交通部培训班试验检测培训-材.ppt

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1、土工试验检测方法,一、考试题型 考试题型共有四种形式：单选题、判断题、多选题和问答题，公共基础科目不设问答题。(1)单选题：(2)判断题：(3)多选题：(4)问答题：分为试验操作题、简答题、案例分析题和计算题等，每题10分。材料考试科目包括：土工试验20、集料10、水泥和水泥混凝土25、沥青和沥青混合料25、基层、底基层材料5、钢材5、石料5、土工合成材料5。,1土工试验（师级）(1)土的三相组成及物理性质指标换算 了解：土的形成过程。熟悉：土的三相组成；土中的水分；土的物理性质指标及指标换算。掌握：含水率试验；密度试验；相对密度试验。(2)土的粒组划分及工程分类 了解：粒度、粒度成分及其表示

2、方法；司笃克斯定律。熟悉：土粒级配指标：Cu、Cc；土粒大小及粒组划分。掌握：土的工程分类及命名(现行公路土工试验规程(JTG E40-2007)；颗粒分析试验。(3)土的相对密度及界限含水率 了解：天然稠度试验。熟悉：相对密度Dr，的基本概念及表达；黏性土的界限含水率(液限WL、缩限WP、缩限Ws)；塑性指数IP、液性指数IL。掌握：砂土相对密度测试；界限含水率试验。(4)土的击实 了解：击实的工程意义；击实试验原理。熟悉：土的击实特性；影响压实的因素。掌握：最大干密度；最佳含水率；击实试验。(5)土体压缩性指标及强度指标 了解：压缩机理；有效应力原理；与强度有关的工程问题；三轴压缩试验；黄

3、土湿陷试验；回弹模量试验。熟悉：室内压缩试验与压缩性指标；先期固结压力Pc与土层天然固结状态判断；强度指标c、P；CBR的概念。i掌握：固结试验；直接剪切试验；无侧限抗压试验；承载比(CBR)试验。(6)土的化学性质试验及水理性质试验了解：膨胀试验；收缩试验；毛细管水上升高度试验；渗透试验。掌握：酸碱度试验；烧失量试验；有机质含量试验。(7)土样的采集及制备 了解：土样的采集、运输和保管。掌握：土样和试样制备。,1土工试验(员级）(1)土的三相组成及物理性质指标换算了解：土的形成过程。熟悉：土的三相组成；土的物理性质指标及指标换算。掌握：含水率试验；密度试验；相对密度试验。(2)土的粒组划分及

4、工程分类了解：粒度、粒度成分及其表示方法。熟悉：土粒级配指标：Cu、Cc；土粒大小及粒组划分。掌握：土的工程分类及命名；颗粒分析试验。(3)土的相对密度及界限含水率了解：天然稠度试验。熟悉：相对密度Dr的基本概念及表达；黏性土的界限含水率(液限WL、塑限WP、缩限WS)；塑 性指数IP、液性指数IL。掌握：砂土相对密度测试；界限含水率试验。(4)土的击实了解：击实的工程意义；击实试验原理。熟悉：土的击实特性。掌握：击实试验。(5)土的强度指标熟悉：CBR的概念。掌握：承载比(CBR)试验。(6)土样的采集及制备了解：土样的采集、运输和保管。掌握：土样和试样制备。,概 述,一、土的形成土：是由地

5、壳表面的岩石经过物理风化、化学风化和生物风化作用的产物。特征：分散性、复杂性、易变性在道路建设中，土的用途：A、可被用作建筑材料，如作为路基、路面的构筑物；B、建筑物地基；C、土也可作为建筑物周围的介质或环境，如隧道、涵洞及地下建筑等。,土的三相组成,（一）三种组成的基本状况土-是由土颗粒（固相）、气体（气相）和水（液相）三种物质组成的集合体。土骨架间布满相互贯通的孔隙有时完全被水充满，称为饱和土；有时一部分被水占据，另一部分被气体占据，称为非饱和土；有时也可能完全充满气体，称为干土。,（一）三种组成的基本状况,1、固相：土的固相物质分为无机矿物颗粒和有机质，成为土体骨架。矿物:矿物颗粒由原生

6、矿物和次生矿物。有机质：有机质成分分解完善的腐殖质；有机质成分分解不完善的泥炭。,（一）三种组成的基本状况,2、液相：水在土以三种状态存在：固态、液态和气态。（1）气态水：孔隙中存在水气，它与空气形成气态混合物。（2）液态水：存在于矿物颗粒内部的水化学结构水和化学结晶水 存在于矿物颗粒表面的水结合水和自由水（包括毛细水和重力水）（3）固态水：冰：处于固态的晶体状态中的水，是自由水的一个特殊类型。,结合水在密度、粘滞度、冰点与自由水不同结合水密度、粘滞度均比一般自由水偏高，冰点低于0。,3、气相 土孔隙中的空气，分为两类：与大气连通的自由气体；与大气隔绝的封闭气体。在外力作用下，自由气体不影响土

