土工试验的基本知识及操作流程

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1、土工试验的基本知识土工试验的基本知识 及操作流程及操作流程一、一、土的演变及与工程的关系土的演变及与工程的关系 二、二、土的组成及基本物理指标土的组成及基本物理指标 三、三、土工试验项目土工试验项目 四、试验前的准备四、试验前的准备 五、试验的操作五、试验的操作 六、试验认识的误区六、试验认识的误区 七、试验的一些经验性总结七、试验的一些经验性总结土工试验的基本知识及操作流程土工试验的基本知识及操作流程目录目录一、土的演变及与工程的关系一、土的演变及与工程的关系 1 1. .土的形成土的形成 土是岩石风化的产物。土是岩石风化的产物。 物理风化物理风化-岩石暴露在大气层内，受风岩石暴露在大气层内

2、，受风 、霜、雨、雪的侵蚀，以及受温度升降变、霜、雨、雪的侵蚀，以及受温度升降变 化的影响，裂隙水结冰等原因，使岩石崩化的影响，裂隙水结冰等原因，使岩石崩 解成块。解成块。 化学风化化学风化-这些碎块再与水、二氧化碳这些碎块再与水、二氧化碳 、氧气接触发生化学作用。、氧气接触发生化学作用。 生物风化生物风化-岩石在风化过程中与自然界岩石在风化过程中与自然界 的生物发生相互作用。的生物发生相互作用。一、土的演变及与工程的关系一、土的演变及与工程的关系 2 2、土与工程的关系、土与工程的关系 地基地基-作为建筑物作为建筑物( (桥涵、楼房等桥涵、楼房等) )或构筑或构筑 物物( (路基等路基等)

3、)的地基，如承载力、变形；的地基，如承载力、变形； 填料填料-作为土工构筑物作为土工构筑物( (路基、堤坝等路基、堤坝等) )的的 填料；填料； 介质介质-作为构筑物作为构筑物( (渠道、黄土隧道等渠道、黄土隧道等) )的的 周围介质，如基坑支护、降水、渗漏等。周围介质，如基坑支护、降水、渗漏等。一、土的演变及与工程的关系一、土的演变及与工程的关系 3 3、土工试验的重要意义、土工试验的重要意义 土用于地基，会出现地基的变形和稳定问土用于地基，会出现地基的变形和稳定问 题；用作填料，存在土的压实和变形问题题；用作填料，存在土的压实和变形问题 ；用于介质，需考虑土的渗流和抗渗稳定；用于介质，需考

4、虑土的渗流和抗渗稳定 性问题。研究解决以上问题，涉及到土的性问题。研究解决以上问题，涉及到土的 物理、力学、化学性能。要评价土的以上物理、力学、化学性能。要评价土的以上 性能，须通过土工试验来获取土的各项性性能，须通过土工试验来获取土的各项性 能指标。尤其在研究不良地基处理方案时能指标。尤其在研究不良地基处理方案时 ，实测的试验指标是优选技术措施的重要，实测的试验指标是优选技术措施的重要 依据。依据。二、土的组成及基本物理指标二、土的组成及基本物理指标 1 1、土的三相体概念、土的三相体概念 土是由固体颗粒、水分和空气三相组成。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

5、对比例有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所增减，都会引起土的物理力学性质的变 化。化。二、土的组成及基本物理指标二、土的组成及基本物理指标 2 2、土的基本物理指标及换算关系、土的基本物理指标及换算关系 土的基本物理指标有九项土的基本物理指标有九项, ,他们是：密度、他们是：密度、 颗粒密度、含水率、干密度、饱和密度、颗粒密度、含水率、干密度、饱和密度、 有效重度、孔隙比、孔隙率及饱和度。其有效重度、孔隙比、孔隙率及饱和度。其 中前三项是直接检测出来的，后六项是计中前三项是直接检测出来的，后六项是计 算出来的。前算出来的。前3 3项中密度最关键，试验方

