鐵路工程土工試驗講義

1、.鐵路工程土工試驗講義楊德平2011年6月一、概述本章內容以鐵路工程試驗與檢測為準。1、土的形成土是巖石風化的產物。物理風化-巖石暴露在大氣層內，受風、霜、雨、雪的侵蝕，以及受溫度升降變化的影響，裂隙水結冰等原因，使巖石崩解成塊?；瘜W風化-這些碎塊再與水、二氧化碳、氧氣接觸發(fā)生化學作用。生物風化-巖石在風化過程中與自然界的生物發(fā)生相互作用。2、土與工程的關系地基-作為建筑物(橋涵、樓房等)或構筑物(路基等)的地基；填料-作為土工構筑物(路基、堤壩等)的填料；介質-作為構筑物(渠道、黃土隧道等)的周圍介質。3、土工試驗的重要意義土用于地基，會出現(xiàn)地基的變形和穩(wěn)定問題；用作填料，存在土的壓實和變形

2、問題；用于介質，需考慮土的滲流和抗?jié)B穩(wěn)定性問題。研究解決以上問題，涉及到土的物理、力學、化學性能。要評價土的以上性能，須通過土工試驗來獲取土的各項性能指標。尤其在研究不良地基處理方案時，實測的實驗指標是優(yōu)選技術措施的重要依據(jù)。4、對土工試驗人員的要求由于土工試驗成果因試驗方法和試驗技巧的熟練程度不同，會有較大的差別，這種差別遠大于計算方法引起的誤差。為了使土工試驗比較正確地反映實際土的性狀，要求試驗人員了解和掌握以下五個問題：.試驗的目的和所依據(jù)的原理；.使用的儀器設備性能和操作方法；.試驗應獲得哪些數(shù)據(jù)、分析出什么結論；.試驗中的注意事項、誤差的初步分析；.分析試驗設計與實際問題的聯(lián)系概括地

3、說土工試驗人員要具備：一有基本理論，二有基礎知識，三有基本技能。5、現(xiàn)行鐵路土工試驗有關標準序號標準名稱標準代號實施日期備注1鐵路路基設計規(guī)范TB 10001-20052005-04-252鐵路工程地質勘查規(guī)范TB 10012-20012001-12-013鐵路工程物理勘探規(guī)程TB 10013-20042004-04-014鐵路工程地質鉆探規(guī)則TB 10014-19981998-07-015鐵路工程地質原位測試規(guī)程TB 10018-20032003-06-016鐵路工程不良地質勘察規(guī)程TB 10027-20012001-12-017鐵路工程巖土分類標準TB 10077-20012001-12-

4、018鐵路工程土工試驗規(guī)程TB 10102-20102010-11-219鐵路工程巖土化學分析規(guī)程TB 10103-20082009-01-0710鐵路工程水質分析規(guī)程TB 10104-20032003-06-0111鐵路工程地基處理技術規(guī)程TB 10106-20102010-08-0312鐵路工程巖石試驗規(guī)程TB 10115-19981998-07-0113鐵路路基施工規(guī)范TB 10202-20022002-07-0114鐵路路基工程施工質量驗收標準TB 10414-20032004-01-0115高速鐵路設計規(guī)范(試行)TB 10621-20092009-12-0116高速鐵路路基工程施工

5、質量驗收標準TB 10751-20102010-12-086、練習題.(填空)工程試驗工作的依據(jù)是( )。. (填空)鐵路工程土的物理力學性能檢測標準(代號)為（ ）,化學性能檢測標準(代號)為( )。二、土工試驗項目 本章內容以鐵路工程試驗與檢測為準。土工試驗項目應根據(jù)土的用途決定：1、室內實驗。.土的物理性能試驗：含水率、密度、顆粒密度、界限含水率、顆粒分析、滲透、擊實等、粗粒土的最大干密度等。試驗成果用于土的工程分類，土的狀態(tài)的判定，滲透計算，填土工程施工方法的選擇和碾壓質量控制。.砂的相對密度試驗：包括砂的最大和最小孔隙比的測定，由此確定砂的相對密度，判定砂的疏密狀態(tài)。.土的變形試驗：

6、包括固結、壓縮、濕陷性和膨脹性等。這些試驗為工程設計提供變形參數(shù)：壓縮系數(shù)、壓縮模量、體積壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、前期固結壓力、固結系數(shù)、濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)、膨脹率、膨脹力等。.土的強度試驗：包括直接剪切試驗、反復直接剪切試驗、三軸壓縮試驗、無側限抗壓強度試驗等。這些試驗為設計提供土的抗剪指標參數(shù)(粘聚力、內摩擦角)、無側限抗壓強度、靈敏度等。.土的化學性試驗：包括粘土礦物鑒定、有機質和鹽漬土試驗等。粘土礦物成分是決定土的物理化學性質的重要因素；有機質試驗提供土中有機質含量，供施工選擇土料之用；鹽漬土是土中易溶鹽含量大于5%的土，鹽漬土試驗指標供地基評價、采取工程措施或選料之用。.級

7、配碎石：粒徑級配、破碎面含量、針狀及片狀顆粒含量、洛杉磯磨耗率、硫酸鈉浸泡損失率、液塑限、塑性指數(shù)、粘土團及其他雜質含量。.改良土：液塑限、塑性指數(shù)、顆粒分析、擊實(重型)、含灰劑量、無側限抗壓強度2、路基現(xiàn)場壓實質量檢測。.路基壓實密度、含水率檢測。常用的方法有環(huán)刀法、灌砂法、灌水法、氣囊法、核子射線法等。.路基地基系數(shù)K30檢測。.路基動態(tài)變形模量Evd檢測。.路基靜態(tài)變形模量Ev2檢測。3、土工原位測試.靜力載荷試驗。試驗成果用于確定地基承載力、變形模量等。.靜力觸探試驗。適用于軟土、粘性土、砂類土以及含少量碎石的土層。試驗成果用于確定地基承載力、判定砂土液化和提供地基物理力學參數(shù)等。.

