路基工程土工试验检测技术.ppt

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1、,土工试验检测技术,总则 术语 土的工程分类 土样采集与试样制备 土的含水率试验 土的颗粒分析试验 土的界限含水率试验 土的击实试验 粗粒土和巨粒土的最大干密度试验 土的承载比CBR试验 土的天然稠度 土的压实度试验（现场检测）,土工试验检测技术应知相关规范和规程,公路土工试验规程(JTG E40-2007) ； 路基路面现场测试规程JTG E60-2008； 公路路基施工技术规范(JTG F10-2006）； 公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-2004; 公路工程标准施工招标文件【2009】等。 与公路土工试验规程有关的标准如下： 国家标准土工试验方法标准（GB/T50123-19

2、99）; 铁道部标准铁路工程土工试验方法（TBJ 102-1996）； 水利部标准土工试验规程（SL 237-1999）； 原冶金部标准土工试验规程（YBJ42-1992）。,1、（总则）,公路土工试验规程（JTG E40-2007）包含87个测定土的基本工程性质的试验项目和一个土的工程分类方法标准。颁布规程的目的是使公路系统的试验室在进行土工试验时有一个统一的试验准则，使所有的试验及结果具有一致性和可比性。我国建筑、水利、铁路、冶金等系统也有相应的土工试验规程或标准，基本内容与本规程基本相同，但是由于公路建设的特点，有些试验方法的条件和评判指标不同，因此在实际使用中应予以注意。 土的工程分类

3、是土工试验规程对土进行粒组和土的工程性质划分、试验规模和仪器划分的重要依据。,1、（总则）,土工试验检测报告，均应包含土的最基本特性参数的描述。对于粗粒土和巨粒土必须进行颗粒分析试验，提供土样的颗粒级配粒组数据和级配特征曲线。对于细粒土除应进行颗粒分析试验，提供土样的颗粒级配粒组数据和级配特征曲线外，还应进行界限含水率试验，提供土样的液限、塑限和塑性指数等。 对于公路土工试验规程，应主要从试验目的和适用范围、使用的主要仪器设备、主要试验步骤和试验控制标准、试验成果整理方法、试验中应注意的问题，这五个方面进行总结、实践和认识。,2、术语,即重要词汇，只限在本规范或规程中适用； 含水率water

4、content：土中水的质量与土颗粒质量的比值，以百分率表示。在JTJ051-93规程中该名词称为“含水量”。今年来国内各行业和高校的教科书均将“含水量”改称“含水率”。因此，修订后也称“含水率”。该指标是土的物理性质试验指标之一。 级配gradation: 土料按颗粒粗细的不同，将粒径相似、工程性质相近的颗粒划分为若干个粒组，土中各粒组的相对含量，即为土颗粒的级配。它是以不均匀系数Cu和曲率系数Cc来评价构成土的颗粒粒径分布曲线形态的一种概念。 级配是反映土颗粒几何组成特征的重要指标，它是描述图的最基本组成的指标，是土的工程分类、定名的主要依据之一。,3、土的工程分类,目的：统一公路工程用土

5、的名称，并对土的工 程性质加以定性。 土的分类依据：（1）土的颗粒组成特征；（2）土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数；（3）土中有机质存在情况。 规程将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土，可以满足一般的工程需要。 当土中粗、细粒组含量相同时，土定名为（*）。 A、粗粒土 B、细粒土 C、中粒土 D 、砂 解析：依据JTG E40-2007土的工程分类，土按粒组分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土，其中细粒土是指细粒组土粒质量总质量50%的土。,3、土的工程分类,已知某土的不均匀系数Cu=3,曲率系数Cc=2,则该土的级配（ * ） A、无法判定 B、良好 C、不良 D、合格 解析：不均匀系数C

