
3．1．1．9待砂浆凝固后，抽去两端挡板，放入透水板和滤布。
在滤布与土样之间的空间用粗砂填实。然后在试样（连同砂）顶面铺砂
浆，装盖板，待24h后进行试验。
B有胶结性的无粘性粗粒土
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3．1．1．10在取样地点按水流方向和试样尺寸要求细心地削成
一个四面凌空的土块（方或圆），除去土块表面的扰动土。
3．1．1．11环绕土样底部四周的水平地面上平整地铺垫一层隔
层（油毡、砂或细土）。
3．1．1．12水平试样安装先在上下游两个端面用不透水板封堵，
并在试样顶面均匀地浇注一层砂浆，厚约4cm。然后将容器筒套在土样
外面，再在两面侧壁浇注砂浆。垂直试样安装：将容器筒套住试样，使
四周间隙大致相等，并浇注砂浆。
3．1．1．13待砂浆养护24h后，小心地切断土柱。然后，垂直
试样，按本试验中3.1.1.5和3.1.1.6方法，安装进出水段，即可进行
试验；水平试样，按本试验3.1.1.9方法安装和浇注砂浆，待24h后进
行试验。
3．1．2扰动土试样的制备：
3．1．2．1按本规程SD128-028-87粗粒土试样制备的规定备
料。根据要求的密度、含水量和试样体积，计算并称取已制备好的试样。
均分为3～4份。
3．1．2．2根据试样性质，确定试样安装方法（垂直试样安装与
水平试样安装的步骤大致相同，下面以垂直试样安装方法为例）。
粘性粗粒土：垂直渗透容器内依次安放垫环、透水板、滤布，装上
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测压管（容器内不成橡皮膜），铺垫厚约2～5cm的粗砂。再分层装填试
料，并分层击实至预定的高度，用深度游标卡尺测量高度。结合层的表
面应刨毛。然后按本试验3.1.1.5的方法进行其余步骤。
无粘性粗粒土：在垂直渗透容器内壁套上橡皮膜（厚2mm）。安装
上进水段，分层装填试料并击实至预定的高度。如试料含细粒较多，则
底部应铺垫粗砂。试料装填至与容器顶齐平，接上出水段，然后开始试
验。
对于有棱角易破碎的无粘性粗粒土，宜用风干试料，分层振实。应
避免粗细颗粒分离，减少颗粒破碎，使之粗细颗粒分布均匀。
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3．4按本规程SD128－032－87中的3.9步骤饱和排气。
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3．5进行渗流由上向下试验时，下游溢水箱水面应高于或平被保护土
与滤层的接触面。
3．6试验开始时，以相应于0.1～0.2的渗流坡降的水头作为第一级
水头进行试验，以后每隔1h加一级水头。
3．7每抬高一级水头后，隔3Omin读数一次。每级水头应测读两次，
并记录。流量也应进行两次测量，取其平均值。
3．8若试样未发生任何变化，流量未随时间增大，测压管无变化，无
细粒移动和水色变浑等迹象，即可进行下一级水头的试验。以后各级水
头，大致按0.3、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、…的坡降逐次升高，
每升高一次水头，均应按本试验3.7的方法进行测读。
3．9在本级水头下，如发现细粒通过接触面跑入滤层，或发现滤层中
的测压管水头差不断增大时，则本级水头和以后步骤中的每一级水头试
验持续时间需延长到3～4h。
3．10在下列情况下：渗入滤层中细粒停止移动；位于滤层中的测压
管水头差不再继续增大。应继续升高水头，进行下一级水头的试验，不
宜中断。
3．11有下列情况之一者，可以结束试验：
3．11．1当升高水头后，流量不断变大，被保护土中的渗流坡降减
小。
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3．11．2滤层中的渗流坡降等于被保护土中的渗流坡降。
3．11．3被保护土为粘性土，渗流坡降大于50～100时，被保护
土为无粘性土，渗流坡降大于10时，被保护土仍未破坏。
3．12试验结束后，应缓慢降低水箱水位。以防止上层细粒在停水过
