第一章 土工试验

第_章土工试验主要范围包括土的三相组成及物性指标换算、土的粒组划分及工程分类、相对密实度及界限含水量、土的动力特性与击实试验、土体压缩性指标及强度指标、土工原位测试方法及相关试验的基本操作规程。土的三相组成及物性指标换算土的形成过程。土的生成地球表面30—80km厚的范围是地壳。地壳中原来整体坚硬的岩石，经风化、剥蚀搬运、沉积，形成固体矿物、水和气体的集合体称为土。不同的风化作用，形成不同性质的土。风化作用有下列三种：物理风化：风、霜、雨、雪的侵蚀作用，不改变原性质；化学风化：与水、氧气、二氧化碳等长期共存的化学反应，生成新的矿物质，较细，黏；生物风化：由于动物、植物、人类的破坏而生成的土。综上所述，就可以给土下一个定义：土(soil)：地壳表层母岩经受强烈物理风化、化学风化、生物风化后产生的块石、漂石、卵石、砂石、碎屑、尘埃的堆积物，统称为土。“土体”(soilmass)土体不是一般土层的组合体，而是与工程建筑的稳定、变形有关的土层的组合体。土体是由厚薄不等，性质各异的若干土层，以特定的上、下次序组合在一起的。土的三相组成；土中的水分；土的物理性质指标及指标换算。土是由固体相、液相、气体三相物质组成；或土是由固体相、液体相、气体相和有机质(腐殖质)相组成，也可称为四相物质组成。土中的三项体是可以改变的，土随着三项体的变化，土的工程性质也产生变化。固体+气体，为干土，此时液体为零，粘土坚硬，砂土松散；固体+液体+气体，湿土，粘土为可塑状态；固体+液体，饱和土，气体为零，此时粉土遇震荡会产生液化。土的三项体形象图.土的固体颗粒研究固体颗粒就要分析粒径的大小及其在土中所占的百分比，称为土的粒径级配(粒度成分)。此外，还要研究固体颗粒的矿物成分以及颗粒的形状。1.1粒径级配(粒度成分)随着颗粒大小不同，土可以具有很不相同的性质。颗粒的大小通常以粒径表示。工程上按粒径大小分组，称为粒组，即某一级粒径的变化范围。1.2划分粒组的两个原则：首先考虑到在一定的粒径变化范围内，其工程地质性质是相似的，若超越了这个变化幅度就要引起质的变化。要考虑与目前粒度成分的测定技术相适应。（2）土中的水分土中水的存在形式与特性组成土的第二种主要成分是土中水。在自然条件下，土中总是含水的。土中水可以处于液态、固态或气态。土中细粒越多，即土的分散度越大，水对土的性质的影响也越大。研究土中水，必须考虑到水的存在状态及其与土粒的相互作用。结构水一结晶水存在于土粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造中的水称为矿物内部结合水，它只有在比较高的温度（150〜240°C，再高可达到400^，随土粒的矿物成分不同而异）下才能化为气态水而与土粒分离，从土的工程性质上分析，可以把矿物内部结合水当作矿物颗粒的一部分称之化学结晶水或化学结构水。土的液相是指存在于土孔隙中的水。按照水与土相互作用程度的强弱，可将土中水分为结合水和自由水两大类。结合水结合水是指处于土颗粒表面水膜中的水，它因受到表面引力和负电荷的控制而不服从静水力学规律，其冰点低于零度。结合水又可分为强结合水和弱结合水。2.1强结合水在最靠近土颗粒表面，靠干燥的土粒吸附孔隙气体中的水汽而形成，受到1万一2万个大气压的力紧紧吸附在土颗粒周围而不能移动，水分子和水化离子排列得非常紧密，只能靠加温到105C—110C变成水蒸气跑掉，其密度大于1g/cm3,在1—2g/cm3之间，并有过冷现象，即温度降到0C以下不发生冻结的现象，其冰点在-78C，具有极大的粘滞弹性和抗剪强度，其性质接近于固体。2.2弱结合水：在距离土粒表面较远地方的结合水称为弱结合水，由于引力降低，受到1—10个大气压力的约束，吸附在强结合水外层，弱结合水的水分子的排列不如强结合水紧密，弱结合水可以从较厚水膜或浓度较低处缓慢地迁移到较薄的水膜或浓度较高处，亦即可从一个土粒迁移到另一个土粒，弱结合水可以把土中的盐分水平或垂直向上移动4-6米，这种运动与重力无关，这层不能传递静水压力的水定义为弱结合水。当土中含有较多的弱结合水时，土则具有一定的可塑性，可雕塑成任意形状。砂土比表面积较小，几乎不具可塑性，而粘土的比表面积较大，其可塑性范围较大。弱结合水离土粒表面积愈远，其受到的电分子吸引力愈弱小，并逐渐过渡到自由水。自由水距离土粒越远也就越失去了土粒的吸附力，可以沿着土粒间的空隙自由流动，所以称之自由水，包括毛细水和重力水3.1毛细水不仅受到重力的作用，还受到表面张力的支配，能沿着土的细孔隙从潜水面上升到一定的高度，能溶解土中的盐分，代之迁移，这就是其特点。这种毛细上升对于公路路基土的干湿状态及建筑物的防潮有重要影响。毛细水是存在于地下水位以上的透水层中的水。它是由于水与空气交界处的表面张力作用而产生的，如果把土的孔隙看作是连续的变截面毛细管，根据物理学可知，毛细管直径越小，毛细水的上升高度越高。因此粘土中的毛细水的上升高度比砂类土要大。在季冻区，如果地下水位比较高，毛细水可能成为已冻土层中的弱结合水不断补充的水源，，而使冻土层的聚冰体膨胀，造成严重冻胀，使道路和结构物遭到破坏。3.2重力水在重力或压力差作用下能在土中渗流，对于土颗粒和结构物有浮力作用，在土力学计算中应当考虑这种渗流及浮力的作用力。（3）土中气体：土的孔隙中没有被水占据的部分都是气体。3.1土中气体的来源土中气体的成因，除来自空气外，也可由生物化学作用和化学反应所生成。3.2.土中气体的特点/3.2.1土中气体除含有空气中的主要成分02夕卜，含量最多的是水汽，CO2，N2，CH4，H2S等气体，并含有一定放射性元素。空气中02为：20.9%