6、u和曲率系数Cc是判定土的级配情况的指标。对于砾（或砂）类土，级配良好的条件为同时满足Cu5， Cc=13。 土颗粒的级配分析中，计算不均匀系数的参数d60指（*） A、通过率是40%所对应的颗粒 B、通过率是60%所对应的颗粒 C、通过率是30%所对应的颗粒 D、60mm颗粒。 解析：,3、土的工程分类,（ * ）指标反映土的级配曲线土粒分布范围。 A、粒径 B、不均匀系数 C、塑性指数D、曲率系数 解析：土的不均匀系数描述土颗粒级配的不均匀程度，反映土在级配曲线上的土粒分布范围。曲率系数则是描述颗粒级配曲线的整体形态，表明某粒组是否缺失。,3、土的工程分类,3、土的简易鉴别、分类和描述,手

7、捻试验主要测定细粒土的（ *） A、强度 B、塑性C、粒度成分D、密实度 土的滚搓法试验中，接近塑限的土条搓得越细且不断裂，则说明土的塑性（*） A、不变 B、可变 C、越高 D、越低 解析：1.手捻试验可以根据手感和土片光滑度反映土的塑性。 2.土的塑限搓滚法试验（JTG E40-2007T0119)将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为3mm土条时，土条恰好产生裂缝并开始断裂时的含水率作为塑限。含水率略大于塑限时搓成的土条越细且不断裂说明土的塑性越高。,4、土样采集和试样制备,1.土样要求 1.1采取原状土或扰动土视工程对象而定； 1.2土样可在试坑、平洞、竖井、天然地面及钻孔中采取；取原状

8、土样时，必须保持土样的原状结构及天然含水率，并使土样不受扰动。 1.3土样数量按照相应试验项目规定采取； 1.4取土记录和编号：取样记录内容应包含工程名称、路线里程（或地点）、取样时间、取样单位、采取土样的特征、试坑号、取样深度、土样号、用途、要求的试验项目或取样说明、取样人等；,4、土样采集和试样制备,2.土样包装和运输 2.1原状土或需要保持天然含水率的扰动土，在取样后，应立即密封。 土样制备： 1.细粒土扰动土样的制备程序 1.1进行土样描述，如颜色、土类、气味及杂物；如有需要，将扰动土样充分拌均，取代表性土样进行含水率测定。 1.2将块状扰动土放橡皮板上用木碾碾散，但切勿压碎颗粒；如含

9、水率较大，应风干至可碾散为止。,4、土样采集和试样制备,1.细粒土扰动土样的制备程序 1.1进行土样描述，如颜色、土类、气味及杂物；如有需要，将扰动土样充分拌均，取代表性土样进行含水率测定。 1.2将块状扰动土放橡皮板上用木碾碾散，但切勿压碎颗粒；如含水率较大，应风干至可碾散为止。 1.3依据试验所需土样数量，将碾散后的土样过筛。物理性试验如液限、塑限、缩限等试验，需过0.5mm筛；常规水理及力学试验土样，需过2mm筛；击实试验土样的最大粒径必须满足击实试验采用不同击实筒试验时的土样中最大颗粒粒径的要求。如重型击实粒径不大于40mm,5、土的含水率试验,1.定义：含水率是试样在105-110温

10、度下烘至恒量时所失去的水质量和恒量后干土质量的比值，以百分率表示。 土中的水分为结晶水、结合水和自由水。结合水又可划分为强结合水和弱结合水。影响土的物理、力学性质的主要是弱结合水和自由水。因此，测定土的含水率时主要是测定着两部分水的含量，而不包括结晶水和强结合水。试验研究表明，弱结合水和自由水在105-110 下就可以从土体中析出。,5、土的含水率试验,含水率试验的方法-烘干法，是测定含水率的通用标准方法，精度高，试验简便，结果稳定。 1.目的和适用范围 该法适用于测定黏质土、粉质土、砂类土、砂砾土、有机质土和冻土土类的含水率。 2.仪器设备 2.1烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持105-11

