高速铁路路基土工试验与检测技术PPT课件

1、一、铁路路基的技术一、铁路路基的技术特点特点第1页/共156页桥梁路基隧道轨道结构地基路基结构的最大特点：土既是结构地基，又是结构材料结构地基结构材料结构地基结构介质土第2页/共156页路堤地基路堤填料隧道隧道介质隧道地基隧道介质桥梁地基第3页/共156页铁路路基的技术特点铁路路基的技术特点 1 1）构成路基的工程材料是天然松散的岩土材料（岩石风化的产物、量大、低廉、）构成路基的工程材料是天然松散的岩土材料（岩石风化的产物、量大、低廉、） 2 2）结构强度低、变形大、对自然环境因素（水、温）的变化敏感（填料选择、压实、防排水、）结构强度低、变形大、对自然环境因素（水、温）的变化敏感（填料选择、

2、压实、防排水、） 3 3）建造成本低、舒适、耐久、环保、低碳、）建造成本低、舒适、耐久、环保、低碳、 第4页/共156页高速铁路路基的技术特点高速铁路路基的技术特点 1 1）对基床表层进行强化处理的基床多层结构体系是高速铁路路基的基本构造型）对基床表层进行强化处理的基床多层结构体系是高速铁路路基的基本构造型式式由单一土材料结构层向多功能强由单一土材料结构层向多功能强 化材料结构层发展化材料结构层发展 由单层结构向双层、多层结构发展由单层结构向双层、多层结构发展不同功能结构层合理组合保证基床的长期性能稳定发挥（承载、排水、封不同功能结构层合理组合保证基床的长期性能稳定发挥（承载、排水、封闭等）闭

3、等）第5页/共156页高速铁路路基的技术特点高速铁路路基的技术特点0.3普速铁路普速铁路160120km/h0.9310kg/cm322.10.150.2第6页/共156页高速铁路路基的技术特点高速铁路路基的技术特点0.6m1.9m级配碎石或砂砾石级配碎石或砂砾石A、B组填料及改良土组填料及改良土A、B、C组填料及改良土组填料及改良土200km/h200km/h客货共线有砟轨道高速铁路客货共线有砟轨道高速铁路第7页/共156页250300km/h客运专线有砟轨道高速铁路客运专线有砟轨道高速铁路0.7m2.3m级配碎石级配碎石A、B组填料及改良土组填料及改良土A、B、C组填料及改良土组填料及改良

4、土底底第8页/共156页300350km/h客运专线无砟轨道高速铁路客运专线无砟轨道高速铁路0.4m2.3m级配碎石级配碎石A、B组填料及改良土组填料及改良土A、B、C组（粗）填料及改良土组（粗）填料及改良土底第9页/共156页第10页/共156页第11页/共156页德国铁路300km/h高速客运专线无碴轨道路堤结构设计横断面图Ril 836.0501第12页/共156页第13页/共156页第14页/共156页高速铁路路基的技术特点高速铁路路基的技术特点 2 2）变形控制是轨下系统）变形控制是轨下系统( (路基路基) )设计的技术关键设计的技术关键结构设计由强度控制向变形控制转结构设计由强度控

5、制向变形控制转 变变变形控制事关工程成败，是核心问变形控制事关工程成败，是核心问 题，也是最难的问题题，也是最难的问题变形问题的重要性随着行车速度的变形问题的重要性随着行车速度的 提高而被放大了提高而被放大了第15页/共156页第16页/共156页Record de vitesse du 29 mars 1955 : 331 km/h第17页/共156页高速铁路路基的技术特点高速铁路路基的技术特点 3 3）路基是列车）路基是列车线路大系统的重要组成部分，并发挥着重要作用线路大系统的重要组成部分，并发挥着重要作用轨下系统的变形（垂向）将集中反映在轨面上轨下系统的变形（垂向）将集中反映在轨面上 轨

