铁路土工试验检测

土工试验检测一、土的工程分类1.1土的分类依据：

（1）土的颗粒组成特征。

（2)土的塑性指标：液限（WL）、塑限（WP）、塑性指数（IP）。

(3)土中有机质存在情况。1.2土分类总体系土巨粒土细粒土粗粒土特殊土漂石土卵石土砾类土砂类土粉质土黏质土黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土、冻土1.3土类名称可用一个基本代号表示。（1）当由两个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示副成分（土的液限或土的级配）。如：

CL其中C表示黏土，L表示低液限，CL表示低液限黏土。

SW其中S表示砂，W级配良好，SW表示级配良好砂。

（2）当由三个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示液限的高低（或级配的好坏），第三个代号表示土中所含次要成分。如：

CLS其中C表示黏土，L表示低液限，S表示砂，CLS表示含砂低液限黏土。二、土的击实试验

1、目的和适用范围击实试验是测定试样在标准击实功作用下含水率与干密度之间的关系，从而确定该试样的最优含水率和最大干密度。本试验分轻型击实和重型击实，应根据工程要求和试样最大粒径选用。表1-1试验方法编号击锤击实筒护筒层数每层击数击实功（kJ/m3）最大粒径（mm）锤底直径（mm）锤质量（kg）落高（mm）内径（mm）高（mm）容积（cm3）高度（mm）轻型Q1512.5305102116947.4503256005Q2512.53051521162103.95035660020重型Z1514.5457102116947.45052527005Z2514.54571521162103.950556270020Z3514.54571521162103.950594270040当试样中粒径大于各方法相应最大粒径5mm、20mm或40mm的颗粒质量占总质量的5%~30%时，其最大干密度和最优含水率应进行校正。2、仪器设备（1）标准击实仪（2）烘箱及干燥器：可用电热烘箱或温度能保持105~110℃的烘箱。（3）天平：称量200g，感量0.01g

（4）台秤：称量15kg，感量5g

（5）标准筛：孔径40mm、20mm、5mm各一个（6）其他：修土刀、推土器、铝盒、量筒等3、试样制备3.1可分别采用干法和湿法两种准备试样。3.2干土法（土不得重复使用）

3.2.1将代表性试样风干或低于50℃温度下进行烘干。烘干后以不破坏试样的基本颗粒为准。将土碾碎，过5mm、20mm或40mm筛，拌和均匀备用。试样数量：小直径击实筒最少20kg，大直径击实筒最少50kg。按四分法至少准备5个试样，分别加入不同水分（按2%~3%含水率递增），拌匀后闷料一夜备用。

3.2.2用烘干法测定试样风干含水率。按试样的塑限估计最优含水率，在最优含水率附近选择依次相差约2%的含水率制备一组试样至少5个，其中2个含水率大于塑限，2个含水率小于塑限，1个接近塑限。加水量可用下式计算：公式式中：mw/------所需加水量（g）；

m0------风干试样含水率（g）；

W0------风干试样含水率（%）；

W/------要求达到的含水率（%）

3.2.3按预定的含水率制备试样。根据击实筒容积大小，每个试样取2.5kg或6.5kg，平铺于不吸水的平板上，洒水拌和均匀，然后分别放入有盖的容器里静置备用。高塑性黏土静置时间不得小于24h，低塑性黏土静置时间可缩短，但不应小于12h。

3.3湿土法（土不得重复使用）：将天然含水率的试样碾碎过5mm、20mm或40mm筛，混合均匀后，按选用击实筒容积取5份试样，其中一份保持天然含水率，其余4份分别风干或加水达到所要求的不同含水率。制备好的试样要完全拌匀，保证水分均匀分布。4、试验步骤4.1称取击实筒质量（m1）并作记录。4.2将击实筒放在坚实的地面上，安装好击实筒及护筒（大直径击实筒要放入垫块），内壁涂少许润滑油。每个试样应根据表1-1规定，分层击实。每层高度应近似，整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层土的击实，击实时击锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样面，第一层击实完后，将试样层面“拉毛”，重复上述方法进行其余各层土的击实。击实后，试样不应高出筒顶面6mm。4.3击实完后拆去护筒，用修土刀细心修平筒顶部试样，拆除底板，当试样底面超出筒外时，也应修平。擦净筒外壁，称量筒和试样的总质量m2，准确至5g。4.4用推土器推出筒内试样，从其中心处取2个代表性试样放入铝盒，称量铝盒及湿样质量m湿+盒，准确至0.01g。揭开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度105~110℃恒温下烘干。将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器内冷却（一般只需0.5~1h即可）。冷却后盖好盒盖，称铝盒及干样质量m干+盒，准确至0.01g。土的类别烘干时间烘干温度冷却时间细粒土不得少于8h105~110℃0.5~1h砂类土不得少于6h105~110℃有机质含量大于5%的土12~15h60~70℃含石膏的土12~15h60~70℃4.5用烘干法测其含水量，计算至0.1%。两个试样含水量的精度应符合规定。

