铁路工程土工试验讲义讲义.doc

铁路工程土工试验讲义一、概述1、土的形成土是岩石风化的产物。物理风化-岩石暴露在大气层内，受风、霜、雨、雪的侵蚀，以及受温度升降变化的影响，裂隙水结冰等原因，使岩石崩解成块。化学风化-这些碎块再与水、二氧化碳、氧气接触发生化学作用。生物风化-岩石在风化过程中与自然界的生物发生相互作用。2、土与工程的关系地基-作为建筑物(桥涵、楼房等)或构筑物(路基等)的地基；填料-作为土工构筑物(路基、堤坝等)的填料；介质-作为构筑物(渠道、黄土隧道等)的周围介质。3、土工试验的重要意义土用于地基，会出现地基的变形和稳定问题；用作填料，存在土的压实和变形问题；用于介质，需考虑土的渗流和抗渗稳定性问题。研究解决以上问题，涉及到土的物理、力学、化学性能。要评价土的以上性能，须通过土工试验来获取土的各项性能指标。尤其在研究不良地基处理方案时，实测的实验指标是优选技术措施的重要依据。4、对土工试验人员的要求由于土工试验成果因试验方法和试验技巧的熟练程度不同，会有较大的差别，这种差别远大于计算方法引起的误差。为了使土工试验比较正确地反映实际土的性状，要求试验人员了解和掌握以下五个问题：.试验的目的和所依据的原理；.使用的仪器设备性能和操作方法；.试验应获得哪些数据、分析出什么结论；.试验中的注意事项、误差的初步分析；.分析试验设计与实际问题的联系概括地说土工试验人员要具备：一有基本理论，二有基础知识，三有基本技能。5、练习题.(填空)工程试验工作的依据是( )。. (填空)铁路工程土工试验规程的现行有效标准代号为（ ）。、(填空)铁路工程地基或路基填料易溶盐的检测执行标准代号为( )。二、土工试验项目 土工试验项目应根据土的用途决定：1、室内实验。.土的物理性能试验：含水率、密度、颗粒密度、界限含水率、颗粒分析、渗透、击实等。试验成果用于土的工程分类，土的状态的判定，渗透计算，填土工程施工方法的选择和碾压质量控制。.砂的相对密度试验：包括砂的最大和最小孔隙比的测定，由此确定砂的相对密度，判定砂的疏密状态。.土的变形试验：包括固结、压缩、湿陷性和膨胀性等。这些试验为工程设计提供变形参数：压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数、膨胀率、膨胀力等。.土的强度试验：包括直接剪切试验、反复直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等。这些试验为设计提供土的抗剪指标参数(粘聚力、内摩擦角)、无侧限抗压强度、灵敏度等。.土的化学性试验：包括粘土矿物鉴定、有机质和盐渍土试验等。粘土矿物成分是决定土的物理化学性质的重要因素；有机质试验提供土中有机质含量，供施工选择土料之用；盐渍土是土中易溶盐含量大于5%的土，盐渍土试验指标供地基评价、采取工程措施或选料之用。.级配碎石：粒径级配、破碎面含量、针状及片状颗粒含量、洛杉矶磨耗率、硫酸钠浸泡损失率、液塑限、塑性指数、粘土团及其他杂质含量。.改良土：液塑限、塑性指数、颗粒分析、击实(重型)、含灰剂量、无侧限抗压强度2、路基现场压实质量检测。.路基压实密度、含水率检测。常用的方法有环刀法、灌砂法、灌水法、气囊法、核子射线法等。.路基地基系数K30检测。.路基动态变形模量Evd检测。.路基静态变形模量Ev2检测。3、土工原位测试.静力载荷试验。试验成果用于确定地基承载力、变形模量等。.静力触探试验。适用于软土、粘性土、砂类土以及含少量碎石的土层。试验成果用于确定地基承载力、判定砂土液化和提供地基物理力学参数等。.动力触探试验。适用于粘性土、砂类土和碎石类土。试验成果用于确定地基承载力、评定土的抗剪强度和变形模量等。.标准贯入试验。适用于一般粘性土、粉性土和砂类土。可判定砂土的密实程度、粘性土的塑性状态、判别饱和砂土及粉土的液化等。.十字板剪切试验。适用于测定饱和粘性土的不排水抗剪强度及灵敏度等。旁压试验。4、练习题.(填空)土的抗剪强度可以用库仑公式( )表达，其中( )表示摩擦角，( )表示凝聚力。.(填空)土直剪试验中剪切方法有( )、( )、( )。.(填空)土压缩试验中常用的压缩试验指标有( )、( )、( )。.(填空)黄土湿陷性是指黄土在( )、( )共同作用下产生的变形。.(填空)用动力触探确定地基承载力，轻型动力触探的锤重为( )kg，以贯入深度每( )cm的锤击数计；重型动力触探的锤重为( )kg，以贯入深度每( )cm的锤击数计。.(填空)静力触探试验中单桥静力触探头可测得( )。.(单选)标准贯入试验中，其装置的锤重为： A.4.5kg B.2.5kg C.63.5kg D.100g .(单选)土的压缩试验中试样体积的变化是：( ) A.空气体积压缩 B.水体积压缩 C.孔隙体积的减小 D.土颗粒体积压缩.(多选)土工原位测试试验有：( )A.击实试验 B.压缩试验C.十字板剪切试验 D.标准贯入试.(判断)一般对粘性土地基用液性指数和天然孔隙比确定地基的容许承载力。( ) 三、土的工程分类工程土按用途主要有两种：一是作为建筑物地基的原状土；二是作为建筑材料的扰动土。1、 我国土的工程分类标准有：. 国家标准土的工程分类标准GB 50145-2007 土工试验方法标准GB/T50123-1999 .水利部土的工程分类 SL237-001-1999；. 