程中掉入下层，或通过透水板掉入下漏斗。
3．13仪器中水放完后，分层取样，进行颗粒分析。在分层取样时，
记录下列现象：滤层淤填厚度；接触带变化情况；被保护土中细粒流失
粒径，流失部位，深度等。
3．14试验后，土样妥为保存，直至资料分析结束后，才可丢弃。
3．15资料整理应与试验同时进行，以便及时发现问题，及时解决。
4计算和制图
4.1资料整理包括下列内容：
计算试验开始时，每层土料的干密度和孔隙率。
计算每一级水头下，被保护土和滤层的渗流坡降、渗流速度、渗透
系数。
绘制被保护土的i～v曲线和v～t曲线。
在同一颗粒大小分析曲线纸上，绘制被保护土和漏层在试验前后的
颗料分析曲线，用以确定被保护土中带出的土量和滤层内的淤填量。
4.2试验结束后，应放水冲洗仪器。
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4．3渗流方向为水平的滤层试验可在水平管涌仪内进行，试验可参考
本规程SD128－033-87进行。
4.4本试验记录格式同本规程SD128－032－87中的5表32－1。
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3操作步骤
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3．1扰动试样制备：
3．1．1按本规程SD128－028一87中的有关规定制备试样。取
制备好的土样拌匀，均分为2～3份，注意勿使粗粒集中。
3．1．2将带套环的固结容器内壁涂一层润滑脂，安装在放有透水
板的底盘上。容器下垫以垫块。适水板上放一层滤纸，分层均匀装料。
粘性粗粒土用击实法，无粘性粗粒土用振动法，将试样分层压实至要求
的干密度。除去套环，整平表面，其上放一层滤纸，顺次放透水板和传
压板。
3．2原状样试作制备：
3．2．1将粘性粗粒土原状样置于平整地方，拆除包装后，细心检
查土样是否扰动，有无裂缝等，并将四周可能松动的土削去。整平端面。
3．2．2将固结容器涂一层润滑脂，下端加一内径与容器相同的有
刃口的切土环。然后放在土样上。小心地用切土刀或钢锯将土样修成略
大于容器外径的土柱，边修边压，直至土样顶面高出容器为止。边缘若
有砾石1可以剔除，用较小的砾石细土填补。取去切立环，将容器两端
余土削平。擦净容器外壁，称质量；测定端面削下余土的含水量。
3．2．3在切削过程中，应仔细观察试样情况，并描述层次、颜色、
层间结合、砾石风化程度及分布情况等。
3．2．4将装有试样的压缩容器吊装在仪器底盘上，顺次放滤纸，
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透水板、传压板。
3．3如需饱和试样，将蓄水槽安装在固结仪底盘上，固结仪置于反力
架中心，并连结供水装置。对无粘性粗粒土，宜用水头饱和；对粘性粗
粒土宜用真空饱和。
3．4拆去容器的浮环垫块，安装变形量表或传感器。
3．5施加3～5kPa的预压力，使试样与仪器各部之间接触良好。将各
量表或传感器调整到零点或初始读数。
3．6施加各级压力，压力等级一般为50、100、200、400、800、
1600、3200、…kPa，最后一级压力应大于最大预计压力100～
200kPa。
3.7如需要确定先期固结压力时，施加的压力应达到使试样的e～logP
曲线下段呈较长的直线段。
3．8如需要测定沉降速率，则施加每一级压力后，按下列时间顺序测
记试样高度的变化：0.1、0.25、l、2.25、4、6.25、9、12.25、16、
20.25、25、30.25、36、42.25、60min，此后每隔lh侧记一次直至
主固结完成，或延长至24h。按此步骤逐级加压至试验结束。
3．9如需作回弹试验，可在施加某级压力（大于上覆荷重）下，固结
稳定后逐级退压，直至退到第一级压力。每次退压后测记试样的回弹量，
至稳定为止。
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3．10试验结束后，排除容器中的水，拆除仪器各部件，将试样从容
器内推出，取代表性试样测定试验后含水量。如要了解颗粒破碎情况，