测定含水量用试样的数量

最大粒径(毫米)试样质量(克)个数（每个不同含水率）<515--202约5约501约20约2501约40约50015、结果整理

5.1按下式计算土样的湿密度式中：ρ------击实后试样的湿密度（g/cm3）；

m2------击实后筒和湿样总质量（g）；

m1------击实筒质量（g）；

V------击实筒体积（cm3）

5.2按下式计算土样的含水率式中：ω------试样含水率（%）；

m湿------试样烘干前的湿质量（g）；

m干------试样烘干后的干质量（g）

5.3按下式计算土样的干密度式中：ρd------试样干密度（g/cm3）；

ρ-------试样湿密度（g/cm3）；

ω-------试样含水率（%）

5.4绘制干密度与含水率的关系曲线图

横坐标：含水率（%），纵坐标：干密度（g/cm3），

曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含水率。若曲线不能绘出正确的峰值点，应进行补点。5.5击实试验记录样表5.6精密度和允许差

本试验含水率进行两次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定。

含水率测定的允许平行差值含水率（%）允许平行差值（%）含水率（%）允许平行差值（%）含水率（%）允许平行差值（%）5以下0.340以下≤140以上≤26、报告（略）三、界限含水率试验1、一般规定1.1液限是黏性土从可塑状态过渡到流动状态时的界限含水率；塑限是黏性土从可塑状态过渡到半固体状态时的界限含水率；缩限是土由半固体状态过渡到固体状态时且体积不再收缩时的界限含水率。1.2本试验目的是测定黏性土的液限、塑限和缩限，用于计算塑性指数、液性指数的土的分类。1.3本试验适用于粒径小于0.5mm颗粒组成的土。（一）液限、塑限联合测定法1、本试验采用下列仪器设备：（1）液限塑限联合测定仪；锥质量为76g，锥角为30°，读数显示形式宜采用光电式、数码式、游标式、百分表式。（2）盛土杯：直径40~50mm，深度30~40mm。（3）天平：称量200g，感量0.01g。（4）其它：烘箱、筛(孔径0.5mm)、调土刀、称量盒、干燥器、凡士林等。2、试验步骤：2.1本试验应采用保持天然含水率的土样制备试样。在无法保持土的天然含水率情况下，也可以用风干土制备试样。2.2当采用天然含水率的土样时，应筛除大于0.5mm的颗粒，然后分别按下沉深度为3~5mm、9~11mm及16~18mm（或分别按接近液限、塑限和二者中间状态）制备不同稠度的土膏，静置湿润。静置时间可根据含水率的大小而定。2.3当采用风干土样时，取过0.5mm的筛的代表性试样约200g，分成3份，分别放入3个盛土器皿中，加入不同数量的纯水，使分别达到2.2.2中所述的3种稠度状态，调成均匀土膏，然后用玻璃和湿布盖住或放在密封的保温器中，静置24h。2.4将制备的土膏充分搅拌均匀，分层装入盛土杯，用力压密，使空气逸出。对于较干的土样，应先充分搓揉，用调土刀反复压实，试杯装满后，刮成与杯边齐平。2.5用光电式或数码式液限塑限联合测定仪测定时，接通电源，调平机身，打开开关，提上锥体(此时刻度或数码显示应为零)，锥头上涂少许凡士林。将装好土样的试杯放在升降座上，转动升降旋钮，试杯徐徐上升，土样表面和锥尖刚好接触，指示灯亮，停止转动旋钮，锥体立刻自行下沉，5秒时，自动停止下落，读数窗上或数码管显示锥入深度h。试验完毕，按动复位按钮，锥体复位，读数显示为零。2.6改变锥尖与接触位置(锥尖两次锥入位置距离不小于1厘米)，重复上述步骤，得锥入深度h2、h1、h3允许误差为0.5mm，否则，应重作，取h1、h2平均值作为该点的锥入深度h。2.7去掉锥尖入土处的凡士林，取10克以上的土样两个，分别装入称量盒内，称质量(准确至0.01g)，测定其含水率ω1、ω2(计算至0.1%)。计算含水量平均值ω。2.8重复本规程2.4至2.7步骤，对其它两个含水量土样进行试验，测其锥入深度和含水率。3、结果整理：3.1计算试样的含水率式中：ω------试样含水率（%）；