交通部公路土工试验规程 JTG E40-2007； 公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007.铁道部铁路工程岩土分类标准 TB10077-2001。 铁路工程土工试验规程 TB10102-20102、铁路工程桥涵地基与基础土的分类1）. 一般土.分类定名A.土的颗粒分类。讲义表17.1 把土颗粒按颗粒形状和粒径大小分成了7类15种。B.碎石类土。讲义表17.2大于2mm的颗粒超过总质量的50%。按颗粒形状和级配分为4类8个名称。C.砂类土。讲义表17.3大于2mm的颗粒不超过总质量的50%，而大于0.075mm的颗粒超过总质量的50%。按颗粒级配分为1类5个名称。D.粉土。 粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过全部质量50%的土，且塑性指数等于或小于10。按塑性指数和颗粒级配分为1类1个名称。E.粘性土。讲义表17.4 按塑性指数分为1类2个名称。.密实程度A.碎石类土。讲义表17.5 根据结构特征、天然坡和开挖情况、钻探情况分为：密实、中密、稍密和松散4种。B.砂类土。讲义表17.6 根据标准贯入锤击数N和相对密度Dr分为：密实、中密、稍密和松散4种。C.粉土。讲义表17.7 根据孔隙比e的大小分为密实、中密、稍密3种。D.粘性土。讲义表17.8根据压缩系数a0.10.2分为高、中、低压缩性土3种。.潮湿程度A.碎石类和砂类土。讲义表17.9 根据饱和度分为稍湿、潮湿、饱和3种。B.粉土。讲义表17.10 根据天然含水率分为稍湿、潮湿、饱和3种。C.粘性土。讲义表17.11 根据液性指数分为坚硬、硬塑、软塑、流塑4种。2）.特殊土. 黄土。第四纪以来，在干旱、半干旱气候条件下形成的，土颗粒成分以粉粒为主、含碳酸钙及少量易溶盐、并具大孔隙和垂直节理、抗水性能差、易崩解和潜蚀、上部多具湿陷性等工程地质特征的土，应判定为黄土。黄土按堆积时代、塑性指数、湿陷系数分类。. 红粘土。颜色呈棕红、褐黄色，覆盖于碳酸盐系岩层之上，且液限等于或大于50%的高塑性粘土，应判定为红粘土。红粘土经搬运、沉积后仍保留残积粘土的基本特征，且液限大于45%，应判定为次生红粘土。红粘土具有遇水软化、失水收缩强烈、裂隙发育、易剥落等工程地质特征。红粘土根据塑性状态、裂隙状态和界限液塑比和液塑比关系分类。. 膨胀土。土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，具有吸水显著膨胀软化，失水急剧收缩开裂，并能产生往复胀缩变形的粘性土，应判定为膨胀土。膨胀土分类首先根据地貌、土的颜色、结构、土质情况、自然地质现象和土的自由膨胀率等特征，作初期判定；然后按自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量三项指标可对膨胀土详细判定。. 软土。天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水率大于或等于液限，压缩系数大于或等于0.5，不排水抗剪强度小于30kPa的粘性土，可判定为软土。软土一般含有机质，具有压缩性高、强度低、灵敏度高和排水固结缓慢的特点。软土的结构受到扰动后，强度会极大地下降。软土根据物理力学性质、成因类型、无侧限抗压强度试验或现场十字板剪切试验、软土的灵敏度分类。.盐渍土。易溶盐含量大于0.5%的土，可判定为盐渍土。某地区或场地地表以下1.0m深度内易溶盐的平均含量大于0.5%时，应定为盐渍土地区或场地。盐渍土具有较强的吸湿、松涨、溶陷及腐蚀等工程地质特性。盐渍土按含盐性质、盐渍程度的分类。.填土.人为活动堆填的土应判定为填土，一般具有成分复杂和固结时间短等特点。根据物质组成和堆填方式，填土分为杂填土、素填土、冲填土、填筑土4类。3、铁路工程路基填料的分类铁路路基填料分类是根据原铁路路基设计规范 TB10001-99中的“填料分类”为基础，进行了局部的修订，在“一级定名”上与铁路工程岩土分类标准 TB10077-2001进行了统一，并以铁建设2004148号文发布。.巨粒土、粗粒土(包括砂类土)根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，按讲义表17.26进行定名和分组。.细粒土根据土的塑性指数Ip和液限含水率wL，按讲义表17.27进行定名和分组。3、练习题. (问答)铁路工程土的分类标准，砂粒、粉粒、粘粒的含义是什么？. (问答)铁路路基填料巨粒土、粗粒土和砂类土，他们是怎样分类的？需要做什么试验？. (问答)铁路路基填料细粒土是怎样分类的？需要做那些试验？. (问答)路基填料分类中“细粒含量”的含义是什么？. (问答)路基填料分类中颗粒级配“良好”与“不良”是怎样区分的？. (问答)路基填料分类中硬块石于软块石是怎样区分的？. (问答)细粒土填料分类标准规定液限含水率试验采用圆锥仪法，圆锥仪总质量多少？入土深度多少？.(问答)土样定名时，如果同时符合2个或2个以上名称时，怎样处理？四、土的组成及基本物理指标1、土的三相体概念土是由固体颗粒、水分和空气三相组成。其中每种成分的质量、体积的相对比例有所增减，都会引起土的物理力学性质的变化。图1土的三相图2、土的基本物理指标及换算关系土的基本物理指标有九项,他们是：密度、颗粒密度、含水率、干密度、饱和密度、有效重度、孔隙比、孔隙率及饱和度。