土工基本知识

土工基本知识土的概念土是地壳表层的岩石长期经受风化作用和水流、冰川、风灯自然力的剥蚀、搬运及堆积作用而生成的松散沉积物。土的工程应用1、填料：作为公路、铁路路基填筑材料。在客运专线铁路的施工中，提出将填料作为建筑材料对待，以控制路基施工质量。2、地基基础作为建筑物的地基。3、构筑物的周围介质土的三相组成土的物理力学性质与其结构有密切关系，首先应了解其三相组成概念。根据土的三相组成，了解密度、颗粒密度、含水率、孔隙比、孔隙率、饱和度等指标的概念和计算方法。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、体积的相对比例变化，都会引起土的物理力学性质的变化。土的三相示意图mmamwmsvvavwvs土常用的物理指标密度、颗粒密度、含水率、孔隙比、孔隙率、饱和度1、密度单位体积土的质量称为土的密度（g/cm3）2、颗粒密度土体内的固体颗粒质量与颗粒体积的比值，称为颗粒密度（g/cm3）3、干密度单位体积内土粒的质量（g/cm3）4、含水率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。5、孔隙比土中的孔隙体积与土固体颗粒体积的比值称为孔隙比。6、孔隙率土中孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率（%）。7、饱和度土中水分所占体积与全部孔隙所占体积之比，称为饱和度（%）土作为填料时的分类土在作为填料时，不同行业有相应的分类方法和定名方法，现就铁路和公路的相关规定作如下介绍。《铁路路基设计规范》（TB10001-2005）中对填料的规定5.2.1、普通填料按颗粒粒径大小可分为三大类别：巨粒土、粗粒土和细粒土。5.2.2、巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，按表5.2.2分为A、B、C、D组。5.2.3细粒土填料应按表5.2.3分为粉土、黏性土和有机土。粉土、黏性土应采用液限含水率WL进行填料分组：当WL