8、動力觸探試驗。適用于粘性土、砂類土和碎石類土。試驗成果用于確定地基承載力、評定土的抗剪強度和變形模量等。.標準貫入試驗。適用于一般粘性土、粉性土和砂類土?？膳卸ㄉ巴恋拿軐嵆潭?、粘性土的塑性狀態(tài)、判別飽和砂土及粉土的液化等。.十字板剪切試驗。適用于測定飽和粘性土的不排水抗剪強度及靈敏度等。旁壓試驗。4、練習題.(填空)土的抗剪強度可以用庫侖公式( )表達，其中( )表示摩擦角，( )表示凝聚力。.(填空)黃土濕陷性是指黃土在( )、( )共同作用下產生的變形。.(填空)用動力觸探確定地基承載力，輕型動力觸探的錘重為( )kg，以貫入深度每( )cm的錘擊數(shù)計；重型動力觸探的錘重為( )kg，以貫

9、入深度每( )cm的錘擊數(shù)計。.(填空)靜力觸探試驗中多功能探頭可測得( )、( )和( )等指標。.(單選)標準貫入試驗中，其裝置的錘重為(C)A.4.5kg B.2.5kg C.63.5kg D.100g .(單選)土的壓縮試驗中試樣體積的變化是：( ) A.空氣體積壓縮 B.水體積壓縮 C.孔隙體積的減小 D.土顆粒體積壓縮.(多選)土工原位測試試驗有：( )A.擊實試驗 B.壓縮試驗C.十字板剪切試驗 D.標準貫入試.(判斷)一般對粘性土地基用液性指數(shù)和天然孔隙比確定地基的容許承載力。( )三、土的工程分類本章內容以鐵路工程試驗與檢測為準。工程土按用途主要有兩種：一是作為建筑物地基的原

10、狀土；二是作為建筑材料的擾動土。1、 我國土的工程分類標準有：. 國家標準土的工程分類標準GB 50145-2007 土工試驗方法標準GB/T50123-1999 .水利部土的工程分類 SL237-001-1999；. 交通部公路土工試驗規(guī)程 JTG E40-2007； 公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范JTG D63-2007.鐵道部鐵路工程巖土分類標準 TB10077-2001。 鐵路工程土工試驗規(guī)程 TB10102-20102、鐵路工程橋涵地基與基礎土的分類1）. 一般土.分類定名A.土的顆粒分類。講義表17.1 把土顆粒按顆粒形狀和粒徑大小分成了7類15種。B.碎石類土。講義表17.2大于2m

11、m的顆粒超過總質量的50%。按顆粒形狀和級配分為4類8個名稱。C.砂類土。講義表17.3大于2mm的顆粒不超過總質量的50%，而大于0.075mm的顆粒超過總質量的50%。按顆粒級配分為1類5個名稱。D.粉土。 粒徑大于0.075mm顆粒的質量不超過全部質量50%的土，且塑性指數(shù)等于或小于10。按塑性指數(shù)和顆粒級配分為1類1個名稱。E.粘性土。講義表17.4 按塑性指數(shù)分為1類2個名稱。.密實程度A.碎石類土。講義表17.5 根據(jù)結構特征、天然坡和開挖情況、鉆探情況分為：密實、中密、稍密和松散4種。B.砂類土。講義表17.6 根據(jù)標準貫入錘擊數(shù)N和相對密度Dr分為：密實、中密、稍密和松散4種。

12、C.粉土。講義表17.7 根據(jù)孔隙比e的大小分為密實、中密、稍密3種。D.粘性土。講義表17.8根據(jù)壓縮系數(shù)a0.10.2分為高、中、低壓縮性土3種。.潮濕程度A.碎石類和砂類土。講義表17.9 根據(jù)飽和度分為稍濕、潮濕、飽和3種。B.粉土。講義表17.10 根據(jù)天然含水率分為稍濕、潮濕、飽和3種。C.粘性土。講義表17.11 根據(jù)液性指數(shù)分為堅硬、硬塑、軟塑、流塑4種。2）.特殊土. 黃土。第四紀以來，在干旱、半干旱氣候條件下形成的，土顆粒成分以粉粒為主、含碳酸鈣及少量易溶鹽、并具大孔隙和垂直節(jié)理、抗水性能差、易崩解和潛蝕、上部多具濕陷性等工程地質特征的土，應判定為黃土。黃土按堆積時代、塑性

13、指數(shù)、濕陷系數(shù)分類。. 紅粘土。顏色呈棕紅、褐黃色，覆蓋于碳酸鹽系巖層之上，且液限等于或大于50%的高塑性粘土，應判定為紅粘土。紅粘土經搬運、沉積后仍保留殘積粘土的基本特征，且液限大于45%，應判定為次生紅粘土。紅粘土具有遇水軟化、失水收縮強烈、裂隙發(fā)育、易剝落等工程地質特征。紅粘土根據(jù)塑性狀態(tài)、裂隙狀態(tài)和界限液塑比和液塑比關系分類。. 膨脹土。土中粘粒成分主要由親水礦物組成，具有吸水顯著膨脹軟化，失水急劇收縮開裂，并能產生往復脹縮變形的粘性土，應判定為膨脹土。膨脹土分類首先根據(jù)地貌、土的顏色、結構、土質情況、自然地質現(xiàn)象和土的自由膨脹率等特征，作初期判定；然后按自由膨脹率、蒙脫石含量、陽離子

