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1、水运工程试验检测工程师考试题库土工试验及地基承载力检测第一章土工基础知识1、土的形成我国的土大部分形成于 第四纪 或是 新第三纪 时期，按照 地质营力和沉积条件 可分为残积土（风化 后在原处）和运积土。根据来源分为有机土和无机土，当土中有机质含量大于5 -10 时会对工程产生不利影响。岩石可分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩2、土的组成 土由固相、液相和气相 三相 部分组成。1）固相：土由 原生矿物 （石英云母长石等）和 次生矿物 （高岭石蒙脱石等）组成，通过颗粒分析试 验可以对土的级配进行确定， 级配好的 土压实度高、渗透性小、强度高。2）液相：分为结合水（吸附在颗粒表面）和自由水两种。 结合水：
2、物理化学作用，对细粒土的影响大。 自由水：分为毛细管水和重力水。毛细管水的作用是表面张力和重力。重力水可以传递动水 和静水压力，但不能承受剪力。 含水率测得是两者含量之和 。3）气相：开口和闭口气泡。闭口气泡使得土的渗透性减小，弹性增大，承载力降低，密度减小，变 形缓慢。3、国家标准土的工程分类规定 :采用 粗细粒统一体系分类法。 工程用土主要是按照土的工程性质（ 如粒径、级配、塑性、有机质 /压缩 性等 ）进行分类。其中主要性质有：（ 1） 颗粒粒径 工程上将相近粒径的土合成一组叫粒组， 其中大于 0.075 mm 的叫粗粒， 其性质主要取决于 粒径 大小和级配 。小于 0.075 mm 的
3、叫细粒，其性质主要取决于矿物组成。（ 2）塑性指数（ Ip=Wl-Wp ） 塑性指数相同，土的性质不一定相同，因为随着液限的变化土的性质变化也很大。作为建筑地基的土，其分类可见教材第6 页，要注意粒径和塑性指数对土分类的影响。如细粒土分类的依据有粒径、塑性指数、稠度。港口工程地质勘察规范 （ JTJ240-97）规定：按颗粒级配或塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和粘性土碎石土按照大于 2mm 粒径进行再分类砂土按照小于 2mm 粒径进行再分类，用 Cc、Cu 表示组成特征（ 颗粒级配 ），密实度可由标贯击数判定。粉土按照大于 0.075mm 粒径和粘粒含量以及塑性指数（小于10）进行再分类。 （
4、冻胀最严重）粘性土按照小于 0.075mm 粒径以及塑性指数（大于 10）进行再分类。天然含水率大于液限，天然孔隙比大于1.0 的粘性土为淤泥性土填土由人类活动堆积的土塑性图（细粒土分类） ：液限为横坐标，塑性指数为纵坐标。 有机土的测定 :（1）有机质呈黑色、青黑色或暗色，有臭味，弹性和海绵感。（2）将试样放在 105-110烘箱中，如试样的液限小于烘前的液限 1/3 时，试样为有机质。 需要说明的是：各种分类法中没有软土、冻土、盐渍土的称谓，也没有有机土、砂、石料等。4、土的结构土粒可分为三种类型：单粒结构：在动力作用下易液化，如粉土。絮凝结构：孔隙大，对扰动敏感。片堆结构：各向异性。5、
5、土的物理性质指标是最基本的工程特征，是衡量土的工程性质的关键。（1）三相指标：土的物理指标分为 2 类指标试验指标 （天然密度 、含水率 W 、土粒比重 Gs）换算指标 （孔隙比、孔隙率、饱和度）1）天然密度 ：总质量与总体积之比。2）饱和密度 sat：孔隙全为土水的质量与总体积之比3）浮密度 ：土粒质量与同体积的水质量之差与总体积之比（饱和密度1）4）干密度 d：土粒质量与总体积之比，是填土施工的控制指标。饱和密度 天然密度 干密度 浮密度5）含水率 w：水的质量与土粒质量之比。6）土粒比重 Gs：土粒质量与同体积 4 摄氏度水的质量之比，数值上等于土粒密度。7）孔隙比 e：孔隙体积与土粒体