11、0 的其它能源烘箱。一般采用能控制恒温的电热烘箱。,5、土的含水率试验,2.2天平：称量200g，感量0.01g。称量1000g，感量0.1g。 2.3其它：干燥器。称量盒等 3试验步骤：土工截图0222_1.jpg 4结果整理：土工截图0222_2.jpg土工截图0222_3.jpg 5.报告,5、土的含水率试验,T0104-1993 酒精燃烧法 1.目的和适用范围 本方法适用于快速简易测定细粒土（含有机质土除外）的含水率。 2.仪器设备 3.试验步骤 4.结果整理 5.报告,5、土的含水率试验,T0105-1993比重法 1.目的和适用范围：本法仅适用于砂类土。 2.仪器设备： 3.试验步

12、骤： 4结果整理： 5报告：,5、土的含水率试验,在进行含水率试验时应注意的问题 1.选取代表性试样，试验数量不能过小。 2.烘干期间烘箱不能频繁开启，以免影响箱内温度； 项目上一般多为细粒土含水率测试，注意平行试验允许误差； 对于含水率大于5%小于40%的细粒土平行差值为1%,6、颗粒分析试验,土是各种颗粒粒径的集合体。它由固体、液体和气体三部分组成。在工程实践中，最常用的颗粒分析试验有两大类：一是机械分析法如筛析法，二是物理分析法，如密度计法和移液管法等等。 颗粒分析试验T0115-1993筛分法： 1.目的和适用范围 适用于分析粒径大于0.075mm的土颗粒组成。对于粒径大于60mm的土

13、样，不适用。 当大于0.075mm的颗粒超过试样总质量的15%时，应先进行筛分试验，然后经过洗筛，再用密度计或移液管法进行试验。,6、颗粒分析试验,2.仪器设备： 3试验步骤： 对于无凝聚性的土，按照规定称取试样，将试样分批过2mm筛。 最大粒径小于2mm颗粒的土从风干、松散的土样中，用四分法取出代表性试样100-300g、最大粒径小于10mm的土300-900g、最大粒径小于20mm的土1000-2000g小于40mm的土2000-4000g、大于40mm的土4000g以上； 4.结果整理 5.报告,6、颗粒分析试验,对于含有粘土粒的砂砾土水洗过筛； 如果小于0.075mm颗粒质量超过总土质

14、量的10%，有必要时，将这部分土烘、取样，另做密度计或移液管分析； 注：对于无凝聚性的土样，可采用干筛法；对于含有部分粘土的砾类土，必须用水筛法，以保证颗粒充分分散。,6、颗粒分析试验,（ *）土的颗粒分析试验宜采用干筛分法 A、粒径0.075mm B、无凝聚性土 C、粒径0.075mm 无凝聚性土 D、含粘粒砂砾 解析：公路土工试验规程（JTG E40-2007T0115）土颗粒分析试验规定，筛分法适用于分析粒径为0.075-60mm土的颗粒组成。对于无凝聚性的土采用干筛法，对于含有黏土粒的砂砾土采用水筛法。 土颗粒分析采用筛分法或沉降分析法，取决于土的分界粒径（*）A、0.075mm B、

15、0.5mmC、2mm D、5mm,7、界限含水率试验,当黏性土中含水率发生变化时，土的状态就随之而变。如土的含水率由少变多时，土体便从固态转变为半固态、塑态以致成为液态，土的体积随之变大。反之，当土的含水率由多变少，土的物理状态出现相反的变化，体积就会缩小。这种状态的变化，反映了土粒与水相互作用的结果，也表明含水率变化对于黏性土的物理力学性质的影响。表征黏性土在某一含水率下所具有的状态，就叫稠度状态。所谓稠度状态就是图的软硬状态，工程中常以坚硬、可塑等术语加以描述。描述这些稠度状态的界限含水率称为稠度界限，简称为界限含水率。,7、界限含水率试验,T0118-2007 液限和塑限联合测定法 1.