其中前三项是直接检测出来的，后六项是计算出来的。. 密度单位体积土的质量（包括孔隙中水的质量在内）称为土的密度（g/cm3）。. 颗粒密度土体内的固体颗粒质量与颗粒体积之比值，称为颗粒密度（g/cm3）,颗粒密度关注的是土体固体颗粒的视密度，也是以前的比重的概念。. 含水率w土中水的质量与土固体颗粒质量的比值称为土的含水率，以百分数计。在有的标准中，如公路用标准，含水率又称为含水量。不同的土其含水率的变化范围很大。干燥坚硬的土，含水率只有210%.而软粘土的含水率可达50200%.孔隙比e土中的孔隙体积与土固体颗粒体积的比值称为孔隙比。孔隙比是土的重要指标之一，它反映了土的松软和紧密程度。.孔隙率n土中孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率（%）。孔隙比与孔隙率之间存在着式(17-9)或（17-10）的关系。.饱和度Sr土中水分所占体积与全部孔隙所占体积之比，称为饱和度（%）。.干密度表示单位体积内土粒的质量（g/cm3）。.饱和密度当土体的孔隙完全为水所充满时，土体的密度（g/cm3）.浮密度表示地下水位以下的土体，且它的孔隙完全为水所充满，但又整个受到地下水的浮力作用。因此有：3、练习题1、(填空)一般情况下，土是由（）、（）、（）三相组成。2、(单选)土粒比重的定义式为：( )A、 B、 C、 D、3、(单选)干密度的定义为：（）A、 B、 C、 D、4、(单选)土粒比重的单位是：（）A、kN/m3 B、kg/m3 C、无 D、kPa5、(单选)对于砾石土、碎石土和级配碎石，宜采用（）计算孔隙率n 。A、颗粒密度 B、毛体积密度 C、表观密度 D、堆积密度6、(多选)土可能由（ ）组成。A、单相体 B、两相体 C、三相体 D、四相体7、(多选)在土的三相体比例指标中，可以直接测出的指标有（）A、湿密度 B、干密度 C、颗粒密度 D、含水率8、(判断)毛体积密度是材料质量除以材料的实体积与闭口孔隙体积的和。（）9、(判断)孔隙率n是土样中的孔隙体积占土样总体积的百分率。 （）10、(判断)土中的空气体积为零时，土的密度最大。（）11、(计算)已知土样面积30cm2，高2cm，湿土质量128.8g，含水率W13.6%，土的颗粒密度s2.71，求该土样的孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。五、土工试验方法1、含水率、试验目的：土的基本物理指标之一，是计算干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本数据，用于评价土的工程性质。、检测方法：a.烘干法：适用于各类土。本法为测定含水率的标准方法，粘性土、粉土烘干时间不少于8h，砂类土不少于6h，砾、碎石类土不少于4h。但当土中有机质含量超过5%或含石膏或硫酸盐时，应控制温度在65-70,真空干燥像7h或电热干燥箱18h。b酒精燃烧法：适用于不含有机制的砂类土、粉土和粘性土。c.碳化钙减量法：适用于各类土。d.核子射线法：适用于现场原位测定填料为细粒土和粗粒土的含水率、烘干法数据处理：=(m-ms)/ms100%含水率，%；计算至0.1%m湿土质量，g，称量至0.01gms干土质量，g，称量至0.01g、平行试验允许偏差：砂类土、细粒土：含水量10%以下为0.5%；含水量40%以下为1%；含水量40%以上为2%。砾石类、碎石类土：含水量10%以下为1%；含水量40%以下为2%；含水量40%以上为3%。练习题1、(多选)含水量测定的方法有()A、烘干法 B、酒精燃烧法 C、碳化钙法 D、比重法2、(判断)现场平行测定细粒土的含水量为26.5%及27.9%，则含水量的平均值为：27.2%。()3、(问答)常用的测试含水量的方法有哪些？并说明各自的适用范围。2、密度、试验目的：测定土的密度，用于计算土的干密度、压实度、孔隙比、孔隙率、饱和度等指标。、检测方法及适用范围：a、环刀法：适用于粉土和粘性土。b、蜡封法：适用于环刀难以切削并易碎裂的土。c、灌砂法：适用于现场测定最大粒径小于75mm的土密度。d、气囊法：适用于现场测定最大粒径小于40mm的土密度。e、灌水法：适用于现场测定最大粒径小于200mm的土密度。f、核子射线法：适用于现场测定填料为细粒土、粗粒土的压实密度。、检验标准：铁路工程土工试验规程 TB10102-2010、灌砂法注意事项a.允许偏差：两次平行误差不得超过0.03g/cm3。b、灌砂筒下部圆锥体内砂的质量必须进行标定；标准砂的密度也必须进行标定，并保持干燥状态，受潮或重新进样必须重新标定。c、灌砂法测试表面必须清理干净、平坦；试坑必须垂直，不能鼓肚。练习题1、(单选)灌砂法测定土的密度之前，要求标定的内容有（）。A、一项 B、二项 C、三项 D、四项2、(多选)密度测定方法有（）A、环刀法 B、腊封法 C、比重法 D、灌砂法3、(判断)灌砂法测定密度应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.05g/cm3。 （ ）4、灌砂法适用于最大粒径( )的土，灌水法适用于最大粒径( )的土。 A.20mm；B.60mm；C.75mm；D.200mm3、颗粒密度、检测目的：测定土的颗粒密度，用于计算土的孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。