14、交換量三項指標可對膨脹土詳細判定。. 軟土。天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水率大于或等于液限，壓縮系數(shù)大于或等于0.5，不排水抗剪強度小于30kPa的粘性土，可判定為軟土。軟土一般含有機質，具有壓縮性高、強度低、靈敏度高和排水固結緩慢的特點。軟土的結構受到擾動后，強度會極大地下降。軟土根據(jù)物理力學性質、成因類型、無側限抗壓強度試驗或現(xiàn)場十字板剪切試驗、軟土的靈敏度分類。.鹽漬土。易溶鹽含量大于0.5%的土，可判定為鹽漬土。某地區(qū)或場地地表以下1.0m深度內易溶鹽的平均含量大于0.5%時，應定為鹽漬土地區(qū)或場地。鹽漬土具有較強的吸濕、松漲、溶陷及腐蝕等工程地質特性。鹽漬土按含鹽性質、鹽漬程度

15、的分類。.填土.人為活動堆填的土應判定為填土，一般具有成分復雜和固結時間短等特點。根據(jù)物質組成和堆填方式，填土分為雜填土、素填土、沖填土、填筑土4類。3、鐵路工程路基填料的分類鐵路路基填料分類是根據(jù)原鐵路路基設計規(guī)范 TB10001-99中的“填料分類”為基礎，進行了局部的修訂，在“一級定名”上與鐵路工程巖土分類標準 TB10077-2001進行了統(tǒng)一，并以鐵建設2004148號文發(fā)布。.巨粒土、粗粒土(包括砂類土)根據(jù)顆粒組成、顆粒形狀、細粒含量、顆粒級配、抗風化能力等，按講義表17.26進行定名和分組。.細粒土根據(jù)土的塑性指數(shù)Ip和液限含水率wL，按講義表17.27進行定名和分組。3、練習

16、題. (問答)鐵路工程土的分類標準，砂粒、粉粒、粘粒的含義是什么？. (問答)鐵路路基填料巨粒土、粗粒土和砂類土，他們是怎樣分類的？需要做什么試驗？. (問答)鐵路路基填料細粒土是怎樣分類的？需要做那些試驗？. (問答)路基填料分類中“細粒含量”的含義是什么？. (問答)路基填料分類中顆粒級配“良好”與“不良”是怎樣區(qū)分的？. (問答)路基填料分類中硬塊石于軟塊石是怎樣區(qū)分的？. (問答)細粒土填料分類標準規(guī)定液限含水率試驗采用圓錐儀法，圓錐儀總質量多少？入土深度多少？.(問答)土樣定名時，如果同時符合2個或2個以上名稱時，怎樣處理？.(填空)路基普通填料按顆粒粒徑大小可以分為三大類（ ）、（

17、 ）、（ ）。.(填空)巨粒土、粗粒土填料依據(jù)顆粒組成、顆粒形狀、細粒含量、顆粒級配、抗風化能力等分為（ ）組。.(填空) 細粒土填料分為粉土、粘性土和有機土。粉土、粘性土按照液限含水率進行分組，當WL<40%時為( )組，當WL40%時為( )組，有機土為( )組。.(單選) 濕陷性黃土的判定，濕陷性系數(shù)為：( )A、0.010；B、0.015；C、0.020；D、0.025.(單選)膨脹土的自由膨脹率Fs（%）( )。A、10%；B、20%；C、30%；D、40%。.(多選)軟土的判定:（ ）A、e01.0； B、W0WL；C、a0.10.20.5；D、不排水抗剪強度<30kP

18、a。.(多選)滲水土的判定：( )A、細粒土含量10%；B、細粒土含量<10%；C、滲透系數(shù)<10-3cm/s；D、滲透系數(shù)>10-3cm/s。四、土的組成及基本物理指標本章內容以鐵路工程試驗與檢測為準。1、土的三相體概念土是由固體顆粒、水分和空氣三相組成。其中每種成分的質量、體積的相對比例有所增減，都會引起土的物理力學性質的變化。圖1土的三相圖2、土的基本物理指標及換算關系土的基本物理指標有九項,他們是：密度、顆粒密度、含水率、干密度、飽和密度、有效重度、孔隙比、孔隙率及飽和度。其中前三項是直接檢測出來的，后六項是計算出來的。. 密度單位體積土的質量（包括孔隙中水的質量在內

19、）稱為土的密度（g/cm3）。. 顆粒密度土體內的固體顆粒質量與顆粒體積之比值，稱為顆粒密度（g/cm3）,顆粒密度關注的是土體固體顆粒的視密度，也是以前的比重的概念。. 含水率w土中水的質量與土固體顆粒質量的比值稱為土的含水率，以百分數(shù)計。在有的標準中，如公路用標準，含水率又稱為含水量。不同的土其含水率的變化范圍很大。干燥堅硬的土，含水率只有210%.而軟粘土的含水率可達50200%.孔隙比e土中的孔隙體積與土固體顆粒體積的比值稱為孔隙比?？紫侗仁峭恋闹匾笜酥?，它反映了土的松軟和緊密程度。.孔隙率n土中孔隙體積與全部體積之比稱為孔隙率（%）?？紫侗扰c孔隙率之間存在著式(17-9)或（17

