公路试验检测考试路桥基础土工

1、土工部分一、土的三相组成及物理指标换算（P82）（一）了解土的形成过程1、土的形成过程土是由于地壳表面的物理风化、化学风化、生物风化作用之后的产物。（二）熟悉土的三相组成；土的物理指标及指标换算。1、土的三相组成土是由土颗粒（固相）、水（液相）及气体（气相）三种物质组成集合体。1） 固相物质分为无机矿物颗粒和有机质，成为土体的骨架。矿物颗粒由原生矿物和次生矿物。2）液相：是指土孔隙中存在水。l 水在土中以固态、液态和气态三中方式存在。固态水：冰（是自由水的一个特殊类型）液态水：存在于矿物内部的水即化学结构水和化学结晶水及存在于矿物表面的水，即结合水（强结合水、弱结合水）和自由水（毛细水和重力水

2、）气态水：水气，与空气形成气态混合物。l 注意问题：l 强结合水含量取决于矿物成分和粒度成分，对颗粒愈细，强结合水愈高。l 弱结合水：土中含有弱结合水时使土具有塑性。l 毛细水：冰冻地区造成冻胀从而使破坏道路及构造物体。l 重力水：在地下水位很深情况下。转化为毛细水及弱结合水。2） 气相：指土孔隙中充填的气体。与大气相连：自由气体。与大气隔绝：封闭气体。l 气泡的存在增加土体的弹性，减小土的渗透性。l 土中孔隙体积大、土松，水分多、土软。l 含气体的土称非饱和土。2、土的物理指标（1） 土的密度（湿密度）：是指土体单位体积的质量（一般在16-22KN/m3）。 m = - V（2） 土颗粒的比

3、重：是指土的固体颗粒的单位体积的质量与水在4时的单位体积质量之比。 mS/VsGS = - mw/Vw4l 土粒密度是指土的固体颗粒的单位体积的质量,取决于土的矿物成分。mSS = - VS（3） 土的含水量：是指土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示。mWw= - 100% ms （4） 干密度：是指土的固体颗粒与土的总体积之比。mSd = - Vl 干密度越大、土越密实。（通常作为填土压实的控制指标）（5） 饱和密度：是指土空隙中全部被水充满时的密度。mS+Vvwsat= - V（6） 浮密度（浸水密度）：是指土浸在水中受到水的浮力作用时的单位体积质量。mS-Vsw = - =sat

4、-w V（7） 孔隙比：土中孔隙的体积与固体体积之比。 Vv e = -Vs（8） 孔隙率：土中孔隙的体积与总体积之比（百分数）。 Vv n = -100%V（9） 饱和度Sr：是指孔隙中水的体积与孔隙体积之比。 Vw Sr = -100%Vv Sr=0,土完全干燥 Sr=1，土完全饱和l 按饱和度可以把砂土划分为三种状态0Sr0.5 稍湿0.5Sr0.8 潮湿0.8干密度d 浮密度、。3、指标换算（P86）利用三相图进行换算。利用三相图进行换算，假定V=1。掌握1、含水量试验l 试验方法：烘干法：（标准方法）适用各类土。酒精燃烧法：适用无粘性土和一般粘性土。不适用有机土、含盐量较多的土、重粘

5、土。红外线照射法：比烘干法大1%左右。 其它方法 比重法：适用砂类土。 微波加热法：对含有金属矿物质的土不适用。 炭化钙气压法：通过化学反应产生乙炔气体，测压强计算含水量。缺点：要求性能稳定的电石粉，需求量小不易达到。（1） 烘干法：A、 仪具：恒温烘箱（105-110）天平: 感量0 .01克 B：步骤：1、 取代表性放入称量盒内，立即盖好盖，称试样质量。 l 数量要求：细粒土15-30克；砂类土、有机土50克。2、打开盒，放入烘箱,在温度105-110下烘干,时间不得少于：细粒土：8 h，砂类土: 6h。l 对含有机质超过5%的土，应在65-70恒温下烘干。3、烘干后，试样放入干燥器内冷却