m湿------试样烘干前的湿质量（g）；

m干------试样烘干后的干质量（g）3.2在双对数坐标上，以含水量ω为横坐标，锥入深度h为纵坐标，点绘a、b、c三点含水量的h—ω图，连此三点，应呈一条直线。如三点不在同一直线上，要通过a点与b、c两点连成两条直线，在圆锥下沉深度为2mm处可查得相应的两个含水率。当两个含水率的差值小于2%时，以该两点含水率的平均值与a点连成一直线。当两个含水率的差值大于2%时，应重做试验。含水量与锥入深度关系图3.3在图中，下沉深度为17mm所对应的含水率为液限；下沉深度为10mm所对应的含水率为10mm液限；下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限。取值发百分数表示，准确至0.1%。3.4塑性指数塑性指数是指液限和塑限的差值（省去%号），即土处在可塑状态的含水量变化范围。该值越大，表明土的颗粒越细，比表面积越大，土中粘粒或亲水矿物含量越高，是用来对粘性土分类的。式中：IP------塑性指数；

WL------液限（%）；

WP------塑限（%）。

3.5液性指数：对粘性土来说，液性指数是判断土的软硬状态的。液性指数≤0坚硬；0<液性指数≤0.25硬塑；0.25<液性指数≤0.75可塑；0.75<液性指数≤1软塑；液性指数>1流塑。液性指数与土的类别及含水量有关，同一种土，含水量越大则液性指数越大，土质越软。式中：IL------液性指数，计算至0.01；

W------天然含水率（%）。3.6含水比：天然含水率与液限的比值。式中：αw------含水比4、记录样表液限塑限联合试验记录试验次数h1（mm）h2（mm）（mm）盒号湿土质量（g）干土质量（g）含水率（%）平均含水率（%）14.84.74.87318.3915.5518.318.41519.7516.6818.429.89.99.81119.0715.6322.022.03221.4817.6122.0316.917.017.01826.8221.0727.326.45125.3319.9027.3h—ω图液限含水率（%）

（h=17mm）26.4液限含水率（%）

（h=10mm）\塑限含水率（%）

（h=2mm）17.8塑性指数IP（%）8.65、精密度和允许误差本试验进行两次平行测定，取其算术平均值，以整数（%）表示。其允许差值为：高液限土小于或等于2%，低液限土小于或等于1%。6、报告（略）（二）碟式仪法液限试验：按碟式液限仪法测定土的液限，适用于粒径小于0.5mm以及有机质含量不大于试样总质量5%的土。（三）搓条法塑限试验：按滚搓法测定土的塑限，适用于粒径小于0.5mm以及有机质含量不大于试样总质量5%的土。（四）收缩皿法缩限试验：土的缩限是扰动的黏质土在饱和状态下，因干燥收缩至体积不变时含水率。适用于粒径小于0.5mm以及有机质含量不超过5%的土。四、改良土试验1、一般规定1.1改良土是有土中掺入适量的水泥、石灰、粉煤灰等掺合料或其他固化剂，按最优含水率加水拌和，经压实及养生后，抗压强度满足工程要求的混合料。1.2本试验适用于粒径小于40mm的水泥改良土、石灰改良土、水泥石灰改良土、水泥粉煤灰改良土、石灰粉煤灰改良土、水泥石灰粉煤灰改良土等各种混合料的击实、无侧限抗压强度和水泥石灰的剂量试验。1.3本试验取样，可用下列方法：

1.3.1四分法：将样品按照要求过一定孔径的筛子，然后混合，平铺成圆形，分成四等分，取相对的两份混合，然后再平分，直到达到自己的要求。

1.3.2分料器法：将样品充分拌和后通过分料器，保留一部分，另一部分再通过分料器，如此重复进行，直至达到要求的样品数量为止。1.4本试验含水率测定，应根据试样颗粒大小分别称取：细粒土约50g，准确至0.01g；粗粒土约500g，准确至0.2g，碎石类土约2000g，准确至1g。用烘干法测定。1.5按预定干密度制成的各种改良土作无侧限抗压强度的试件，采用高径比为1的圆柱体。（一）、改良土击实试验1、击实试验1.1本试验采用的仪器设备同土的击实试验。1.2试料准备应符合下列规定：