16、目的和适用范围适用范围 1.1目的：用于划分土类、计算天然稠度和塑性指数，供公路工程设计和施工使用。 1.2适用于粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于试样总质量5%的土。 2.仪器设备 3.试验步骤 4.结果整理 5.报告,7、界限含水率试验,巩固提醒： 土的液塑限试验备样时，土应先通过（*）A、5mm B、2mm C、0.5mm D、0.25mm 土的塑限试验要求土中有机质含量不大于（*）A、5% B、2% C、1% D、0.5% 土的液塑限试验中，规定试验锥重与锥入时间分别为（*）A、76g,8sB、76g,10sC、100g,5sD、100g,10s 土的最佳含水率与（*）比较接近。A

17、、天然含水率B、饱和含水率C、塑限D、液限。,8、土的击实试验,T0131-2007击实试验 目的和适用范围 适用于细粒土。分轻型和重型击实。 当土中最大颗粒粒径大于或等于40mm，并且大于或等于40mm颗粒粒径的质量含量大于5%时，则应使用大尺寸试筒进行击实试验； 2.仪器设备 3.试样 4.试验步骤 5.结果整理 6报告,8、土的击实试验,低液限粘土 低液限粉土,8、土的击实试验,砂性土1 砂性土2,8、土的击实试验,击实（解释一下，击实试验空气等于零的那条线）通过这条线我们可以做什么？ d=(1-0.01Va)/(1/Gs+/100) 式中：d-试样的干密度，克/立方厘米； Va-空气体

18、积，%； Gs-试样比重，对于粗粒土，则为土中粗细颗粒的混合比重； -试样的含水量，%。,9、粗粒土和巨粒土的最大干密度试验,T0148-1993表面振动压实仪法 目的和适用范围：测定粗粒土和巨粒土最大干密度的试验方法。本方法规定采用表面振动压实仪法测定无粘性自由排水粗粒土和巨粒土（包括含石料）的最大干密度。 T0132-1993振动台法（同上）,10、土的承载比CBR试验,10、土的承载比CBR试验,CBR 我们的常规做法是进行30、50、98次击实，然后画出干密度和CBR的关系线，在图上去对应要求的压实度下的CBR是否合格。这么做是否合适？值得推敲！因CBR是个强度指标，应该是规定了统一方

19、法下的唯一性结果，就像水泥强度，水泥混凝土强度一样，它应该是一个特定条件下的指标。设计单位在设计阶段给出的土指标参数CBR 是一个固定值。【我认为是规范理解上存在偏差，该法是引进的美国加州公路局也叫加州承载比，日本也引进了，但是日本就规定一种条件下检测承载比，我们这么做是否合适，目前还不好说，我只是提出来供大家思考】,11、土的天然稠度,、天然稠度试验【天然含水率和液塑限测定推导出来的】 【计算天然稠度的目的：可以知道选择的取土场是否有利施工，不风干、不洒水的情况下是否可以直接整平碾压】,11、土的天然稠度,天然稠度公式：Wc=Wl-W/Ip Wl-液限 W-天然含水量 Ip-塑性指数 当Wc

20、0.5时，为极软塑状，不能直接用作筑路材料。 当0.5Wc0.75软塑状，需处理的软土。 当0.75Wc0.90硬塑状态，掺入小剂量结合料拌和后压实，或直接晾晒。但时间较长。 当0.90Wc1.00硬塑状态，稍加晾晒便可压实。 当Wc1.0半固体状属正常填料，直接可以用重型机具压实。,12、现场压实度试验,13、现场压实度试验,12、现场压实度试验,T0923-1995环刀法测定压实度试验方法 1目的与适用范围 1.1本方法规定在公路工程现场用环刀法测定土基及路面材料的密度及压实度。 1.2适用于测定细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。,12、现场压实度试验,T0921-2008挖坑灌砂测定压

21、实度试验方法 不适用于填石路基等有大孔洞或大孔隙的材料压实层的压实度检测。,考点解析-单选题,下列不宜采用环刀法测定密度的土是（*）A、黏质土B、细粒土C、粗粒土D、粉质土 反映土的可塑性大小的指标是（*）A、液性指数B、塑性指数C、塑限D、液限,解析：土的密度试验环刀法仅适用于细粒土，细粒土包括黏质土、粉质土和有机质土。 可塑性的大小可用土处在塑性状态的含水率变化范围（即塑性指数）来衡量，从液限到塑限含水率的变化范围愈大，土的可塑性愈好。,考点解析-单选题,黏土中掺加砂土，则土的最佳含水率将（*）A、升高B、降低C、不变D、无法确定 滚搓法测定土的液限时，土条搓至直径（*）产生裂缝并开始断裂