6、法项中密度最关键，试验方法 简单，最能代表土的特性。密度越大，空简单，最能代表土的特性。密度越大，空 隙比越小，土的力学性质越好，湿陷性越隙比越小，土的力学性质越好，湿陷性越 低，反之相反。低，反之相反。二、土的组成及基本物理指标二、土的组成及基本物理指标 2 2、土的基本物理指标及换算关系、土的基本物理指标及换算关系 只要记住两个换算公式，其它的公式均好只要记住两个换算公式，其它的公式均好 推导，这两个公式是推导，这两个公式是: : （1 1）已知密度和含水率推导干密度公式）已知密度和含水率推导干密度公式 （2 2）干密度推导孔隙比公式）干密度推导孔隙比公式 其它的指标均可快速推导，其它的指

7、标均可快速推导，二、土的组成及基本物理指标二、土的组成及基本物理指标 2 2、土的基本物理指标及换算关系、土的基本物理指标及换算关系三、土工试验项目三、土工试验项目 土工试验项目应根据土的用途决定，试验土工试验项目应根据土的用途决定，试验 项目包括物理、力学、化学、动力特性等项目包括物理、力学、化学、动力特性等 性能试验，具体试验项目的确定稍后会专性能试验，具体试验项目的确定稍后会专 门介绍。门介绍。三、土工试验项目三、土工试验项目 1.1.物理性质物理性质 土的物理性能试验：含水率、密度、颗粒土的物理性能试验：含水率、密度、颗粒 密度、界限含水率（液限、塑限）、颗粒密度、界限含水率（液限、塑

8、限）、颗粒 分析、渗透、砂的相对密度、击实等，前分析、渗透、砂的相对密度、击实等，前 五项试验统称常规物理五项。试验成果用五项试验统称常规物理五项。试验成果用 于土的工程分类，土的状态的判定，渗透于土的工程分类，土的状态的判定，渗透 计算，砂的相对密度包括砂的最大和最小计算，砂的相对密度包括砂的最大和最小 孔隙比的测定，由此确定砂的相对密度，孔隙比的测定，由此确定砂的相对密度， 判定砂的疏密状态，用于填土工程施工方判定砂的疏密状态，用于填土工程施工方 法的选择和碾压质量控制。法的选择和碾压质量控制。三、土工试验项目三、土工试验项目 2.2.力学性质（变形与强度）力学性质（变形与强度） 土的变形

9、试验：包括固结、压缩、湿陷性土的变形试验：包括固结、压缩、湿陷性 和膨胀性等。这些试验为工程设计提供变和膨胀性等。这些试验为工程设计提供变 形参数：压缩系数、压缩模量、体积压缩形参数：压缩系数、压缩模量、体积压缩 系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压 力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数 、膨胀率、膨胀力等。变形这些指标主要、膨胀率、膨胀力等。变形这些指标主要 用于承载力评价、沉降计算、稳定性分析用于承载力评价、沉降计算、稳定性分析 等。等。三、土工试验项目三、土工试验项目 2.2.力学性质（变形与强度）力学性质（变形与强

10、度） 土的强度试验：包括直接剪切试验、反复土的强度试验：包括直接剪切试验、反复 直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗 压强度试验等。这些试验为设计提供土的压强度试验等。这些试验为设计提供土的 抗剪指标参数抗剪指标参数( (粘聚力、内摩擦角粘聚力、内摩擦角) )、无侧限、无侧限 抗压强度、灵敏度。强度这些指标主要用抗压强度、灵敏度。强度这些指标主要用 于基坑支护、承载力计算、稳定性评价。于基坑支护、承载力计算、稳定性评价。三、土工试验项目三、土工试验项目 3.3.化学性质化学性质 土的化学性试验：易溶盐、中溶盐（石膏）和难土的化学性试验：易溶盐、中溶盐（石膏）

11、和难 溶盐（碳酸钙）。包括粘土矿物鉴定、有机质和溶盐（碳酸钙）。包括粘土矿物鉴定、有机质和 盐渍土试验等。粘土矿物成分是决定土的物理化盐渍土试验等。粘土矿物成分是决定土的物理化 学性质的重要因素，主要是膨胀土；有机质试验学性质的重要因素，主要是膨胀土；有机质试验 提供土中有机质含量，区分泥炭土、有机质土和提供土中有机质含量，区分泥炭土、有机质土和 淤泥质土；盐渍土是土中易溶盐含量大于淤泥质土；盐渍土是土中易溶盐含量大于5%5%的土的土 ，盐渍土试验指标供地基评价、采取工程措施或，盐渍土试验指标供地基评价、采取工程措施或 选料之用。选料之用。 此外，还存在污染土，由于致污物质不同，性状此外，还存