应对全部试样进行颗粒分析试验。
4计算和绘图
4.1计算方法：
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粗粒土三轴剪切试验
SD128-038-87
1目的和适用范围
1．1本试验是测定粗粒土抗剪强度的一种方法。它通常用3～4个试
样，分别在不同恒定周围压力（即最小主应力σ
3
）下，施加轴向压力
［即主应力差（σ
1
－σ
3
）」，进行剪切至破坏，然后按莫尔-库仑强理
论求得抗剪强度参数。
1．2本试验适用于测定最大粒径为60mm的粗粒土的总抗剪强度参
数、有效抗剪强度参数和孔隙压力系数。
1．3根据粗粒土的性质，工程情况的不同和排水条件，本试验分为不
固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）、固结排水剪（CD）等三种
试验类型。
2仪器设备
2．1三轴剪力仪，如图38－1所示。主要由压力室、轴向压力系统（压
力机、测力计等）、周围压力系统、体变量测系统、孔隙压力量测系统等
部分组成。
试样直径D，试样高度H与试样最大粒径d
max
应符合D大于或等
于5d
max
、H／D为2～2.5。
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2．2附属设备，包括对开成型筒。承膜筒、击实锤或振捣器、橡皮膜、
位移计、磅秤、托盘天平、钢尺、秒表、瓷盘、烘箱等。
2.3试验前应对三轴压缩仪进行检查：
2．3．1轴向压力系统，周围压力系统运行正常；根据工程要求确
定周围压力σ
3
的最大值，按σ
1
大于5σ
3
估算轴向压力。轴向压力测力
计的精度不宜低于最大轴向压力的l％。
2．3．2轴向压力测力计，孔隙压力传感器等按期率定。
2．3．3压力室应密封不泄漏；传压活塞应在轴套内滑动正常；孔
隙压力量测设备的管道内应无气泡；各管道、阀门、接头等应通畅不泄
漏。检查完毕后，关闭周围压力阀、排水阀、孔隙压力阀等，以备使用。
2．3．4橡皮膜试用前应不漏水。
3操作步骤
3．1无粘性粗粒土三轴剪切试验：
3.1.1按SD128-028-87的规定，备好土料。根据试验要求的干
密度、含水量及试样尺寸计算并称取试验所需的用料。
3．1．2将备好的土料，按装填层数分成几等份。应防止粗细颗粒
分离，保证试样的均匀性。
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粗粒土多级加荷三轴剪切试验
SD128-038a-87
（试行）
1目的和适用范围
1．1本试验适用于用一个试样，分级施加周围压力和轴向压力进行剪
切试验，确定粗粒土的抗剪强度参数C和φ。
1．2本试验适用于测定最大粒径为60mm的粘性粗粒土和无粘性粗
粒土。
1．3根据排水条件，本试验分为不固结不排水剪（uu）、固结不排
水剪(Cu)、固结排水剪（CD）3种试验类型。
2仪器设备
本试验所用的试验设备、附属设备以及试验前的仪器检查皆与粗粒
土三轴剪切试验（本规程SD128-038-87）2.1～2.3相同。
在应用中，试样巨寸D、H和试料最大粒径间应符合D／d
max
大于
或等于5，H／D为2～2.5的规定。
3无粘性粗粒土多级加荷三轴剪切试验
3．1试样制备：按本规程SD128－038－87中3.1.1～3.l.8的步骤
进行。
精选
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3．2试样饱和：按本规程SD128－038－87中3.2.1～3.2.4的步骤
进行。
3．3不固结不排水剪（uu）：
3．3．1试样饱和后，关进水、排水阀，开周围压力阀施加第一级
周围压力达到预定值，并保持恒定。
3．3．2以轴向应变为0.5％～1.0％的剪切速率进行剪切试验。在
剪切过程中，当试样每产生轴向应变0.1％～0.4％，测轴向压力测力计、
轴向变形计读数各一次。若有特殊要求，可酌情减少或加密读数次数。
3．3．3当测力计读数达到稳定或趋于稳定（主应力差的增量不超
过5kPa）、或读数减小时，停止剪切。记录测力计和轴向变形计读数。
3．3．4施加第二级周围压力至预定值。稳定10～20min后，将轴
