土工试验培训宿静)资料

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1、土工试验培训,主讲人：宿 静,2019/9/20,1,山西省交通规划勘察设计院,0综述 土的固体部分是自然界中岩石经物理化学风化后形成的。包括：原生矿物和次生矿物，其中次生矿物是由原生矿物发生化学反应后变化而成的，是构成粘土颗粒的主要成分。由于土的晶格构造不同，一旦与水相互作用，会影响到塑性、膨胀、收缩、压缩性和抗剪强度等特性。 土中的水与固体颗粒间不是机械混合而是有机的参与土的结构，对土的性状起到巨大作用。分为：强结合水、弱结合水、毛细水和自由水。 土中气体的存在，首先取决于吸附气体的成分。分为：结合气体、溶解气体、密闭气体、自由气体、 与“水”的斗争，克服其对构造物的侵蚀是我们工程人员永恒

2、的主题。,2019/9/20,2,0.前言,1.1土样的要求 （1）采取原状土或者扰动土由工程对象而定。桥梁、涵洞、隧道、挡土墙、房屋建筑物的天然地基及挖方边坡、渠道等，应采取原状土样；如为填土路基、堤坝、取土坑（场）或只要求分类试验，可采取扰动土样。 （2）土样可在试坑、平洞、竖井、天然地面及钻孔中采取。取原状土样时，必须保持土样的原状结构及天然含水率，并使土样不受扰动。采取扰动土时，应先清除表层土，然后分层用四分法取样。 （3）土样的数量按相应试验项目规定采取。 （4）取土记录和编号：所有取样均应用取样记录登记薄记录并撕下其中一半作为标签，贴在取土筒上或折叠后放入取土袋内。,2019/9/

3、20,3,1.土样采集和试样制备,1.2土样包装和运输 （1）原状土或需要保持天然含水率的扰动土，在取样后，应立即密封取土筒，标注好土样层位。贴好取样记录薄上扯下的标签，密封好，以防水分散失。原状土应保持土样结构不变。 （2）密封后的原状土应在装箱前放在阴凉处。 （3）土样装箱时，应于取样记录薄对照清点，无误后再装入，并在记录薄存根上注明装入箱号。原状土应按上下部分将筒立放，间隙放软填充物，避免受振、受冻。,2019/9/20,4,1.土样采集和试样制备,2019/9/20,5,1.土样采集和试样制备,原状土样,1.3土样的验收与管理 （1）土样到达试验室时，必须附送样单及试验委托书。 （2）

4、试验室接收土样时，应按委托书进行验收。包括：土样数量、编号、试验项目和试验方法等要求，并进行登记包括：工程名称、委托单位、送样日期、试验项目以及需要提交报告的时间等。 （3）土样验收登记后，试验室应及时组织试验工作。 （4）试验结束后，应做好留样工作，以备审核成果时使用，保管期限不少于1月。 （5）处理余土时应做好环保工作。,2019/9/20,6,1.土样采集和试样制备,原状土试样的质量等级,2019/9/20,7,1.土样采集和试样制备,1.4土样和试样的制备 （1）细粒土扰动土样制备 对扰动土样进行描述，如颜色、土类、气味及夹杂物等；如有需要，充分搅拌，测定含水率。根据试验所需土样数量，

5、将碾散土样过筛。物理性试验如液限、塑限、缩限等，需过0.5mm筛；常规水理及力学试验土样，需过2mm筛。 （2）粗粒土扰动土样制备 无凝聚性的松散砂土、砂砾及砾石碾散过筛，取具有代表性足够试验用的土样做颗粒分析使用，其余过5mm筛，筛上筛下土样分别储存，供做比重及最大最小空隙比等试验用，取一部分过2mm筛的土样备力学性质试验用。,2019/9/20,8,1.土样采集和试样制备,2.1烘干法 适用于测定黏质土、粉质土、砂类土、砂砾石、有机质土和冻土土类的含水率。 2.1.1试验步骤 （1）取具有代表性的试样，细粒土15-30g,砂类土、有机质土为50g,砂砾12kg,放入称量盒中，立即盖好盒盖，