6、积之比（ e=Gs/ d 1=土粒比重 /干密度 1）8）孔隙率 n：孔隙体积与总体积之比 （n=e/（1+e）9）饱和度 Sr：水体积与孔隙体积之比 .（含水率小并不意味着饱和度小 ） 注意：孔隙体积充水的孔隙和未充水孔隙体积土的空隙体积为零不能说明土的密度最大。不同土样（甲、乙）含水率与饱和度没有关系（ 2）无粘性土的相对密度一般采用相对密度来衡量土的松紧程度emax-e0最大孔隙比 -天然孔隙比Dr = = emax-e0最大孔隙比 -最小孔隙比由三相指标换算可得相对密度的实用表达式：（天然干密度 -最小干密度 ）最大干密度Dr =（最大干密度 -最小干密度）天然干密度按相对密度区分土：
7、疏松土： 0Dr1/3上面那个应该这样说： DR 大于零小于等于 1/3中密土： 1/3Dr 2/3DR 大于三分之一，小于等于二分之三密实土： 2/3Dr 1（ 3）粘性土的稠度三个界限含水量： 液限 (流动状态与可塑状态的分界含水量) 、塑限(可塑状态与半固体状态的分界) 缩限 (半固体状态与固体状态的分界) 。土从液限到缩限体积是不断减小的，缩限以后不再改变。 根据三个界限求得的指数为：塑性指数和液性指数。塑性指数 ： Ip=WL-Wp ，用整数表示(如 15)，可用来 判别粘性土的分类 。其值越大表示越具有高 塑性，粘粒含量越多。液性指数 ： IL=(W-Wp)/ Ip 可判别粘性土状
8、态 。坚硬： IL 0; 可塑：01.0含水率与软硬程度无关。6、土中水的运动规律1) 土的毛细性：水的毛细作用主要存在于0.002 0.5mm 的孔隙中，如细砂土、粉土、湿砂中。湿砂土表现出的假粘聚力湿由于毛细压力形成的，不同于粘性土的粘聚力。2) 土的渗透性 ： 达西定律 (V=ki) ：指水在土中的渗透速度与水力坡降成正比。认为渗透属于 层流 ， 一般只适用于 砂性土 。对于粘性土由于存在结合水的粘滞作用，需要加入 起始水力坡降 进行修正 ( V=k (i-io) ) 。 当渗透力向上时，常常造成 流砂、管涌 等危害。3) 冻土现象主要是指土体冻结时地面膨胀的冻胀现象和融化后土体强度急剧
9、降低的冻融问题。例题 1 已知土样体积 V37.5，湿土重 Mo 0.6711N，烘干后重 M 0.4915N ，比重 Gs=2.68，计算孔隙 比和饱和度。解：公式： e= Gs/d1；d/(1W); W=M 水/M 干土；Sr=V 水/V 孔隙； GsM 干土 /V 土粒；可求得：(1) W=M 水/M 干土( 0.67110.4915) /0.4915=36.5% d/(1W)=67.11/37.5(1+0. 365)=1.311 e= Gs/d 1=2.68/1.311-1=1.04(2) V 水 =67.21-49.25=17.96V 土粒 M 干土 /Gs =49.15/2.69=
10、18.27V 孔隙 V- V 土粒 =38.4-18.27=20.13Sr=V 水/V 孔隙 =17.96/20.13=89.22%例题 2 某细粒湿土质量为 190g，烘干后为 145g，土样液限为 36，塑限为 18，则求土塑性指数、液 性指数、状态并命名 。解：( 1) 塑性指数 Ip=36%-18%=18 命名为粘土。2) 液性指数（3）含水率 W =（190-145）/145=31.03%Il=（W-Wp）/ Ip=（31.03%-18%）/18%=0.72 为可塑状态。? 1、某 1.5m3 的土样，重度为 17.5KN/m3 ，含水率 30 ，土粒重度 27KN/m3 ，则土粒体