一3.2.2土中气体O2含量比空气中少土中O2为：10.3%土中气体CO2含量比空气中高很多；空气含量为0.03%，土中气体为10%；土中气体中放射性元素的含量比在空气中的含量大2000倍。3.3土中气体分类土中气体按其所处状态和结构特点，可分为以下几大类：吸附气体、溶解气体、密闭气体及自由气体。土中的气体的多少与土的密实状态有关；密闭气体的存在，增加土体的弹性，减小土的渗透性；这种含气体的土成为非饱和土。土的物理性质指标及指标换算由于土的三项体的不断的变换，才引出了土的各项物理性质的不断变化。土的基本物理性指标及计算公式指标名称符号单位定义公式测算方法比重GS土粒重与同体积4oC水重之比值直接试验测定湿密度Y克/厘米3土在天然状态下单位体积重量直接试验测定干密度0克/厘米3孔隙中完全没有水时土单位体积重量电邕二y/(l+0.01审)饱和密度&克/厘米3孔隙中完全充满水时土单位体积重量71十臼浮密度rf克/厘米3土在水中的单位体积重量/=rz-八二叮T■IX二=含水量W%表示土的湿度，其值为水的重量与土粒重量w-^■xlOO电直接试验测定之比孔隙比e—土中孔隙所占体积与土粒所占体积的比例『*&=e=[Gs（1+w）/p]-1孔隙率n%土中孔隙体积占土总体积的百分数程=^K100V拎=—^―xlOO1十国n=1一也xlOO饱和度Sr%表示土孔隙中充满水的程度名==T3町土的物理性质指标，可分为两类：一类是必须通过试验测定的，如含水量，密度和土粒比重；另一类是可以根据试验测定的指标换算的；如孔隙比，孔隙率和饱和度等。土粒密度:是指固体颗粒的质量ws与其体积Vs之比；即土粒的单位体积质量土的密度:是指土的总质量w与总体积V之比，也即为土的单位体积的质量，按孔隙中充水程度不同，有天然密度，干密度，饱和密度之分.土的含水性:指土中含水情况，说明土的干湿程度。土的孔隙性:指土中孔隙的大小，数量、形状、性质以及连通情况。掌握：含水率试验；密度试验；相对密度试验含水量试验；烘干法：细粒土，15—30g砂类土50g；105—110°C烘8h6h(65—70°C)有机土50g有机质超5%烘12—15h酒精燃烧法：粘质土5—10g砂类土20—30g烧3次比重法：砂类土碳化钙气压法：路基土，稳定土红外线照射法：光源5—15cm约1h，比烘干略大1%；微波加热法：家用微波炉，数分钟，相对误差＜1.5%计算至0.1%含水量％允许平行差％W50.3

<1<2<40>40层状和网状结构的冻土V3<1<2密度试验环刀法细粒土电动取土器法：稳定细粒土硬塑土允许平行差蜡封法：易破裂土不规则坚硬土W0.03g/cm3灌水法：粗粒土，巨粒土灌砂法灌砂法测密度2.1目的：测定原状土和压实土的密度，并通过标准击实来确定土的压实度；2.2适用范围：细粒土砂类土，砾类土式样的最大粒径不大于15mm,可测厚度为150-200mm；粒径大于15mm，时可采用大直径灌砂筒；结构单位小筒大筒储砂筒直径mm100150容积Cm321204600流砂孔直径mm1015标定罐内径mm100150外径mm150250金属方基盘边长mm350400盘深mm4050中孔直径mm1001502.3灌砂筒椎体内砂的质量标定灌砂筒内装m1的砂精至1g,每次标定、试验不变；开开关，流出一标定罐沙后关上，称量m5,精至1g；灌砂筒置于玻璃板上，开关，砂流出，不留后关，称量玻璃板上的砂，精至1g；重复三次，取平均值为m2,精至1g；2.4标定罐容积用水确定标定罐容积：置罐于台秤上，读得m7,精至1g，放一板尺于罐口，加水，触尺止，不能流出，去尺，读得m8，重复测量两次以上，标定罐容积计算：V=m8-m72.5标定砂的密度标定砂的密度灌砂筒内装m1的砂，置标定罐上，打开关，砂流出，不流止，关，取下称量；重复三次，平均值为m3，精至1g；标定罐内砂的质量：ma=m1-m2-m3m1灌砂筒内装m1的砂的质量；m2——灌砂筒椎体内砂的质量；m3灌砂筒内剩余砂。A=砂的密度2.6试验步骤找一平坦被测表面，清理净，放上基板，在基板中孔挖与中孔径等的洞，深度等于压实厚度；挖出的土不能丢失，保持湿度装袋，称量mt;侧含水量3；将装有ml砂的灌砂筒置于平坦的坑面上，开关，砂不流，关，称剩余砂，m4；2.7结果整理①填满洞所需沙量mb=m1-m4-m2；（不放基板）mb=m1-m4-（m6-m5）；（放基板）（m6-m5）椎体内和基板与地面间砂的总量ml灌砂筒内装ml的砂的质量；m4——灌砂筒内剩余砂的质量；m2——灌砂筒椎体内砂的质量。