（土体内固体颗粒质量与颗粒体积之比值，即为颗粒密度）、检测方法及适用范围：a、量瓶法：粒径小于5mm的土；b、浮称法：粒径大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的颗粒含量应小于总土质量的10%。c、虹吸法：粒径大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的颗粒含量应大于总土质量的10%。d、当土中含有小于5mm和大于5mm的颗粒时，则分别用量瓶法、浮称法或虹吸法测定不同粒径时的颗粒密度，平均颗粒密度按下式计算：sm=1/(P1/s1+P2/s2)其中：sm 平均颗粒密度（g/cm3） P1、P2 大于和小于5mm粒径的土粒质量占总质量的质量分数s1、s2 大于和小于5mm粒径的颗粒密度、检验标准：铁路工程土工试验规程 TB10102-2010、量瓶法试验操作步骤a一般土的颗粒密度应采用纯水测定；当土中含有可溶盐、亲水性胶体或有机质，应采用中性液体（如煤油）测定。b.量瓶在使用前必须进行量瓶和水（或中性液体）总质量的校正，其校正方法应按附录A规定进行。c.将量瓶烘干，取烘干土15 g装入100 mL量瓶内（若用50 mL量瓶，宜取10 g），称量瓶和土的总质量，准确至0.001g。d.向已装有干土的量瓶内注入纯水至量瓶的一半处，摇动量瓶，然后将量瓶放在砂浴上煮沸。煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂土及粉土不少于30 min，黏土及粉质黏土不少于1h。e.煮沸完毕，取下量瓶，冷却至接近室温，将事先煮沸并冷却的纯水注入量瓶至近满（有恒温水槽时，可将量瓶放于恒温水槽内）。待瓶内悬液温度稳定及悬液上部澄清时，塞好瓶塞，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外壁上的水分擦干后，称量瓶、水和土总质量，准确至0.001g。并测定量瓶内水的温度，准确至0.5。f.根据测得的温度，从已绘制的“温度与量瓶和水的总质量关系曲线”中查得量瓶和水的总质量。g.本试验称量应准确至0.001 g。h. 结果处理用纯水测定时式中 s颗粒密度(g/cm3),计算至0.01g/cm3； mpw量瓶和水的总质量（g）；mpws量瓶、水和土的总质量（g）；md干试样质量(g)；wTT时水的密度(g/cm3)。浮称法试验操作步骤a.取粒径大于5 mm的代表性试样约1000 g，用清水洗净后，将试样浸在1525 的水中，浸泡24h后取出，将试样放在湿毛巾上滚擦或擦干（以颗粒表面无发亮水膜为准），即得饱和面干试样，称饱和面干试样质量（mb）。b.将铁丝筐浸入水中，称铁丝筐在水中的质量(m1). C.将已知质量的饱和面干试样全部放入铁丝筐中，缓缓浸没于水中，并在水中摇晃至无气泡逸出为止，称铁丝筐和试样在水中总质量(m2)，并测定盛水容器内水温，准确至0.5。d. 取出铁丝筐中的全部试样放于瓷盘中，吸去盘中余水，置于105110烘箱中烘46h，取出冷却至室温，称烘干试样的质量（md）。e.本试验称量应准确至0.2 g。f.试验结果应按下列公式计算：式中 mI铁丝筐在水中的质量（g）;m2铁丝筐和试样在水中总质量（g）。、允许偏差：平行测定的差值，不得大于0.02 g/cm3，取两次的算术平均值。 练习题1、(问答)检测土的颗粒密度的目的是什么？2、(问答)颗粒密度的常规检测方法有哪些？各适用于什么土？3、(问答)当土中既含有小于5mm的土也含有大于5mm的土时，土的颗粒密度应怎样测定？4、颗粒分析试验目的：测定土的粒径级配，为土的分类定名洪成应用提供依据。检验标准：铁路工程土工试验规程 TB10102-2010检验方法和适用范围： 筛析法：200mm，0.075mm的土 密度计法或移液管法：0.075mm的土 当土中含有大于或小于0.074mm的土各超过总质量的10%时，应联合使用筛析法和密度计法或移液管法。筛析法1). 试验筛：粗筛：孔径为200、150、100、75、60、40、20、10、5、2 mm细筛：孔径为2、1、0.5、0.25、0.075 mm2）.操作步骤 A.无凝聚性土的试验：a.视土样颗粒大小，用四分对角线法按表7.2.2的规定取样数量，取代表性风干试样。当称量小于500 g时，应准确至0.1 g；当称量大于500 g时，应准确至1g。b.将试样过2 mm筛，称筛上或筛下的试样质量，当筛下的试样质量小于试样总质量的10时，不作细筛分析；当筛上的试样质量小于试样总质量的10时，不作粗筛分析。c.取过2 mm筛上的试样倒入依次叠好的粗筛最上层筛中；筛下的试样倒入依次叠好的细筛最上层筛中，进行筛析。细筛宜置于筛析机上震筛，震筛时间为1015 min。d.按由上而下的顺序将各筛取下，于白瓷盘上用手拍叩摇晃，检查各筛，直至筛净为止，筛下的试样应收放入下一级筛内，最后称各级筛上及底盘内试样的质量，应准确至0.1 g。e.筛后各级筛上和底盘内试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1。B.含有黏土粒的砂类土的试验：a.