向测力计和轴向变形计的读数调整至第一级剪切末了时的值，再按本试
验中3.3.2进行第二级剪切试验，直至轴向压力测力计出现稳定值或趋
于稳定（主应力差的增量不超过5kPa）时停止剪切。
3．3．5同样按上述步骤进行第三级和第四级试验。但最后一级的
总应变应达到20％为止。
3．3．6试验结束后，关周围压力阀，卸去轴向压力、周围压力，
排去压力室水，尽快卸去压力室罩，对试样进行描述。
3．4固结不排水剪（Cu）（测孔隙水压力）：
精选
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3.4.1试样饱和后按本试验中3.3.l的步骤施加第一级周围压力。
按本规程SD128-038－87中3.4.l～3.4.2的步骤，开排水阀，使试样
在周围压力下排水固结。
3.4.2固结完成后，关排水阀，开孔隙压力阀，按本规程SD128
－038－87中3.4.3的步骤进行第一级剪切试验，直至轴向压力测力计
读数达到稳定值或趋于稳定（主应力差的增量不超过5kPa）时停止剪切。
3.4.3施加第二级周围压力至预定值。待稳定后，测记孔隙压力计，
轴向压力测力计和轮向变形计读数。然后开排水阀，进行排水固结，直
至孔限压力消散95％为止，关排水阀。开动压力机，使压力室内试样顶
帽与活塞接触（测力计读数微动，表示已接触好）。测记变形计的读数。
此读数与上一级剪切终了时的变形计读数之差△h为试样在第二级周围
压力下的轴向沉降量。
3．4．4按本试验中3.4.2的步骤进行第二级剪切。
3．4．5按上述方法进行第三级和第四级固结和剪切试验。
3.4.6试验结束后，关孔隙压力阀，周围压力阀，卸去轴向压力、
周围压力，排去压力室水，卸去压力室罩，对剪后试样进行描述。
3.4.7固结不排水剪（不测孔隙水压力）：试验步骤与本试验中
3.4.1～3.4.6相同。但固结完成后，关孔隙压力阀，剪切过程中不测孔
隙水压力。
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3．5固结排水剪（CD）：
3．5．1试样饱和后，按本试验中3.4.1的步骤施加第一级周围压
力进行排水固结。
3．5．2固结完成后，按每分钟0.1％～0.5％的轴向应变速率及本
规程SD128-038-87中3．5．1的步骤进行剪切，直至测力计读数
达到稳定或趋向稳定为止。
3．5．3关排水阀，施加第二级周围压力至预定值。开孔隙压阀，
测定孔隙压力的稳定读数。
3．5．4开排水阀进行排水固结，直至孔隙压力消散至少于5％为止。
3．5．5固结完成后，按本试验中3.5.2的步骤进行第二级剪切试
验。
3．5．6按本试验中第3.5.3～3.5.5的步骤进行第三级、第四级的
固结和剪切试验。
4粘性粗粒土多级加荷三轴剪切试验
4．1试样制备：同本规程SD128－038－87中4.1.1～4.1.5的步骤。
4．2试样饱和：同本规程SD128-038-87中4.2.1～4.2.2的步骤。
4.3不固结不排水剪（uu）：按本试验中3.3.1～3.3.6的步骤进行试
验。
4.4固结不排水剪（Cu）（测孔隙压力）：
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4.4.1按本规程SD128-038-87中4.2.1～4.2.2的步骤饱和试样
后，然后按本试验中3.4.1～3.4.6的步骤进行试样固结和剪切。但应采
用每分钟0.05％～0.1％的轴向应变的速率进行剪切。
4.5固结排水剪（CD）：
4.5.1试样的制备、固结和剪切与本试验中4.4固结不排水剪（Cu）
（测孔隙压力）相同。但应采用每分钟0.003％～0.012％的轴向应变
速率进行剪切。
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土工试验规程
SD128-87
说明书
粗粒土的土样制备说明书
粗粒土相对密度试验说明书
粗粒土击实试验说明书
粗粒土渗透试验说明书
无粘性土扰动试样渗透变形及反滤层试验说明书
粗粒土固结试验说明书
粗粒土直接剪切试验说明书
粗粒土三轴剪切试验说明书
粗粒土多级加荷三轴剪切试验说明书