P=——试样的湿密度吒m挖出的土质量mb——填满洞所需沙量ps——砂的密度计算土的干密度2.8实验记录2.9试验报告比重瓶法：W5mm的土准确至0.001g（1）土的相对密度（比重）试验比重瓶法（1）目的：了解了土的密度和比重，也就了解了土的工程意义；（2）定义：单位体积的土重同40C条件下同体积水重之比称之比重；（3）仪器：比重瓶，容量100或50ml；天平，称量200g感量0.001g；恒温水槽，灵敏度±10C.砂浴；真空泵；温度计；烘箱；蒸馏水，中性液体，等。（4）比重瓶校正：以50C为一级差，从5或100C开始，到本地最高温度，称量充满水的比重瓶及水重，精确至0.001g；（5）试验步骤：洗净，烘干的比重瓶m（精确至0.001g）中装12g烘干的土称量m'（精确至0.001g）；土的质量ms=m'-m注入蒸馏水一半，摇动；砂浴中煮沸，砂和低液限粘土30min，高液限粘土不少于1h，别溢出；加水至刻度，称量，瓶+水+土质量m2（精确至0.001g）;测瓶中水温精确到0.50C；根据水温，查的要求瓶与水总质量m1；（6）结果整理：土的比重：Gs=msGwt/（m1+ms-m2）式中：Gs—土的比重；SGwt—相应温度时水的比重（可查表）精确到0.001；ms—干土的质量，g;ml一瓶加水的总质量，g；m2—瓶加水加土的总质量，g；m1+msm2—与干土同体积的液体水的质量。除以上方法外还有：S浮称法：35mm的土，粒径大于等于20mm土少于总量的10%虹吸筒法：35mm的土，粒径为20mm土3总量的10%浮力法：35mm的土，粒径大于等于20mm土少于总量的10%允许平行差<0.022、土的粒组划分及工程分类了解：粒度、粒度成分及其表示方法；司笃克斯定律（1）粒度：土粒的大小通常以其平均直径的大小来表示，简称粒径，又称粒度（2）土的粒度成分:是指土中各种大小土粒的相对含量。（3）粒度成分及其表示方法：表格法：以列表的形式直接表示各粒组的含量；累计曲线法：一般用半对数坐标表示，按对数表示粒径的横坐标，纵坐标为小于某一粒径累计通过量；三角坐标法：用来表达三种粒组的组成状况。（4）司笃克斯定律：球体（土粒）微粒在静水中沉降，其沉降速度与球体微粒（土粒）的半径平方成正比，而与介质的粘滞系数成反比。司笃克斯公式U=2r2（ps-pw）/9n对于细粒土的分析来说，即是：土粒在悬液中沉降速度与粒径的平方成正比关系。熟悉：土粒级配指标：q、Cc；土粒大小及粒组划分（1）土粒级配指标：ucCu不均匀系数：衡量颗粒不均匀程度的指标，以小于某粒径的土重百分比为60%的相应粒径与土中小于某粒径的土重百分比为10%时相应的粒径之比，以Cu表示守6州式中，d60—为土中小于某粒径的土重百分比为60%时相应的粒径，又称限定粒径；d10—为土中小于某粒径的土重百分比为10%时相应的粒径，又称有效粒径。不均匀系数q反映大小不同粒组的分布情况，cu<5的土称为匀粒土，级配不良；q越大，表示粒组分布范围比较广，cu>10的土级配良好。但如cu过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。曲率系数则是描述累计曲线整体形状的指标。

Cc曲率系数：描写粒度成分累计分布曲线的整体形态指标，反映某粒组是否缺失，以Cc表示Cc=d3°2/（d6°.di。）式中，d30—为土中小于某粒径的土重百分比为30%时相应的粒径级配状态要靠两个指标来共同确定级配良好：不均匀系数Cu>5曲率系数CC=1〜3级配不良：不同时满足Cu>5,CC=1〜3如果Cu<5时，为匀粒土，级配不良；Cu>10时，称级配良好；（2）土粒大小及粒组划分目前，我国公路建设行业。将粒径由大至小划分为三个粒组六类（一）巨粒组（1）漂石或块石土；（2）卵石（碎石）土；（二）粗粒组（3）砾石土；（4）砂粒土；（三）细粒组（5）粉粒土；（6）粘粒土下图更可以明确划分土的种类和土的分界线2006020520J)0.250.07,40.0021土巨粒组粗粒组细粒组漂石卵石砾石（角砾）砂粉土粘土粗中细粗中细实际上，土常是各种大小不太颗粒的混合体，较笼统的说，以砾石和砂砾为主要组成的土为粗粒土，也称无粘性土。其特征为：孔隙大、透水性强，毛细上升，高度很小，既无可塑造性，也无胀缩性，压缩性极弱，强度较高。以粉粒、粘粒（或胶粒"<0.002mm）为主的土称为细粒土，也称为粘性土。其特征为：主要由原生矿物、次生矿物组成，孔隙很小，透水性极弱，毛细上升高度较高，有可塑性、胀缩性，强度较低。掌握：土的工程分类及命名；颗粒分析实验。