先将土样放在橡皮板上，用木碾充分碾散黏结的土团块，然后按本条1款要求称取试样，置于盛有清水的容器内充分搅拌，使试样中的粗细颗粒完全分离。b.将容器中的试样悬液通过2 mm筛，边翻动、边冲洗、边过筛，直到筛上仅留大于2 mm的土粒为止。取筛上的试样风干后称量，准确至0.1 g，然后按本条1款3）5）项各步骤进行粗筛分析。c.取过2mm筛下的悬液，用带橡皮头的研杵研磨，使通过0.075 mm筛，筛上土粒反复加清水研磨过筛，直至悬液澄清为止，将筛上的试样烘干称量，准确至0.1 g，然后按本条1款3）5）项各步骤进行细筛分析。d.当小于0.075 mm试样质量超过试样总质量的10时，应按本标准密度计法或移液管法测定小于0.075 mm的颗粒组成。3).计算：小于某粒径的土的质量百分率 X=A/B *P.比重计法1).仪器设备：a.密度计：密度计应按本规程附录B校正。甲种：刻度单位以摄氏20 时每1000 ml悬液内所含试样质量的克数表示。刻度自550，分度值为0.5。乙种：刻度单位以摄氏20 时悬液的相对密度表示。刻度自0.9951.020，分度值为0.0002。b.量筒：高约420mm，内径约60 mm，容积1000 ml，刻度01000 ml，分度值为10 ml。c.细筛：孔径为2、0.5、0.25、0.075 mm。d.洗筛：孔径为0.075 mm。e.洗筛漏斗：上口直径略大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。f.天平、烘箱等2). 准备工作a.试样制备：称取具有代表性风干试样200300 g，过2 mm筛，求出筛上试样占试样总质量的百分数。取筛下试样测定风干含水率。b.密度计温度校正c.分散剂校正d.分散剂处理(一般用氨水) pH7.5 (NaPO3)6 六偏磷酸钠3). 操作步骤a.将称好的干土倒入锥形烧瓶，注入蒸馏水20ml浸泡一昼夜，加入分散剂。b.摇荡后的烧瓶放在电炉上煮沸40min后，冷却。c.倒入1000ml的量筒中，注入蒸馏水至刻度。d.搅拌，1min往返30次。e.取出搅拌器，开动秒表，测记0.5、1.0、5、15、30、60、120、240、1440min比重计读数4）数据处理。按讲义7.3.4.。求出小于某粒径的土的质量百分率 X=A/B *P在半对数坐标纸上绘制粒径分布曲线 计算：不均匀系数Cu=d60/d10 曲率系数Cc=d230/(d60*d10) d10、d30、d60分别为颗粒级配曲线上10%、30%、60%含量的粒径。 判定级配：级配良好：Cu5，且Cc13；否则为级配不良。注意事项：a.四分法取样；b.筛析法时，如2mm筛下的土不超过试样总质量的10%，可省略细筛分析；2mm筛上的土不超过试样总质量的10%，可省略粗筛分析。c.比重计在使用前必须进行校正。 练习题1、(填空)土颗粒分析试验常用的方法包括（）、（）、（）。2、(填空)评价土的级配指标有（）和（），前者的定义式为（），后者的定义式为（）。3、（单选）以X表示小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数，以d表示土粒直径。土的颗粒分析数据表示在（）图形上。A、Xd B、lgXd C、lgXlgd D、Xlgd4、(判断).土颗粒分析筛析法适用于小于或等于60mm，大于0.075mm的土。（ ）5(计算)颗粒分析试验中，从级配曲线上求得d60=8.3mm，d30=2.4mm，d10=0.55mm，试判断该土样级配的好坏。5、界限含水率概述a.液限。土从塑态向流态过渡的界限含水量，或土处于可塑状态的上限含水量。以“%”表示。b.塑限。土从半固态向塑态过渡的界限含水量，或土处于可塑状态的下限含水量。以“%”表示c.塑性指数。Ip=WL-WP,粘性土处于可塑状态时的含水量变化范围。Ip越大，可塑性越高，大压缩性土。d.液性指数。IL,土的相对稠度。即土的天然含水量与界限含水量的关系。IL=（W-WP）/（WL-WP）e.缩限。当土达到塑限后继续变干，土的体积随之减小，当收缩达到某一含水量后土的体积不再收缩，此时的含水量为缩限。试验的目的：根据WL、WP计算Ip、IL，为土的分类、工程设计、施工提供依据。适用范围：粒径0.5mm，有机质5%。检验标准：铁路工程土工试验规程 TB10102-2010检测方法：液限：联合测定法、碟式仪法 塑限：联合测定法、搓条法联合测定法仪器设备：试锥76g,锥角30。试验操作应按下列步骤进行：a.本试验应采用保持天然含水率的土样制备试样。在无法保持土的天然含水率情况下，也可用风干土制备试样。b.当采用天然含水率的土样时，应剔除大于0.5 mm的颗粒，然后分别按下沉深度为35 mm、911 mm及1618 mm（或分别按接近液限、塑限和二者的中间状态）制备不同稠度的土膏，静置湿润。静置时间可根据含水率的大小而定。c.当采用风干土样时，取过0.5 mm筛的代表性试样约200 g，分成3份，分别放入3个盛土皿中，加入不同数量的纯水，使分别达到本条第2款中所述的3种稠度状态，调成均匀土膏，然后用玻璃和湿毛巾盖住或放在密封的保湿器中，静置24h。d.将制备好的土膏用调土刀加以充分调拌均匀，密实地填入试样杯中，尽量使土中空气逸出。高出试样杯的余土用调土刀刮平，将试样杯安放在仪器升降座上。e.在圆锥仪锥体上涂以薄层凡士林。