24冻土密度试验 24.1 一般规定
24.1.1 本试验方法适用于原状冻土和人工冻土。
24.1.2 密度试验应根据冻土的特点和试验条件选用浮称法、联合测定法、环刀法或充砂法。
24.1.8 冻土密度试验宜在负温环境下进行。无负温环境时，应采取保温措施和快速测定，试验过程中冻土表面不得发生融化。
24.2 浮 称 法
24.2.1 本试验方法适用于各类冻土。
24.2.2 本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：
1 天平：称量1000g，最小分度值0.1g;
2 液体密度计∶分度值为0.001g/cm³;
3 温度表∶测量范围为-30～＋20℃，分度值为0.1℃;
4量筒∶容积为 1000mL;
5盛液筒∶容积为 1000～2000mL。
24.2.3 试验所用的溶液采用煤油或 0℃纯水。采用煤油时，应首先用密度计法测定煤油在不同温度下的密度，并绘出密度与温度关系曲线。采用0℃纯水和试样温度较低时，应快速测定，试样表面不得发生融化。
24.2.4 浮称法试验，应按下列步骤进行∶
1 调整天平，将空的盛液筒置于称重一端。
2 切取质量为 300～1000g的冻土试样，用细线捆紧，放入盛液筒中称盛液筒和冻土试样质量（m₁），准确至0.1g。
3将事先预冷至接近冻土试样温度的煤油缓慢注入盛液筒，液面宜超过试样顶面2cm，并用温度表测量煤油温度，准确至0.1℃。
4 称取试样在煤油中的质量（m₂），准确至0.1g。
5 从煤油中取出冻土试样，削去表层带煤油的部分，然后按本标准第4.0.3条的规定取样测定冻土的含水率。
24.2.5 冻土密度应按下列公式计算∶
                      (24.2.5-1)
                (24.2.5-2)
式中 ρ_f——冻东土密度（g/cm³）
         V——冻土试样体积（cm³）;
       m₁——冻土试样质量（g）;
       m₂——冻土试样在煤油中的质量（g）;
       ρ_ct——试验品度下煤油的密度（g/cm³），可由煤油密度与温度关系曲线查得。
24.2.6 冻土的干密度应按下式计算∶
    (24.2.6)
式中ρ_fd——冻土干密度（g/cm²）;
         w——冻土含水率（%）。
24.2.7 本试验应进行不少于两组平行试验。对于整体状构造的冻土，两次测定的差值不得大于0.03g/cm³，取两次测值的平均值;对于层状和网状构造的其他富冰冻土，宜提出两次测定值。
24.2.8 本试验记录格式见附录D表D-38。
24.3 联合测定法
24.3.1 本试验方法适用于砂土和层状、网状构造的粘质冻土在无烘干设备的现场或需要快速测定密度和含水率时，可采用本方法。
24.3.2 本试验所用的仪器设备，应符合下列规定∶
1 排液筒（图 24.3.2）;
2 台秤：称量 5kg，最小分度值1g。
3 量筒∶容积为 1000mL，分度值 10mL。   图24.3.2 排液筒示意图
1—排液筒;2—虹吸管；8—止水夹;4—冻土试样;5一量筒. 24.3.3 联合测定法试验，应按下列步骤进行∶
1将排液筒置于台秤上，拧紧虹吸管止水夹，排液筒在台秤上的位置在试验过程中不得移动。将接近 0℃的纯水缓慢倒入排液筒，使水面超过虹吸管顶。
2 松开虹吸管的止水夹，使排液筒中的水面徐徐下降，待水面稳定和虹吸管不再出水时，拧紧止水夹，称筒和水的质量（m₁）。
3 取 1000～1500g的冻土试样，并称质量（m）。
4 将冻土试样轻轻放入排液筒中。随即松开止水夹，使筒中的水流入量筒中。水流停止后，拧紧止水夹，立即称筒、水和试样总质量（m₂）。同时测读量筒中水的体积，用以校核冻土试样的体积。
5使冻土试样在筒中充分融化成松散状态，澄清。补加纯水使水面超过虹吸管顶。
6松开止水夹，排水。当水流停止后，拧紧止水夹，并称筒、水和试样总质量（m₃）。
7 在试验过程中应保持水面平稳，在排水和放入冻土试样时排液筒不得发生上下剧烈晃动。
24.3.4 冻土的含水率和密度应按下列各式计算。
 
            (24.3.4-1)
                                (24.3.4-2)