7、的工程性质；在外力作用下，封闭气体随压力的增大，气泡可被压缩或溶解于水中，压力减小时，气泡会恢复原状或重新游离出来。气泡的存在增加土体的弹性，减小土的渗透性土孔隙中的含气量与含水量有密切关系，不论谁占优势，对土的性质影响很大。,土由三相组成，画出三相图来，并写出各相之间的比例关系所表达的土的物理性质指标：,（二）土的物理性质指标,土的三相基本物理指标是：土粒比重；天然密度；含水率；,土工试验项目,(一)物理性质试验含水率、密度、比重、颗粒分析和相对密度(二)水理性质试验 界限含水率、稠度、膨胀、收缩和毛细上升高度。(三)力学性质试验 渗透性、击实性、压缩性、黄土湿陷性、直接剪切、三轴剪切、无侧

8、限抗压、土基承载比及回弹模量。(四)化学性质试验酸碱度、烧失量、有机质含量、可溶盐含量、矿物成分。,土的物理性质试验,含水率、密度、比重、颗粒分析和相对密度,一、含水量试验方法,反映土含水程度的指标有：含水率、饱和度。含水率的基本概念：土颗粒表面以外的水分，它包括：强结合水、弱结合水及自由水。含水率是描述土干湿程度的指标。,工程上含水率定义为土中水的质量与土粒质量之比的百分数,一般认为在105110温度下将土中自由水蒸发掉。,含水率可以超过百分之百吗？,一、含水率试验方法,方法:1、烘干法适用于各种土（有 的土有 特定的 条件）2、酒精燃烧法适用于除含有机质土和含结晶水的 石膏土均可3、比重法

9、适用于砂类土公路上常用的测定含水率的方法有哪些？并说明这些方法各自的适用范围？,（一）烘干法,1、仪器设备2、试验步骤3、结果整理4、精密度和允许差 含水率测定的允许平行差值 表41,（二）酒精燃烧法,原理:在土样中加入酒精，利用酒精能在土上燃烧，使土中水分蒸发，将土样烘干。一般应烧三次，本法是快速测定法中较准确的一种，现场测试中用的较多。1、仪器设备2、试验步骤,（三）特殊土的含水率测试方法,1、含石膏土和有机质土的含水率测试法 含石膏土和有机质土的烘干温度在110时，对含石膏土会失去结晶水，对含有机质土其有机成分会燃烧，测试结果将与含水率定义不符。这种试样的干燥宜用真空干燥箱在近乎1个大气

10、压力作用下将土干燥，或将烘箱温度控制在6070，干燥1215h以上为好。,二、密度试验方法,二、密度试验方法土的天然密度定义为：式中：m-土的天然质量；V-与相应的土体积。,（一）概述,密度在工程上有哪些应用：计算地基承载力分析土体边坡的稳定性计算挡土墙的土压力计算地基的沉降量,测定密度常用的方法有环刀法、电动取土法、蜡封法、灌水法、灌砂法等。在密度测试中，质量较易获得，难的是体积值。体积值的检测操作受人为因素影响很大。,环刀法（细粒土）,1、仪器设备2、试验步骤3、结果整理湿密度、干密度计算至0.01,4、精密度和允许差 本试验须进行二次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得大于0.03g

11、/cm3。,（三）电动取土法,本方法适用于硬塑土密度的快速测定1、仪器设备2、试验步骤3、结果整理4、精密度和允许差,蜡封法（坚硬易碎的土）,本方法适用于已破裂土和形状不规则的坚硬土1、仪器设备2、试验步骤3、结果整理蒸馏水密度准确至 0.001石腊密度准确至 0.01，般可采用0.92,灌砂法、灌水法,灌砂法：细、砂、砾类土，试样粒径最大不超过15，测定密度层的厚度为150200.本方法适用：现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度灌水法：粗、巨粒土本方法适用：现场测定粗粒土和巨粒土的密度,2023/8/10,31,利用灌砂法测定土的密度前需要标定：砂子密度、标定罐体积、灌砂筒锥形砂重在灌砂法中