6、（时间： 0.5-1h）4、冷却后，盖好盖，称干土质量（0.01g）5、计算含水量 m-ms w=- 100%ms C：两次平行试验，允许平行差：W：5%：0.3%W:40下： 1%W:40上： 2%（2） 酒精燃烧法 （三次燃烧）A、 仪具：恒温烘箱（105-110）天平: 感量0 .01克B、 步骤：1、 取代表性放入称量盒内，称湿土重。2、 用滴管将酒精放入称量盒内，直至出现液面为止（盒底在桌面上轻轻敲击）。3、 点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。4、 将试冷却数分钟，按2、3步重新燃烧二次。5、 第三次火焰熄灭后，盖好盒盖，立即称干土质量（0.01g）6、 计算含水量（3）特殊土含水量试验l

7、 含石膏土和有机质土：烘箱温度60-70，8h。l 无机结合料土：提前将烘箱升温到105-110，冷却采用硅胶作干燥剂。2、密度试验l 试验方法环刀法：室内外普遍采用。 适用细粒土蜡封法：适用于坚硬、易碎、含有粗粒、形状不规则的土。灌砂法：野外。适用细粒土、砂类土、和砾类土。灌水法：野外。适用粗粒土、巨粒土。（1）环刀法步骤： 1）按工程需要取原状土或扰动土样，整平两端。 2）环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下放在土样上。 3）用修土刀（钢丝锯）将土样削成略大于环刀的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止 4）削去两端余土，使余环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。 5）擦净

8、环刀外壁，称土与环刀合质量m1,精确到0.1g。 6）结果计算湿密度： m1-m2 = - V干密度：d = - 1+0.01wm1:土与环刀合质量g；m2：环刀质量g；V：环刀体积cm3；w: 含水量%。l 注意：1、V值受人为因素及土的粒度成分影响很大，现场选择大体积环刀提高精度。2、需进行二次平行试验，平行差不得大于0.03g/cm3。l 现场测试注意：取样位于碾压层的中间（上偏大、下偏小）（2）灌砂法（路基路面是个重点） A、标定下部锥体内砂的质量步骤（称量精确至1g） m1m5轻轻地三次 B、标定量砂密度（称量精确至1g） m3m3。C:现场试验l m5m6m1m4不放基板，结果偏小

9、；l 上大下小，结果偏大；l 上小下大，结果偏小；比重瓶法：适用颗粒径小于5mm的土。浮称法：适用颗粒径大于5mm的土，其中粒径大于20mm的土不超过10%。（1）比重瓶法：主要仪具：天平，200 g,感量0 .001克步骤：1、将比重瓶烘干，将15g（ms）烘干土样装人瓶中，称量。 （是指100ml比重瓶，50 ml比重瓶称12g）2、注人蒸馏水至瓶的一半，摇动比重瓶，并在砂浴中煮沸，时间自沸腾开始计算，砂及低液限粘土不少于30min，高液限粘土不少于1h。沸腾后注意调节砂浴温度，不使土液溢出瓶外。l 煮沸的目的：排除土内空气。3、（1）如是长颈瓶，用滴管调整液面恰至刻度，擦干瓶外及瓶内壁刻

10、度以上部分的水，称重（瓶、土液）(m1)。（2）如是短颈瓶，将瓶用蒸馏水注满，使多余的水自瓶塞毛细管中溢出，擦干瓶外的水，称重（瓶、土液）。 称重后立即测出瓶内水的温度。准确至0.5。4、根据测得的温度，从温度与瓶、水质量关系曲线中查得瓶水总质量。(m2)5、如系砂土，沸腾时砂粒容易跳出，允许用真空抽气法代替煮沸法排除空气。计算： msGS=-GW m1 + ms m2 注意：1、比重瓶应在试验前进行校正。2、对于砂土，煮沸时砂粒容易跳出，允许用真空抽气法代替煮沸排除空气。3、对含有一定量的可溶盐、非亲水胶体或有机质土，必须采用中性液体（如煤油）测定。4、需进行二次平行试验，平行差不得大于0.