                                              (24.3.4-3)
                           (24.8.4-4)
式中 w——冻土的含水率（%）;
        V——冻土试样体积（cm³）;
       m——冻土试样质量（g）;
     m₁——冻土试样放入排液筒前的筒、水总质量（g）;
     m₂——放入冻土试样后的筒、水、试样总质量（g）;
     m₃——冻土融解后的筒、水、土颗粒总质量（g）;
     ρ_w——水的密度（g/cm³）;
     G_s——土颗粒比重
含水率计算至0.1%，密度计算至0.01g/cm³。
24.3.5 本试验应进行二次平行测定试验，取两次测值的算术平均值，并标明两次测值。
24.3.6 联合测定法试验记录格式见附录D表D—39。
24.4 环 刀 法
24.4.1 本试验方法适用于温度高于-3℃的粘质和砂质冻土。
24.4，2 本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定;
1 环刀∶容积应大于或等于 500cm³;
2 天平：称量 3000g，最小分度值0.2g;
3 其他∶切土器、钢丝锯等。
24.4.3 环刀法试验应按本标准第3.1.4条2款的步骤进行。
24.4.4 本试验应进行两次平行测定。两次测定的平行差值应符合本标准第 24.2.7 条的规定。
24.4.5 环刀法密度试验记录格式见附录D表D-2。
24.5 充 砂 法
24.5.1 本试验适用于试样表面有明显孔隙的冻土。
24.5.2 本试验所用的仪器设备，应符合下列规定。
1 测筒∶内径宜用 15cm，高度宜用 13cm。
2 漏斗∶上口直径可为 15cm，下口直径可为 5cm，高度可为10cm。
3 天平∶称量5000g，最小分度值1g。
24.5.3 测筒的容积，应按下列步骤测定。
1 测筒注满水，水面必须与测筒上口齐平。称筒、水的总质量。
2测量水温，并查取相应水温下水的密度。
3测筒的容积应按下式计算∶
          (24.5.3)
式中 V——测筒的容积（cm³）;
      m₂——筒、水总质量（g）;
      m₁——测筒质量（g）;
      ρ_wt——不同温度下水的密度（g/cm³）。
4 测筒的容积应进行3次平行测定，并取3次测定值的算术平均值。各次测定结果之差不应大于3mL。
24.5.4 测筒充砂密度，应按下列步骤进行测定。
1 准备不少于5000g清洗干净的干燥标准砂。标准砂的温度应接近冻土试样的温度。
2 将测筒放平。用漏斗架将漏斗置于测筒上方。漏斗下口与测筒上口应保持 5～10cmn的距离。用薄板挡住漏斗下口，并将标准砂充满漏斗后移开挡板，使砂充入测筒。与此同时，不断向漏斗中补充标准砂，使砂面始终保持与漏斗上口齐平。在充砂过程中不得敲击或振动漏斗和测筒。
3 当测筒充满标准砂后，移开漏斗，轻轻刮平砂面，使之与测筒上口齐平。在刮砂过程中不应压砂。称测筒、砂的总质量。
4 充砂的密度应按下式计算∶
         (24.5.4)
式中 ρ_s——充砂密度（g/cm³）;
       m_s——测筒、砂的总质量（g）。
5 充砂密度应重复测定 3～4次，并取其测值的算术平均值。各次测值之差应小于0.02g/cm³。
24.5.5 充砂法试验应按下列步骤进行;
1 切取冻土试样。试样宜取直径为8～10cm的圆形或 L×B（cm）:(8～10)×(8～10)的方形。试样底面必须削平，称试样质量。
2将试样平面朝下放入筒内。试样底面与测筒底面必须接触紧密。用标准砂充填冻土试样与筒壁之间的空隙和试样顶面。充砂和刮平砂面应按第 24.5.4条2、3款的步骤进行。
3称测筒、试样和充砂的总质量。
4 冻土密度应按下式计算，计算至 0.01g/cm³∶
 
                           (24.5.5-1)
          (24.5.5-2)
式中V——冻土试样的体积（cm³）;
     m₄——测筒、试样和量砂的总质量（g）。
器 本试验应重复进行两次，并取两次测值的算术平均值。两次测值的差值应不大于0.03g/cm³。
24.5.8 充砂法密度试验记录格式见附录D表D-40。