20、-10）的關系。.飽和度Sr土中水分所占體積與全部孔隙所占體積之比，稱為飽和度（%）。.干密度表示單位體積內土粒的質量（g/cm3）。.飽和密度當土體的孔隙完全為水所充滿時，土體的密度（g/cm3）.浮密度表示地下水位以下的土體，且它的孔隙完全為水所充滿，但又整個受到地下水的浮力作用。因此有：3、練習題、(填空)一般情況下，土是由（）、（）、（）三相組成。、(單選)土粒比重的定義式為：( )A、 B、 C、 D、(單選)干密度的定義為：（ ）A、 B、 C、 D、(單選)土粒比重的單位是：（）A、kN/m3 B、kg/m3 C、無 D、kPa、(單選)對于礫石土、碎石土和級配碎石，宜采用（）計

21、算孔隙率n 。A、顆粒密度 B、毛體積密度 C、表觀密度 D、堆積密度、(多選)土可能由（ ）組成。A、單相體 B、兩相體 C、三相體 D、四相體、(多選)在土的三相體比例指標中，可以直接測出的指標有（）A、濕密度 B、干密度 C、顆粒密度 D、含水率、(判斷)孔隙率n是土樣中的孔隙體積占土樣總體積的百分率。 （）、(判斷)土中的空氣體積為零時，土的密度最大。（）、(計算)已知土樣面積30cm2，高2cm，濕土質量126.4g，含水率W14.8%，土的顆粒密度s2.73，求該土樣的孔隙比e、孔隙率n和飽和度Sr。、普通鐵路路基基床底層用碎石土填筑， ，室內測定填料的顆粒密度為2.73g/cm3

22、, 毛體積密度為2.68g/cm3，現(xiàn)場測定壓實后的干密度分別為：2.00、1.95、1.90、1.85、1.80、1.75g/cm3，要求孔隙率n<35%,計算并判斷該六個點的孔隙率n是否合格。五、土工試驗方法本章內容以TB10102-2010為準。1、含水率、試驗目的：土的基本物理指標之一，是計算干密度、孔隙比、飽和度、液性指數(shù)等指標的基本數(shù)據(jù)，用于評價土的工程性質。、檢測方法：a.烘干法：適用于各類土。本法為測定含水率的標準方法，粘性土、粉土烘干時間不少于8h，砂類土不少于6h，礫、碎石類土不少于4h。但當土中有機質含量超過5%或含石膏或硫酸鹽時，應控制溫度在65-70,真空干燥像

23、7h或電熱干燥箱18h。b酒精燃燒法：適用于不含有機制的砂類土、粉土和粘性土。c.碳化鈣減量法：適用于各類土。d.核子射線法：適用于現(xiàn)場原位測定填料為細粒土和粗粒土的含水率、烘干法數(shù)據(jù)處理：=(m-ms)/ms×100%含水率，%；計算至0.1%m濕土質量，g，稱量至0.01gms干土質量，g，稱量至0.01g、平行試驗允許偏差：砂類土、細粒土：含水量10%以下為0.5%；含水量40%以下為1%；含水量40%以上為2%。礫石類、碎石類土：含水量10%以下為1%；含水量40%以下為2%；含水量40%以上為3%。練習題1、(多選)含水量測定的方法有()A、烘干法 B、酒精燃燒法 C、碳化

24、鈣法 D、比重法2、(判斷)現(xiàn)場平行測定細粒土的含水量為26.5%及27.9%，則含水量的平均值為：27.2%。()3、(問答)常用的測試含水量的方法有哪些？并說明各自的適用范圍。2、密度、試驗目的：測定土的密度，用于計算土的干密度、壓實度、孔隙比、孔隙率、飽和度等指標。、檢測方法及適用范圍：a、環(huán)刀法：適用于粉土和粘性土。b、蠟封法：適用于環(huán)刀難以切削并易碎裂的土。c、灌砂法：適用于現(xiàn)場測定最大粒徑小于75mm的土密度。d、氣囊法：適用于現(xiàn)場測定最大粒徑小于40mm的土密度。e、灌水法：適用于現(xiàn)場測定最大粒徑小于200mm的土密度。f、核子射線法：適用于現(xiàn)場測定填料為細粒土、粗粒土的壓實密度

25、。、檢驗標準：鐵路工程土工試驗規(guī)程 TB10102-2010、灌砂法注意事項a.允許偏差：兩次平行誤差不得超過0.03g/cm3。b、灌砂筒下部圓錐體內砂的質量必須進行標定；標準砂的密度也必須進行標定，并保持干燥狀態(tài)，受潮或重新進樣必須重新標定。c、灌砂法測試表面必須清理干凈、平坦；試坑必須垂直，不能鼓肚。練習題、(單選)灌砂法測定土的密度之前，要求標定的內容有（）。A、一項 B、二項 C、三項 D、四項、(多選)密度測定方法有（）A、環(huán)刀法 B、臘封法 C、比重法 D、灌砂法、(判斷)灌砂法測定密度應進行兩次平行測定，兩次測定的差值不得大于0.05g/cm3。 （ ）、灌砂法適用于最大粒徑(

26、 )的土，灌水法適用于最大粒徑( )的土。 A.20mm；B.60mm；C.75mm；D.200mm、灌砂法測試壓實密度，已知灌入的砂重1200g，量砂的單位重為1.35g/cm3，挖出的濕土重1750g，含水率18.0%。請計算和d。3、顆粒密度、檢測目的：測定土的顆粒密度，用于計算土的孔隙比、孔隙度、飽和度等指標。（土體內固體顆粒質量與顆粒體積之比值，即為顆粒密度）、檢測方法及適用范圍：a、量瓶法：粒徑小于5mm的土；b、浮稱法：粒徑大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的顆粒含量應小于總土質量的10%。c、虹吸法：粒徑大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的顆粒含量應大于總土質量的1