11、积为多少？ （0.748 m3）2、若土样孔隙体积为土粒体积的 0.95 倍，若土样孔隙为水充满时（若土粒重度为27KN/m3 ），土样重度为多少 ? （13.8 KN/m3）3、土样含水率 15，干重度 16KN/m3 ，孔隙率 0.35，天然重度 10KN/m3 ，求饱和度。 （ 68.5） ? 4、土的天然密度为 1.7g/cm3 ，含水率 22.2，土粒比重 2.72 7g/cm3，求孔隙比， 孔隙率， 饱和度。 （0.96，49， 62.9）? 5、含水率为 4 的湿砂 100kg，其中水的重量 多少？7、土样和试样制备 了解：土样的采样和试样的制备过程 熟悉：原状土样与扰动土样的概
12、念掌握：原状土样取土、运输、保管应满足的要求 为保证试验成果的可靠性，要统一土样试样的制备方法和程序。试样质量不是越大越好。一般室内土工试验的土样粒径均需小于 60mm 的扰动土，并以 含水率和密度 作为控制指标。 原状土：用铁皮筒或取土器（直径大于100mm ）取土。扰动土：用四分法取样。（ 1）原状土试样制备 注意：环刀内壁涂凡士林；环刀下压方向与天然土层方向一致；不立即进行试验时应保湿存放。余土进行 含水量测定。平行试验或同一组试件的密度差值不大于0.03g/cm3 ，含水量差不得大于 2%（ 2）扰动土试样制备1）碾压过筛加水浸润一昼夜备用，砂性土可酌量缩短 物理性质试验（液塑缩限）过
13、 0.5mm ； 水理及力学性质试验（如直剪无侧限）过2mm：击实试验过 5mm 。2） 试样制备 ： 击样法：就是根据环刀体积算出所需土样数量，用单层或三层法击实。 压样法：就是用静力压到所需密度，粘性土压时最好有排气孔和透水石。 两种方法对力学性质有一定的影响。（ 3）试样饱和 根据土的性质选用饱和方法1） 浸水饱和 法：砂性土2）毛细管饱和法 ：渗透系数大于 10-4cm/s 的土，注意上下两端放滤纸和透水石，水面不要淹没试样， 时间不少于 2 昼夜。3）抽气饱和法 ：渗透系数小于等于 10-4cm/s的土（粘性土） ，需要凡士林密封，抽真空达到一个大气 压力值时开始注水，注水过程真空保
14、持不变，待水淹没饱和器停止抽气，粘性土需静置 10 小时，饱 和度不应低于 95。需要掌握试样加水量的计算饱和度的计算 加水量的计算第二章 含水量及界限含水量试验土工试验分为室内和现场试验。 含水量是施工质量控制的重要依据，界限含水量可用来计算塑性指数和液性指数，也是 粘性土分类和 估计地基承载力 的依据。可以判断土体状态和塑性范围。1、含水量试验（试验步骤）（1）烘干法：适用于粘性土，砂性土及有机质土 设备：烘箱、天平（感量 0.01g ）、干燥器 数量： 1530 克，砂土稍多些。温度： 105110，有机土（含量大于 5）在 6570 度烘干，结果一般比实际偏大 。 时间：粘性土大于 8
15、小时，砂土大于 6 小时。烘干后放入干燥器冷却。（2）酒精法适用于现场。土样：粘土 10g 左右、砂土 2030g。燃烧 3 次。结果略低于烘干法。 试验结果精确到 0.1（如 15.2） 测定原状土样的物理力学指标时，含水率可用重塑土样的含水率。（一）、烘干法1、定义和适用范围（1）土的含水量是在 105110下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数 表示，本法是测定含水量的标准方法。（ 2） 本试验方法适用于粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。2、仪器设备（ 1） 烘箱：温度能保持 105110。（ 2） 天平：感量 0.01g。（ 3） 其它：干燥器、称量盒等。3、试验步骤（1） 取具有代表性试样，细粒土 1530g；砂粒、有机土为 50g 称质量，称量结果即为湿土质量。（ 2） 揭开盒盖，将试样在温度 105110下烘干，烘干时间细粒土不得少于8h，对砂类土不得少于
