24凍土密度試驗
24.1 一般規定
24.1.1 本試驗方法適用于原狀凍土和人工凍土。
24.1.2 密度試驗應根據凍土的特點和試驗條件選用浮稱法、聯合測定法、環刀法或充砂法。
24.1.8 凍土密度試驗宜在負溫環境下進行。無負溫環境時，應采取保溫措施和快速測定，試驗過程中凍土表面不得發生融化。
24.2 浮 稱 法
24.2.1 本試驗方法適用于各類凍土。
24.2.2 本試驗所用的主要儀器設備，應符合下列規定：
1 天平：稱量1000g，最小分度值0.1g;
2 液體密度計∶分度值為0.001g/cm3;
3 溫度表∶測量范圍為-30～＋20℃，分度值為0.1℃;
4量筒∶容積為 1000mL;
5盛液筒∶容積為 1000～2000mL。
24.2.3 試驗所用的溶液采用煤油或 0℃純水。采用煤油時，應首先用密度計法測定煤油在不同溫度下的密度，并繪出密度與溫度關系曲線。采用0℃純水和試樣溫度較低時，應快速測定，試樣表面不得發生融化。
24.2.4 浮稱法試驗，應按下列步驟進行∶
1 調整天平，將空的盛液筒置于稱重一端。
2 切取質量為 300～1000g的凍土試樣，用細線捆緊，放入盛液筒中稱盛液筒和凍土試樣質量（m1），準確至0.1g。
3將事先預冷至接近凍土試樣溫度的煤油緩慢注入盛液筒，液面宜超過試樣頂面2cm，并用溫度表測量煤油溫度，準確至0.1℃。
4 稱取試樣在煤油中的質量（m2），準確至0.1g。
5 從煤油中取出凍土試樣，削去表層帶煤油的部分，然后按本標準第4.0.3條的規定取樣測定凍土的含水率。
24.2.5 凍土密度應按下列公式計算∶
(24.2.5-1)
(24.2.5-2)
式中 ρf——凍東土密度（g/cm3）
V——凍土試樣體積（cm3）;
m1——凍土試樣質量（g）;
m2——凍土試樣在煤油中的質量（g）;
ρct——試驗品度下煤油的密度（g/cm3），可由煤油密度與溫度關系曲線查得。
24.2.6 凍土的干密度應按下式計算∶
(24.2.6)
式中ρfd——凍土干密度（g/cm²）;
w——凍土含水率（%）。
24.2.7 本試驗應進行不少于兩組平行試驗。對于整體狀構造的凍土，兩次測定的差值不得大于0.03g/cm3，取兩次測值的平均值;對于層狀和網狀構造的其他富冰凍土，宜提出兩次測定值。
24.2.8 本試驗記錄格式見附錄D表D-38。
24.3 聯合測定法
24.3.1 本試驗方法適用于砂土和層狀、網狀構造的粘質凍土在無烘干設備的現場或需要快速測定密度和含水率時，可采用本方法。
24.3.2 本試驗所用的儀器設備，應符合下列規定∶
1 排液筒（圖 24.3.2）;
2 臺秤：稱量 5kg，最小分度值1g。
3 量筒∶容積為 1000mL，分度值 10mL。
圖24.3.2 排液筒示意圖
1—排液筒;2—虹吸管；8—止水夾;4—凍土試樣;5一量筒.
