铁路工程土工试验讲义幻灯片

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1、铁路工程土工试验,一、概述 二、土工试验项目 三、土的工程分类 四、土的组成及基本物理指标 五、土工试验方法 六、路基填料试验和压实质量检测 七、高速铁路(客运专线)土工试验,一、概述,1、土的形成 -物理风化 -化学风化 -生物风化 2、自然界的土与工程的关系 -地基 -填料 -介质,一、概述,3、土工试验的重要意义 -用于地基，存在变形和稳定问题 -用于填料，存在压实和变形问题 -用于介质，存在渗流和抗渗稳定性问题 4、对土工试验人员的要求 -有基本理论 -有基础知识 -有基本技能,二、土工试验项目,1、室内实验项目 、物理性能试验： 含水率，密度，颗粒密度，界限含水率，颗粒分析，渗透，击

2、实试验 、砂的相对密度： 最大干密度，最小干密度 、土的变形试验： 固结，压缩，湿陷性，膨胀性 、土的强度试验：直接剪切，三轴压缩，无侧限抗压强度 、土的化学性能试验：矿物鉴定，有机质，易溶盐 、级配碎石试验：粒径级配，破碎面，磨耗率，硫酸钠浸泡损失率，液塑限，粘土团及杂质，颗粒密度。 、改良土：液塑限，颗粒分析，击实，含灰剂量，无侧限抗压强度。,二、土工试验项目,2、路基压实质量检测项目 、压实密度、含水率,用于计算压实系数K、孔隙率n、相对密度Dr。常用环刀法、灌砂法、灌水法、气囊法、核子射线法。 、地基系数K30 、动态变形模量Evd 、静态变形模量Ev2,二、土工试验项目,3、原位测试

3、项目 、静力载荷试验 、静力触探试验 、动力触探试验 、标准贯入试验 、十字板剪切试验,二、土试验项目 练习题1,1-23.(填空)土的抗剪强度可以用库仑公式(f=tg+C )表达，其中()表示摩擦角，(C)表示凝聚力。 1-24.(填空)土直剪试验中剪切方法有(快剪)、(固结快剪)、(慢剪)。 1-25.(填空)土压缩试验中常用的压缩试验指标有(压缩系数)、(压缩模量)、(先期固结压力)。 1-26.(填空)黄土湿陷性是指黄土在(荷载)、(水)共同作用下产生的变形。,二、土试验项目 练习题2,1-27.(填空)用动力触探确定地基承载力，轻型动力触探的锤重为(10)kg，以贯入深度每(30)c

4、m的锤击数计；重型动力触探的锤重为(63.5)kg，以贯入深度每(10)cm的锤击数计。 1-28.(填空)静力触探试验中单桥静力触探头可测得(比贯入阻力)。 2-17.(单选)标准贯入试验中，其装置的锤重为(C) A.4.5kg B.2.5kg C.63.5kg D.100g,二、土试验项目 练习题3,2-18.(单选)土的压缩试验中试样体积的变化是：(C)A.空气体积压缩 B.水体积压缩C.孔隙体积的减小 D.土颗粒体积压缩 3-22.(多选)土工原位测试试验有：(CD) A.击实试验 B.压缩试验 C.十字板剪切试验 D.标准贯入试验 4-1.(判断)一般对粘性土地基用液性指数和天然孔隙

5、比确定地基的容许承载力。(),三、土的工程分类,工程土按用途分主要有两种：一种是作为建筑物地基的原状土；另一种是作为建筑材料的扰动土。 1、我国土的工程分类标准 2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类 3、铁路工程路基填料的分类,1、我国土的工程分类标准有：,.国家标准土的分类标准 GBJ145-1990； .水利部土的工程分类 SL237-001-1999； .交通部公路土工试验规程JTG E40-2007； .铁道部铁路工程岩土分类标准TB10077-2001； .铁建设2004148号文,2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类,1）. 一般土.按颗粒形状、级配、塑性指数分类.按密实程度分类.按潮

6、湿程度分类2）.特殊土. 黄土. 红粘土. 膨胀土 . 软土. 盐渍土. 填土,3、铁路工程路基填料的分类,铁路路基填料分类是根据原铁路路基设计规范 TB10001-99中的“填料分类”为基础，进行了局部的修订，在“一级定名”上与铁路工程岩土分类标准 TB10077-2001进行了统一，并以铁建设2004148号文发布。 .巨粒土、粗粒土(包括砂类土)： 按P500表17.27进行定名和分组 .细粒土：按 P503表17.28进行定名和分组,土分类 练习题1,5-1. (问答)铁路工程土的分类标准，砂粒、粉粒、粘粒的含义是什么？答：砂粒：粒径0.075mmd2mm的颗粒；粉粒：粒径0.005m

7、md0.075mm的颗粒；粘粒：粒径d0.005mm的颗粒。,土分类 练习题2,5-2. (问答)铁路路基填料巨粒土、粗粒土和砂类土，他们是怎样分类的？需要做什么试验？ 答：粒径大于60mm颗粒的质量超过总质量的50%的土称为巨粒土；粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的50%的土称为粗粒土；砂类土是粗粒土的一种，其大于2mm颗粒的质量不超过总质量的50%。巨粒土、粗粒土(包括砂类土)的分类定名，需做颗粒分析试验，然后根据颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等确定。对于块石土必要时要做岩石抗压强度试验。,土分类 练习题3,5-3. (问答)铁路路基填料细粒土是怎样分类的？需要做那些试

