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铁路工程土工试验•一、概述•二、土工试验项目•三、土的工程分类•四、土的组成及基本物理指标•五、土工试验方法•六、路基填料试验和压实质量检测•七、高速铁路(客运专线)土工试验一、概述1、土的形成---物理风化---化学风化---生物风化2、自然界的土与工程的关系---地基---填料---介质一、概述3、土工试验的重要意义---用于地基，存在变形和稳定问题---用于填料，存在压实和变形问题---用于介质，存在渗流和抗渗稳定性问题4、对土工试验人员的要求---有基本理论---有基础知识---有基本技能二、土工试验项目1、室内实验项目①、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，击实试验②、砂的相对密度：最大干密度，最小干密度③、土的变形试验：固结，压缩，湿陷性，膨胀性④、土的强度试验：直接剪切，三轴压缩，无侧限抗压强度⑤、土的化学性能试验：矿物鉴定，有机质，易溶盐⑥、级配碎石试验：粒径级配，破碎面，磨耗率，硫酸钠浸泡损失率，液塑限，粘土团及杂质，颗粒密度。⑦、改良土：液塑限，颗粒分析，击实，含灰剂量，无侧限抗压强度。二、土工试验项目2、路基压实质量检测项目①、压实密度、含水率,用于计算压实系数K、孔隙率n、相对密度Dr。常用环刀法、灌砂法、灌水法、气囊法、核子射线法。②、地基系数K30③、动态变形模量Evd④、静态变形模量Ev2二、土工试验项目3、原位测试项目①、静力载荷试验②、静力触探试验③、动力触探试验④、标准贯入试验⑤、十字板剪切试验二、土试验项目练习题1•1-23.(填空)土的抗剪强度可以用库仑公式(τf=σtgφ+C)表达，其中(φ)表示摩擦角，(C)表示凝聚力。•1-24.(填空)土直剪试验中剪切方法有(快剪)、(固结快剪)、(慢剪)。•1-25.(填空)土压缩试验中常用的压缩试验指标有(压缩系数)、(压缩模量)、(先期固结压力)。•1-26.(填空)黄土湿陷性是指黄土在(荷载)、(水)共同作用下产生的变形。二、土试验项目练习题2•1-27.(填空)用动力触探确定地基承载力，轻型动力触探的锤重为(10)kg，以贯入深度每(30)cm的锤击数计；重型动力触探的锤重为(63.5)kg，以贯入深度每(10)cm的锤击数计。•1-28.(填空)静力触探试验中单桥静力触探头可测得(比贯入阻力)。•2-17.(单选)标准贯入试验中，其装置的锤重为(C)•A.4.5kgB.2.5kgC.63.5kgD.100g二、土试验项目练习题3•2-18.(单选)土的压缩试验中试样体积的变化是：(C)•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•3-22.(多选)土工原位测试试验有：(CD)•A.击实试验B.压缩试验•C.十字板剪切试验D.标准贯入试验•4-1.(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分主要有两种：一种是作为建筑物地基的原状土；另一种是作为建筑材料的扰动土。1、我国土的工程分类标准2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类3、铁路工程路基填料的分类1、我国土的工程分类标准有：①.国家标准《土的分类标准》GBJ145-1990；②.水利部《土的工程分类》SL237-001-1999；③.交通部《公路土工试验规程》JTGE40-2007；④.铁道部《铁路工程岩土分类标准》TB10077-2001；⑤.铁建设[2004]148号文2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类1）.一般土①.按颗粒形状、级配、塑性指数分类②.按密实程度分类③.按潮湿程度分类2）.特殊土①.黄土②.红粘土③.膨胀土④.软土⑤.盐渍土⑥.填土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[2004]148号文发布。①.巨粒土、粗粒土(包括砂类土)：按P500表17.27进行定名和分组②.细粒土：按P503表17.28进行定名和分组土分类练习题15-1.(问答)铁路工程土的分类标准，砂粒、粉粒、粘粒的含义是什么？答：砂粒：粒径0.075mmd≤2mm的颗粒；粉粒：粒径0.005mm≤d≤0.075mm的颗粒；粘粒：粒径d0.005mm的颗粒。土分类练习题25-2.(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？答：粒径大于60mm颗粒的质量超过总质量的50%的土称为巨粒土；粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的50%的土称为粗粒土；砂类土是粗粒土的一种，其大于2mm颗粒的质量不超过总质量的50%。巨粒土、粗粒土(包括砂类土)的分类定名，需做颗粒分析试验，然后根据颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等确定。对于块石土必要时要做岩石抗压强度试验。土分类练习题35-3.(问答)铁路路基填料细粒土是怎样分类的？需要做那些试验？答：细粒土包括粉土、粘性土和有机土。粉土是塑性指数Ip≤10,且粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过50%的土。需通过颗粒分析试验和液塑限试验确定。粘性土根据土的塑性指数和液限含水率分类定名，需做液塑限试验确定。有机土需做有机质含量试验，当有机质含量大于5%时定名为有机土。土分类练习题45-4.(问答)路基填料分类中“细粒含量”的含义是什么？答：细粒含量是指粘粒(d≤0.075mm)的质量占总质量的百分数。土分类练习题55-5.(问答)路基填料分类中颗粒级配“良好”与“不良”是怎样区分的?？答：良好：Cu≥5且Cc=1～3不良：Cu5且Cc≠=1～3其中：Cu---不均匀系数，Cu=d60/d10；Cc---曲率系数，Cc=d230/(d10×d60)式中：d60、d30、d10分别为颗粒级配曲线上相应于60%、30%、10%含量颗粒的粒径。