6、下系统的变形是车辆系统（车体、构架、轮对）和线路系统（钢轨、枕轨下系统的变形是车辆系统（车体、构架、轮对）和线路系统（钢轨、枕木、道碴、路基基床）相互作用的结果木、道碴、路基基床）相互作用的结果理想路基基床：理想路基基床： 变形小保证轨道几何型位变形小保证轨道几何型位 弹性大降低系统动力作用弹性大降低系统动力作用第18页/共156页第19页/共156页第20页/共156页第21页/共156页第22页/共156页二、铁路路基的填二、铁路路基的填料分类与分组料分类与分组第23页/共156页路基结构路基填料路基压实填料选择分类分组设计技术施工技术土工试验压实检测第24页/共156页二、铁路路基的填料

7、分类与分组二、铁路路基的填料分类与分组 2.12.1路基填料的分类与分组现状路基填料的分类与分组现状 2.22.2完善路基填料分类与分组的建议完善路基填料分类与分组的建议 2.32.3关于粗颗粒土粒径级配标准的讨论关于粗颗粒土粒径级配标准的讨论 第25页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状v为什么要进行土的工程分类为什么要进行土的工程分类 土在工程建设中的作用土在工程建设中的作用：建筑物地基，构筑物填料。：建筑物地基，构筑物填料。前者是保持天然结构状态的土，后者是经由人工扰动或前者是保持天然结构状态的土，后者是经由人工扰动或配制的土。配制的土。 对不同工程用途的土，选取影响显著

8、的指标，按其差对不同工程用途的土，选取影响显著的指标，按其差异划分成类或组，给予合适的定名，可从土类和土名中异划分成类或组，给予合适的定名，可从土类和土名中初步了解其主要的工程特性。初步了解其主要的工程特性。 当用作地基土时当用作地基土时，可结合其它指标确定地基土的承载，可结合其它指标确定地基土的承载力，初步估计建筑物的沉降；力，初步估计建筑物的沉降； 当用于路基填料时当用于路基填料时，可初步评估填料的压实强度、透，可初步评估填料的压实强度、透水性和稳定性，合理地选择施工方案。水性和稳定性，合理地选择施工方案。 第26页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状v由于历史和专业的原因

9、，我国铁路系统由于历史和专业的原因，我国铁路系统长期存在两种长期存在两种“土的工程分类土的工程分类”，即：，即： 铁路路基设计规范中的铁路路基设计规范中的“填料分类填料分类” 铁路工程地质技术规范中的铁路工程地质技术规范中的“岩土岩土分类分类” 两种分类方法服务于不同的工程目的，两种分类方法服务于不同的工程目的，针对的是两种不同状态的土。针对的是两种不同状态的土。第27页/共156页第28页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状v“铁路工程岩土分类铁路工程岩土分类”的服务对象主要是的服务对象主要是自然界中保持天然结构状态的地基土，它自然界中保持天然结构状态的地基土，它的土性决定于

10、土的地质成因、矿物成分、的土性决定于土的地质成因、矿物成分、粒径组成和水的含量，将它们按一定的规粒径组成和水的含量，将它们按一定的规律划分成类或组，其主要目的是确定地基律划分成类或组，其主要目的是确定地基土的承载力，初步估算构筑物的沉降，如：土的承载力，初步估算构筑物的沉降，如： 用孔隙比和含水量等指标确定地基承载力；用孔隙比和含水量等指标确定地基承载力； 用含水量确定淤泥质土地基承载力；用含水量确定淤泥质土地基承载力； 进行相关原位试验确定地基承载力。进行相关原位试验确定地基承载力。 第29页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状v“铁路路基工程填料分类铁路路基工程填料分类”是

11、针对天然结是针对天然结构已被破坏的扰动土，将其按粒径组成、构已被破坏的扰动土，将其按粒径组成、按细粒含量和级配情况等划分成类和组，按细粒含量和级配情况等划分成类和组，用以估算填料压实后的强度、可压实性用以估算填料压实后的强度、可压实性和渗透性、冻胀性等。和渗透性、冻胀性等。 第30页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状v 在土的粒组划分标准方面在土的粒组划分标准方面 两种分类方法在粒粒径划分和名称方面基本一致，只是在碎石和砾石的粒两种分类方法在粒粒径划分和名称方面基本一致，只是在碎石和砾石的粒组界限不同，如表组界限不同，如表2-12-1所列。所列。 一般认为，碎石的粒径从一般认

