土工基本知識

土工基本知識土的概念土是地殼表層的巖石長期經(jīng)受風化作用和水流、冰川、風燈自然力的剝蝕、搬運及堆積作用而生成的松散沉積物。土的工程應(yīng)用1、填料：作為公路、鐵路路基填筑材料。在客運專線鐵路的施工中，提出將填料作為建筑材料對待，以控制路基施工質(zhì)量。2、地基基礎(chǔ)作為建筑物的地基。3、構(gòu)筑物的周圍介質(zhì)土的三相組成土的物理力學性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，首先應(yīng)了解其三相組成概念。根據(jù)土的三相組成，了解密度、顆粒密度、含水率、孔隙比、孔隙率、飽和度等指標的概念和計算方法。土是由固體顆粒、水分和空氣三相組成。其中每種成分的質(zhì)量、體積的相對比例變化，都會引起土的物理力學性質(zhì)的變化。土的三相示意圖mmamwmsvvavwvs土常用的物理指標密度、顆粒密度、含水率、孔隙比、孔隙率、飽和度1、密度單位體積土的質(zhì)量稱為土的密度（g/cm3）2、顆粒密度土體內(nèi)的固體顆粒質(zhì)量與顆粒體積的比值，稱為顆粒密度（g/cm3）3、干密度單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量（g/cm3）4、含水率土中水的質(zhì)量與土固體顆粒質(zhì)量的比值稱為土的含水率，以百分數(shù)計。5、孔隙比土中的孔隙體積與土固體顆粒體積的比值稱為孔隙比。6、孔隙率土中孔隙體積與全部體積之比稱為孔隙率（%）。7、飽和度土中水分所占體積與全部孔隙所占體積之比，稱為飽和度（%）土作為填料時的分類土在作為填料時，不同行業(yè)有相應(yīng)的分類方法和定名方法，現(xiàn)就鐵路和公路的相關(guān)規(guī)定作如下介紹?！惰F路路基設(shè)計規(guī)范》（TB10001-2005）中對填料的規(guī)定5.2.1、普通填料按顆粒粒徑大小可分為三大類別：巨粒土、粗粒土和細粒土。5.2.2、巨粒土、粗粒土填料應(yīng)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，按表5.2.2分為A、B、C、D組。5.2.3細粒土填料應(yīng)按表5.2.3分為粉土、黏性土和有機土。粉土、黏性土應(yīng)采用液限含水率WL進行填料分組：當WL