12、，有几项要进行标定？各起什么作用？答:（1）标定罐体积的标定V 两项用以计算砂的密度（2）标定罐内量砂质量的确定（3）灌砂筒下部圆锥体内砂质量的确定，该项用以计算试坑内砂量所需。试分析密度试验的难点所在，在各个密度试验方法中，各自采用何种方法解决难点？1、环刀法（电动取土法案）：环刀体积代替土体体积；2、蜡封法：蜡封土体体积减去蜡的体积，获得土体体积；3、灌砂法、灌水法：用已知材料的密度间接的获得土体体积。,蜡封试样，侵水前后质量之差大于0.03g时认为水进入试件中，应重做,三、比重试验,土粒比重是土体直接测量的物理指标之一，土粒比重受组成土粒的矿物成分所决定。因此，土粒比重大小间接反映了土粒

13、的矿物成分。从而在一定程度上反映了土的力学性质。土粒比重还是计算土的换算指标的一个必不可少的物理量。土的比重是土的物理性质中的三个基本指标之一，可以通过试验直接测定，即：求出土在105C110C下烘干至恒重时的质量，然后与同体积4C时蒸馏水的质量的比值。,2、实验内容：（一）定义：土粒的比重是土在105110下烘至恒重时的质量与土粒同体积蒸馏水在4时的质量的比值。注意：土的比重无量纲（二）目的：测定土粒的比重是为计算土的孔隙比、饱和度以及土的其他物理力学实验（如颗粒分析的密度计法试验、固结试验等）提供必要的数据。,（三）方法：土粒比重试验的方法取决于试样的粒度大小和土中是否含有水溶盐。1、如果

14、土中不含水溶盐时；且粒径小于5毫米，可采用“比重瓶和煮沸排气法”。2、土中含有水溶盐时要用“比重瓶和中性液体真空排气法”。3、粒径都大于5毫米时则可采用“虹吸筒法”或“体积排水法”。,测定土的比重随土的粒径大小不同可采用不同的试验方法。主要有以下试验方法：比重瓶法 适用于粒径小于5mm的土；浮 力 法 适用于粒径大于、等于5mm的土，其中粒 径为20mm的土质量小于总质量的10%；浮 称 法 适用于粒径大于、等于5mm的土，其中粒 径为20mm的土质量小于总质量的10%；虹吸筒法 适用于粒径大于、等于5mm土，其中粒径为 20mm土质量大于总质量的10%。,本次介绍的实验采用“比重瓶和煮沸排气

15、法。”当土体中既含粒径大于5毫米土粒，又有小5毫米土粒时，先筛析。然后分别测定。（四）仪器：1比重瓶：容量100毫升（见图）；,（五）步骤：（六）计算：按下式计算比重,用中性液体测定时，按照下式计算比重,用蒸馏水测定时，按下式计算比重：,（七）有关问题的说明：1.煮沸的作用是破坏试样中尚存的团粒和封闭的孔隙，排出空气以达到使土粒分散的目的。在规定的煮沸时间内，为防止带土粒的悬液从瓶中溢出，必须随时守候观察，当发现有可能水溢出时，除可调节砂浴温度外，必要时可用滴管滴入数滴冷蒸馏水，使之稍为降温。2.比重瓶计算容积是指比重瓶从瓶塞顶部毛细管管口以下部份的空间容积，因此无论称量（m1）或（m2）时，

16、瓶中水面都必须与瓶塞毛细管管口平齐。3.每组作两次平行测定，平行差值不得大于0.02，取其算术平均值，以两位小数表示。,思考题：1、解释求比重的公式：2.比重试验中煮沸的目的何在？放入恒温水槽的目的何在？应该特别注意做好哪些步骤，才能得到准确的实验结果？答：煮沸的作用是破坏试样中尚存的团粒和封闭的孔隙，排出空气以达到使土粒分散的目的；放入恒温水槽的目的是使瓶内温度稳定；应该特别注意做好的步骤是 3比重试验的关健是测量哪个值？答：同体积水的质量。（m2）4比重与密度有什么差别？答：一般情况下，土粒比重在数值上等于土粒密度，但两者的含义不同，前者是两种物质的质量或密度之比，无纲量；而后者是一种物质

17、（土粒）的质量密度，有单位。5哪些因素易引起比重试验的误差？答：试验步骤：。,四、颗粒分析试验方法,颗粒分析试验的目的、意义？工程上常采用哪些方法进行颗粒分析？说明这些方法的适用范围？并写出评价级配情况的指标？,（一）概述,土粒的大小称为粒度。在工程上把大小相近的土粒合并为组，称为粒组。土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量（以干土重量的表示），常用方法有：百分比、表格法、累计曲线等。,（一）概述,目的意义：土的颗粒分析试验就是测定土的粒径大小和级配状况，为土的分类、定名和工程应用提供依据，指导工程施工。即：能定量描述土粒粒度；分析土的粒度成分；为了解土的工程性质提供依据；为土的工程分类使