22、时，土的含水率为液限。A、1mmB、2mmC、3mmD、5mm,土被击实时，土被压密，土体积缩小，是因为（*）A、土中水和气体排出B、气体排出C、水排出D、土颗粒被压小 解析：土击实时使土颗粒重新排列紧密，增强了颗粒表面摩擦力和颗粒之间嵌挤形成的咬合力，在击实过程中，由于击实功系瞬时作用土体，土体内的气体部分排除，而所含水量则基本不变。,考点解析-判断题,小试筒击实后，土样不宜高出筒顶6mm（？） 承载比CBR试验试件应浸水两个昼夜（？）槽内水面应保持在试件顶面以上大约25mm。通常试件要泡水4昼夜。 筛分试验取样时，粒径愈大取样数量愈多（？）,塑限指黏土从液体状态向塑性状态过渡的界限含水率（

23、？）塑限指黏土从塑性体状态向固体状态过渡的界限含水率。 滚搓法可以同时测定土的液限与塑限（？） 土中黏粒含量越多，土的可塑性越高，塑性指数越小（？）,考点解析-判断题,当不均匀系数不小于5且曲率系数为1-3时，为级配良好的土（？）。 塑性图将土分为高、低液限土，其分界液限为50%（？） CBR试验根据三个平行试验结果计算的承载比变异系数大于12%，则去掉一个偏离大的值，取其余两个结果的平均值。（？）,土条在任何含水率下始终搓不到3mm即开始断裂，则认为该土无塑性。（？） 土的天然稠度指液限与天然含水率之差和塑性指数之比（？） 击实试验大筒按照三层法击实时，每层击数98次（？）,考点解析-多项选

24、择题,粗粒土的最大干密度的试验方法有（*）A、振动台法B、表面振动压实仪法C、承载板法D、三轴试验方法 土的密度可用（*）方法 A、环刀法B、蜡封法C、水中称重法D、灌水法,解析：粗粒土和巨粒土的最大干密度试验规定采用振动台法和表面振动压实仪法。 解析：土的密度试验方法很多，有环刀法、电动取土器法、蜡封法、灌砂法和灌水法。,考点解析-多项选择题,土的粒组包括（*）A、巨粒组B、粗粒组C、中粒组D、细粒组 土的液塑限试验适用范围包括（*）A、D0.5mmB、D5mmC、有机质含量不大于总质量的5%D、有机质含量不大于总质量的10%,解析：土的工程分类（JTG E40-2007）将大小相近的土粒合

25、并为组，并根据土颗粒的粒组范围，将其划分为巨粒组、粗粒组合细粒组。 解析：土的液塑限试验适用于粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于总质量5%的土。,考点解析-多项选择题,土的分类依据（*）特征。A、土颗粒组成特征B、土的塑性指数C、土中有机质存在情况D、不均匀系数 用于现场测定细粒土的密度的试验方法有（*）A、灌砂法B、灌水法C、环刀法D、蜡封法,解析：通过率是 指小于某粒径的土的质量百分比，该土5mm的通过率为（3000-1600）/3000=46.5%,下表数据为颗粒分析试验数据，取土总质量为3000g，请回答以下问题：,（1）根据以上试验数据，计算孔径为5mm筛的通过率为A、46.7%B、58.2% C、67.5%D、51.3% （2）根据公路土工试验规程（JTG E40-2007）规定，粒组分为（*）A、 巨粒组B、粗粒组C、细粒组D、中粒组 （3）根据下列（*）选项，可以判别土的级配是否良好。A、是否满足Cu5 B、是否满足Cc=1-3C、是否满足Cu10且Cc=1-5 D、以上说法均有可 能发生 。 （4） 筛分法适用于（*）A、任何土B、无凝聚性土C、含黏土粒的砂砾土D、土样应采用风干土。,考点解析-综合题例举,谢谢！,