1.2.1改良土的试料取风干试样，按规定过筛，用四分法取样，细粒土不少于30kg，粗粒土不少于35kg，碎石类土不少于40kg。

1.2.2根据工程要求选用合适的击实法。

1.2.3在试验的前一天，应按烘干法分别测定土、石灰、粉煤灰等试样的风干含水率，水泥含水率应为零。

1.2.4改良土混合料应根据设计文件要求的配合比和实测各种风干试样的含水率进行配制。1.3试验操作

1.3.1试样制备与土工击实试样制备相同。

1.3.2试料的浸润时间为生石灰不少于24h；黏性土12~34h；粉性土6~8h；砂性土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等约4h；含土很少的未筛分碎石、砂砾和砂约2h。

1.3.3按配合比所需水泥用量加入浸润后的试料中，拌均匀后，在1h内完成击实试验全过程，超过1h的试样应作废（石灰和石灰粉煤灰改良土除外）。

1.3.4击实试验与土工击实试验操作过程相同。2、试验结果计算：2.1按下式计算改良土的密度式中：ρ------改良土的密度（g/cm3），计算至0.01g/cm3；

m2------击实后筒和湿样总质量（g）；

m1------击实筒质量（g）；

V------击实筒体积（cm3）2.2按下式计算改良土的含水率式中：ω------改良土的含水率（%）

m湿------试样烘干前的湿质量（g）；

m干------试样烘干后的干质量（g）

2.3按下式计算改良土的干密度式中：ρd------改良土的干密度（g/cm3），计算至0.01；

ρ-------改良土的密度（g/cm3）；

ω-------试样含水率（%）

2.4绘制干密度与含水率的关系曲线图横坐标：含水率（%），纵坐标：干密度（g/cm3），曲线上峰值点的纵、横坐标分别表示该改良土的最大干密度和最优含水率。最大干密度准确至0.01g/cm3。最优含水率大于12%时，准确至1%；在6%~12%时，准确至0.5%；小于6%时准确至0.2%。若曲线不能绘出正确的峰值点时，应进行补点。2.5本试验进行平行试验，允许平行差值应符合下表规定，取算术平均值：土类最大干密度允许平行差值最优含水率允许平行差值改良细粒土不应超过0.05g/cm3最优含水率＜10%，不应超过0.5%最优含水率＞10%，不应超过1.0%改良粗粒土不应超过0.08g/cm3改良碎石类土2.6试验记录及试验报告（格式与土工击实试验记录格式相同）（二）、无侧限抗压强度试验无侧限压缩仪示意图

1----轴向加压架2----轴向测力计3----试样4----上、下传压板5----手轮或电动转轮6----升降板7----轴向位移计1、本试验应采用下列仪器设备：（1）圆孔筛：孔径为10mm、20mm、40mm。（2）试模的尺寸（直径×高）：细粒土（50×50）mm、粗粒土（100×100）mm、碎石类土（150×150）mm。（3）脱模器。（4）测力计。（5）恒温恒湿箱或混凝土标准养护室。（6）水槽：深度应比试件高50mm。（7）材料试验机：大于200kN（8）天平：称量200g，分度值0.01g；台称称量10kg，分度值5g。（9）其他设备：量筒、拌和工具、漏斗、烘箱、称量盒等。2、试料准备：2.1取具有代表性的风干试料，将试料过筛（细粒土应除去大于10mm颗粒；粗粒土除去大于20mm颗粒；碎石类土除去大于40mm颗粒）备用，备用试料数量：细粒土1.1~1.3kg，粗粒土16~17kg，碎石类土74~78kg。在预定试验的前一天测定风干含水率。2.2混合料的最优含水率和最大干密度应按要求先进行击实试验确定。2.3试件应符合下列规定：

2.3.1同一改良土制备相同状态的试件数量：细粒土不少于6个（一次称取6个试件的试料）；粗粒土不少于9个（一次称取3个试件的试料）；碎石类土不少于13个（一次称取1个试件的试料）。