＜40%時，為C組；當WL

≧40%時，為D組。有機土為E組。注：1液限含水率試驗采用圓錐儀法，圓錐儀總質(zhì)量為76g，入土深度10mm。

2A線方程中的WL按去掉%符號后的數(shù)值進行計算。D線：IP=17C線：IP=10B線：WL=40A線：IP=0.63（WL-20）TB10001-20056.2.1基床表層填料的選用應(yīng)符合下列要求：1Ⅰ級鐵路應(yīng)選用A組填料（砂類土除外），當缺乏A組填料時，經(jīng)經(jīng)濟必選后可采用級配碎石或級配砂礫石。2Ⅱ級鐵路應(yīng)優(yōu)先選用A組填料，其次為B組填料。對不符合要求的填料，應(yīng)采取土質(zhì)改良或加固措施。3填料的顆粒粒徑不得大于150mm。6.2.2基床底層填料的選用應(yīng)符合下列要求：1Ⅰ級鐵路應(yīng)選用A、B組填料，否則應(yīng)采取土質(zhì)改良或加固措施。2Ⅱ級鐵路可選用A、B、C組填料。當采用C組填料時，在年平均降水量大于500mm地區(qū)，其塑性指數(shù)不得大于12，液限不得大于32%，否則應(yīng)采取土質(zhì)改良或加固措施。3填料的顆粒粒徑不得大于200mm，或攤鋪厚度的2/3。7.2.1路堤基床以下部位填料，宜選用A、B、C組填料。當選用D組填料時，應(yīng)采取加固或土質(zhì)改良措施；嚴禁使用E組填料?！犊瓦\專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南》（TZ212-2005）中相關(guān)規(guī)定5.2.1基床以下路堤填料1基床以下路堤應(yīng)選用A、B組填料和C組碎石類、礫石類填料。2當選用C組細粒土填料時，應(yīng)根據(jù)填料性質(zhì)進行改良。3當選用硬質(zhì)巖石及不易風化的軟質(zhì)巖的碎石時，應(yīng)級配較好，塊石類填料的粒徑不得大于15cm。5.2.2基床底層填料1基床底層應(yīng)選用A、B組填料或改良土。2塊石類作為基床底層填料時，應(yīng)級配良好，其粒徑不應(yīng)大于10cm。5.2.3基床表層填料1基床表層填料應(yīng)采用級配碎石、級配砂礫石和瀝青混凝土?！豆吠凉ぴ囼炓?guī)程》JTGE40-2007中相關(guān)規(guī)定從鐵路、公路對土的分類標準中可以得知：其主要方法是首先對土進行顆粒分析，根據(jù)顆粒分析結(jié)果進行分組，對于細粒土，再根據(jù)液塑限分析結(jié)果進行分類。各行業(yè)針對土工的質(zhì)量指標鐵路公路建筑鐵路路基結(jié)構(gòu)形式基床以下路堤基床鐵路路基由基床和基床以下路堤組成，基床部分厚度為2.5m，其中包括了基床表層（0.6m）和基床底層（1.9m）。《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》中規(guī)定，路基基床由表層和底層組成，表層厚度為0.7m，底層厚度為2.3m，總厚度為3.0m。基床以上為道床，針對不同的結(jié)構(gòu)有不同的道床形式，主要分為有碴和無碴兩種。道床路塹《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標準》（TB10414-2003）中的相關(guān)規(guī)定1.0.2本標準適用于旅客列車設(shè)計行車速度等于或小于160km/h的客貨列車共線運行的新建、改建標準軌距鐵路路基工程施工質(zhì)量的驗收。5.1.4路堤填料種類、質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求。填筑前應(yīng)對取土場填料進行取樣檢驗；填筑時應(yīng)對運至現(xiàn)場的填料進行抽樣檢驗，當填料土質(zhì)發(fā)生變化或更換取土場時重新進行檢驗。填料種類顆粒級配相對密度液、塑限擊實試驗大于5mm顆粒的單位體積重大于20mm顆粒的單位體積重大于40mm顆粒的單位體積重細粒土及粉砂、黏砂————每5000~10000m3每5000~10000m3每5000m3——每5000m3粗粒土（除粉砂、黏砂外）每10000m3每10000m3————每10000m3——每10000m3碎石類土每10000m3每10000m3——每5000~10000m3——每10000m3——塊石類土每10000m3————————————表5.1.4填料的檢驗項目、檢驗數(shù)量TB10414-2003注：1、表列數(shù)字為進行一次試驗的填料體積（m3）；2、大于5、20、40mm顆粒的單位體積重系進行密度校正計算時應(yīng)做的試驗；3、當細粒土中含粗顆粒的最大粒徑大于重型擊實試驗試筒所規(guī)定的最大粒徑時，超過尺寸的粗顆粒應(yīng)做顆粒密度試驗。5.1.6路堤每一填筑層全寬應(yīng)采用同一種填料，壓實質(zhì)量應(yīng)符合本標準附錄c的規(guī)定；不同種類填料（除塊石類混合料外）應(yīng)采用雙指標控制，并符合下列規(guī)定：1細粒土和砂類土中的黏砂土、粉砂土，應(yīng)采用壓實系數(shù)和地基系數(shù)；2砂類土（黏砂土、粉砂土除外），應(yīng)采用相對密度和地基系數(shù)；3礫石類土和碎石類土，應(yīng)采用孔隙率和地基系數(shù)；4塊石類混合料，應(yīng)采用地基系數(shù)。表5.1.6基床以下路堤填筑層壓實質(zhì)量的檢驗數(shù)量、檢驗方法填料種類檢驗數(shù)量檢驗方法各種土類每填高0.9m，縱向每100m檢查2個斷面4點，距路基邊緣2m處2點、中間2點，不足0.9m也檢查2個斷面4點K30平板載荷儀細粒土和黏砂土每層沿縱向每100m等間距檢查2個斷面6點，每斷面左、中、右各1點，左、右點距路基邊緣1m處環(huán)刀法、核子密度儀粗粒土、細粒土灌砂法、氣囊法粗粒土、細粒土、碎石類、最大粒徑小于60mm的塊石類土灌水法TB10414-20036.1.6路堤基床底層全寬應(yīng)采用同一種填料填筑，其壓實質(zhì)量應(yīng)符合本標準附錄B的規(guī)定；不同種類填料（除塊石類混合料外）應(yīng)采用雙指標控制，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1細粒土和黏砂土，應(yīng)采用壓實系數(shù)和地基系數(shù)；2砂類土（黏砂土除外），應(yīng)采用相對密度和地基系數(shù)；3礫石類土和碎石類土，應(yīng)采用孔隙率和地基系數(shù)；4塊石類混合料，應(yīng)采用地基系數(shù)。表6.1.6基床填筑層壓實質(zhì)量的檢驗數(shù)量、檢驗方法填料種類檢驗數(shù)量檢驗方法各種土類每填高0.9m，縱向每100m檢查2個斷面4點，距路基邊緣2m處2點、中間2點，不足0.9m也檢查2個斷面4點K30平板載荷儀細粒土和黏砂土每層沿縱向每100m等間距檢查2個斷面6點，每斷面左、中、右各1點，左、右點距路基邊緣1m處環(huán)刀法、核子密度儀粗粒土、細粒土灌砂法、氣囊法粗粒土、細粒土、碎石類、最大粒徑小于60mm的塊石類土灌水法擋土墻墻后填料的種類、質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求；壓實質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求。《客運專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收暫行標準》（鐵建設(shè)[2005]160號）中的相關(guān)規(guī)定基床以下路堤的壓實標準應(yīng)根據(jù)填料類別按下表采用雙指標控制。項目壓實標準改良細粒土砂類土及細礫土碎石類及粗礫土地基系數(shù)K30（MPa/m）≥90≥110≥130孔隙率n（%）——＜31＜31壓實系數(shù)K≥0.90————基床底層普通填料、物理改良土壓實標準應(yīng)根據(jù)填料類別按下表采用地基系數(shù)、動態(tài)變形模量和孔隙率（或壓實系數(shù)）三項指標控制。基床底層壓實質(zhì)量標準填料壓實標準改良細粒土砂類土及細礫土碎石類及粗礫土A、B組填料及改良土地基系數(shù)K30(MPa/m)≥110≥130≥150動態(tài)變形模量Evd（MPa）≥40≥40≥40壓實系數(shù)K≥0.95————孔隙率n——＜28%＜28%基床表層壓實質(zhì)量標準填料壓實標準地基系數(shù)K30(M