11、02，取平均值，小数2位。（2）浮称法： 主要仪具：静水力学天平：称量2000g 以上。 步骤：1、取代表性试样500-1000g。彻底冲洗干净。2、将试样浸在水中一昼夜取出，立即放在金属网蓝，缓缓浸没于水中，并在水中摇晃至无气泡冒出为止。3、称金属网蓝与试样在水中的质量(m2)4、取出试样烘干称量。(ms)5、称金属网蓝在水中的质量(m1)，并立即测定容器中水的温度准确至0.5。6、计算： msGS=-GW ms-（m2 m1）二、土的颗粒组划分及工程分类（一）了解1、（1）土粒的大小称为粒度；土粒大小是描述土最直观和最简单的标准。（2）把大小相近的土粒合并为组，称为粒组。l 划分粒组有两种

12、方式任意划分方式：按一定的比例递减关系划分考虑土粒性质变化的方式：粒组界限与粒组性质变化相适应。l 公路工程土工试验规程的粒组划分巨粒组: 粒径60mm粗粒组: 0.074粒径60细粒组: 粒径200mm巨粒组 卵石60200mm 砾2-60mm 粗粒组 砂0.0742mm 粉粒0.0020.074mm 细粒组 粘粒50)l 低液限 P (WL50%的土称粗粒土。砾类土：砾粒组质量50%的土。粗粒土砂类土：砾粒组质量50%的土。砾( F5%)GW、GP砾类土： 含细粒土砾(F=5-15%)GF细粒土质砾(15%F50%) 在A线上GC 在A线下GM砂( F5%)SW、SP砂类土： 含细粒土砂(

13、F=5-15%)SF细粒土质砂(15%50%的土称细粒土。l 细粒土应根据塑性图分类（横坐标液限，纵坐标塑性指数） B 线右，称高液限粘土，CH。A 线上粘土：B 线左，IP=10线以上时，称低液限粘土，CL。B 线右，称高液限粉土，MH。A 线下粉土： B 线左，IP=10线以上时，称低液限粉土，ML。A 线：IP=0.73(WL-20)在B：WL=50l 注意的问题：l 土中粗细粒组质量相同时，定名为细粒土。l 土正好位于A 线上，定名为粘土。l 土正好位于B 线上，称高液限。2、土粒级配指标：（1） 不均匀系数Cu:反映粒径分布曲线上土粒的分布范围。Cu=d60/d10l 式中：d60、

14、d10：在粒径分布曲线上，分别对应通过率60%、10%的粒径。（2）曲率半径Cc: 反映粒径分布曲线上土粒的分布形状。d302Cc=-d10d60l 当满足：Cu5及Cc=1时，土为级配良好，否则为级配不良。l 例题：（1）某土含砾50%，砂36%，细粒土14%，Cu=5，Cc=2时，请命名及代号。 含砾50%,属于砂类土，命名含细粒土砂。SFCu=5，Cc=2表示级配良好。命名：级配良好的含细粒土砂，SWF。（2）某土细粒土含量96.2%，WP=28%，WL=50。 IP=50-28=220.73(WL-20)=21.9，说明在A线上，粘土。 土正好位于B 线上，称高液限。命名：高液限粘土，

15、CH。（3） 某土含砾74%，砂21%，细粒土5%，其中Cu=4，Cc=2。 含砾50%,属于砾类土；含细粒土5%，含细粒土砾，GF Cu=4，Cc=2表示级配不良命名：级配不良的含细粒土砾，GPF。（4） 某土含砾74%，砂23%，细粒土3%，其中Cu=4，Cc=2。 含砾50%,属于砾类土；含细粒土WpWs关系。5、塑性指数Ip：粘性土塑性的大小用处于塑性状态的含水量变化范围来衡量，此范围即液限与塑限的差值，称为塑性指数Ip。Ip=WL-Wp6、液性指数IL：表示天然含水量与界限含水量关系的指标IL。W-WPIL= WL-WPIL=0,处于塑限，（W=Wp）, IL=1,处于,液限（W=W

16、L）IL0, 坚硬、半坚硬状态0IL0.5 为硬塑状态0.5ILWpWs（三）掌握砂的相对密实度测试；界限含水量试验。、砂土相对密实度试验（P97）l 适用范围：适用粒径小于5mm的土，且粒径25mm试样质量不大于试样总量的15%。 1）最大孔隙比测定 2）最小孔隙比测定2、液塑限联合测定仪：锤重100克。1）制样，取代表性的天然含水量或风干含水量的土样进行试验。l 如土中含有大于0.5mm土粒或杂物时，用木棒在橡皮板上研碎，过0.5mm。l 取试样200 g，分开放人三个盛样皿中，加不同数量的蒸馏水，使土样含水量分别在液限（a点）、略大于塑限（c点）、和两者中间（b点）l 将土样充分搅拌均匀