12、为，碎石的粒径从200mm200mm到到20mm20mm范围太大，按范围太大，按200mm200mm到到60mm60mm划分更合划分更合理，也与国内外大多数相关规范的粒组划分标准一致，如表理，也与国内外大多数相关规范的粒组划分标准一致，如表2-42-4所列。所列。 第31页/共156页表 2-1 “岩土分类”和“填料分类”粒组划分对比 “岩土分类”粒组划分 “填料分类”粒组划分 名 称 粒径 d（mm） 名 称 粒径 d（mm） 大 d800 中 400d800 漂石（浑圆、圆棱） 或块石（尖棱） 小 200d400 块石（漂石） d200 大 60d200 巨 粒 碎石（卵石） 60d200

13、 中 40d60 卵石（浑圆、圆棱） 或碎石（尖棱） 小 20d40 粗 20d60 大 10d20 中 5d10 圆砾（浑圆、圆棱） 或角砾 小 2d5 砾 细 2d20 粗 0.5d2 粗 0.5d2 中 0.25d0.5 中 0.25d0.5 砂 粒 细 0.075d0.25 粗 粒 砂 细 0.075d0.25 粉 粒 0.005d0.075 粉 粒 0.005d0.075 黏 粒 d0.005 细 粒 黏 粒 d0.005 第32页/共156页表 2-4 国内外有关规范的粒组界限（mm） 粒组 规范 块石 漂石 碎石 卵石 砾石 砂粒 粉粒 黏粒 铁道部 TB10077-2001 2

14、00 20 2 0.075 0.005 铁道部 TB10001-2005 200 60 2 0.075 0.005 水利部 SL237-1999 200 60 2 0.074 0.002 交通部 JTJ051-93 200 60 2 0.074 0.002 建设部 GB50007-2002 200 20 2 0.075 0.005 中国 国标 GBJ145-90 200 60 2 0.075 0.005 AASHTO（78） 75 2 0.053 0.002 ASTM（69） 75 4.75 0.074 0.005 美国 ASTM（D2487-2000） 300 75 4.75 0.075 J

15、USCS-73 300 75 2 0.074 0.005 JISA79 300 75 2 0.074 0.002 日本 土工结构标准 75 2 0.075 0.005 LR1967 63.5 2.4 0.074 0.002 英国 BSCS1981 200 60 2 0.06 0.002 印度 IS-1498-59 60 2 0.06 0.002 瑞士 SNV-67005-59 60 2 0.06 0.002 德国 DIN1970 200 60 2 0.063 0.002 德国 DIN-18196-1970 200 63 2 0.06 0.002 法国 LCPC1965 60 2 0.08 0.

16、002 前苏联 200 40 2 0.05 0.001 波兰 40 2 0.05 第33页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状v 在土的工程分类标准方面在土的工程分类标准方面 铁路工程岩土分类标准铁路工程岩土分类标准是将试样按粒组由是将试样按粒组由大至小进行重量累积，当累积到某一粒组、其大至小进行重量累积，当累积到某一粒组、其重量超过总重量的重量超过总重量的50%50%或自定的某一界限时，就或自定的某一界限时，就以该粒组定名，即所谓的以该粒组定名，即所谓的“粒径累积法粒径累积法”。 进行重量累积定名后，将土按进行重量累积定名后，将土按2mm2mm、0.075mm0.075mm界

17、界限分成碎石类土、砂类土和黏性土三大类。限分成碎石类土、砂类土和黏性土三大类。 砂类土和黏性土之间的过渡部分则定为粉质土。砂类土和黏性土之间的过渡部分则定为粉质土。 碎石类土按粒径大小和形状细分成碎石类土按粒径大小和形状细分成6 6种，砂类土种，砂类土按粒径大小细分为按粒径大小细分为5 5种，黏性土按塑性指数种，黏性土按塑性指数IPIP分分为为2 2种，如表种，如表2-22-2和表和表2-32-3所列所列 。 第34页/共156页表 2-2 “岩土分类” “岩土分类” 类别 名称 说 明 块石土 粒径大于 200mm 的颗粒超过总质量的 50%(尖棱状为主) 漂石土 粒径大于 200mm 的颗