＜40%时，为C组；当WL

≧40%时，为D组。有机土为E组。注：1液限含水率试验采用圆锥仪法，圆锥仪总质量为76g，入土深度10mm。

2A线方程中的WL按去掉%符号后的数值进行计算。D线：IP=17C线：IP=10B线：WL=40A线：IP=0.63（WL-20）TB10001-20056.2.1基床表层填料的选用应符合下列要求：1Ⅰ级铁路应选用A组填料（砂类土除外），当缺乏A组填料时，经经济必选后可采用级配碎石或级配砂砾石。2Ⅱ级铁路应优先选用A组填料，其次为B组填料。对不符合要求的填料，应采取土质改良或加固措施。3填料的颗粒粒径不得大于150mm。6.2.2基床底层填料的选用应符合下列要求：1Ⅰ级铁路应选用A、B组填料，否则应采取土质改良或加固措施。2Ⅱ级铁路可选用A、B、C组填料。当采用C组填料时，在年平均降水量大于500mm地区，其塑性指数不得大于12，液限不得大于32%，否则应采取土质改良或加固措施。3填料的颗粒粒径不得大于200mm，或摊铺厚度的2/3。7.2.1路堤基床以下部位填料，宜选用A、B、C组填料。当选用D组填料时，应采取加固或土质改良措施；严禁使用E组填料。《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）中相关规定5.2.1基床以下路堤填料1基床以下路堤应选用A、B组填料和C组碎石类、砾石类填料。2当选用C组细粒土填料时，应根据填料性质进行改良。3当选用硬质岩石及不易风化的软质岩的碎石时，应级配较好，块石类填料的粒径不得大于15cm。5.2.2基床底层填料1基床底层应选用A、B组填料或改良土。2块石类作为基床底层填料时，应级配良好，其粒径不应大于10cm。5.2.3基床表层填料1基床表层填料应采用级配碎石、级配砂砾石和沥青混凝土。《公路土工试验规程》JTGE40-2007中相关规定从铁路、公路对土的分类标准中可以得知：其主要方法是首先对土进行颗粒分析，根据颗粒分析结果进行分组，对于细粒土，再根据液塑限分析结果进行分类。各行业针对土工的质量指标铁路公路建筑铁路路基结构形式基床以下路堤基床铁路路基由基床和基床以下路堤组成，基床部分厚度为2.5m，其中包括了基床表层（0.6m）和基床底层（1.9m）。《京沪高速铁路设计暂行规定》中规定，路基基床由表层和底层组成，表层厚度为0.7m，底层厚度为2.3m，总厚度为3.0m。基床以上为道床，针对不同的结构有不同的道床形式，主要分为有碴和无碴两种。道床路堑《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）中的相关规定1.0.2本标准适用于旅客列车设计行车速度等于或小于160km/h的客货列车共线运行的新建、改建标准轨距铁路路基工程施工质量的验收。5.1.4路堤填料种类、质量应符合设计要求。填筑前应对取土场填料进行取样检验；填筑时应对运至现场的填料进行抽样检验，当填料土质发生变化或更换取土场时重新进行检验。填料种类颗粒级配相对密度液、塑限击实试验大于5mm颗粒的单位体积重大于20mm颗粒的单位体积重大于40mm颗粒的单位体积重细粒土及粉砂、黏砂————每5000~10000m3每5000~10000m3每5000m3——每5000m3粗粒土（除粉砂、黏砂外）每10000m3每10000m3————每10000m3——每10000m3碎石类土每10000m3每10000m3——每5000~10000m3——每10000m3——块石类土每10000m3————————————表5.1.4填料的检验项目、检验数量TB10414-2003注：1、表列数字为进行一次试验的填料体积（m3）；2、大于5、20、40mm颗粒的单位体积重系进行密度校正计算时应做的试验；3、当细粒土中含粗颗粒的最大粒径大于重型击实试验试筒所规定的最大粒径时，超过尺寸的粗颗粒应做颗粒密度试验。5.1.6路堤每一填筑层全宽应采用同一种填料，压实质量应符合本标准附录c的规定；不同种类填料（除块石类混合料外）应采用双指标控制，并符合下列规定：1细粒土和砂类土中的黏砂土、粉砂土，应采用压实系数和地基系数；2砂类土（黏砂土、粉砂土除外），应采用相对密度和地基系数；3砾石类土和碎石类土，应采用孔隙率和地基系数；4块石类混合料，应采用地基系数。表5.1.6基床以下路堤填筑层压实质量的检验数量、检验方法填料种类检验数量检验方法各种土类每填高0.9m，纵向每100m检查2个断面4点，距路基边缘2m处2点、中间2点，不足0.9m也检查2个断面4点K30平板载荷仪细粒土和黏砂土每层沿纵向每100m等间距检查2个断面6点，每断面左、中、右各1点，左、右点距路基边缘1m处环刀法、核子密度仪粗粒土、细粒土灌砂法、气囊法粗粒土、细粒土、碎石类、最大粒径小于60mm的块石类土灌水法TB10414-20036.1.6路堤基床底层全宽应采用同一种填料填筑，其压实质量应符合本标准附录B的规定；不同种类填料（除块石类混合料外）应采用双指标控制，并应符合下列规定：1细粒土和黏砂土，应采用压实系数和地基系数；2砂类土（黏砂土除外），应采用相对密度和地基系数；3砾石类土和碎石类土，应采用孔隙率和地基系数；4块石类混合料，应采用地基系数。表6.1.6基床填筑层压实质量的检验数量、检验方法填料种类检验数量检验方法各种土类每填高0.9m，纵向每100m检查2个断面4点，距路基边缘2m处2点、中间2点，不足0.9m也检查2个断面4点K30平板载荷仪细粒土和黏砂土每层沿纵向每100m等间距检查2个断面6点，每断面左、中、右各1点，左、右点距路基边缘1m处环刀法、核子密度仪粗粒土、细粒土灌砂法、气囊法粗粒土、细粒土、碎石类、最大粒径小于60mm的块石类土灌水法挡土墙墙后填料的种类、质量应符合设计要求；压实质量应符合设计要求。《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）中的相关规定基床以下路堤的压实标准应根据填料类别按下表采用双指标控制。项目压实标准改良细粒土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土地基系数K30（MPa/m）≥90≥110≥130孔隙率n（%）——＜31＜31压实系数K≥0.90————基床底层普通填料、物理改良土压实标准应根据填料类别按下表采用地基系数、动态变形模量和孔隙率（或压实系数）三项指标控制。基床底层压实质量标准填料压实标准改良细粒土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土A、B组填料及改良土地基系数K30(MPa/m)≥110≥130≥150动态变形模量Evd（MPa）≥40≥40≥40压实系数K≥0.95————孔隙率n——＜28%＜28%基床表层压实质量标准填料压实标准地基系数K30(M