18、用；供工程设计及施工使用。,（一）概述,方法和适用的范围：分析的方法有直接法和间接法，对于粒径大于0.075mm的土用筛析法直接测试对于粒径为0.0020.075mm的土一般用水析法间接测试。,（二）筛析法,1、试验原理2、适用范围3、仪器设备4、试验步骤(注意事项)5、计算及绘图(分析曲线),粗筛：60mm40mm20mm10mm5mm2mm细筛：2.0mm1.0mm0.5mm0.25mm0.075mm,（二）筛析法,注意：（1）要求各细筛及底盘内土质量总和与原来所取2筛下试样质量之差不得大于1，同样各粗筛及2筛上的土质量和与试样质量之差不得大于1。（2）筛分时，筛后总重量之差不得大于1%；

19、（3）对含有粘土粒的砂砾土，用水洗法，如果小于0.075的土超过10%，要做水析法。,（二）筛析法,粒度成分累计曲线:,（二）筛析法,累计曲线的形式大体上有三种：比较陡-颗粒均匀比较平缓-级配良好有起伏（阶梯）-用级配好坏的评价指标判断（CU、CC）,（二）筛析法,CU：反映大小不同粒组的分布情况，CU越大，表示土粒大小分布范围大，土的级配良好。CC：则是描述累计曲线的分布范围，反映累计曲线的整体形状。：限制粒径（也叫控制粒径）：中间粒径：有效粒径,（二）筛析法,一般认为(1)CU10 时为级配良好的土（2）但不能单独用CU一个指标，而是要和CC同时考虑，当同时满足CU5，CC=13之间，为级

20、配良好的土，若不能同时满足为级配不良的土,（三）比重计法和吸管法,1、试验原理 比重计和吸管法分析是水析法的一种，实质为静水沉降法。,基本原理：认为0.0020.2粒径的土粒在水或液体中靠自重下沉时应作等速运动，运动的规律符合斯托克斯定律。定律认为土粒越大，在静水中沉降速度越快。反之，土粒越小，沉降速度越慢。,土样分散处理：土样的分散处理，采用分散剂。对于使用各种分散剂均不能分散的土（如盐渍土等），须进行洗盐。对于一般易分散的土，用25%氨水作为分散剂，其用量为：30g土样中加氨水1mL。对于用氨水不能分散的土样，可根据土样的pH值，分别采用分散剂：,如何从累计曲线上判断级配好坏？通过2筛较多

21、的粗粒料，具体用何种方法进行筛分，并说明原因？颗粒分析试验结果如下：计算砂中粗、中、细砂粒组的含量？粒径（mm）2 0.5 0.25 0.075小于该粒径的土粒含量（%）90 55 25 10粗、中、细砂粒组含量,五、相对密度试验方法,砂土（无粘性土）的密实度,砂土的密实度在一定程度上可用天然孔隙比的大小来评定。但是由于土的密实度不仅和孔隙比有关，还与土颗粒形状和级配有关，仅有孔隙比一个指标还不能全面反映土的密实程度。如：工程上为了更好地表明砂土的密实状态，采用将天然土的孔隙比e与该种土所能达到最密实时的孔隙比emin和最疏松时的孔隙比emax相对比的办法，来确定天然土的密实度。,概 述,砂土

22、e和Dr两指标对实际工程有何意义？由e的定义知，砂土的e越大（小），孔隙越大（小），砂土就越疏松（紧密），所以e能简单直接的反映砂土的密实程度。当两种砂土一个级配不良，另一个级配良好，用级配不良砂土已密实时的e值去衡量级配良好砂土的密实程度是不合适的。所以又引入了Dr的概念，用砂的相对密度值来确定纱土的密实情况，就不会出现以上用e所出现的情况；如：当现场砂土的e=emin时，不论对哪一种砂土，它们的相对密度Dr都等于1，砂土处于最密实状态；当现场砂土的e=emax时，不论对哪一种砂土，它们的相对密度Dr都等于0，砂土处于最疏松状态。,一般认为 13时土属于疏松状态；1323时土属于密实状态。相

23、对密度的另一种等价表达式为：,目的和适用的范围：Dr是砂土紧密程度的指标，；本试验的目的是求无凝聚性土的emin、emax。用于计算Dr，借此了解该土在自然状态或经压实后的松紧情况和土粒结构的稳定性。适用于5的土，且25的试样质量不大于试样总质量的15%。,结果整理,（1）按下列公式计算最小与最大干密度：（2）按下列公式计算最大与最小孔隙比：,精密度和允许差,最小与最大干密度，均须进行两次平行测定，取其算术平均值，其平行差值不得超过0.03g/cm3。上述方法适用于颗粒直径小于5mm的土，且粒径25mm的试样质量不大于试样总质量的15。所有参数计算至0.01。,六、界限含水率试验方法,粘性土的