17、，分层装入盛样杯中，刮成与杯边齐平。2）锥尖涂少许凡士林，将土样盒放在联合测定仪上，使锥尖与土样表面刚好接触，按动开关，测记经过5s锤的入深度h。3）去掉锥尖入土处的凡士林，测盛样杯中土样的含水量w。4）重复2-3步骤，对其它两个试样进行测试。5）结果整理l 在双对数纸上，以含水量为横坐标，锤入深度为纵坐标，点绘a、b、c三个点成一直线。l 从纵坐标上查得锤重深度h=20nn所对应横坐标的含水量，即为液限。l 计算塑限入土深度hp（区分细粒土、砂类土）。或按土工试验规程查相应的图，得hp。l 根据hp，查对应的含水量即为塑限。9、搓条法（塑限）：直径3mm时，土条自动断裂为若干段，此时的含水量

18、即为塑限。四、土的动力特性与击实试验1、击实的工程意义；使土变密实，提高强度，达到改善土的工程性质。2、击实试验原理：通过人工或机械对土施加夯压能量，使土颗粒重新排列紧密，对于粗粒土，增强了表面摩擦力和嵌挤咬合力，对细粒土，增强颗粒间分子引力，从而在短时间内得到新的结构强度。3、土的击实特性：l 击实曲线有个峰点，说明在一定的击实功下，只有当土的含水量为某一定值时（称为最佳含水量），土才能被击实至最大干密度，若含水量小于或大于最佳含水量，则所得的干密度均小于最大值。l 击实曲线的左段较右段陡，说明当含水量偏干时，含水量的变动对干密度的影响要比含水量偏湿时更明显。l 击实曲线必然位于饱和曲线的左

19、下方。 4、影响压实的因素（试验工程师） 1）含水量对整个压实过程的影响。根据击实曲线可知，严格控制最佳含水量是关键。不同的土类其最佳含水量、最大干密度不同，一般粉粒和粘粒愈多、塑性指数愈大，最佳含水量也愈大、最大干密度愈小。因此，一般砂性土的最佳含水量要小于粘性土，而最大干密度大于粘性土。良好级配下才能达到要求的压实度5、击实试验（重点）l 按击实功分轻型、重型；l 按土样分干法、湿法；l 按粒径分小筒、大筒；l 小筒（10cm）：适用于粒径25mm，分 5层，每层27次。l 大筒(15.2cm)：适用于粒径1时 超固结状态 OCR=1 正常固结状态OCR1 欠固结状态 6、强度指标c,：反

20、映土的抗剪强度变化的规律。l C：粘聚力，内摩擦角。l 砂土：f=tagl 孔隙比愈小，愈大。l 砂土的抗剪强度主要取决于砂粒间的摩擦力以及连锁作用。 l 粘土：f=c+tagl 粘土抗剪强度主要是粘聚力c的问题。l 直接剪切试验是室内最基本的抗剪强度测定方法。三种方法：快剪、固结快剪、慢剪。 l 粘性土的抗剪强度随剪切速率的加快而加大。 7、承载比（CBR）试验一、试样准备 1、取代表性的风干试样用木棒捣碎，过5mm筛。 2、取代表性试样50kg，用筛筛除大于38mm颗粒，并记录超尺寸颗粒的含量，用四分法准备4份试样。 3、在预定做击实试验的前一天取代表性试样测定风干含水量。二、试验步骤1、

21、称取试筒质量(m1)2、取1份试样按击实试验方法，求最大干密度、最佳含水量。3、将其余3份试样按最佳含水量制备3个试件（击实试验方法）。4、用刮刀沿试筒顶修平击实试件，表面不平整用细料填补，称试筒和试件的质量(m2)5、泡水膨胀量测定（1）取下试件顶面破滤纸，放一张好滤纸，并在上面安装多孔板，在多孔板上加4块荷载板。（2）将试筒与多孔板一起放入槽内（先不放水），用拉杆将模具拉紧，安装百分表，并读取初读数。（3）向槽内放水，水面保持在试件顶面以上约25mm。通常试件要泡水4昼夜。（4）泡水终了，读取百分表终读数，并计算膨胀量。泡水后试件高度变化膨胀量= -100原试件高度（=120mm）（5）从