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粗粒土的土样制备说明书
一、概述
粗粒土土样制备的目的，是为了使各项试验所用的土样制备有统一
的程序，并提供具有同一级配或要求级配的试样进行各单项试验。为了
便于叙述，本规程将粗粒土分为粘性粗粒土和无粘性粗粒土两大类。
二、试样级配的选择
级配是影响粗粒土工程特性的重要因素。就同一地区同一类的土料
而言，尽管成因相同，级配组成也会有所变化。在挖填方工程中，土料
级配也常会发生很大变化，尤以风化料更甚。由于级配变化，其工程特
性随之也不同。因此，在进行试验时，应按料场或天然地基的自然级配，
或模拟工程实际情况合理地选择试样级配，以使试验成果具有代表性。
目前各单位所采用的级配类型有二：即天然级配和人工级配。天然级配
是根据天然料场或天然地基的天然级配制备试样，进行各项物理力学性
试验。并按此来确定各项指标的范围及其采用值。由于这种方法具有真
实性和代表性，故为多数单位所采用。但该法的缺点是工作量太大，按
所做一组大型试验，要花较多的人力、物力和时间。因此，就出现了用
人工级配来代替天然级配，以便通过少量试验而获得代表性成果。人工
级配，是根据料场或实际填料试验所得级配成果，按统计方法整理而得
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出的级配，随统计方法不同有多种型式。如长江水利水电科学研究院，
建议采用土料方量百分率级配曲线的方法进行统计[1]，得出典型级配，包
括上包线级配、下包线级配和平均级配；又如石头河工程指挥部试验室，
则根据多组级配曲线的外包轮廓线作出，以最细者为上包线，最粗者为
下包线、各组算术平均为平均级配[2]。外包级配是控制料场的极端情况，
多用作验证性或探索性试验的依据，平均级配曲线系代表料场的平均级
配情况，大多数都用作进行物理力学性质试验的依据。对于级配变化较
大的土料，如风化料，则不能固定在某一级配情况下试验，必须在一定
范围内进行研究。此外，尚有采用小值平均级配与考虑强度或渗透变形
特征进行配置，级配的其他方法［3］、［4］、［5］。
总之，试样级配选择是一个复杂的问题，实际选用时，必须以反映
客观实际情况为原则，防止由于试样级配选择不当而影响试验成果的可
靠性。
三、超粒径颗粒的处理
用原级配土料进行试验是最理想的。但由于仪器尺寸的限制，有时
不得不对土料中某些超过仪器允许粒径的颗粒（即超粒径颗粒）进行处
理。
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粒等量替代超粒径颗粒，这样虽可较好地保持粗粒的粗度和骨架作用，
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但增大了粗粒的均匀性；另一种方法是以允许的最大粒径至5mm颗粒
按比例替代超径颗粒，这样既保持了粗粒的骨架作用，又能保持粗粒级
配的连续性和近似性。
3．相似级配法
系根据确定的允许最大粒径按几何相似等比例将原土样粒径缩小，
则颗分曲线平移后，仍保持与原级配曲线相似，故C
μ
、C
c
可保持不变，
但细粒含量有所增加。因此，本法只是几何尺寸相似，还不能全面地模
拟原样的性质。理想的模拟材料是：材料的级配、颗粒形状、颗粒本身
的强度、颗粒表面的粗糙度等等，均应与原材料相似。但这种条件是难
以满足的。采用相似级配法应注意的是颗粒级配曲线的平移，不应使其
中的细粒的含量增大到影响原级配试样的力学性质。一般来讲，细粒含
量不大于15％～3O％，对力学性质的影响是明显的。
相似级配法在国外应用较广，多用于砂砾料及堆石料等无粘性粗粒
土的力学性质试验。近年来，我国也有一些单位采用。
水利电力部昆明勘测设计院科学研究所曾用大型（φ70cm），中型
（φ30cm），小型（φ10cm）三种不同尺寸的三轴仪对几种堆石料和
砂卵石料进行一系列比较试验，以大试件为原级配，中、小试件分别用
相似级配和等量替代级配。成果表明，中等试件两种模拟级配所得强度
指标，内摩擦角（φ）比大试件大2～2.5，应力应变关系基本一致，