24、物理状态：软硬程度。随着含水率的增加，粘性土的状态发生变化。,（一）概述,细粒土随着土中含水率的不同，分别处于各种不同的状态。粘土的物理状态与含水率的大小密切有关=0 缩限 塑限 液限 坚硬 半坚硬 可塑 流动 土的界限含水率实际上是反映了土处于不同状态时的分界含水率,（一）概述,液限是土可塑状态的上限含水率，塑限是土可塑状态的下限含水率。缩限：含水率低于缩限，水分蒸发时土体积不再缩小。,（一）概述,测定界限含水率的目的、意义？测定土的液限（）、塑限（）、缩限（）；细粒土的分类；计算天然稠度、塑性指数（IP）、液性指数（IL）；供设计、施工用。,（一）概述,界限含水率的测定有哪些应用？明确土可

25、塑性范围：解决土的状态：估计土的最佳含水率在塑限（）附近；细粒土进行分类的依据（液限、塑性指数）,（一）概述,IL=与颗粒表面的水有关，含水率（）越大，IL越大IP=与粘土矿物(结合水)多少有关，粘粒多，结合水多，IP大当IL=1.0,即=,土处于液限；当IL=0,即=,土处于塑限。,（一）概述,土的天然含水率越大，其塑性指数不变，液性指数越大。IL0 坚硬、半坚硬状态0IL1.0 可塑状态IL1.0 流塑状态我国通用液限碟式仪法测土的液限含水率，搓条法测土的塑限含水率，或联合法测土的液限和塑限含水率。,（二）液限塑限联合测定法,本试验的目的是联合测定土的液限和塑限，用于划分土类、计算天然稠度

26、和塑性指数，供公路工程设计和施工使用。本试验适用于粒径不大于0.5、有机质含量不大于试样总质量5%的土。1、仪器设备 LP100型液塑限联合测定仪；锥质量为100g，锥角为30，读数显示式宜采用光电式、游标式、百分表式。2、试验主要步骤3、结果整理,（二）液限塑限联合测定法,如果三点在一条直线上：（1）对于细粒土，用下式计算塑限入土深度：（2）对于砂类土，则用下式计算塑限入土深度：,2023/8/10,69,（二）液限塑限联合测定法,如果三点不在一条直线上：（1）补点（2）作图：通过a点与bc两点相连成两条直线，根据液限（即a点含水量）在hPWL图上查得hP或锥入深度公式计算得hP，以此hP再

27、在wh图上的ab、ac两直线上求出相应的两个含水量，当两个含水量之差小于2%时，以该两点含水量的平均值与a点连成一直线，再按三点在一条直线上来做。两个含水量之差大于2%，试验重做。,（三）塑限含水率的搓条试验法（滚搓法）,试验按联合测定法备土料，然后取含水率接近塑限的试样一小块，先用手搓成椭圆形，然后用手掌在毛玻璃板上轻轻滚搓。当土条搓至直径3mm时，其产生裂缝并开始断裂，则这时土条的含水率即为土的塑限含水率，收集35g滚搓后合格的土条测其含水率。当土条搓成小于1mm土条时，为塑性高；当土条搓成13mm土条而不断时，为塑性中等；当土条搓成大于3mm的土条即断裂者为低塑性。,土的工程分类依据,影

28、响土的工程性质的三个主要因素：是土的三相组成、土的物理状态和土的结构。（土的结构：按其颗粒的排列及联结有单粒结构、聚粒结构、絮凝结构）粗粒土的工程性质，如透水性、压缩性和强度等，很大程度上取决于土的粒径级配。因此，粗粒土按其粒径级配累积曲线再细分为若干亚类。细粒土的工程性质不仅决定于粒径级配，还与土粒的矿物成分和形状有密切关系。,土的工程分类依据,反映土吸附结合水能力的特性指标：一般对粗粒土（碎石类土和砂类土）主要按粒度成分进行分类；粘性土则按塑性指数分类。原则上有机质含量高的土是不能作为工程建筑材料的，因此分类时还应考虑有机质含量。,公路土工试验规程中土的分类,（一）一般规定,1、土的工程分

29、类适用于公路工程用土的鉴别、定名和描述，以便对土的性状作定性评价。2、应以土的下特征作为土分类依据：（依据，分别通过什么试验获得？）（1）土颗粒组成特征；通过颗粒分析试验获得土的级配。（2）土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数；液塑限试验。（3）土中有机质存在情况。化学分析试验（重铬酸钾容量法）。,（一）一般规定,3、本“分类”应按筛分法（T 011593）确定各粒组的含量；按液限塑限联合测定法（T011893）确定液限和塑限；按规程中判别有机质存在情况。4、土的颗粒应根据表411所列粒组范围划分粒组。,（一）一般规定,颗粒划分图,（一）一般规定,5、本分类将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土