接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪（对于游标式或百分表式，提起锥杆，用旋钮固定）。f.调节屏幕准线，使初始读数为零（游标尺或百分表读数调零）。调整升降台，使圆锥仪锥尖刚好接触土面，指示灯亮时圆锥仪在自重作用下沉入试样中（游标式或百分表式用手纽动旋纽，放开锥杆）。约经5 s后立即测读圆锥下沉深度。取出试样杯，取10 g以上的试样2个装入称量盒内，测定其含水率。g.重复本条第46款步骤，测试其余二个试样的圆锥下沉深度和含水率。试验结果整理：以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制如图的关系曲线。三点应连成一条直线，如图中A线所示。当三点不在一条直线上，则通过高含水率这一点与其余二点连成二条直线，在圆锥下沉深度为2 mm处可查得相应的两个含水率。当这两个含水率的差值小于2时，应以这二点的含水率平均值与高含水率的点连成一条直线，如图中B线所示。当这二个含水率之差值大于或等于2时，则应再补作试验。 下沉深度为17 mm所对应的含水率为液限；下沉深度为10 mm所对应的含水率为10 mm液限；下沉深度为2 mm所对应的含水率为塑限。取值以百分数表示，准确至0.1%。注意事项：a.以规程用图解法求得液塑限，所使用的双对数坐标纸一定要足够的准确度和分辨率。b.国标、铁路、公路工程界限含水量的实验方法标准不尽相同，进行界限含水量试验之前，一定要弄清楚需要执行的检验标准。c.铁路、公路标准规定的仪器设备不同，不可混用。练习题1、(填空)搓条法塑限试验中，当土条直径搓成（）时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率达到塑限含水率。2、(填空)液塑限测定，下沉深度为17 mm所对应的含水率为()；下沉深度为10 mm所对应的含水率为()；下沉深度为2 mm所对应的含水率为()。取值以百分数表示，准确至0.1%。3、(填空)液限是土的可塑状态的()含水量, 塑限是土的可塑状态的()含水量。4、(单选)液塑限联合测定数据表示在（）图形上。 A、h B、lgh C、lghlg D、hlg5、(单选)下面关于液塑限的说法错误的是：()A、铁路标准试锥质量76g、锥体入土深度17mm的含水率为液限；B、公路标准试锥质量100g、锥体入土深度20mm的含水率为液限；C、铁路工程岩土分类标准（TB10077-2001）是采用76g锥、入土深度17mm的液限计算塑性指数和液性指数的。D、铁路标准与公路标准塑限的取值方法也是不相同的。6、(多选)液限测试的方法有（）A、联合测定法 B、圆锥仪法 C、搓条法 D、碟式仪法7、(多选)塑限测试的方法有（）A、联合测定法 B、圆锥仪法 C、搓条法 D、碟式仪法8、(问答)界限含水量的测定有哪些用途？9、(讨论)比较图解法和解析法确定液塑限检测结果的准确性。10、(计算)界限含水量测试时，测得液限L=58%，p=28%，=25%，试判断该土样的状态。6、相对密度概念。相对密度即无黏性土处于最松散状态孔隙比与天然状态（或给定）孔隙比之差和最松散状态孔隙比与最紧密状态孔隙比之差的比值。 或 试验目的：测定相对密度，用以判定砂类土或碎石类土的密实状态，从而确定其工程特性，为设计和施工提供依据。适用范围：砂的相对密度试验适用于颗粒粒径小于5 mm、且粒径25 mm的试样质量不大于试样总质量的15%及粒径小于0.075 mm的颗粒质量不大于总土质量的12%；砾和碎石类土的相对密度试验适用于最大粒径为60 mm、且粗颗粒中小于0.075 mm的颗粒含量不得大于12%。检验标准：铁路工程土工试验规程 TB10102-2010检测方法：a.测定砂的最小干密度采用漏斗法或量筒法（见规程11.2.2），最大干密度采用振动锤击法(见规程11.2.3)b.测定碎石类土的最小干密度采用固定体积法(见规程11.3.3),最大干密度采用振动台振动加重物法(见规程11.3.4)注意事项：a.相对密度Dr的变化范围在01之间,相对密度越大，越密实。b.砂类土尤其是碎石类土的颗粒级配不稳定，其最大最小干密度也变化很大，在实际应用中应密切关注其变化。练习题1、(单选)相对密度D的定义为：（）A、 B、 C、 D、2、(单选)相对密度用来评价（ ）土的密实状态。A、砾类 B、砂类 C、粘性 D、各种3、(讨论)某工程填料为砂卵石，但其中所含的卵石比例不稳定，若压实后要求相对密度达到0.70，请问怎样搞好施工控制，才能保证压实质量。7、击实试验目的：求得最大干密度和最佳含水量，用于指导路基填土施工和评价路基压实质量。检验标准：铁路工程土工试验规程 TB10102-2010类型：轻型：Q1、Q2 重型：Z1、Z2、Z3适用范围：各种粗粒土和细粒土，最大粒径有5mm、20mm、40mm三种仪器设备：铁路工程击实试验标准技术参数试验类型试 验 方 法编号击 实 仪 规 格试 验 条 件击 锤击 实 筒护筒层数每层击数最大粒径质量锤底直径落距内径筒高容积高度(kg)(mm)(mm)(mm)(mm)(cm3)(mm)(mm)轻型Q12.551305102116947.4503255Q22.5513051521162103.95035620重型Z14.551457102116947.4505255Z24.5514571521162103.95055620Z34.5514571521162103.95039440注：1.Q1、Q2、Z1、Z2、Z3分别称：轻1、轻2、重1、重2、重3； 2.Q2、Z2、Z3筒高为筒内净高。