27、0%。d、當土中含有小于5mm和大于5mm的顆粒時，則分別用量瓶法、浮稱法或虹吸法測定不同粒徑時的顆粒密度，平均顆粒密度按下式計算：sm=1/(P1/s1+P2/s2)其中：sm 平均顆粒密度（g/cm3） P1、P2 大于和小于5mm粒徑的土粒質量占總質量的質量分數(shù)s1、s2 大于和小于5mm粒徑的顆粒密度、檢驗標準：鐵路工程土工試驗規(guī)程 TB10102-2010、量瓶法試驗操作步驟a一般土的顆粒密度應采用純水測定；當土中含有可溶鹽、親水性膠體或有機質，應采用中性液體（如煤油）測定。b.量瓶在使用前必須進行量瓶和水（或中性液體）總質量的校正，其校正方法應按附錄A規(guī)定進行。c.將量瓶烘干，取烘

28、干土15 g裝入100 mL量瓶內（若用50 mL量瓶，宜取10 g），稱量瓶和土的總質量，準確至0.001g。d.向已裝有干土的量瓶內注入純水至量瓶的一半處，搖動量瓶，然后將量瓶放在砂浴上煮沸。煮沸時間自懸液沸騰時算起，砂土及粉土不少于30 min，黏土及粉質黏土不少于1h。e.煮沸完畢，取下量瓶，冷卻至接近室溫，將事先煮沸并冷卻的純水注入量瓶至近滿（有恒溫水槽時，可將量瓶放于恒溫水槽內）。待瓶內懸液溫度穩(wěn)定及懸液上部澄清時，塞好瓶塞，使多余水分自瓶塞毛細管中溢出，將瓶外壁上的水分擦干后，稱量瓶、水和土總質量，準確至0.001g。并測定量瓶內水的溫度，準確至0.5。f.根據(jù)測得的溫度，從已繪

29、制的“溫度與量瓶和水的總質量關系曲線”中查得量瓶和水的總質量。g.本試驗稱量應準確至0.001 g。h. 結果處理用純水測定時式中 s顆粒密度(g/cm3),計算至0.01g/cm3； mpw量瓶和水的總質量（g）；mpws量瓶、水和土的總質量（g）；md干試樣質量(g)；wTT時水的密度(g/cm3)。浮稱法試驗操作步驟a.取粒徑大于5 mm的代表性試樣約1000 g，用清水洗凈后，將試樣浸在1525 的水中，浸泡24h后取出，將試樣放在濕毛巾上滾擦或擦干（以顆粒表面無發(fā)亮水膜為準），即得飽和面干試樣，稱飽和面干試樣質量（mb）。b.將鐵絲筐浸入水中，稱鐵絲筐在水中的質量(m1). C.將已

30、知質量的飽和面干試樣全部放入鐵絲筐中，緩緩浸沒于水中，并在水中搖晃至無氣泡逸出為止，稱鐵絲筐和試樣在水中總質量(m2)，并測定盛水容器內水溫，準確至0.5。d. 取出鐵絲筐中的全部試樣放于瓷盤中，吸去盤中余水，置于105110烘箱中烘46h，取出冷卻至室溫，稱烘干試樣的質量（md）。e.本試驗稱量應準確至0.2 g。f.試驗結果應按下列公式計算：式中 mI鐵絲筐在水中的質量（g）; m2鐵絲筐和試樣在水中總質量（g）。、允許偏差：平行測定的差值，不得大于0.02 g/cm3，取兩次的算術平均值。 練習題1、(問答)檢測土的顆粒密度的目的是什么？2、(問答)顆粒密度的常規(guī)檢測方法有哪些？各適用于

31、什么土？3、(問答)當土中既含有小于5mm的土也含有大于5mm的土時，土的顆粒密度應怎樣測定？4、顆粒分析試驗目的：測定土的粒徑級配，為土的分類定名洪成應用提供依據(jù)。檢驗標準：鐵路工程土工試驗規(guī)程 TB10102-2010檢驗方法和適用范圍： 篩析法：200mm，>0.075mm的土 密度計法或移液管法：<0.075mm的土 當土中含有大于或小于0.074mm的土各超過總質量的10%時，應聯(lián)合使用篩析法和密度計法或移液管法。篩析法1). 試驗篩：粗篩：孔徑為200、150、100、75、60、40、20、10、5、2 mm細篩：孔徑為2、1、0.5、0.25、0.075 mm2）.

32、操作步驟 A.無凝聚性土的試驗：a.視土樣顆粒大小，用四分對角線法按表7.2.2的規(guī)定取樣數(shù)量，取代表性風干試樣。當稱量小于500 g時，應準確至0.1 g；當稱量大于500 g時，應準確至1g。b.將試樣過2 mm篩，稱篩上或篩下的試樣質量，當篩下的試樣質量小于試樣總質量的10時，不作細篩分析；當篩上的試樣質量小于試樣總質量的10時，不作粗篩分析。c.取過2 mm篩上的試樣倒入依次疊好的粗篩最上層篩中；篩下的試樣倒入依次疊好的細篩最上層篩中，進行篩析。細篩宜置于篩析機上震篩，震篩時間為1015 min。d.按由上而下的順序將各篩取下，于白瓷盤上用手拍叩搖晃，檢查各篩，直至篩凈為止，篩下的試樣

33、應收放入下一級篩內，最后稱各級篩上及底盤內試樣的質量，應準確至0.1 g。e.篩后各級篩上和底盤內試樣質量的總和與篩前試樣總質量的差值，不得大于試樣總質量的1。B.含有黏土粒的砂類土的試驗：a.先將土樣放在橡皮板上，用木碾充分碾散黏結的土團塊，然后按本條1款要求稱取試樣，置于盛有清水的容器內充分攪拌，使試樣中的粗細顆粒完全分離。b.將容器中的試樣懸液通過2 mm篩，邊翻動、邊沖洗、邊過篩，直到篩上僅留大于2 mm的土粒為止。取篩上的試樣風干后稱量，準確至0.1 g，然后按本條1款3）5）項各步驟進行粗篩分析。c.取過2mm篩下的懸液，用帶橡皮頭的研杵研磨，使通過0.075 mm篩，篩上土粒反復