18、粒超过总质量的 50%(浑圆或圆棱状为主) 碎石土 粒径大于 20mm 的颗粒超过总质量的 50%(尖棱状为主) 卵石土 粒径大于 20mm 的颗粒超过总质量的 50%(浑圆或圆棱状为主) 角砾土 粒径大于 2mm 的颗粒超过总质量的 50%(尖棱状为主) 碎石类 圆砾土 粒径大于 2mm 的颗粒超过总质量的 50%(浑圆或圆棱状为主) 砾 砂 粒径大于 2mm 颗粒的质量占总质量的 25%-50% 粗 砂 粒径大于 0.5mm 颗粒的质量超过总质量的 50% 中 砂 粒径大于 0.25mm 颗粒的质量超过总质量的 50% 细 砂 粒径大于 0.075mm 颗粒的质量超过总质量的 85% 砂类

19、 粉 砂 粒径大于 0.075mm 颗粒的质量超过总质量的 50% 粉土 IP10，且粒径大于 0.075mm 颗粒的质量不超过总质量的 50%。 粉质黏土 10IP17 全部土为总质量 黏土 黏土 IP17 第35页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状 用用“粒径累积法粒径累积法”进行土的工程分类，简单易行，但分类指标单一，不能进行土的工程分类，简单易行，但分类指标单一，不能很好地反映土性。很好地反映土性。 对粗粒土分类时对粗粒土分类时, ,只按大于某一重量的粒组大小定名，不能考虑土中其它粒只按大于某一重量的粒组大小定名，不能考虑土中其它粒径成分。径成分。 对于细粒土来说，只

20、用塑性指数单一指标定名，没有考虑液限高低对土性对于细粒土来说，只用塑性指数单一指标定名，没有考虑液限高低对土性的影响，而高液限土的强度低、压缩性大、水稳定性差，容易引起路基的的影响，而高液限土的强度低、压缩性大、水稳定性差，容易引起路基的各类病害。各类病害。 第36页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状v 在土的工程分类标准方面在土的工程分类标准方面 铁路路基设计规范铁路路基设计规范的分类依据是除考虑的分类依据是除考虑土中的颗粒粒径大小和塑性指标外，在粗粒土中的颗粒粒径大小和塑性指标外，在粗粒土定名时考虑了土中的细颗粒含量和粗颗粒土定名时考虑了土中的细颗粒含量和粗颗粒级配等情况

21、，在给细粒土定名时考虑了土中级配等情况，在给细粒土定名时考虑了土中粗颗粒含量和细颗粒塑性指标，如表粗颗粒含量和细颗粒塑性指标，如表2-52-5和和表表2-62-6所列。所列。 这样分类后能较清楚地了解每一种土的颗粒这样分类后能较清楚地了解每一种土的颗粒组成和土性，并对土的抗剪性、压缩性、可组成和土性，并对土的抗剪性、压缩性、可压实性、渗透性、抗冻性等进行初步评价，压实性、渗透性、抗冻性等进行初步评价，有利于对路基填料的正确选用。有利于对路基填料的正确选用。 第37页/共156页表2-5 “填料分类”定名分组表(巨粒土) 一级定名 二级定名 类别 名称 说 明 细粒含量 颗粒级配 名 称 符号

22、填料 分组 硬块石 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%（不易分化，尖棱状为主） 硬块石 Bh A 不易风的软块石 Bsb B 易风化的软块石 Bsc C 软块石 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%（易风化，尖棱状为主） 风化的块石 Bsd D 良好 级配好的漂石 BW A 5 不良 级配不好的漂石 BP B 良好 级配好含土漂石 BW-SI A 515% 不良 级配不好的含土漂石 BP-SI B 块石类 漂石土 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%（浑圆或圆棱状为主） 15% 土质漂石 BSI B、C 良好 级配好的卵石 CgW A 5 不良 级配不好的卵石