6、称质量。称前，可先除去盒重，称出即为湿土重。 （2）揭开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度105 110恒温下烘干。烘干时间：细粒土不少于8h，砂类土不得少于6h。对含有机质超过5%的土或含石膏的土，应将温度控制在60 70的恒温下，干燥12 15h。 （3）将烘干后的试样和盒取出，放入干燥器冷却0.5 1h。冷却后盖好盒盖，称质量，精确至0.01g。,2019/9/20,9,2.土的含水率试验,2.1.2结果整理 含水率计算： w=(m-ms) 100/ms w -含水率（%），计算至0.1; m -湿土质量g； ms -干土质量g。 2.1.3试验注意要点 （1）对大多数土，通常烘干162

7、4h足够。 （2）如铝盒烘干后盖紧闭，且试样在称量前放置时间较短，可不需要放入干燥器内冷却。,2019/9/20,10,2.土的含水率试验,2.2酒精燃烧法 适用于快速简易测定细粒土（含有机质的土除外）的含水率。 2.2.1试验步骤 （1）取代表试样（黏质土510g,砂类土2030g),放入称量盒内，称湿土质量，准确至0.01g。 （2）用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面，使试样与酒精充分混合。 （3）点燃酒精，燃至火焰熄灭。冷却数分钟后再重新燃烧两次。,2019/9/20,11,2.土的含水率试验,（4）第三次火焰熄灭后，盖好盒盖，立即称干土重。 2.2.2结果整理 同

8、烘干法。 2.2.3试验注意要点 （1）酒精纯度要求95%。 （2）取代表试样时，砂类土数量应多于黏质土。,2019/9/20,12,2.土的含水率试验,2.3电热鼓风干燥箱校准（类） 显示器示值校准：从室温开始设置控制器温度值，以10的倍数为温度级，每级温度稳定时间不少于30min，用标准温度计测定电热鼓风干燥箱内部温度并记录，同时记录数显装置温度值，作出二者之间的对比曲线或建立电热鼓风干燥箱数显温度值与标准温度计读数的数据对比表。 温度控制稳定性校准：将电热鼓风干燥箱温度分段设置为65、105、175，待温度稳定后，三小时内每小时随机观察一次读数，每次读数偏差不超过设定值3为温度控制稳定性

9、合格。,2019/9/20,13,2.土的含水率试验,2019/9/20,14,2.土的含水率试验,3.1环刀法 适用于细粒土。 3.1.1试验步骤 按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平两端，环刀内壁涂一层凡士林，刀口向下放在土样上。 用修土刀或钢丝锯将土样上部削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止。削去两端余土，使土样与环刀口面齐平，并用剩余土样测含水率。 擦净环刀外壁，称环刀与土质量，准确至0.1g。,2019/9/20,15,3.土的密度试验,3.1.2结果整理 按下列公式计算湿密度及干密度 =（m1-m2）/V d=/(1+0.01w

10、) -湿密度g/cm3，计算至0.01; m1 -环刀与土合质量g； m2 -环刀质量g； V -环刀体积cm3； d -干密度g/cm3 ，计算至0.01; w -含水率（%）。,2019/9/20,16,3.土的密度试验,3.2灌砂法 适用于测定现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度。试样的最大粒径一般不超过15mm，测定密度层的厚度为150200mm。 3.2.1仪器标定 确定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量 （1）在储砂筒内装满砂，筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm,称筒内砂的质量m1,准确至1g。注意维持该质量不变。 （2）将开关打开，让砂流出，并使流砂的体积与工地所挖试洞的体积相当，然

11、后关上开关，并称量筒内砂的质量m5,准确至1g。 （3）将灌砂筒放在玻璃板上，打开开关，筒内砂不再下流时，关上开关，并小心取走灌砂筒。,2019/9/20,17,3.土的密度试验,（4）收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g。 （5）重复上述测量，至少三次，最后取平均值m2，准确至1g。 确定量砂的密度 （1）用水确定标定罐的容积V. （2）在储砂筒中装入质量为m1的砂，并将灌砂筒放在标定罐上，打开开关，让砂流出，直到储砂筒内的砂不在下流时，关闭开关；取下灌砂筒，称筒内剩余砂质量，准确至1g。 （3）重复上述测量，至少三次，最后取平均值m3，准确至1g. 标定罐所需砂的质量ma=