34、加清水研磨過篩，直至懸液澄清為止，將篩上的試樣烘干稱量，準確至0.1 g，然后按本條1款3）5）項各步驟進行細篩分析。d.當小于0.075 mm試樣質量超過試樣總質量的10時，應按本標準密度計法或移液管法測定小于0.075 mm的顆粒組成。3).計算：小于某粒徑的土的質量百分率 X=A/B *P.比重計法1).儀器設備：a.密度計：密度計應按本規(guī)程附錄B校正。甲種：刻度單位以攝氏20 時每1000 ml懸液內所含試樣質量的克數(shù)表示?？潭茸?50，分度值為0.5。乙種：刻度單位以攝氏20 時懸液的相對密度表示?？潭茸?.9951.020，分度值為0.0002。b.量筒：高約420mm，內徑約60

35、 mm，容積1000 ml，刻度01000 ml，分度值為10 ml。c.細篩：孔徑為2、0.5、0.25、0.075 mm。d.洗篩：孔徑為0.075 mm。e.洗篩漏斗：上口直徑略大于洗篩直徑，下口直徑略小于量筒直徑。f.天平、烘箱等2). 準備工作a.試樣制備：稱取具有代表性風干試樣200300 g，過2 mm篩，求出篩上試樣占試樣總質量的百分數(shù)。取篩下試樣測定風干含水率。b.密度計溫度校正c.分散劑校正d.分散劑處理(一般用氨水) pH<6.5 NaOH pH6.57.5 NaC204 草酸鈉 pH >7.5 (NaPO3)6 六偏磷酸鈉3). 操作步驟a.將稱好的干土倒入

36、錐形燒瓶，注入蒸餾水20ml浸泡一晝夜，加入分散劑。b.搖蕩后的燒瓶放在電爐上煮沸40min后，冷卻。c.倒入1000ml的量筒中，注入蒸餾水至刻度。d.攪拌，1min往返30次。e.取出攪拌器，開動秒表，測記0.5、1.0、5、15、30、60、120、240、1440min比重計讀數(shù)4）數(shù)據(jù)處理。按講義7.3.4.。求出小于某粒徑的土的質量百分率 X=A/B *P在半對數(shù)坐標紙上繪制粒徑分布曲線 計算：不均勻系數(shù)Cu=d60/d10 曲率系數(shù)Cc=d230/(d60*d10) d10、d30、d60分別為顆粒級配曲線上10%、30%、60%含量的粒徑。 判定級配：級配良好：Cu5，且Cc1

37、3；否則為級配不良。注意事項：a.四分法取樣；b.篩析法時，如2mm篩下的土不超過試樣總質量的10%，可省略細篩分析；2mm篩上的土不超過試樣總質量的10%，可省略粗篩分析。c.比重計在使用前必須進行校正。 練習題1、(填空)土顆粒分析試驗常用的方法包括（）、（）、（）。2、(填空)評價土的級配指標有（）和（），前者的定義式為（），后者的定義式為（）。3、（單選）以X表示小于某粒徑的試樣質量占試樣總質量的百分數(shù)，以d表示土粒直徑。土的顆粒分析數(shù)據(jù)表示在（）圖形上。A、Xd B、lgXd C、lgXlgd D、Xlgd4、(判斷).土顆粒分析篩析法適用于小于或等于200mm，大于0.075mm的

38、土。（ ）5(計算)顆粒分析試驗中，從級配曲線上求得d60=16.5mm，d30=8.1mm，d10=3.1mm，試判斷該土樣級配的好壞。6、(多選)土的顆粒分析試驗時，當小于0.075mm的顆粒含量小于總土質量10%時應當采用( )，當小于0.075mm的顆粒含量大于總土質量10%時應當采用( )。A、篩析法；B、密度計法或移液管法。7、用移液管法測定級配碎石小于0.02mm的顆粒含量，根據(jù)溫度(20)和顆粒密度(2.70g/cm3)查表得粒徑計算系數(shù)K=0.1044，請計算所需要的沉降時間t。8、(問答)案例：某項目試驗室測定粗粒土的粒經級配，他們的做法是：取5000g烘干土樣，首先過0.

39、075mm水篩，小于0.075mm的顆粒棄之，大于0.075mm的顆粒再烘干，稱重為4000g,然后過篩，將通過各篩的數(shù)量按照總重為4000g計算小于某粒經的百分數(shù)，繪制顆粒分布曲線，找出d60、d30和d10，再計算Cu和Cc,最后判斷顆粒級配良好與不良以及確定填料的組別。你認為他的做法對嗎？如果不對錯在哪里？應當怎么做？5、界限含水率概述a.液限。土從塑態(tài)向流態(tài)過渡的界限含水量，或土處于可塑狀態(tài)的上限含水量。以“%”表示。b.塑限。土從半固態(tài)向塑態(tài)過渡的界限含水量，或土處于可塑狀態(tài)的下限含水量。以“%”表示c.塑性指數(shù)。Ip=WL-WP,粘性土處于可塑狀態(tài)時的含水量變化范圍。Ip越大，可塑