30、6、土颗粒组成特征应以土的级配指标的不均匀系数（CU）和曲率系数（CC）表示；7、细粒土应根据塑性图分类；土的塑性图以液限（L）为横坐标、塑性指数（Ip）为纵坐标构成。8、土的成分代号按规程,（一）一般规定,漂石 B 块石 Ba 级配良好 W卵石 Cb 砾 G 级配不良 P角砾 Ga 砂 S 高液限 H粉土 M 粘土 C 低液限 L细粒土 F 有机质土 O 当由两个基本代号构成时：主成分副成分（液塑限高低或级配好坏）当由三个基本代号构成时：主成分液塑限高低（或级配好坏）次要成分,（二）巨粒土的分类,巨粒组质量多于总质量50的土称巨粒土。根据巨粒组的具体含量，可细分为漂（卵）石、漂（卵）石夹土及

31、漂（卵）石质土。,（三）粗粒土的分类,粗粒组质量多于总质量50的土称粗粒土。,（四）细粒土的分类,细粒组质量多于总质量50的土称细粒土，细粒土应按规定划分为细粒土、含粗粒的细粒土和有机质土。,（五）特殊土的分类,1、规范给出黄土，膨胀土和红粘土在塑性图中的位置，以及盐渍土的含盐量标准。2、黄土、膨胀土和红粘土按图414定名。（P111）3、盐渍土按表412规定划分。（P111）,特殊土塑性图,特殊土：黄 土 膨胀土 红黏土 盐渍土 冻 土,土的工程分类遇搭界情况时，怎样确定土名？土中粗、细粒组质量相同时，定名为细粒土；土正好位于塑性图A线上，定名为粘土；土正好位于塑性图B线上：当其在A线以上定

32、名为高液限粘土，当其在A线以下定名为高液限粉土，总原则是从工程安全角度考虑。IP=7，IP=4在什么情况下用？,土的力学性质试验,一、击实试验方法,1、土的击实性在工程中的意义目的、意义：是为了求得土的最大干密度和最佳含水率；为指导和控制施工质量，为工程设计和验收使用，还为路面结构层原材料配合比设计提供依据。最佳含水率是为现场填土提供依据；当土料为最佳含水率时，压实效果最好，室内土才能被击实至最大干密度；现场土达到最为密实的填土密度。,一、击实试验方法,2、击实试验的原理 击实是指采用人工或机械对土施加夯压能量（如打夯、碾压、振动碾压等方式），使土颗粒重新排列紧密，对于粗粒土的紧密排列，增强颗

33、粒表面摩擦力和颗粒之间嵌挤形成的咬合力。对细粒土则因为颗粒间的靠紧而增强粒间的分子引力，从而使土在短时间内得到新结构强度。,一、击实试验方法,研究土的压实性常用的方法有：现场填筑碾压试验和室内击实试验。,二、室内击实试验,（一）仪器简介仪器主要部件由击实筒、击锤和导杆组成。,（二）试验方法的类型,击实试验分轻型和重型两类,（三）试验方法,1、试样制备（根据土样含水量的高低选用干法制样和湿法制样）（1）干法制样：（土不重复使用）（2）湿法制样：（土不重复使用）2、试样击实3、结果整理 4、注意问题,（三）试验方法,三、土的击实特性,由击实试验结果可以得到土的含水量与干密度关系曲线，从关系曲线中可

34、看出：1、击实曲线有个峰点，这说明在一定击实功作用下，只有当土的含水量为某一定值（称为最佳含水量）时，土才能被击实至最大干密度。若土的含水量小于或大于最佳含水量时，则所得的干密度都小于最大值。,三、土的击实特性,2、当土的含水率偏干时，含水率的变动对干密度的影响要比含水率偏湿时的影响更为明显，有图上可看出曲线的左段较右段陡。3、关系曲线右侧的一根曲线称为饱和曲线，它表示当土在饱和状态时的含水量与干密度之间的关系。,三、土的击实特性,注意：三相土在夯击作用下，其含水量是不变的，压实主要是气体体积减少，饱和度增加。一般条件下，土中气体不可能全部排除，即饱和度很难达到100%。图上空气体积率为零的这

35、条线，也就是人工压实时所能够达到的密实度的极限线。实际上不可能通过碾压使土中的空气体积为零。不管用什么方法在室内进行击实试验，土达到最大干密度时，土中经常保持3%5%的空气。,四、影响压实的因素,1、含水量对整个压实过程的影响。2、击实功对最佳含水量和最大干密度的影响3、不同压实机械对压实的影响4、土粒级配的影响,精度误差：,注意：1、重型击实试验方法的单位击实功为轻型击实法的 4.5倍；2、试验表明：在单位体积击实功相同的情况下，同类土轻型和重型击实试验的结果相同。,五、压 缩 试 验,本试验的目的是测定土的单位沉降量、压缩系数、压缩模量、压缩指数、回弹指数、固结系数以及原状土的先期固结压力