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而小试件的强度指标内摩擦角（φ）和应力应变关系均偏大[8]。这说明
粗粒土级配粒径缩小过多其成果将受到一定的影响。
此外，对于渗透及渗透变形等试验，超粒径颗粒处理是否可参照进
行，尚有待于试验验证。
总之，上述几种处理超粒径颗粒的方法，有一定局限性，故本规程
未作具体规定。在使用时，要根据土料性质和试验项目来决定，不能无
限制缩小比尺乃至性质发生变化。此外也要通过进一步的试验研究探索
更合理的解决办法。
四、其他
1．关于风化粗粒土超粒径的限制问题
应视粗粒风化程度不同对试样允许最大粒径的限制可适当放宽。水
利电力部昆明勘测设计院科学研究所，对天生桥、鲁布等两个工程软岩
风化料进行了现场碾压试验和室内击实试验，试验前风化粗粒（大于
5mm）含量为60％～80％，试验后粗粒含量减少10％～30％［9］，即
大部分超粒径颗粒已碾碎。
2．关于重复使用问题
对于风化粗粒土，因易破碎磨损，不应重复使用。西北农学院水利
系和水利电力部昆明勘测设计院科学研究所均有试验成果论证[9]、[10]。
对于有尖锐棱角的堆石，意大利ESMES曾用不同形状系数（C
f
）
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的灰岩堆石料，控制同一孔隙比进行压缩试验，得出C
f
由0.16增至
0.32，在垂直压力5MPa下，垂直应变由6％增加到9％[11]。水利电力
部昆明勘测设计院科学研究所用灰岩堆石料进行三轴剪切试
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关于土的渗透试验方法中提出，试样内径至少要大于试料最大粒径的20
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倍[24]。美国水道试验站关于“试验室土工试验”附录VⅡ中规定，渗透
筒内径不能小于试料最大粒径的10倍[25]，因而大型渗透仪的径径比的
合理数值有待进一步研究。
三、试样饱和及试验用水
试样饱和度愈小，土孔隙中残存的气体愈多，使试样的有效渗透面
积缩小。同时由于气体因孔隙水压力的变化而胀缩，因而饱和度成为对
试验成果的一个影响因素。为了使试验有代表性，要求试样必须充分饱
和，排除土孔隙中的气体。为此，本次修订不同性质土料的试样饱和分
别作了一些具体规定。
关于试验用水问题，主要是由于水中含气形成气泡，堵塞孔隙，致
使渗透系数逐渐降低。这已为国内外的一些研究者所证实。故SDS01－
79规程对粘性土渗透试验用水作了明确规定。在试验前必须用抽气法或
煮沸法进行脱气，并在说明书中介绍了国内一些单位制备脱气水的经验。
但是粗粒土试样大，透水性强，用水量多，完全采用脱气水是有一定困
难的。因此，本试验建议对渗透性较小的粘性粗粒土采用煮沸脱气水；
对渗透性较大的无粘性粗粒土不作明确规定，可根据各单位具体条件进
行。
目前国内对脱气水制备有一些经验。同时有些单位对减少水中气体
的处理也有一些方法。如南京水利科学研究院在管涌仪下盘装置斜孔板，
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集中排气；浙江水利科学研究所作管涌试验用水，采用装泡沫陶土板或
反滤层过滤；长江水利水电科学研究院采用提高水温等办法均可供藉鉴。
四、防止沿筒壁渗透的问题
含细粒少的粗粒土，试样不易与筒壁密合，常会造成沿筒壁的集中
渗漏。因此，必须采取措施，防止沿筒壁渗漏。
试验实践表明，国内对原状粗粒土用膨胀水泥砂浆止水效果较好，
垂直圆柱试样简壁装橡皮膜加侧压（充气）止水也较理想。
对扰动粗粒土沿筒壁渗漏，四川省水利水电勘测设计院作了一些比
较试验，见表31－2。试料性质为风化砂岩石渣和砂砾石两种大于P。
粗粒含量分别为71％和76％，采用三种密度，三种筒壁处理形式［筒
壁不处理、筒壁装橡皮膜，简壁装橡皮膜且加侧压（充气）］进行比较试
验。
从表31－2可以看出，简壁不处理，由于产生沿筒壁渗漏，致使渗
透系数偏大。以筒壁不作处理与简壁装橡皮膜不充气比较，当K
10
等于
10-n时，两者A值的差值一般大于4，最大达到10，超过渗透系数平差