40、性越高，大壓縮性土。d.液性指數(shù)。IL,土的相對稠度。即土的天然含水量與界限含水量的關系。IL=（W-WP）/（WL-WP）e.縮限。當土達到塑限后繼續(xù)變干，土的體積隨之減小，當收縮達到某一含水量后土的體積不再收縮，此時的含水量為縮限。試驗的目的：根據(jù)WL、WP計算Ip、IL，為土的分類、工程設計、施工提供依據(jù)。適用范圍：粒徑<0.5mm，有機質<5%。檢驗標準：鐵路工程土工試驗規(guī)程 TB10102-2010檢測方法：液限：聯(lián)合測定法、碟式儀法 塑限：聯(lián)合測定法、搓條法聯(lián)合測定法儀器設備：試錐76g,錐角30°。試驗操作應按下列步驟進行：a.本試驗應采用保持天然含水率的土

41、樣制備試樣。在無法保持土的天然含水率情況下，也可用風干土制備試樣。b.當采用天然含水率的土樣時，應剔除大于0.5 mm的顆粒，然后分別按下沉深度為35 mm、911 mm及1618 mm（或分別按接近液限、塑限和二者的中間狀態(tài)）制備不同稠度的土膏，靜置濕潤。靜置時間可根據(jù)含水率的大小而定。c.當采用風干土樣時，取過0.5 mm篩的代表性試樣約200 g，分成3份，分別放入3個盛土皿中，加入不同數(shù)量的純水，使分別達到本條第2款中所述的3種稠度狀態(tài)，調成均勻土膏，然后用玻璃和濕毛巾蓋住或放在密封的保濕器中，靜置24h。d.將制備好的土膏用調土刀加以充分調拌均勻，密實地填入試樣杯中，盡量使土中空氣逸

42、出。高出試樣杯的余土用調土刀刮平，將試樣杯安放在儀器升降座上。e.在圓錐儀錐體上涂以薄層凡士林。接通電源，使電磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀（對于游標式或百分表式，提起錐桿，用旋鈕固定）。f.調節(jié)屏幕準線，使初始讀數(shù)為零（游標尺或百分表讀數(shù)調零）。調整升降臺，使圓錐儀錐尖剛好接觸土面，指示燈亮時圓錐儀在自重作用下沉入試樣中（游標式或百分表式用手紐動旋紐，放開錐桿）。約經5 s后立即測讀圓錐下沉深度。取出試樣杯，取10 g以上的試樣2個裝入稱量盒內，測定其含水率。g.重復本條第46款步驟，測試其余二個試樣的圓錐下沉深度和含水率。試驗結果整理：以含水率為橫坐標，圓錐下沉深度為縱坐標，在雙對數(shù)坐標紙上繪制如圖的關系

43、曲線。三點應連成一條直線，如圖中A線所示。當三點不在一條直線上，則通過高含水率這一點與其余二點連成二條直線，在圓錐下沉深度為2 mm處可查得相應的兩個含水率。當這兩個含水率的差值小于2時，應以這二點的含水率平均值與高含水率的點連成一條直線，如圖中B線所示。當這二個含水率之差值大于或等于2時，則應再補作試驗。 下沉深度為17 mm所對應的含水率為液限；下沉深度為10 mm所對應的含水率為10 mm液限；下沉深度為2 mm所對應的含水率為塑限。取值以百分數(shù)表示，準確至0.1%。注意事項：a.以規(guī)程用圖解法求得液塑限，所使用的雙對數(shù)坐標紙一定要足夠的準確度和分辨率。b.國標、鐵路、公路工程界限含水量

44、的實驗方法標準不盡相同，進行界限含水量試驗之前，一定要弄清楚需要執(zhí)行的檢驗標準。c.鐵路、公路標準規(guī)定的儀器設備不同，不可混用。練習題1、(填空)搓條法塑限試驗中，當土條直徑搓成（）mm時產生裂縫，并開始斷裂，表示試樣的含水率達到塑限含水率。2、(填空)液塑限測定，下沉深度為17 mm所對應的含水率為()；下沉深度為10 mm所對應的含水率為()；下沉深度為2 mm所對應的含水率為()。取值以百分數(shù)表示，準確至0.1%。3、(填空)液限是土的可塑狀態(tài)的( )含水量, 塑限是土的可塑狀態(tài)的( )含水量。4、(單選)液塑限聯(lián)合測定數(shù)據(jù)表示在（）圖形上。 A、h B、lgh C、lghlg D、hl

45、g5、(單選)下面關于液塑限的說法錯誤的是：()A、鐵路標準試錐質量76g、錐體入土深度17mm的含水率為液限；B、公路標準試錐質量100g、錐體入土深度20mm的含水率為液限；C、鐵路工程巖土分類標準（TB10077-2001）是采用76g錐、入土深度17mm的液限計算塑性指數(shù)和液性指數(shù)的。D、鐵路標準與公路標準塑限的取值方法也是不相同的。6、(多選)液限測試的方法有（）A、聯(lián)合測定法 B、圓錐儀法 C、搓條法 D、碟式儀法7、(多選)塑限測試的方法有（）A、聯(lián)合測定法 B、圓錐儀法 C、搓條法 D、碟式儀法8、(問答)界限含水量的測定有哪些用途？9、(計算)界限含水量測試時，測得液限L=5

46、8.5%，p=28.5%，=25.5%，試判斷該土樣的狀態(tài)。10、(多選)鐵路和公路路基填料細粒土液塑限的檢測，下述規(guī)定適用于鐵路的是( ）,適用于公路的是（ ）。A、液限試錐100g，入土深度20mm；B、液限試錐76g，入土深度17mm；C、液限試錐76g，入土深度10mm；D、液限可以用蝶式儀法測定；E、塑限試錐76g，入土深度2mm;F、塑限可以用搓條法測定。6、相對密度概念。相對密度即無黏性土處于最松散狀態(tài)孔隙比與天然狀態(tài)（或給定）孔隙比之差和最松散狀態(tài)孔隙比與最緊密狀態(tài)孔隙比之差的比值。 或 試驗目的：測定相對密度，用以判定砂類土或碎石類土的密實狀態(tài)，從而確定其工程特性，為設計和施