（1）土的工程分类及命名（现行《公路土工试验规程》）；巨粒组；d>60漂石土Bd>200mm卵石土Cb2003d>60粗粒组；SI603d>0.074砾类土；G603d>2603d>20粗砾203d>2细砾砂类土：S23d>0.07423d>0.5粗砂0.53d>0.25中砂0.253d>0.074细砂0.0743d>0.002d<0.002黄土Y红粘土R盐渍土St细粒组：Fd<0.074粉质土MI粘质土C特殊土：有机质土O；膨胀土E级配状态：级配良好W不均匀系数Cu>5曲率系数CC=1〜3级配不良P不同时满足Cu>5,CC=1〜3如果Cu<5时，为匀粒土级配不良，Cu>10称级配良好；液限高低：高液限HWl>50低液限LWl<50土类的名称可用一个代号表示；如果有两个以上字母代替，则为：0.0743d>0.002d<0.002黄土Y红粘土R盐渍土St第一个字母表示土的主要成分；第二个字母表示液限的高低或级配好坏及附属土质；第三个字母表示土中的次要成分。例如：BSl漂石夹土SlB漂石质土CLS含砂低液限粘土MHO有机质高液限粉土(2)土的颗粒分析实验对于粗粒土可以采用筛分法，而对于细粒土(粒径小于0.075mm)则必须用沉降分析法测定其粒度成分。筛分法是用一套不同孔径的标准筛把各种粒组分离出来的方法。沉降分析法是根据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的司笃克斯公式来确定各粒组相对含量的方法。颗粒分析试验。筛分法适用于粒径30.074mm的土比重计(密度计)法适用于粒径<0.074mm的土移液管法适用于粒径<0.074mm的土1.5.1筛分法筛分法适用于粒径30.074mm的土筛分法的关键问题是：适用于粒径对于无凝聚性土，适宜干筛，首先过2mm的筛；如果2mm筛下量不超过总量10%，可省略细筛，依次过大于2mm的各级筛；否贝0，若筛下量大，则用四分法将筛下土分至100-800g，过小于2mm的各级筛；②如果2mm筛上量不超过总量10%，可省略粗筛，依次过小于2mm的各级筛；对于含有粘土粒的砂粒土，适宜水筛。碾碎粘土粒，浸泡，搅拌过2mm的筛，筛上风干称量进行粗筛分析；筛下的水中过0.074mm的筛，筛上烘干细筛；如果小于0.074mm的超过总量的10%，可用比重计法或移液管法分析1.5.2比重计法比重计法适用于粒径<0.074mm的土土样采用风干土，烘箱中50^风干，碾碎，过2mm筛；测风干土含水量；取计算干土质量30g的相应风干土，m=ms(1+0.01W)ms=30g;(干土)比重计校正SS比重计刻度校正与土粒沉降距离校正；温度校正，比重计刻度20°C时刻制，试验温度不同时需要校正；土粒比重校正，土粒比重以2.65为准比重不同需要校正；分散剂校正，比重计刻度以纯水为准，加分散剂需要校正。土样的分散处理(能用分散剂处理的)土样(不能用分散剂处理的，如盐渍土)洗盐试验步骤结果整理3、土的相对密度及界限含水率了解：天然稠度试验土的液限与天然含水率之差和塑性指数之比，称为土的天然稠度。天然稠度可采用直接法和间接法。直接法是按烘干法测定原状土的天然含水率，用稠度公式计算土的天然稠度。间接法是用LP-100型液塑限联合测定仪测定天然土体的锥入深度，并由联合测定结果确定土的天然稠度。熟悉：相对密度Dr的基本概念及表达；粘性土的界限含水率(液限Wl、塑限吗、缩限ws)塑性指数Ip、液性指数Il。L?相对密度D的基本概念及表达用孔隙比来判断砂"土的密实程度，是最简单的方法；密实度密实中密稍密松散砾粗中砂e<0.600.60WeW0.750.75<e<0.85e>0.85细粉砂e<0.700.70<e<0.850.85<e<0.95e>0.95但是，用孔隙比评价砂土密实度也有缺点，没有考虑到级配，引用相对密度则比较全面；砂性土的相对密度(relativedensity)：最大孔隙比与天然孔隙比之差和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值：Dr=(emax-e)/(emax-emin)式中，e为土的天然孔隙比；emax为土的最大孔隙比，；emin为土的最小孔隙比；该指标对无粘性土密实度的评价标准是：Dr=0，即e=emax时，表示砂土处于松散状态；。=1，即e=e：：时，表示砂土处于紧密状态。土样处于松散状态时孔隙比最大emax；土样受振或捣实时孔隙比最小emin；土体处于天然状态时孔隙比e。mmDr一般用小数或百分比表示。分级相对密实度Dr标准贯入平均击数N密实1斗30.673050中密0.67>D30.3310——29r稍松0.33>巳30.205——9极松0.2>Dr>0<5粘性土的界限含水率(液限眨、塑限wp、缩限飞)塑性指数1广液性指数II界限含水量(Atterberglimits)：粘性土从一种状态转到另外一种状态的分界含水量，称阿太堡含水量。粘性土的界限含水量分别为液限、塑限和缩限。液限(liquidlimit)：土由可塑状态转变到流动状态时的界限含水量，用符号wL表示。塑限(plastic)：土由半固态转变到可塑状态时的界限含水量，用符号wp表示。