23、CgP B 良好 级配好的含土卵石 CgW-SI A 515% 不良 级配不好的含土卵石 CgP-SI B 卵石土 粒径大于 60mm 颗粒的质量超过总质量的50%（浑圆或圆棱状为主） 15% 土质卵石 CgSI B、C 良好 级配好的碎石 CcW A 5 不良 级配不好的碎石 CcP B 良好 级配好的含土碎石 CcW-SI A 515% 不良 级配不好的含土碎石 CcP-SI B 巨粒土 碎石类 碎石土 粒径大于 60mm 颗粒的质量超过总质量的50%（尖棱状为主） 15% 土质碎石 CcSI B、C 第38页/共156页表 2-5 “填料分类”定名分组表(粗粒土) 一级定名 二级定名 类

24、别 名称 说 明 细粒含量 颗粒级配 名 称 符号 填料 分组 良好 级配好的粗砾 GCW A 5 不良 级配不好的粗砾 GCP B 良好 级配好的含土粗砾 GCW-SI A 515% 不良 级配不好的含土粗砾 GCP-SI B 粗砾土 粒径大于 20mm 颗粒的质量超过总质量的 50%（粗圆砾土以浑圆或圆棱状为主，粗角砾土以尖棱状为主） 15% 土质粗砾 GCSI B、C 良好 级配好的细砾 GFW A 5 不良 级配不好的细砾 GFP B 良好 级配好的含土细砾 GFW-SI A 515% 不良 级配不好的含土细砾 GFP-SI B 砾石类 细砾土 粒径大于 2mm 颗粒的质量超过总质量的

25、 50%（细圆砾土以浑圆或圆棱状为主，细角砾土以尖棱状为主） 15% 土质细砾 GFSI B、C 良好 级配好的砾砂 SGW A 5 不良 级配不好的砾砂 SGW B 良好 级配好的含土砾砂 SGW-SI A 515% 不良 级配不好的含土砾砂 SGW-SI B 砾砂 粒径大于 2mm 颗粒的质量占总质量的25%-50% 15% 土质砾砂 SGSI B 良好 级配好的粗砂 SCW A 5 不良 级配不好的粗砂 SCP B 良好 级配好的含土粗砂 SCW-SI A 515% 不良 级配不好的含土粗砂 SCP-SI B 粗砂 粒径大于 0.5mm 颗粒的质量超过总质量的 50% 15 土质粗砂 S

26、CSI B 良好 级配好的中砂 SMW A 5 不良 级配不好的中砂 SMP B 良好 级配好的含土中砂 SMW-SI A 515% 不良 级配不好的含土中砂 SMP-SI B 中砂 粒径大于 0.25mm 颗粒的质量超过总质量的 50% 15 土质中砂 SMSI B 良好 级配好的细砂 SFW B 5 不良 级配不好的细砂 SFP C 细砂 粒径大于 0.075mm 颗粒的质量超过总质量的 85% 515% 含土的细砂 SF-SI C 粗粒土 砂类 粉砂 粒径大于 0.075mm 颗粒的质量超过总质量的 50% / 粉砂 SM C 第39页/共156页表 2-6 “填料分类”定名分组表(细粒

27、土) 一级定名 二级定名 类 别 名称 符号 说 明 填料分组 低液限 粉土 ML Ip10， L40% C 粉 土 类 (M) 高液限 粉土 MH Ip10， L40% D 低液限 粉质 黏土 CLM 10Ip17， L40% C 高液限 粉质 黏土 CHM 10Ip17， L40% D 低液限 黏土 CL Ip17， L40% C 黏 土 类 (C) 高液限 黏土 CH IP17，L40% 0102030405060020406080100120液 限L（ %）塑性指数IPA线 IP=0.63(L-20)B线 L=40%CLMLCHMHAB D 细 粒 土 有机土 WU 有机质含量大于 5