36、等。本试验方法适用于饱和的粘质土。当只进行压缩时，允许用非饱和土。,（一）概述,1、基本概念土具有下列两个特点：（1）土体的压缩变形主要是由孔隙的减小所引起的。（2）饱和土的压缩需要一定时间才能完成。,（二）压缩试验与压缩曲线,1、室内压缩试验 试验室用压缩仪（亦称固结仪）进行压缩试验是研究土压缩性的基本方法，实际上压缩试验就是研究土体维变形特性的测试方法。,（二）压缩试验与压缩曲线,压缩试验的基本原理 试验系将试样放在限制侧向变形的压缩容器内（如图所示），分级施加垂直压力，测记加压后不同时间的压缩变形，直至各级压力下的变形量趋于某一稳定标准为止。然后将各级压力下最终的变形与相应的压强绘成曲线

37、，从而求得压缩指标值。,（二）压缩试验与压缩曲线,（二）压缩试验与压缩曲线,根据图4-21的土体单元（面积等于1）可得：已知 故得,（二）压缩试验与压缩曲线,（二）压缩试验与压缩曲线,2、压缩性指标 根据压缩试验所得的和曲线可整理出以下资料：（1）、压缩系数（2）、压缩指数（3）、压缩模量（4）、变形模量,（二）压缩试验与压缩曲线,（二）压缩试验与压缩曲线,3、先期固结压力（Pc）和土层的天然固结状态判断根据曲线按规定方法确定。几何作图求Pc。先期固结压力（Pc）还被用来判断天然土层的固结状态。天然土层可区分为下列三种固结状态：,（二）压缩试验与压缩曲线,（三）试验的主要技术问题,1、荷重等级

38、的影响2、稳定标准的影响 沉降的稳定时间取决于试样的透水性和流变性质。土样的粘性愈大，达到稳定所需的时间也愈长。,六、抗剪强度试验方法,（一）概述,目的意义：求 c、（1）当估算地基承载力；（2）评价地基稳定性；（3）计算边坡稳定性；（4）支挡结构物的土压力；时都需用土的抗剪强度指标。,（一）概述,土的抗剪强度与法向应力之间的关系a)砂土；b)粘性土,（二）试验方法,一般采用原状土直接对试样施加剪力的设备叫直剪仪，常用的直剪仪分应力控制式和应变控制式两种。（1）应力控制式是分级施加等量水平剪力于土样使之受剪；（2）应变控制式是等速推动剪切容器使土样等速位移受剪；,（二）试验方法,为了近似地模拟

39、现场土体的剪切条件，即按剪切前的固结程度、剪切时的排水条件即加荷快慢情况，把直剪试验分为快剪、固结快剪和慢剪三种试验方法。,（二）试验方法,1、快剪试验 这种方法是用来模拟现场的土体较厚、渗透性较小、施工速度较快、基本上来不及固结就迅速加载而剪切的情况。,（二）试验方法,2、固结快剪试验 这种试验方法用来模拟现场土体在自重和正常荷载作用下已达到完全固结状态，以后又遇到突然施加的荷载或因土层较薄、渗透性较小、施工速度较快的情况。,（二）试验方法,3、慢剪试验 这种试验方法是模拟现场土体已充分固结后才开始逐步缓慢地承受荷载的情况，此法所测定的强度指标可用于有效应力分析。,（三）试验的主要技术与要求

40、,1、剪切速率的影响2、破坏标准取值问题,慢剪快剪快慢的实质是？,七、承载比CBR试验检测方法,CBR型承载比试验仪,(一)概述,土的强度,（二）承载比CBR值,承载比CBR试验是美国加利福尼亚洲道路局在进行路面结构破坏调查时为了比较材料的强度而提出来的。日本也把CBR试验纳入全国工业规格土质试验方法规程（JIA 121170）。CBR是：Califorhia Bearing Rati 的缩写。定义：CBR值-指试料贯入量达2.5mm或5mm时的单位压力与标准碎石压入相同贯入量时的标准荷载强度（7Mpa或10.5Mpa）的比值。,（二）承载比CBR值,（三）承载比CBR试验方法：,CBR试验有