缩限：土由固态转变到半固态状态时的界限含水量，用符号w表示。工程上常用的有液性界限wl和塑性界限wp、缩限ws区分土的状态缩限塑限液限0■1ffw固态!半固态I可塑状态'蠢劫状态⑤塑性指数(plasticityindex):液限与塑限的差值(绝对值，无百分号)，即土处在可塑状态的含水量变化范围。由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，在工程上常按塑性指数对粘性土进行分类。因此，通过液限和塑性指数可区分软土，因为这二者决定了粘性土分类标准的塑性指数用符号I表示:I=wL-w塑性指数：Ip>1/为粘土，17以p>10为粉质粘土，I盘10为粉土或砂类土。塑性指数综合反映了土的颗粒大小、矿物成分，是土的分类指标，试验指出，Ip与粘性土中土粒的组成、粘粒的含量及矿物成公有关。土粒越细，粘粒含量越高，则其比表面积越大，此时，粘性土中结合水含水量就越高，Ip随之增大。从矿物成分看粘土中蒙脱石含量越高，塑性指数就越大。「⑥液性指数(liquidityindex):粘性土中天然含水量与塑限的差值和塑性指数之比，表明土的稠度状态，用符号IL表示。I=(w-w)/(w-w)=(w-w)/IL'pLp/L液性指数是反映土稠度的指标，粘性土根据液性指数值划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑五种状态，即下表：按液性指数划分粘性土的稠度状态表液性指数ILILW00<IlW0.250.25<Il<0.750.75<Il<1Il>1.00稠度状态坚硬硬塑可塑软塑流塑

掌握：砂土相对密度测试；界限含水率试验砂性土相对密度试验一、仪器设备⑴量筒：500mL,1000mL,两种，后者内径大于6cm;⑵长颈漏斗：颈的内经约1.2cm,颈口磨平；⑶锥形塞：直径约1.5cm的圆锥体镶于铁杆上；⑷砂面抚平器；⑸电动最小孔隙比仪，若无有可用振动仪和击锤(锤重1.25kg，高15cm，直径5cm)代之；⑹金属容器两种容积mL内径cm高度cm250512.710001012.7台秤感量1g二、实验步骤1、最大孔隙比的测定⑴取有代表性的试样1.5kg，充分风干，碾碎，拌匀；⑵将锥形塞杆自漏斗下口穿入，提起，使椎体堵住漏斗管口，一起放入1000ml量筒至底；⑶称取试样m1=700g精确至1g，均匀倒入漏斗中，提高漏斗与塞杆，不堵死，距砂面1-2cm，能使砂土均匀下漏于量筒中；⑷试样漏完后，提出漏斗和塞子，抚平砂子；读出体积，精致5mL;⑸用手掌或塞子堵住量筒口倒转，并轻轻转动后，回到原位抚平，读数，反复数次，读最大值，精致5mL;⑹取大体积值vmxa，以便计算最大孔隙比。2、最小孔隙比的测定⑴取有代表性的土样4kg，按上法处理；⑵分三次倒入容器振击，先取试样600-800g(数量应振击后比容积多1/3)倒入大容器中，用振动仪以150—200次/min振打容器两侧，同时以30—60次/min速度锤击表面，体积不变止(约5—10min)，一般粗砂少，细砂多；⑶可用电动最小孔隙比仪震动；⑷按上述方法进行两次加土振击，第三次先安套环再加土振击;⑸取下套环，修平体积V三、结果整理⑴计算干密度：min称量m2,准至1g，计算最小孔隙比式中：p、pmaxVmxa、⑶可用电动最小孔隙比仪震动；⑷按上述方法进行两次加土振击，第三次先安套环再加土振击;⑸取下套环，修平体积V三、结果整理⑴计算干密度：min称量m2,准至1g，计算最小孔隙比式中：p、pmaxVmxa、m1、⑵计算孔隙比：式中：e、maxmin=m1/Lmax=m2/Vmin，min—最大、最小干密度(g/cm3)；Vmin—试样最大、最小体积(cm3)；m2—试样重量(g)。emax=(pWGs/pmin)-1emin=(pWGs/pmax)-1最大、最小空隙比em.-minD=(e-e)/(e-e)rmaxdmaxminDr=(pd-PmPPmJ(P启"Pmin)Pd式中：Dr—砂性土的相对密度；ed—砂土或填土的天然空隙比；p—砂土或填土的自然干密度(g/cm3)。d计算相对密度，精确至0.01；进行两次平行试验取平均值，密度误差不超过0.03g/cm3四、实验报告1.砂类土的鉴别分类和代号；砂类土的最大、最小空隙比;砂的相对密度值；确定砂性土的密实状态。(2)界限含水率试验液限塑限联合测定法滚搓法塑限试验缩限试验液限蝶式仪法结果精确到0.1%砂类土的相应空隙比；有机质含量W5%有机质含量W5%有机质含量W5%适于粒径W0.5mm,适于粒径W0.5mm,适于粒径W0.5mm,10mm处自由下落25次合拢13mm砂的相对密度值；确定砂性土的密实状态。(2)界限含水率试验液限塑限联合测定法滚搓法塑限试验缩限试验液限蝶式仪法结果精确到0.1%有机质含量W5%有机质含量W5%有机质含量W5%B适用范围：本试验适用于小于等于0.5mm的土；有机含量小于总质量的5%。