28、% E 第40页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状总结总结 铁路工程岩土分类标准铁路工程岩土分类标准的分类依据：的分类依据： 所有土均按一级单指标分类所有土均按一级单指标分类 铁路路基设计规范铁路路基设计规范的分类依据：的分类依据： 粗粒土按二级粗粒土按二级3 3指标分类指标分类 细粒土按二级细粒土按二级2 2指标分类指标分类第41页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状 “填料分类填料分类”定名后，即可根据填料的工程性质和适用性进行定名后，即可根据填料的工程性质和适用性进行“填料分组填料分组”。 以填料的剪切强度、可压实性、压缩性、对气候环境的敏感性等为依据，

29、以填料的剪切强度、可压实性、压缩性、对气候环境的敏感性等为依据，将填料分为将填料分为A A、B B、C C、D D、E E共五组。共五组。 A A组组优质填料优质填料 B B组组良好填料良好填料 C C组组一般填料一般填料 D D组组不宜使用的差质填料不宜使用的差质填料 E E组组严禁使用的劣质填料严禁使用的劣质填料第42页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状 A A、B B组填料多为强度较高、压缩性较小的块石、组填料多为强度较高、压缩性较小的块石、碎石、砾石、砂土和粗粒混合土等。碎石、砾石、砂土和粗粒混合土等。 级配好、颗粒硬、不易风化强度较高的软块石、级配好、颗粒硬、不易风

30、化强度较高的软块石、15%15%含泥量为含泥量为A A组组填料；填料； 级配不好、不易风化强度较低的软块石、级配不好、不易风化强度较低的软块石、151530%30%含泥量为含泥量为B B组填料；组填料； 含泥量含泥量30%30%后为后为C C组填料；组填料； 易风华的软块石为易风华的软块石为C C组填料；组填料； 风华的软块石为风华的软块石为D D组填料。组填料。 细粒土由于强度较低、压缩变形较大，均被归细粒土由于强度较低、压缩变形较大，均被归为为C C组和组和D D组填料。组填料。 L L40%40%时的黏土和粉土为时的黏土和粉土为C C组填料；组填料； L L40%40%的黏土和粉土为的黏

31、土和粉土为D D组填料。组填料。 有机土为有机土为E E组填料。组填料。 第43页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状 粗粒混合土中的细粒含量对填料性质有影响，粗粒混合土中的细粒含量对填料性质有影响，采用采用5%5%、15%15%、30%30%划分。划分。 细粒含量细粒含量5%5%，混合土受水的影响小，没有，混合土受水的影响小，没有冻胀性，可作为渗水材料使用。冻胀性，可作为渗水材料使用。 细粒含量在细粒含量在5 515%15%，在混合土中它已填充了，在混合土中它已填充了部分粗颗粒的空隙，使混合土的透水性、压部分粗颗粒的空隙，使混合土的透水性、压实性有所改变。实性有所改变。 细粒

32、含量在细粒含量在151530%30%，混合土的性质受细粒，混合土的性质受细粒含量的影响较大。含量的影响较大。 细粒含量细粒含量30%30%时，混合土的性质基本受细时，混合土的性质基本受细粒土控制。粒土控制。 第44页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状 与与铁路工程岩土分类标准铁路工程岩土分类标准比较，尽管比较，尽管铁路路基设计规范铁路路基设计规范的分类标准对传统的的分类标准对传统的“粒径累积法粒径累积法”进行了部分修改，但仍存在进行了部分修改，但仍存在下列问题：下列问题： 没有考虑填料中粗细颗粒填充物的成分。没有考虑填料中粗细颗粒填充物的成分。 粗粒混合土中的细粒成分对填料性

33、质的影粗粒混合土中的细粒成分对填料性质的影响较大。如果细粒成分是粉性土，这类填料响较大。如果细粒成分是粉性土，这类填料的强度、抗变形、可压实性和水稳定性等工的强度、抗变形、可压实性和水稳定性等工程性质比含黏性土时要好。同样，细粒混合程性质比含黏性土时要好。同样，细粒混合土中的粗粒成分对填料性质的影响也较大。土中的粗粒成分对填料性质的影响也较大。如果粗粒成分是未风化、不易风化、易风化、如果粗粒成分是未风化、不易风化、易风化、风化的软硬块石或漂石，这类填料的工程性风化的软硬块石或漂石，这类填料的工程性质差异巨大。质差异巨大。 第45页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状 没有考虑填