范围；简壁装橡皮膜不充气与简壁装橡皮膜充气比较，当K
10
=A×10-n
时，两者A值的差一般均小于2，符合渗透系数平差要求。
为此，本次修订对原状粗粒土试样分别采用膨胀水泥砂浆和筒壁装
橡皮膜充气止水。对扰动粗粒土试样采用筒壁装橡皮膜不充气止水列入
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规程。
SDS01-79规程中所列的扰动土试样用涂泥止水法，由于涂泥厚度
不易控制，装样过
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在实际工程中，渗透变形发生的形式，可以是单一形式出现，也可
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以是几种形式伴随出现于不同部位。
对流土和管涌，除用试验方法确定以外，目前国内外对此已有一些
判别方法。例如有用土的不均匀系数来判别的[26]；有用骨架孔径与细粒
（填料）粒径之比值来判别的[27]；也有用微分曲线型式来判别的[28]。根
据不断地实践，随后又有人提出用细粒含量来判别[29]、[30]、[31]。后一方法
较上述各法更能符合实际情况。用细粒含量判别，是根据细粒在骨架孔
隙内的充填程度，通过计算用某一细粒含量的上限及下限区分流土及管
涌；也可用一个判别式算出某一细粒含量，作为判别界限。上述各法中
涉及到骨架颗粒和填料细粒的区分粒径。这是一个不固定的粒径。因为
较粗颗粒形成的孔隙，恰好为较细颗粒所填充。但是从实际情况来看，
发生管涌时，首先被冲动的是土体中较细的颗粒，这些细粒在孔隙中处
于自由状态，并不与骨架颗粒一起承重。而且它们自身所形成的孔隙，
已经不能为更细颗粒所填充，因此，就有可能根据受力情况用某一固定
粒径来确定骨架与填料的区分粒径。一般用2mm粒径为界限，也有用
1mm或5mm的，还有用微分曲线上的断裂点粒径为区分的。
渗透变形的临界坡降，应按室内或现场试验加以确定；也可通过计
算确定。对流土的坡降计算，比较成熟。对管涌的临界坡降计算，目前
研究的还不够深入，在苏联有特立雪夫、伊斯托明娜[24]、康特拉契夫[28]
等方法，在国内有原南京水利科学研究所[30]、[33]等方法，所有这些计算
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方法，在缺乏试验条件下，可作为估计之用。
渗透变形是一个十分复杂的问题，人们对其物理现象及力学机理的
认识还不够，因此，还需要进一步深入研究。
实践表明，保护渗流出口处不发生破坏可以有效地防止渗透变形的
发生和发展。反滤层是防止流土及外部管涌的重要措施。国内外虽然已
提出不少设计方法，但是多限于保护不均匀系数较小的土。在试验研究
方面，也是对保护砂土的反滤层试验做的较多，而对保护不均匀系数较
大的砂砾料的反滤层试验却做的不多。此外，对不同渗流方向的反滤层
试验，包括井的反滤层也需要进行研究。更进一步尚需研究在振动荷载
或脉动水流作用下的反滤层。
选择反滤料，应以就地取材为原则，尽可能利用天然物料，既省工，
又便于施工机械化，故不一定局限于选用级配料。此外，目前国内外已
有用新材料（如塑料、土工织物之类合成材料）做反滤层的。
选用级配料做反滤层，对其层数、厚度，也值得探讨。原则上讲，
除必须多层反滤逐步过渡的情况以外，反滤层的厚度对于防止流土来说，
应按力的平衡来计算。对于防止外部管涌来说，级配的选择是主要方面，
厚度应根据施工要求确定。
本规程主要根据国内外的试验方法及仪器设备情况，并参考《土工
试验操作规程》（62年版）进行修订。内容包括渗透变形及反滤层两部
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分。在渗透变形试验规程中，增加了水平渗透变形试验（SDS01－034
－79）。关于接触冲刷试验，因开展不多，缺乏经验，暂不列入规程，其
试验方法及仪器设备与水平渗透变形大至相似。关于接触流土试验，可
参照反滤层试验。此外，增加了原状土的渗透变形试验，由于目前经验
不多，故暂列为参考性试验方法。