22、槽中取出试件，倒出顶面水，静止15min，然后卸去多孔板、底板和滤纸，并称重(m2)，计算试件湿度与密度的变化。6、贯入试验（1）将泡水终了的试件放在路面材料试验仪的升降台上，调整偏球座，使贯入杆与试件顶面全面接触，在贯入杆周围放置4块荷载板。（2）先在贯入杆上施加45N荷载，然后将测力及测变形的百分表调0。（3）加荷使贯入杆以1-2.5mm/min速度压入试件，记录测力计内百分表某些整读数时（20，40，60，80等）的贯入量，并注意使贯入量为25010-2mm时，能有5个以上的读数。（第一个读数应是3010-2mm左右）。（4）结果整理：l 以单位压力p为横坐标，贯入量L为纵坐标，绘制p-

23、L曲线。（注意原点修正。）l 一般采用贯入量为2.5mm时的单位压力P与标准压力之比作为材料的 Pl 同时计算贯入量为5mm时的 Pl 注意：1、如5mm时的2.5mm时的，试验重做，如结果仍然大于，采用5mm时的作为材料的 2、精度要求：三个平行试验结果的变异系数Cv大于12%，则去掉一个偏离大的值，取其2个结果的平均值；如Cv小于12%，且三个平行试验结果的干密度偏差小于0.03g/cm3,取三个结果的平均值，如干密度偏差大于0.03g/cm3,去掉一个偏离大的值，取其2个结果的平均值。l 当 。 8、回弹模量试验承载板法一、试样准备按最佳含水量、用击实方法制备试样。 二、试验步骤1、 安

24、装试样。将试样（带试筒）放在杠杆压力仪底盘上，将1min1min为使试验曲线开始部分比较准确，第一、二级荷载可用每份的一半。试验最大压力也可略大于预定压力。以单位压力p为横坐标，L为纵坐标（向下），绘制p-L曲线。计算p-L曲线上直线段的数值确定。p-L曲线不通过原点，允许用初始直线段与纵坐标交点作为原点，修正各六、土工原位测试方法（试验工程师）1、 特点：可以克服室内土工分析下列缺点：1）钻探取样及室内制样所发生的扰动；2）有些土层中难以采取原状土，如饱和的疏松砂等；3）土样尺寸小，在测定层状或裂隙性粘土时，有明显的尺寸效应；4）土样数量有限另外，原位测试可以在原位的应力条件、土的天然含水量

25、下进行，有些原位试验可取得在深度上连续的记录，提供土层在深度方向上变化的完整信息。2、 分类：分两大类小应变条件下进行测试大应变条件下进行测试3、 测试方法1）钻孔波速试验2）十字板剪力试验3）标准贯人试验4）静力触探试验5）平板荷载试验6）旁压试验七、土工化学性质试验及水理性质试验 1、膨胀试验1） 自由膨胀试验：判定无结构力的松散土粒在水中的膨胀特性。适用于膨胀土。2） 试样在无2、收缩试验3、毛细管水上升高度试验1、酸碱度试验：测定土的酸碱度即测定土的提取液的PH值。PH值是标志溶液酸碱度的一项通用指标。范围0-14，7碱性。 电测法：比较广泛应用。比色法 2、烧失量试验：测定土中有机质

26、成分及水泥、石灰、粉煤灰中含碳物质燃烧的完全程度。 3、有机质含量试验：了解土中有机质含量。本试验仅测定其中的有机碳，再乘以经验系数1.724,换算成有机质。4、渗透试验常水头渗透试验：适用于砂类土和含少量砾石的无凝聚性土。变水头渗透试验：适用于粘质土。八、土样的采集及制备 1、土样要求：采取原状土或扰动土视工程对象而定。桥梁、涵洞、隧道、房屋的天然地基及挖方边坡-原状土样填土路基、堤坝、取土坑或只要求土的分类-扰动土样九、试验数据的处理（一）1、可疑数据的剔除方法 1）拉衣达法：当试验数据较多时，可简单地用3倍标准差作为可疑数据取舍标准，当某一数据xi与测量结果的平均值之差大于3倍标准差，即|xi-|3s,则测量数据舍去。l 特点：方法简单，不需查表，但要求较宽，当试验次数较多、