2.3.2试模尺寸及所需干料质量

试模类型试模尺寸（mm）干料质量（g）小试件φ50×50180~210中试件φ100×1001700~1900大试件φ150×1505700~6000所需风干试料质量由下式计算。mg=mdg（1+0.01ωg）式中：mg------风干改良土试料质量（g）；

mdg------改良土干试料的质量（g）；

ωg------改良土试料的风干含水率（%）

2.3.3将称取的风干试料放入方盘，按下式计算应向试料中加的水量（细粒土使其含水率较最优含水率小3%，粗料土、碎石类土按最优含水率计算）。当试料是石灰改良土和水泥、石灰综合改良土，可先将石灰和试样一起拌匀，装入密封容器中浸润备用，水泥应在临试验前加入拌和。浸润时间：生石灰不少于24h；黏性土12~24h；粉性土6~8h；砂性土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等约4h；含土很少的未筛分碎石、砂砾或砂约2h。式中：mw------混合料中应加的水量（g）；mo------混合料中风干土或集料的质量（g）；mc------混合料中风干石灰（或水泥）的质量（g）；

wO------混合料中土或集料的风干含水率（%）；

wC------混合料中石灰（或水泥）风干含水率（%）；w/------混合料要求达到的含水率（%）。2.3.4浸润过的试料，细粒土在拌和过程中加入预留的3%水，使混合料达到最优含水率。拌和均匀的加有水泥的混合料应在1h内按下述方法制成试件，超过1h应作废，其他混合料不受限制，但也应尽快成型试件）。2.4试件制备可采用静力压实法或狠狠锤击法。2.4.1静力压实法：利用反力架和液压千斤顶将混合试料压入试模中。式中：msg------应取浸润混合料数量（g）；

Wsg------浸润混合料的含水率（%）；

ρdg------改良土试件的干密度（g/cm3）；

V------试模的容积（cm3）。2.4.2锤击法：以击实试验用的击锤将上下压柱击入已放有试料的试模内。2.5试件的养生：2.5.1试件脱模称重、量高后立即放入密封的恒温恒湿箱内进行养生，中、大试件应先用塑料薄膜包复。2.5.2养生共7天，养生第六天泡水24h，水面高出试件顶部2.5cm。养生温度应保持（20±3）℃。2.5.3养生最后一天，取出试件用软布吸去表面余水，将试件再次称重、量高。养生期间试件质量损失：小试件不得超过1g；中试件不得超过4g；大试件不得超过10g。超过规定的应作废。2.6试验操作：2.6.1取养生到龄期的试件用游标卡尺量取试件高度，准确至0.1mm。2.6.2将试件安装在材料试验机的升降台上进行伉压试验。在试验过程中，应使试件的变形等速增加，并保持速率约为1mm/min，记录试件被破坏时的最大压力。2.6.3从破碎试件中取代表性试样，测基含水率。2.7按下式计算：式中：RC------无侧限抗压强度（MPa），小于2.0MPa计算至0.01MPa；大于2.0MPa计算至0.1MPa。

P------试件破坏时的最大荷载（N）；

A------试件面积（mm2）。2.8本试验允许相对标准偏差应符合下列规定：2.8.1无侧限抗压强度相对标准偏差：

2.8.2允许相对标准偏差CV%：小试件：CV不大于10%中试件：CV不大于15%大试件：CV不大于20%2.9试验记录及报告。（略）（三）水泥或石灰剂量测定（EDTA滴定法）1．试验目的测定水泥或石灰稳定土中水泥或石灰的剂量，也可用以检查拌和的均匀性。2．仪器设备滴定管、滴定台、滴定管夹、大肚移液管、锥形瓶、烧杯、容量瓶、研钵、pH试纸（pH值12~14）、搪瓷杯、搅拌棒等。3．试剂（1）0.lmol／L乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA二钠）标准溶液（2）10%氯化铵（NH4Cl）溶液（3）1.8%氢氧化钠NaOH（内含三乙醇胺）溶液（4）钙指示剂4．准备标准曲线4.1从现场取具代表性的石灰、土或集料，风干后分别过2.0mm或2.5mm筛，并测其风干含水率。4.2当风干混合料质量为300g时，由下式计算混合料的组成，单位为g：①干混合料质量=300g/（1+0.01×最佳含水量）；②干土质量=干混合料质量／（1+石灰或水泥剂量）；③干石灰（或水泥）质量=干混合料质量－干土质量；④风干土质量=干土质量×（1+土的风干含水量）；⑤风干石灰质量=干石灰×（1+石灰的风干含水量）；应加水的质量=300－风干土质量－风干石灰质量4.3准备5种试样，每种2个样品，水泥或石灰剂量分别为0%、2%、4%、6%、8%，每份风干混合料为300g。4.3.1试样1：称2份300g集料分别放在2个搪瓷杯内，集料的含水率应等于现场预期达到的最佳含水率。混合料中加入的水应与现场所用的水相同。4