二、对仪器的要求及选择
目前由于渗透变形试验的仪器，可分垂直的及水平的两种。垂直仪
器主要用来进行水流自下向上和自上向下的滤层试验及自下向上的管涌
和流土试验。水平方向的渗透变形试验仪器可兼作接触冲刷和滤层试验
之用。在做反滤层试验或接触冲刷试验时，应将接触面布置在有测压管
之处。
垂直方向渗透变形仪器，原规程列有四种规格，这次修订取消了其
中直径为10cm的仪器，因为该仪器直径太小，侧壁影响较大，实际工
作中也不常用；另外，对50cm内径的仪器也不作为常规仪器。故只保
留直径为20cm及30cm的两种。也有采用直径为22.6cm的，其相对
应的断面积为400cm2及800cm2。这样做是为了便于计算渗流速度。
仪器内径与试验土样最大粒径（或d
85
）之比值，可选为4～6。个别
地区可视当地材料而具体确定合适的比值。仪器高度一般来说为内径的
2～3倍。仪器分进水段、试样段和出水段。仪器筒身可用无缝有机玻璃
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管制成，也可用嵌有玻璃的铁质圆筒，以便观察。
1．渗透变形仪的设计原则及要求
（l）应能测定试样的总坡降及局部坡降。
（2）应能测定试样的渗透性。
（3）在试作上，应能施加所需要求的压力。
（4）应能测定试样因渗透变形而产生的沉降量。
（5）应设有集砂器，测定试样中被带出颗粒数量和机械成分。
（6）能用目力直接观察到变形现象，或运用其他方法测定变形。
（7）应在最大限度内防止水中所含的空气进入试样。
在上述要求不能全满足时，至少要保证第（l）、第（2）和第（6）
三条，力求做到第（7）条。
2．测压管的布置原则
（l）在仪器的进水段及出水段应各布置一个测压管，以测定试样
总坡降。
（2）试样段测压管应布置较密些。一般每隔5.0cm布置一个。
布置方式不限，可以是分排布置，也可以是螺旋形布置或其他布置形式。
（3）在作反滤层试验时，必须在反滤层与被保护土之间及反滤层
每层之间的接触面上布置测压管。
（4）在作水平渗透变形及接触冲刷试验时，在不同介质接触面上，
精选
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应每隔5cm布置测压管。
（5）测压板上的玻璃管一定要垂直，各个玻璃管内径相互误差不
大于2mm。
（6）测压板上零点读数，应低于仪器的第一个测压管，测压板上
的最高读数应比最高水箱的水位略高些。
3．对测压管的要求及使用
（1）测压头伸入仪器内壁，应与仪器内壁壁面齐平。
（2）在试验过程中，当从测压管套嘴上接上或取下橡皮管时，应
不使测压头周围土的
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改变土样的粗细级配比例。相似级配法是将原有土样级配曲线向右侧平
精选
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移，等于把所有颗粒粒径按比例缩小，然后根据平移后的级配曲线，配
料装人仪器内进行试验。这个方法的理论根据是不改变原土样的相对级
配比例，但对原有土样的几何结构及渗透性能，可能有较大的改变。上
述三个方法比较起来，代替法较好。
2．关于边壁影响的处理问题
试样装入仪器内，不可能与仪器边壁很好结合，容易形成边壁通道，
渗流集中。因此，管涌往往首先从边壁孔隙内发生，这样，测得的管涌
临界坡降就会偏小，使得试验成果失真，必须进行边壁处理。其处理办
法，目前均处在摸索阶段，例如用凡士林或橡皮泥涂在侧壁周围等；这
些处理办法均是在试样分层装入仪器时，同时逐层进行的。
3．关于试验时渗流坡降的递增值问题
为了缩短试验时间，原规程将渗流玻降的递增值，采用逐级加大的
方法，即是随着试验的不断进行，将其相邻两级的坡降差额，逐步加大，
类似于等比级数那样。这样做的目的是既节省了试验时间，又不会增大
相对误差。但应按既要取得试样临发生变形前的坡降值，又要能准确找
到变形的临界坡降的原则，视具体情况掌握。对于非管涌土，递增值可
大些，对于管涌土递增值宜小些。在临界状态以后至破坏坡降这一段，
由于历时较长，递增值可大些。
四、存在问题及其解决途径