8、验？答：细粒土包括粉土、粘性土和有机土。粉土是塑性指数Ip10,且粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过50%的土。需通过颗粒分析试验和液塑限试验确定。粘性土根据土的塑性指数和液限含水率分类定名，需做液塑限试验确定。有机土需做有机质含量试验，当有机质含量大于5%时定名为有机土。,土分类 练习题4,5-4. (问答)路基填料分类中“细粒含量”的含义是什么？答：细粒含量是指粘粒(d0.075mm)的质量占总质量的百分数。,土分类 练习题5,5-5. (问答)路基填料分类中颗粒级配“良好”与“不良”是怎样区分的?？答：良好：Cu5且Cc=13不良：Cu30MPa的块石； 软块石：单轴饱和抗压强度Rc

9、 30MPa的块石。,土分类 练习题7,5-7. (问答)细粒土填料分类标准规定液限含水率试验采用圆锥仪法，圆锥仪总质量多少？入土深度多少？答：圆锥仪总质量为76g,入土深度10mm。,土分类 练习题8,5-8.(问答)土样定名时，如果同时符合2个或2个以上名称时，怎样处理？答：应根据粒径分组，由大到小，以最先符合者确定。,四、土的组成及基本物理指标,1、土的三相体概念 2、土的基本物理指标及换算关系,1、土的三相体概念,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、体积的相对比例有所增减，都会引起土的物理力学性质的变化。图1是土的三相图。,2、土的基本物理指标及换算关系,土的基本物

10、理指标有九项,他们是：.密度；.颗粒密度；.含水率；.孔隙比；.孔隙率；.饱和度； .干密度；.饱和密度；.浮密度。其中前三项是直接检测出来的，后六项是计算出来的。,.密度,单位体积土的质量（包括孔隙中水的质量在内）称为土的密度（g/cm3）。,. 颗粒密度,土体内的固体颗粒质量与颗粒体积之比值，称为颗粒密度（g/cm3）。,. 含水率w,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。在有的标准中，如公路用标准，含水率又称为含水量。,.孔隙比e,土中的孔隙体积与土固体颗粒体积的比值称为孔隙比。,.孔隙率n,土中的孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率。,.饱和度Sr,土中水分所占体积

11、与全部孔隙所占体积之比，称为饱和度（%）。,.干密度,表示单位体积内土粒的质量（g/cm3 ）。,.饱和密度,当土体的孔隙完全为水所充满时，土体的密度（g/cm3）,.浮密度,表示地下水位以下的土体，且它的孔隙完全为水所充满，但又整个受到地下水的浮力作用。因此有：,土组成 练习题1,1-1、(填空)一般情况下，土是由（土粒）、（水）、（空气）三相组成。 2-1、(单选)土粒比重的定义式为：(A) A、 B、C、 D、,土组成 练习题2,2-2、(单选)干密度的定义为：（B） A、 B、C、 D、2-3、(单选)土粒比重的单位是：（C） A、kN/m3 B、kg/m3 C、无 D、kPa,土组成

12、 练习题3,2-4、(单选)铁路标准规定对于砾石土、碎石土和级配碎石，采用（A）计算孔隙率n 。 A、颗粒密度 B、毛体积密度 C、表观密度 D、堆积密度 3-1、(多选)土可能由（ BC ）组成。 A、单相体 B、两相体 C、三相体 D、四相体,土组成 练习题4,3-2、(多选)在土的三相体比例指标中，可以直接测出的指标有（ACD） A、密度 B、干密度 C、颗粒密度 D、含水率 例子 4-2、(判断)孔隙率n是土样中的孔隙体积占土样总体积的百分率。 （） 4-3、(判断)土中的空气体积为零时，土的密度最大。（）,土组成 练习题5,6-1、(计算)已知土样面积30cm2，高2cm，湿土质量1

13、28.8g，含水率W13.6%，土的颗粒密度s2.71，求该土样的孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。 解：计算体积: 总体积=302=60 cm3干土质量：128.8/(1+0.136)=113.4g土粒体积：113.4/2.71=41.8cm3空隙体积：60-41.8=18.2cm3水的质量：113.413.6%=15.4g水的体积：15.4cm3计算参数:孔隙比e=空隙体积/土粒体积 =18.2/41.8=0.44孔隙率n=空隙体积/总体积=18.2/60=0.30饱和度Sr=水的体积/空隙体积=15.4/18.2=0.85,五、土工试验方法,本次培训重点介绍以下检测项目1、含水率 7、击实

14、2、密度 8、改良土 3、颗粒密度 9、K304、颗粒分析 10、Evd5、界限含水率 11、Ev26、相对密度,1、含水率,、试验目的：土的基本物理指标之一，是计算干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本数据，用于评价土的工程性质。 、检测方法及其适用范围： 烘干法(适用于各种土)酒精燃烧法（适用于除含有机质和含结晶水的土） 碳化钙减量法 （适用于细粒土）核子射线法(原位测定细粒土及砂类土),1、含水率,、烘干法数据处理：=(m-ms ) /ms100%式中： 含水率，%；计算至0.1%m湿土质量，g，称量至0.01gms干土质量，g，称量至0.01g,1、含水率,、平行试验允许偏差：砂

15、类土及细粒土：含水率10%为 0.5%；含水率1040%为1%；含水率40%为2%。 碎石土： 含水率 10%为 1%；含水率1040%为2%；,含水率 练习题1,3-3、(多选)含水率测定的方法有(ABC) A、烘干法 B、酒精燃烧法 C、碳化钙法 D、比重法4-4、(判断)现场平行测定细粒土的含水率为26.5%及27.9%，则含水率的平均值为：27.2%。(),含水率 练习题2,5-9、(问答)常用的测试含水率的方法有哪些？并说明各自的适用范围。答：1、烘干法(适用于各种土)2、酒精燃烧法（适用于除含有机质和含结晶水的土）3、碳化钙法（适用于细粒土）4、核子射线法(原位测定细粒土及砂类土),