C主要仪器：LP-100型液限塑限联合测定仪：锤重100克；椎角30度；盛土杯：直径5cm，深度4-5cm；天平：称量200g,感量0.01g;标准筛：孔径为0.5mm。等D试验步骤：准备工作将有代表性的天然土或者风干土的颗粒研细，过0.5mm的筛；取筛下有代表性土200g,分别放入三个盛土皿中，分别加入不同数量的蒸馏水；水量分别控制在液限a点，略大于塑限c点，二者之间b点，分别调匀，盖上湿布，放置18h以上；测定控制椎入度，a点，液限20±0.2mm，c点大于塑限的锥入深为5mm以下；砂类土可大于5mm;将制备的土样拌均，分层装入盛土杯，压密，刮平。试验工作用光电或数码测定仪，先接通电源，调平，提椎，显零，锥头涂抹凡士林;放式样于升降座上，调升，锥头刚好接触土样，灯亮止；此时锥体自动下落，5s时自动停，读数显示椎入深度；试验毕，按复位，椎体复位，读数为零；重复一次，间距大于1mm,椎入深度误差为0.5mm，取平均值为椎入深度；测定不同土样的含水量。对其他两个土样同样测其椎入深度，含水量。E结果整理以含水量为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制h-W关系曲线，三点应在一直线上。当三点不在一直线上的，通过高含水量的点与其余两点连成两条直线，在hp-wL曲线上查得hp的值，在ab及ac线上查出下沉深度为hp相应的二个含水量，当两个含水量的差值小于2%时，应以该两点含水量的平均值与高含水量的点连一直线。当两个含水量的差值大于、等于2%时，应重做试验。在含水量与圆锥下沉深度的关系图h-W上，查得下沉深度为20mm。所对应的横坐标的含水量即为该土样的液限含水量W;L对于细粒土可用下式计算塑限入土深度h:php=wl/（0.524wl-7.606）对于砂类土可用下式计算塑限入土深度h:php=29.6-1.22Wl+0.017W2「0.0000744w、也可以查图。根据计算或查图得的hp值，再查h-W图，对应的hp值的含水量为塑限含水量Wp值塑性指数应按下式计算：L_近弓式中：I一为塑性指数；p气一为液限含水量，%;%—为塑限含水量，％。F试验报告土的鉴别分类和土的代号；液、塑限联合测定法界限含水量试验的记录；包括工程编号、试样编号、盛土器编号、试样含水量和相应的锥体下沉深度；查得的液限、塑限和计算的塑性指数。4、土的击实了解：击实的工程意义；击实的试验原理（1）通过击实测得土的最大干密度、最佳含水率来指导路基土的压实，使工程用土控制在最佳含水率，才能使工程用土达到接近最大干密度，才具有一定强度。（2）通过击实使土粒重新排列，使土中气体被紧缩的土体挤出，而增加了土粒间的相互嵌挤力和摩擦阻力；对于细粒土更加密实，而增加了土分子间的引力；最佳含水率条件下土中水由自由水向结合水转化，而使土体具有一定的强度。熟悉：土的击实特性；影响压实的因素土的击实特性（1）击实曲线有一个峰值，说明土体只有在某个特定值（最佳含水率）条件下才能被击实至最大干密度；（2）当土偏干时，含水率的变化对土的干密度的影响要比土偏湿时更为明显；（3）土的击实曲线必然为饱和曲线的左下侧，因为击实作用不能将土中封闭气体排出，即击实土也不可能达到完全饱和状态；（4）不同土类的击实特性不同，粗粒土越多，最大干密度越大，而最佳含水率越小。影响压实的因素（1）含水率对土的压实影响最大，严格控制最佳含水率是压实的关键（2）击实功对最佳含水率和最大干密度有一定影响。击实功越大，土的干密度越大，而最佳含水率越小；（3）不同的压实机具对压实也各不相同。普通钢轮压路机和羊角碾、震动压路机压实效果也各不相同，也是压实功不同；（4）土类和土的级配不同对土的压实也不同。掌握：最大干密度；最佳含水率；击实试验击实试验锤重落高内经高容积层数击次功最大粒径轻型I12.5301012.7997327598.225I22.53015.2122177359598.238重型II14.5451012.79975272687.025II24.54515.21221773982677.238（1）实验目的：测定土的最佳含水量和最大干密度，用以指导土的压实生产，增加土基的承载能力和耐久性；（2）实验步骤：土样的制备：a一般情况下，四分法取风干土，小筒3kg，大筒取6.5kg;b最少取五分，含水量以2%递增，都拌合均匀，闷一夜；击实试验：a一夜后分三或五层装筒，按规定量，装一层击一层，拉毛；b击实完成后削平，称量，得湿土重，计算得湿密度；pc取样侧含水量；d计算干密度：试验记录：五个土样有五个含水量，对应五个干密度；（3）绘制击实曲线，找出最大干密度和对应的最佳含水量。击实曲线：通过对五个以上同一种土样，不同含水量的土进行标准击实，而得出不同含水量，对应一个干密度，绘制一个以含水量为横坐标，以干密度为纵坐标的具有一个峰值的光滑的，能确定最大干密度和最佳含水量的曲线（4）按空气体积等于零的不同含水量下，含水量与干密度的曲线由下式计算：I-O-OIK,^+100（5）将饱和曲线绘于击实曲线图右上侧。