试验操作步骤：1).试样制备：分为干法和湿法两种。干法:a.将代表性试样风干或在低于50 温度下进行烘干。烘干后以不破坏试样的基本颗粒为准。将土碾碎，过5 mm、20 mm或40mm筛，拌和均匀备用。试样数量，小直径击实筒最少20 kg，大直径击实筒最少50 kg。b.烘干法测定试样的风干含水率。按试样的塑限估计最优含水率，在最优含水率附近选择依次相差约2%的含水率制备一组试样至少5个，其中2个含水率大于塑限、2个小于塑限、1 个接近塑限。加水量可用下式计算： (20.0.6)式中 所需加水量(g)； 风干试样质量(g)； 风干试样含水率()； 要求达到的含水率()。c.按预定的含水率制备试样。根据击实筒容积大小，每个试样取2.5 kg或6.5 kg，平铺于不吸水的平板上，洒水拌和均匀，然后分别放入有盖的容器里静置备用。高塑性黏性土静置时间不得小于24h，低塑性黏性土静置时间可缩短，但不应小于12 h。湿法：将天然含水率的试样碾碎过5 mm、20 mm或40mm筛，混合均匀后，按选用击实筒容积取5份试样，其中一份保持天然含水率，其余4份分别风干或加水达到所要求的不同含水率。制备好的试样要完全拌匀，保证水分均匀分布。2).试样击实a.称取击实筒质量(m1)并作记录。 b.将击实仪放在坚实的地面上，安装好击实筒及护筒（大直径击实筒内还要放入垫块），内壁涂少许润滑油。每个试样应根据选用试验类型按表20.0.3规定，分层击实。每层高度应近似，两层交界处层面刨毛，所用试样的总量应使最后的击实面超出击实筒顶不大于6 mm。击实时要保持导筒垂直平稳，并按第20.0.3条规定相应试验类型的层数和击数，以均匀速度作用到整个试样上。击锤应沿击实筒周围锤击一遍后，中间再加一击。 c.击实完成后拆去护筒，用切土刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，当试样底面超出筒外时，也应修平，擦净筒的外壁，称筒和试样的总质量(m2)，准确至5 g。d.用推土器将试样从筒中推出，从其中心取2个代表性试样按本规程第4.2节烘干法测定含水率。e.试样不宜重复使用。对易被击碎的脆性颗粒及高塑性黏土的试样不得重复使用。f.按以上步骤进行不同含水率试样的击实。3).结果整理a.击实后试样的湿密度： b.击实后试样的干密度： c.以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线，曲线上峰值点的纵横坐标分别表示该击实试样的最大干密度和最优含水率。若曲线不能绘出正确的峰值点，应进行补点。含水率(%)d.确定最大干密度和最佳含水量4）.对含超粒径颗粒的校正：a校正后试样的最大干密度： 式中 校正后试样的最大干密度(g/cm3)，计算至0.01g/cm3； 粒径小于5mm、20mm或40mm的试样试验所得的最大干密度(g/cm3)； 试样中粒径大于5mm、20mm或40mm的颗粒含量的质量分数；粒径大于5mm、20mm或40mm的颗粒毛体积密度(g/cm3)，由本规程第6.3节或第6.4节测得。b.校正后试样的最优含水率： 式中 校正后试样的最优含水率(%)，计算至0.01%； 粒径小于5mm、20mm或40mm的试样试验所得的最优含水率(%)；粒径大于5mm、20mm或40mm颗粒吸着含水率(%)。5). 绘制饱和曲线饱和含水率： 式中 饱和含水率(%)，计算至0.1%； 试样颗粒密度。对于粗粒土，则为试样中粗细颗粒的混合密度。4时水的密度(g/cm3)。计算出数个干密度下试样的饱和含水率，以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制出饱和曲线。.注意事项a.击实仪的参数铁路与公路规定不同，必须按要求定期进行校验，因为击实所得的最大干密度和最佳含水量，是测定填土压实度的重要参数。b.当试样中粒径大于各方法相应最大粒径的颗粒质量占总质量的5-30%时，其最大干密度和最佳含水率应进行校正。c.所用试样的总质量应使最后的击实面超出击试筒顶不大于6mm（公路小筒不得高于筒顶5mm）。d.含水率精确至0.1%，密度精确至0.01g/cm3。e.预配土的含水率以13%为宜。f.击实曲线不明显时需要补点。g.化学改良土，根据设计要求和施工工艺确定延迟时间H,在浸润后的试料中加入外掺料，在(H-1)h内充分搅拌，之后在一个小时内完成击实试验全过程。h.化学改良土重型击实试验应进行平行测定。练习题1、(填空)击实试验的目的是求取土的（）和（）。2、(单选)路基填料击实试验，随着击实功的增加，下述说法正确的是（ ）A、最大干密度增大，最优含水量也增大B、最大干密度减小，最优含水量也减小C、最大干密度减小，最优含水量增大D、最大干密度增大，最优含水量减小3、(单选)下列关于土的击实试验的说法正确的是：（ ）A、轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土；B、重型击实试验的锤质量为2.5kg；C、轻型和重型击实试验的落距均是305mm；D、轻型和重型击实试验的锤底直径均是51mm。4、(判断)在土质一定的条件下,含水量是影响击实效果的唯一因素。