12、在污染土，由于致污物质不同，性状 与试验方法也不同与试验方法也不同。三、土工试验项目三、土工试验项目 4. 4. 动力特性动力特性 包括动三轴、动单剪或共振柱试验，属于包括动三轴、动单剪或共振柱试验，属于 地震动参数指标，主要用于分析液化和震地震动参数指标，主要用于分析液化和震 陷，陷， 地震安评中可能涉及该指标。地震安评中可能涉及该指标。四、试验前的准备四、试验前的准备 1 1、取样数量、取样数量 （1 1）土）土 1 1）易溶盐的土样不小于）易溶盐的土样不小于0.5kg0.5kg。 2 2）常规试验原状样）常规试验原状样1 1筒，如果剪切和压缩筒，如果剪切和压缩 均做需取原状样均做需取原状

13、样2 2筒。筒。 3 3）黄土湿陷性试验需取原状样）黄土湿陷性试验需取原状样2 2筒，试样筒，试样 直径不宜小于直径不宜小于120mm120mm，如果剪切和压缩均，如果剪切和压缩均 做需取原状样做需取原状样2 2筒（高度为筒（高度为20cm20cm）。）。四、试验前的准备四、试验前的准备 1 1、取样数量、取样数量 （1 1）土）土 4)4)颗分试验的取样数量需满足下表颗分试验的取样数量需满足下表1 1： 5)5)软土试验需用专门的软土取土器取样软土试验需用专门的软土取土器取样, ,取样长度不取样长度不 宜少于宜少于50cm50cm；如不是软土取土器取土，取样数量不；如不是软土取土器取土，取样

14、数量不 宜少于宜少于3 3筒筒( (高度为高度为20cm)20cm)。 6 6）一个配比的改良土试验需取样）一个配比的改良土试验需取样60Kg,60Kg,每增加一个每增加一个 配比需多取样配比需多取样30Kg30Kg；并按配比计算的量取相应的掺；并按配比计算的量取相应的掺 合料。合料。四、试验前的准备四、试验前的准备 1 1、取样数量、取样数量 （2 2）水）水 每组水样均需两桶，一桶每组水样均需两桶，一桶2.5L,2.5L,一桶一桶250mL(250mL(加加 大理石粉大理石粉1 12g)2g)。 （3 3）岩样）岩样 1 1）抗压强度试验取样数量为每组）抗压强度试验取样数量为每组6 6节，

15、每节节，每节 的高径比必须大于的高径比必须大于2 2：1 1。 2 2）自由膨胀率试验的取样数量为）自由膨胀率试验的取样数量为1000g.1000g. 3)3)膨胀率、膨胀力试验的岩样必须用样筒包膨胀率、膨胀力试验的岩样必须用样筒包 装并蜡封。装并蜡封。四、试验前的准备四、试验前的准备 2 2、包装运输、包装运输 （1 1）土）土 1 1）样品取好后，蜡封并粘贴样签。原状样标签可）样品取好后，蜡封并粘贴样签。原状样标签可 牢固粘贴于样筒上，扰动样要将样品标签用塑料袋牢固粘贴于样筒上，扰动样要将样品标签用塑料袋 与样品隔开放置。与样品隔开放置。 2 2）原状样不应倒置，更不宜长距离运输，尤其是）原状样不应倒置，更不宜长距离运输，尤其是 黄土和软土及易碎散岩样，更要做好防震措施。黄土和软土及易碎散岩样，更要做好防震措施。 3 3）样品送样时应按钻孔分开，以便及时核对数量）样品送样时应按钻孔分开，以便及时核对数量 。如样品不多，也可按工点送样。如样品不多，也可按工点送样。 4 4）运输样品时应有专门的运输箱，防止土样震动）运输样品时应有专门的运输箱，防止土样震动 、晃动。搬运和装卸时尽量轻拿轻放，以免样品损、晃动。搬运和装卸时尽量轻拿轻放，以免样品损 坏。坏。四、试验前的准备四、试验前的准备 2 2、包装运输、包装运输 （2 2）水）水 1 1）盛水容器应用耐酸碱的干净塑料容器，大桶需