土分类练习题65-6.(问答)路基填料分类中硬块石与软块石是怎样区分的？答：硬块石：单轴饱和抗压强度Rc30MPa的块石；软块石：单轴饱和抗压强度Rc≤30MPa的块石。土分类练习题75-7.(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？答：圆锥仪总质量为76g,入土深度10mm。土分类练习题85-8.(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？答：应根据粒径分组，由大到小，以最先符合者确定。四、土的组成及基本物理指标1、土的三相体概念2、土的基本物理指标及换算关系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是土的三相图。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：①.密度；②.颗粒密度；③.含水率；④.孔隙比；⑤.孔隙率；⑥.饱和度；⑦.干密度；⑧.饱和密度；⑨.浮密度。其中前三项是直接检测出来的，后六项是计算出来的。①.密度ρ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）。体积质量密度其中::::)117(vmvm②.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）。)(::)517(3cmVVmssss为土固体颗粒的体积其中③.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。土体颗粒的质量土体水的质量土的含水率其中:m:）%（：w:)617(100mmwwswsm④.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。土固体颗粒体积孔隙体积孔隙比其中:V:::)717(VVesvsvVe⑤.孔隙率n土中的孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率。)(V)(:(%);::)817(100VVn3:3cmcmVnvv土中的孔隙体体积土体体积孔隙率其中⑥.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（%）。)(V)(:(%)::)1117(100VVS3:3cmcmVSvwrvwr土中的孔隙体积土体中水的体积饱和度其中⑦.干密度表示单位体积内土粒的质量（g/cm3）。)417(Vmsd⑧.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）)(:;/1,:);(:;:);/(::)217(3333cmVcmgcmVmcmgVVmwvssrwvssr土体体积一般可取水密度土体孔隙体积土体固体颗粒质量饱和密度其中⑨.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：)317('wsr土组成练习题11-1、(填空)一般情况下，土是由（土粒）、（水）、（空气）三相组成。2-1、(单选)土粒比重的定义式为：(A)A、B、C、D、WSsVmWVmVmsWSVm土组成练习题22-2、(单选)干密度的定义为：（B）A、B、C、D、2-3、(单选)土粒比重的单位是：（C）A、kN/m3B、kg/m3C、无D、kPaSVmVmSSsVmVm土组成练习题32-4、(单选)铁路标准规定对于砾石土、碎石土和级配碎石，采用（A）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3-1、(多选)土可能由（BC）组成。A、单相体B、两相体C、三相体D、四相体土组成练习题43-2、(多选)在土的三相体比例指标中，可以直接测出的指标有（ACD）A、密度B、干密度C、颗粒密度D、含水率例子4-2、(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。（√）4-3、(判断)土中的空气体积为零时，土的密度最大。（×）土组成练习题56-1、(计算)已知土样面积30cm2，高2cm，湿土质量128.8g，含水率W＝13.6%，土的颗粒密度ρs＝2.71，求该土样的孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。解：①计算体积:总体积=30×2=60cm3干土质量：128.8/(1+0.136)=113.4g土粒体积：113.4/2.71=41.8cm3空隙体积：60-41.8=18.2cm3水的质量：113.4×13.6%=15.4g水的体积：15.4cm3②计算参数:孔隙比e=空隙体积/土粒体积=18.2/41.8=0.44孔隙率n=空隙体积/总体积=18.2/60=0.30饱和度Sr=水的体积/空隙体积=15.4/18.2=0.85五、土工试验方法本次培训重点介绍以下检测项目1、含水率7、击实2、密度8、改良土3、颗粒密度9、K304、颗粒分析10、Evd5、界限含水率11、Ev26、相对密度1、含水率•①、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。•②、检测方法及其适用范围：•烘干法(适用于各种土)•酒精燃烧法（适用于除含有机质和含结晶水的土）•碳化钙减量法（适用于细粒土）•核子射线法(原位测定细粒土及砂类土)1、含水率③、烘干法数据处理：ω=(m-ms)/ms×100%式中：ω—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0.01g1、含水率④、平行试验允许偏差：•砂类土及细粒土：含水率≤10%为≤0.5%；含水率10∼40%为≤1%；含水率40%为≤2%。•碎石土：含水率≤10%为≤1%；含水率10∼40%为≤2%；含水率练习题13-3、(多选)含水率测