41、室内和现场法两种，室内CBR法与击实试验结合来进行，而现场CBR法则与击实试验无关，故此只介绍室内CBR试验法。,（三）承载比CBR试验方法：,目的和适用范围 本试验的目的在于测定：（1）路面底层及路基土料在最优含水量与最大干密度时或浸渍水份饱和后之承载比；（2）浸渍水份饱和后之膨胀量。适用范围：1、本试验只适用于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层，底基层进行承载比试验。2、试样的 dmax 宜控制在20mm以内，最大不得超过40mm。,（三）承载比CBR试验方法：,试验原理 试验时，按路基施工时的最佳含水量及压实度要求在试筒内制备试件；为了模拟材料在使用过程的最不利状态，加载前饱水4昼

42、夜；在浸水过程中及贯入试验时，在试件顶面施加荷载板模拟路面结构对土基的附加应力；贯入试验中，材料的承载能力越高，对其压入一定贯入深度所需要施加的荷载越大。,（三）承载比CBR试验方法：,仪器设备 圆孔筛、试 筒、夯锤和导管、贯入杆、路面材料强度仪或其它荷载装置、百分表、试件顶面的多孔板、多孔底板、测膨胀量百分表的架子、荷载板、水槽、台称、拌和盘、直尺、滤纸脱膜器等。,（三）承载比CBR试验方法：,试样准备（备料）试验步骤,（三）承载比CBR试验方法：,泡水测膨胀量。,（三）承载比CBR试验方法：,贯入试验,（三）承载比CBR试验方法：,资料整理1、绘制 关系曲线。,（三）承载比CBR试验方法：

43、,2、计算当贯入量为2.5mm时的CBR值，同时也计算当贯入量为5.0mm时的CBR值：,（三）承载比CBR试验方法：,3计算试件湿密度4、计算试件干密度,（三）承载比CBR试验方法：,5、计算泡水后试件的吸水量,（三）承载比CBR试验方法：,6、绘制 关系曲线。,图1.1.11 关系曲线,（三）承载比CBR试验方法：,（三）承载比CBR试验方法：,精度要求 CBR值：如根据3个平行试验结果计算得的CBR（承载比）变异系数CV12，则去 掉一个偏离大的值，取其余2个结果的平均值；如 CV12，且3个平行试验结果计算 的偏差0.03g/cm3，则取3个结果的平均值。若3个平行试验结果计算的干密度

44、 0.03g/cm3，则去掉偏离大的，取二个平均值。,（三）承载比CBR试验方法：,土基现场CBR测试方法1、主要荷载装置2、现场测试装置原理 在公路路基施工现场，用载重汽车作反力架通过千斤顶连续加载，使贯入杆匀速压入土基。为模拟路面结构对土基的附加应力，在贯入杆位置放荷载板，路基强度越高，贯入量为2.5mm及5.0mm时的荷载越大，即CBR值越大。,水泥或石灰剂量测定方法,（一）EDTA滴定法 1、目的和适应范围（1）本试验适应于在工地快速测定水泥和石灰稳定土中水泥和石灰的剂量，并可用以检查拌和的均匀性。用于稳定的土可以是粒土，也可是中粒土和粗粒土。本方法不受水泥和石灰稳定土龄期（7d以内）

45、的影响。工地水泥和石灰稳定土含水量的少量变化（2），实际上不影响测定结果。用本方法进行一次剂量测定，只需10min左右。（2）本方法也可用来测定水泥和石灰稳定土中结合料的剂量。,（一）EDTA滴定法,2、仪器设备3、试剂:乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA二钠（分析纯）4、准备标准曲线,（一）EDTA滴定法,5、试验步骤（1）选取有代表性的水泥土或石灰土混合料，称300g放在搪瓷杯中，用搅拌棒将结块搅散，加600mL10%氯化铵溶液，然后如前述步骤那样进行试验。（2）利用所绘制的标准曲线，根据所肖耗的二钠毫升数，确定混合料中的水泥或石灰剂量,（一）EDTA滴定法,6、注意事项（1）每个样品搅拌的时

46、间、速度和方式应力求相同，以增加试验的精度。（2）做标准曲线时，如工地实际水泥剂量较大，素集料和低剂量水泥的试样可以不做，而直接用较高的剂量做试验，但应有两种剂量大于衫剂量，以及两种剂量小于实用剂量。（3）配制的氯化铵溶液最好当天用完，不要放置过久，以免影响试验的精度。,简述EDTA滴定法的步骤:,（1）选取混合料（水泥土或石灰土）加入氯化铵溶液充分搅拌（2）出现澄清悬浮液时将上部澄清悬浮液转移到另一烧怀内。（3）取悬浮液加入氢氧化钠（内含三乙醇胺），加入钙红指示剂摇匀，呈玫瑰红色。（4）用EDTA二钠标准液滴定到纯兰色，记录EDTA二钠的消耗量。（5）利用标准曲线确定水泥或石灰剂量（6）标准曲线是由已知水泥或石灰剂量的试样用上述方法找到消耗的EDTA二钠绘制的。,