12、m1-m2-m3 砂的密度s=ma/V,2019/9/20,18,3.土的密度试验,3.2.2试验步骤 （1）在试验地点,选一块平坦表面，并将其清扫干净，其面积不得小于基板面积。 （2）将基板放在平坦表面上，当表面的粗糙度较大时，则将盛有量砂的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开,让砂流入基板的中孔内，直到储砂桶内的砂不再下流时关闭开关。取下灌砂筒，并称量筒内砂的质量，准确至1g。 （3）取走基板，并将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。将基板放回清扫干净的表面上，沿基板中孔凿洞（洞的直径与灌砂筒一致）。 （4）从挖出的全部材料中取有代表性的样品，放在铝盒或洁净的搪瓷盘中，测

13、定其含水量。,2019/9/20,19,3.土的密度试验,（5）将基板安放在试坑上，将灌砂筒安放在基板中间（储砂筒内放满砂到要求质量），使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞，打开灌砂筒的开关，让砂流入试坑内。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量筒内剩余砂的质量，准确至1g。 （6）如清扫干净的平坦表面的粗糙度不大，也可省取2和3的操作。在试洞挖好后，将灌砂筒直接对准放在试坑上。打开筒的开关，让砂流入试坑内。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，并称量剩余砂的质量，准确至1g。 （7）仔细取出试筒内的量砂，以备下次试验时再用。计算压实度。,2019/9/20

14、,20,3.2.3结果整理 标定罐所需砂的质量ma=m1-m2-m3 砂的密度s=ma/V 填满试筒所需砂的质量 灌砂时试洞上放有基板的情况 mb=m1-m4-(m5-m6) 灌砂时试洞上不放基板的情况 mb=m1-m4-m2 mb-砂的质量g m1-灌砂入试洞前筒内砂的质量g m2-灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量g m4、m4-灌砂入试洞后，筒内剩余砂的质量g (m5-m6)-灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量g,2019/9/20,21,3.土的密度试验,3.2.3结果整理 试验点土的湿密度 =mts/mb -土的湿密度g/cm3，计算至0.01; mt-试洞中取出的全部土样质

15、量g; mb- 填满试洞所需砂的质量g； s- 量砂的密度g/cm3。 土的干密度 d=/(1+0.01w) 3.3.4试验注意要点 （1）量砂要规则 （2）换砂应重测密度 （3）地表处理要平整,2019/9/20,22,3.土的密度试验,4.1比重瓶法 适用于粒径小于5mm的土。 4.1 比重瓶的校正。(称量校正法) 主要是考虑到比重瓶的体积受温度影响。 （1）将比重瓶洗净、烘干，称重，准确至0.001g。 （2）将煮沸后冷却的纯水注满比重瓶。调节恒温水槽至5或10，将比重瓶放入恒温水槽，直至瓶温稳定。取出比重瓶，擦干外壁，称瓶、水总质量。 （3）以5为级差，调节恒温水槽的水温，逐级测定不同

16、温度下的比重瓶、水总质量，直达本区最高气温。每级温度进行两次平行测定，两次差值不大于0.002g,取平均值。绘制温度与瓶、水总质量的关系曲线。,2019/9/20,23,4.土的比重试验,4.2试验步骤 （1）将比重瓶烘干，将15g烘干土装入100mL比重瓶内，如果50mL比重瓶，装烘干土12g,称量。 （2）为排出土中空气，将装有干土的比重瓶，注入蒸馏水至瓶的一半处，摇动比重瓶，浸泡20h以上，再将瓶在砂浴中煮沸，砂及低液限粘土不应少于30min，高液限粘土不应少于1h。煮沸的目的是使土粒分散。注意煮沸时土液不要溢出。 （3）如系长颈比重瓶，用滴定管调整液面恰好至刻度处（以弯月面下缘为准），擦干瓶外及瓶内刻度以上部分的水，称瓶、水、土总质量。如果为短颈的，将纯水注满，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外水分擦干，称瓶、水、土总质量。然后立即测瓶内水温，准确