当试样中有大于25mm（小筒）或38mm（大筒）不超出30%时，筛除，做击实，得最大干密度、最佳含水量，还需进行校正。5、土体压缩性指标及强度指标t_r了解：压缩机理；有效应力原理；与强度有关的工程问题；三轴压缩试二^"验；黄土湿陷试验；回弹模量试验。（1）压缩机理：由于土是固体颗粒的集合体，具有碎散性，因而土的压缩性比钢材、混凝土等材料大得多，并有如下两个特点：土体的压缩变形主要是由于空隙的减小而引起的，土是三项体，被压缩的包括三部分:土粒固体部分的压缩、土中空隙水的压缩、土中气体压缩和挤出。②饱和土的压缩需要定时间才能完成。（2）有效应力原理：饱和土体所受到的总应力为有效应力与孔隙水压力之和，称为有效应力原理或有效应力概念。土的变形和强度只随有效应力而变化，因此，只有通过有效应力分析，才能准确确定土的变形和安全度。（3）与强度有关的工程问题：土的稳定问题，路基边坡、堤坝等稳定；土的压力问题，挡土墙、地下结构物受土压力；承载力问题，房屋地基、路基承载力。（4）三轴压缩试验：相对无侧限抗压试验而言，即有侧限压缩试验。（5）黄土湿陷试验：相对下沉细数试验、自动沉陷系数试验、湿陷起始力试验。湿陷性（collapsibility）：指土在自重压力作用下或自重压力和附加压力综合作用下，受水浸润后结构迅速破坏而发生显著的附加下陷的特征。（5）回弹模量试验：测定土基强度的试验6.4.3回弹模量试验（室内）承载板法适用于不同湿度和密度的细粒土强度仪法适用于不同湿度和密度的细粒土和加固土试验准备：（1）土样的制备：同承载比试验相同；（2）通过击实法测定土的最大干密度和最佳含水量；（3）测定风干土的含水量；（4）试件的制备，同承载比试验相同；试验步骤（1）安装试样于仪器上，承载板置于中央，架设千分表；（2）预压，用预估最大单位压力（p）预压，进行1—2次，每次1min;（3）预压量：含水量大于塑限土p=50—100kPa含水量小于塑限土p=100—200kPa（4）将预定单位压力均分成4—6分，作为每级加载压力；（5）加载1min,,记录千分表读数1..，同时卸载1min,记录千分表卸载读数1妇；（6）逐级加载卸载，加载的最后一级可大于预估荷载1—2级，或回弹变形超过1mm时可停;（7）最初两级荷载可是每级的1/2；结果整理（1）计算每级荷载下回弹变形，1=1-1.jixi（2）以单位压力p为横坐标，以回弹变形1纵坐标，绘制p—1曲线；£=—（I-#2）（3）计算每级荷载下的回弹模量：（4）土体的回弹模量4试验报告误差要求：结果与均值之差不大于5%6.4.4承载板法土基回弹模量测定（现场）设备：①后轴重不小于60kN设有加劲横梁的载重车，测试装置：千斤顶，测力计，球座，百分表，荷载板等、承载板④=30cm；路面弯沉仪：贝克曼梁、百分表、表架各两个；其它；准备工作：（1）选点：水平、均匀、有代表性、无杂物；（2）原地找平，个别坑洼细砂找平，不能全漫；（3）载重车倒进测点，加劲梁中点对准选点；（4）对准加劲梁中点下放承载板，校正水平；（5）安装整个测试装置：球座、千斤顶、应力环于承载板正中；（6）两个弯沉仪测头分别落在承载板两侧立柱上；架设百分表，调零；试验步骤：（1）千斤顶加载预压0.05MPa，1min，卸载1min，稳定表调零；（2）逐级加载，稳1min，读数，卸载，稳1min，读数。反复至回弹变形为1mm止；（3）初期加载小于0.1MPa时，可逐级加0.02MPa，以后可以为0.04MPa；（4）根据情况可以适当调成整数；（5）两弯沉仪读数之差应小于平均值的30%；否则重做。变形计算：（1）回弹变形△L=2（Lj-Lx）式中Lj一加载后弯沉仪读数平均值；lx—卸载后弯沉仪读数平均值；（2）总变形量△L'=2（Lj-L0）式中Lj——加载后弯沉仪读数平均值；Lo——初始加载前弯沉仪读数平均值；（3）总影响量a：最后一级卸载后，取走千斤顶，重读初读数L，汽车开出10m以外，c读终读数Lc，读数差的平均值为总影响量a熟悉：室内压缩性试验与压缩性指标；先期固结压力P与土层天然固结状态判断；强度指标矽；CBR的概念(1)室内压缩性试验与压缩性指标室内压缩性试验是研究土压缩性的基本方法。研究土体一维变形特性的测试方法。通常“压缩”描述的是非饱和土体，“固结”描述的是饱和土体。试样放于压缩器中，分级加压，记录不同时间压缩变形，直到变形量趋于一个稳定的标准值为止，绘制压强与变形曲线，从而求得压缩指标一一压缩系数压缩模量压缩指数、体积压缩系数(压缩模量的倒数)(2)先期固结压力P与土层天然固结状态判断土层曾受过最大固结压力，称为先期固结压力？，目前这种先期固结压力还被用来判断天然土层的固结状态。即：超固结状态、常固结状态、欠固结状态。