()5、(问答)简述铁路路基填料击实试验干法制备样品的步骤。6、(问答)试述击实试验的目的意义和试验注意事项。8、粗粒土最大干密度.概念。由于高速铁路设计规范TB10621-2009规定路基的压实质量，无论使用何种填料，均须用压实系数K指标进行检验。为了求得粗粒土的最大干密度，铁路工程土工试验规程TB10102-2010增加了第27章：粗粒土最大干密度试验.试验目的：求取粗粒土的最大干密度，用于计算压实系数K。.检验标准：铁路工程土工试验规程 TB10102-2010.适用范围：最大粒径小于75mm，通过0.075mm筛的质量不大于15%的粗粒土。对于最大粒径不小于75mm的巨粒土，按照相似级配法进行校正。.仪器设备： 表面振动压实仪；土壤筛；50kg台秤;直钢条；深度尺或钢直尺；其他工具。试样最大粒径(mm)试样质量(kg)试筒尺寸装料工具容积(cm3)内径(mm) 75354014200280小铲或大勺60354014200280小铲或大勺40354014200280小铲或大勺207102830152小铲或大勺10710283015225mm漏斗571028301523 mm漏斗.样品制备： 将试样充分拌合均匀，烘干，按所需数量称取试样，分成大致相等的三份。.试验步骤： a.称取空试筒质量。 b.取试样一份用小铲或漏斗徐徐装入试筒，装填量宜使振毕密实后的试样等于或略低于筒高的1/3，抹平试样表面，用橡皮锤敲击几次试筒壁，使试样下沉。 c.将试筒固定于底板上，装上套筒，固定。 d.放下振动器，振动6min后，吊起振动器。 e.按上述方法装填并振动压实第二层、第三层试样。 f.卸去套筒，将直钢条放于试筒直径处，用钢直尺或深度尺量取试样表面至试筒顶面的距离4次，准确到0.5mm，计算平均值。 g.卸下试筒，称取试筒和试样总质量。 h.计算最大干密度。数据处理 a.计算试样的质量md(g): md=试筒和试样总质量-空试筒质量 b.计算振毕密实试样的体积V(cm3): V=VC-ACH0 式中：-标定的试筒容积(cm3) -标定的试筒横断面面积(cm2) -振毕密实试样表面至试筒顶面的距离(cm) c.计算最大干密度dmax（g/cm3）： 准确到0.01 g/cm3.平行试验：粗粒土最大干密度试验应进行2次平行试验，以其平均值确定。最大粒径小于75mm平试验误差应平均值的4%，最大粒径小于5mm平试验误差应平均值的3%，.最大粒径不小于75mm的巨粒土，其最大干密度采用相似级配法进行测定和校正 a. 对原型试样进行筛分析，绘制颗粒分布曲线。 b. 按相似级配法，计算系列模型试样的粒径及其相应含量百分数。 -确定缩小后的最大粒径，如：75mm、60mm、40mm、20mm、10mm等 -计算粒径缩小倍数： 式中：为原型试样的最大粒径 -计算相似级配模型粒径： 式中：为原型试样级配某粒径 -计算相似级配模型试样的级配组成(即小于某粒径含量百分数)： 式中：为原型试样级配小于某粒径D的含量百分数 c.制备系列相似级配模型试样，并测定其最大干密度 d.对系列相似级配模型试样的最大干密度进行回归分析，以粒径缩小倍数的自然对数值(ln)为横坐标，以最大干密度为纵坐标，回归方程为： e.计算原型试样的最大干密度： 当Mr=1时，= =练习题1、(多选)以下路基填料，采用击实法求取最大干密度的是( )，采用表面振动压实法求取最大干密读的是( )。A、细粒土B、基床表层级配碎石C、化学改良细粒土D、最大粒径小于75mm，其中小于0.075mm含量不大于15%E、最大粒径小于75mm，其中4075mm的颗粒小于30%，小于0.075mm含量大于15%，F、最大粒径大于75mm，其中小于0.075mm含量不大于15%2、(计算)采用表面振动压实法测定粗粒土最大干密度，试样质量Md=34.5kg，试筒容积Vc=14200cm3，横截面积Ac=615.8cm2，振毕试样表面至试筒顶面高度Ho=22.5mm，计算该粗粒土的最大干密度。 3、(问答)什么路基填料的最大干密度需要进行校正，采用什么方法校正。9、改良土.概念。改良土是在土中掺入适量的水泥、石灰、粉煤灰等掺合料或其它固化剂，按最优含水率加水拌和，经压实及养生后，抗压强度满足工程要求的混合料。.种类：土粒径小于40mm的水泥改良土、石灰改良土、水泥石灰改良土，水泥粉煤灰改良土、石灰粉煤灰改良土、水泥石灰粉煤灰改良土等。.试验项目：击实、无测限抗压强度和水泥石灰的剂量试验。.击实试验。与普通土击实试验的主要不同点在于：a. 用四分法缩分至最后取出细粒土不少于30 kg，粗粒土不少于35 kg，碎石类土不少于40 kg。b. 试料全部通过5 mm筛的细粒土，可选用甲法击实；当试样中有大于5 mm的颗粒时，应过20 mm筛，若全部通过，可选用甲法或乙法击实；当试样中有大于20 mm的颗粒时，应过40 mm筛，选用乙法击实。每次筛分后应记录筛上颗粒粒径及占总量百分率。c. 将准备好的风干试样分成56份。每份试样的干质量按颗粒大小称取：细粒土约4.5 kg，粗粒土约5.5 kg，碎石类土约5.5 kg。d. 对砂砾土在最优含水率附近取相差1%，对细粒土取相差2%，但对黏土取3%。e. 最优含水率的估计，对于细粒土一般最优含水率较土的塑限约小3%10%（砂性土接近3%，黏性土约6%10%）。对于天然砂砾土，级配集料等的最优含水率与集料中细粒土含量和塑性指数有关，