24.3.3 聯合測定法試驗，應按下列步驟進行∶
1將排液筒置于臺秤上，擰緊虹吸管止水夾，排液筒在臺秤上的位置在試驗過程中不得移動。將接近 0℃的純水緩慢倒入排液筒，使水面超過虹吸管頂。
2 松開虹吸管的止水夾，使排液筒中的水面徐徐下降，待水面穩定和虹吸管不再出水時，擰緊止水夾，稱筒和水的質量（m1）。
3 取 1000～1500g的凍土試樣，并稱質量（m）。
4 將凍土試樣輕輕放入排液筒中。隨即松開止水夾，使筒中的水流入量筒中。水流停止后，擰緊止水夾，立即稱筒、水和試樣總質量（m2）。同時測讀量筒中水的體積，用以校核凍土試樣的體積。
5使凍土試樣在筒中充分融化成松散狀態，澄清。補加純水使水面超過虹吸管頂。
6松開止水夾，排水。當水流停止后，擰緊止水夾，并稱筒、水和試樣總質量（m3）。
7 在試驗過程中應保持水面平穩，在排水和放入凍土試樣時排液筒不得發生上下劇烈晃動。
24.3.4 凍土的含水率和密度應按下列各式計算。
(24.3.4-1)
(24.3.4-2)
(24.3.4-3)
(24.8.4-4)
式中 w——凍土的含水率（%）;
V——凍土試樣體積（cm3）;
m——凍土試樣質量（g）;
m1——凍土試樣放入排液筒前的筒、水總質量（g）;
m2——放入凍土試樣后的筒、水、試樣總質量（g）;
m3——凍土融解后的筒、水、土顆粒總質量（g）;
ρw——水的密度（g/cm3）;
Gs——土顆粒比重
含水率計算至0.1%，密度計算至0.01g/cm3。
24.3.5 本試驗應進行二次平行測定試驗，取兩次測值的算術平均值，并標明兩次測值。
24.3.6 聯合測定法試驗記錄格式見附錄D表D—39。
24.4 環 刀 法
24.4.1 本試驗方法適用于溫度高于-3℃的粘質和砂質凍土。
24.4，2 本試驗所用的主要儀器設備，應符合下列規定;
1 環刀∶容積應大于或等于 500cm3;
2 天平：稱量 3000g，最小分度值0.2g;
3 其他∶切土器、鋼絲鋸等。
24.4.3 環刀法試驗應按本標準第3.1.4條2款的步驟進行。
24.4.4 本試驗應進行兩次平行測定。兩次測定的平行差值應符合本標準第 24.2.7 條的規定。
24.4.5 環刀法密度試驗記錄格式見附錄D表D-2。
24.5 充 砂 法
24.5.1 本試驗適用于試樣表面有明顯孔隙的凍土。
24.5.2 本試驗所用的儀器設備，應符合下列規定。
1 測筒∶內徑宜用 15cm，高度宜用 13cm。
2 漏斗∶上口直徑可為 15cm，下口直徑可為 5cm，高度可為10cm。
3 天平∶稱量5000g，最小分度值1g。
24.5.3 測筒的容積，應按下列步驟測定。
1 測筒注滿水，水面必須與測筒上口齊平。稱筒、水的總質量。
2測量水溫，并查取相應水溫下水的密度。
3測筒的容積應按下式計算∶
(24.5.3)
式中 V——測筒的容積（cm3）;
m2——筒、水總質量（g）;
m1——測筒質量（g）;
ρwt——不同溫度下水的密度（g/cm3）。
4 測筒的容積應進行3次平行測定，并取3次測定值的算術平均值。各次測定結果之差不應大于3mL。
24.5.4 測筒充砂密度，應按下列步驟進行測定。
1 準備不少于5000g清洗干凈的干燥標準砂。標準砂的溫度應接近凍土試樣的溫度。
2 將測筒放平。用漏斗架將漏斗置于測筒上方。漏斗下口與測筒上口應保持 5～10cmn的距離。用薄板擋住漏斗下口，并將標準砂充滿漏斗后移開擋板，使砂充入測筒。與此同時，不斷向漏斗中補充標準砂，使砂面始終保持與漏斗上口齊平。在充砂過程中不得敲擊或振動漏斗和測筒。
3 當測筒充滿標準砂后，移開漏斗，輕輕刮平砂面，使之與測筒上口齊平。在刮砂過程中不應壓砂。稱測筒、砂的總質量。
4 充砂的密度應按下式計算∶
(24.5.4)
式中 ρs——充砂密度（g/cm3）;
ms——測筒、砂的總質量（g）。
5 充砂密度應重復測定 3～4次，并取其測值的算術平均值。各次測值之差應小于0.02g/cm3。
24.5.5 充砂法試驗應按下列步驟進行;
1 切取凍土試樣。試樣宜取直徑為8～10cm的圓形或 L×B（cm）:(8～10)×(8～10)的方形。試樣底面必須削平，稱試樣質量。
2將試樣平面朝下放入筒內。試樣底面與測筒底面必須接觸緊密。用標準砂充填凍土試樣與筒壁之間的空隙和試樣頂面。充砂和刮平砂面應按第 24.5.4條2、3款的步驟進行。
3稱測筒、試樣和充砂的總質量。
4 凍土密度應按下式計算，計算至 0.01g/cm3∶
(24.5.5-1)
(24.5.5-2)
式中V——凍土試樣的體積（cm3）;
m4——測筒、試樣和量砂的總質量（g）。
器 本試驗應重復進行兩次，并取兩次測值的算術平均值。兩次測值的差值應不大于0.03g/cm3。
24.5.8 充砂法密度試驗記錄格式見附錄D表D-40。