原状土的先期固结压力的确定取原状土做室内高压固结试验，绘出e-logo曲线；在e-loga曲线的转折点处，找出相应最小曲率半径的点o,过o点作该曲线的切线ob和平行于横坐标的水平线oc；作Zboc的分角线od，延长e-logo曲线后段的直线段与od线相交于a点；则a点所对应的有效固结压力，即为该原状土的前期固结压力。隹M—已注期由蜜吉J土1力白勺确定适用于：饱和的粘质土，只压缩时可以用非饱和土强度指标c,C：反映土的抗剪变化的规律；⑷CBR的概念:CBR又称加州承载比，是用于评定路基土和路面材料的强度指标。试验方法有：室内法、室外法、落球式快速测定法。CBR指贯入试样2.5mm时，单位压力对标准碎石灌入量时标准强度的比值。掌握：固结试验；直接剪切试验；无侧限抗压强度；承载比(CBR)试验(1)固结试验单轴固结仪法试验目的:测定土的单位沉降量压缩系数压缩模量压缩指数回弹指数固结系数原状土的先期固结压力压缩系数：表示单位压应力作用下，而引起的土体的孔隙比的变化称为土的压缩系数。其表示式为：a—*一。压缩指数：同样是反映土的压缩性能的一项指标，与压缩系数一样，其值越大，土的压缩性越高。其表示式为：Cc=d—e2As(2Cc=d—e2As(2)直接剪切试验粘质土的慢剪试验测定粘质土抗剪强度指标剪速0.02mm/min粘质土固结快剪试验渗透系数小于10-6cm/s粘性土剪速0.8mm/min粘质土的快剪试验渗透系数小于10-6cm/s粘性土剪速0.8mm/min直接剪切试验这是一种快速有效求抗剪强度指标的方法，一般工程中普遍使用。直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移，测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪，该仪器的主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在盒内上下两块透水石之间。试验时，由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试件施加某一垂直压力。，然后等速转动手轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒的水平接触面上产生剪切变形，直至破坏，剪应力的大小可借助与上盒接触的量力环的变形值计算确定为了近似模拟土体在现场受剪的排水条件，直接剪切试验可分为快剪、固结快剪和固结慢剪三种方法:快剪试验是在试样施加竖向压力。后，立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪是允许试样在竖向压力下充分排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。慢剪试验则是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切破坏。无侧限抗压试验；a测试试件在无侧限条件下，抵抗轴向压力的极限强度。b适用于测定饱和软粘土的无侧线抗压强度和灵敏度灵敏度：原状土无侧线抗压强度与重塑土无侧线抗压强度之比用st表示。式中孔为原状土样的单轴抗压强度;匕为重塑土样的单轴抗压强度。结构性越强的土，灵敏度越大。原状土无侧限抗压试验A、土样的制备一般土样直径d=40mm，高h=10cmB试验步骤制备好的土样称重，精确到0.1g；剩余土测含水率；用游标卡尺测量高度h，测量试件上、中、下三个直径d1,d2,d3;计算直径：d=(d1+2d2+d3)/4；试件底面、侧面涂抹凡士林;；将试件放于允许膨胀压缩下加压板上，转动手轮，使加压板刚接触试件；测力计归零；以轴向应变1%—3%速度转动手轮(0.06—0.12mm/min)，试验在8—20min内完成；应变在3%以内每0.5读一次数，捣3%后每1%读一次；百分表到峰值稳定，再到3%—5%停止；卸荷，取下试件，描述破坏情况；若测灵敏度，则刮去凡士林，再加土，拌和，制成原状，重复试验；C、结果整理：轴向应变：£.=/h/h/h=n/L-R式中：£.一轴向应变(％)；H一试件起始高度(mm)；/h一轴向变形(cm)；N—手轮转数；/L一转一转压板升高值(0.01mm)R一百分表读数(0.01mm)。计算试件平均轴向断面积Aa=A/(1-£J式中A一校正后试件断面积(cm);A一起始断面积(cm).A试件所受轴向压应力6=10CR/AAC-测力计校正系数(N/0.01mm)R-百分表读数(0.01mm)。以应力为纵坐标，以应变为横坐标，绘制应力一应变曲线，以最大应力作为无侧限抗压强度；最大应力若不明显，取应变15%处应力作为无侧限抗压强度。计算灵敏度：式中乳为原状土样的单轴抗压强度；匕为重塑土样的单轴抗压强度。⑷承载比(CBR)试验(室内)A试验目的：确定土质的抗变形能力和承载能力；B适用范围：式样最大粒径控制在25mm之内，最大不超过38mm；C试验定义：采用灌入量为2.5mm的单位压力与标准压力之比，称之为该材料的承载比，以CBR计；

路基填料最小强度项目分类路