47、工提供依據(jù)。適用范圍：砂的相對密度試驗適用于顆粒粒徑小于5 mm、且粒徑25 mm的試樣質量不大于試樣總質量的15%及粒徑小于0.075 mm的顆粒質量不大于總土質量的12%；礫和碎石類土的相對密度試驗適用于最大粒徑為60 mm、且粗顆粒中小于0.075 mm的顆粒含量不得大于12%。檢驗標準：鐵路工程土工試驗規(guī)程 TB10102-2010檢測方法：a.測定砂的最小干密度采用漏斗法或量筒法（見規(guī)程11.2.2），最大干密度采用振動錘擊法(見規(guī)程11.2.3)b.測定碎石類土的最小干密度采用固定體積法(見規(guī)程11.3.3),最大干密度采用振動臺振動加重物法(見規(guī)程11.3.4)注意事項：a.相對

48、密度Dr的變化范圍在01之間,相對密度越大，越密實。b.砂類土尤其是碎石類土的顆粒級配不穩(wěn)定，其最大最小干密度也變化很大，在實際應用中應密切關注其變化。練習題1、(單選)相對密度D的定義為：（）A、 B、 C、 D、2、(討論)某工程填料為砂卵石，但其中所含的卵石比例不穩(wěn)定，若壓實后要求相對密度達到0.70，請問怎樣搞好施工控制，才能保證壓實質量。7、擊實試驗目的：求得最大干密度和最佳含水量，用于指導路基填土施工和評價路基壓實質量。檢驗標準：鐵路工程土工試驗規(guī)程 TB10102-2010類型：輕型：Q1、Q2 重型：Z1、Z2、Z3適用范圍：各種粗粒土和細粒土，最大粒徑有5mm、20mm、40

49、mm三種儀器設備：鐵路工程擊實試驗標準技術參數(shù)試驗類型試 驗 方 法編號擊 實 儀 規(guī) 格試 驗 條 件擊 錘擊 實 筒護筒層數(shù)每層擊數(shù)最大粒徑質量錘底直徑落距內徑筒高容積高度(kg)(mm)(mm)(mm)(mm)(cm3)(mm)(mm)輕型Q12.551305102116947.4503255Q22.5513051521162103.95035620重型Z14.551457102116947.4505255Z24.5514571521162103.95055620Z34.5514571521162103.95039440注：1.Q1、Q2、Z1、Z2、Z3分別稱：輕1、輕2、重1、重2、

50、重3； 2.Q2、Z2、Z3筒高為筒內凈高。試驗操作步驟：1).試樣制備：分為干法和濕法兩種。干法:a.將代表性試樣風干或在低于50 溫度下進行烘干。烘干后以不破壞試樣的基本顆粒為準。將土碾碎，過5 mm、20 mm或40mm篩，拌和均勻備用。試樣數(shù)量，小直徑擊實筒最少20 kg，大直徑擊實筒最少50 kg。b.烘干法測定試樣的風干含水率。按試樣的塑限估計最優(yōu)含水率，在最優(yōu)含水率附近選擇依次相差約2%的含水率制備一組試樣至少5個，其中2個含水率大于塑限、2個小于塑限、1 個接近塑限。加水量可用下式計算： (20.0.6)式中 所需加水量(g)； 風干試樣質量(g)； 風干試樣含水率()； 要求

51、達到的含水率()。c.按預定的含水率制備試樣。根據(jù)擊實筒容積大小，每個試樣取2.5 kg或6.5 kg，平鋪于不吸水的平板上，灑水拌和均勻，然后分別放入有蓋的容器里靜置備用。高塑性黏性土靜置時間不得小于24h，低塑性黏性土靜置時間可縮短，但不應小于12 h。濕法：將天然含水率的試樣碾碎過5 mm、20 mm或40mm篩，混合均勻后，按選用擊實筒容積取5份試樣，其中一份保持天然含水率，其余4份分別風干或加水達到所要求的不同含水率。制備好的試樣要完全拌勻，保證水分均勻分布。2).試樣擊實a.稱取擊實筒質量(m1)并作記錄。 b.將擊實儀放在堅實的地面上，安裝好擊實筒及護筒（大直徑擊實筒內還要放入墊

52、塊），內壁涂少許潤滑油。每個試樣應根據(jù)選用試驗類型按表20.0.3規(guī)定，分層擊實。每層高度應近似，兩層交界處層面刨毛，所用試樣的總量應使最后的擊實面超出擊實筒頂不大于6 mm。擊實時要保持導筒垂直平穩(wěn)，并按第20.0.3條規(guī)定相應試驗類型的層數(shù)和擊數(shù)，以均勻速度作用到整個試樣上。擊錘應沿擊實筒周圍錘擊一遍后，中間再加一擊。 c.擊實完成后拆去護筒，用切土刀修平擊實筒頂部的試樣，拆除底板，當試樣底面超出筒外時，也應修平，擦凈筒的外壁，稱筒和試樣的總質量(m2)，準確至5 g。d.用推土器將試樣從筒中推出，從其中心取2個代表性試樣按本規(guī)程第4.2節(jié)烘干法測定含水率。e.試樣不宜重復使用。對易被擊碎的脆性顆粒及高塑性黏土的試樣不得重復使用。f.按以上步驟進行不同含水率試樣的擊實。3).結果整理a.擊實后試樣的濕