34、料中相邻粒组的含量。没有考虑填料中相邻粒组的含量。 在给巨粒土定名时，未考虑相邻粗粒组的含量（在给巨粒土定名时，未考虑相邻粗粒组的含量（60mm60mm的土中，大于的土中，大于0.075mm0.075mm的土所占比例）的影响；同样，在给粗粒土定名时，未考虑相邻巨的土所占比例）的影响；同样，在给粗粒土定名时，未考虑相邻巨粒含量（粒含量（60mm60mm的土占全土的比例）和细粒含量（的土占全土的比例）和细粒含量（60mm60mm的土中，小于的土中，小于0.075mm0.075mm的土所占比例）的影响。当然，在给细粒土定名时，也未考虑相邻的土所占比例）的影响。当然，在给细粒土定名时，也未考虑相邻粗粒

35、含量的影响。粗粒含量的影响。 第46页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状 同组填料的工程性质差异性未得到验证。同组填料的工程性质差异性未得到验证。 路基填料分组中，将颗粒大小、细粒成分路基填料分组中，将颗粒大小、细粒成分等差异极大的的土放在了一组。如在等差异极大的的土放在了一组。如在A A、B B组组填料中，从硬块石、不易风化的软块石到级填料中，从硬块石、不易风化的软块石到级配良好的中粗砂共有十几种，它们在试验的配良好的中粗砂共有十几种，它们在试验的可击实性、施工的可控制性、碾压的均匀性可击实性、施工的可控制性、碾压的均匀性等方面相差很大；同样，在等方面相差很大；同样，在C

36、C、D D组填料中，组填料中，将易风化、风化的软块石和细粒含量较大成将易风化、风化的软块石和细粒含量较大成分不同的粗细粒土放在一起，也会存在水稳分不同的粗细粒土放在一起，也会存在水稳定性、耐久性和可靠性显著不同的结果。因定性、耐久性和可靠性显著不同的结果。因此，当用同一组填料填筑路基时，可能会产此，当用同一组填料填筑路基时，可能会产生不同的工程效果。生不同的工程效果。 第47页/共156页2.12.1分类与分组现状分类与分组现状 现行的路基填料分类和分组标准有进行修改现行的路基填料分类和分组标准有进行修改完善的必要。修改完善的最好途径是采用完善的必要。修改完善的最好途径是采用国国内外大多数相关

37、规范的分类标准，即内外大多数相关规范的分类标准，即“统一统一分类分类”体系进行填料分类定名分组，这样才体系进行填料分类定名分组，这样才能较合理地控制土性，同时也可向国内外土能较合理地控制土性，同时也可向国内外土的工程分类总趋势靠拢，便于技术交流。的工程分类总趋势靠拢，便于技术交流。 另一方面，路基填料分类和压实标准的研究，另一方面，路基填料分类和压实标准的研究，尤其是高速铁路路基的设计标准，许多国家尤其是高速铁路路基的设计标准，许多国家已有相对成功成熟的工程应用经验，分类标已有相对成功成熟的工程应用经验，分类标准统一后，可借鉴各国的先进技术，开阔我准统一后，可借鉴各国的先进技术，开阔我们的思路

38、，又好又快地建设我国的高速铁路。们的思路，又好又快地建设我国的高速铁路。 第48页/共156页2.22.2分类与分组完善建议分类与分组完善建议 土的工程分类的土的工程分类的“统一分类法统一分类法”，实际上是，实际上是一种综合的多层次一种综合的多层次分类方法，其技术思想和分类方法，其技术思想和理论框架最早由美国提出。理论框架最早由美国提出。 主要特点是将土的粒组和搭配情况划分得较主要特点是将土的粒组和搭配情况划分得较细，首先考虑了粒组的主要成分，然后再用细，首先考虑了粒组的主要成分，然后再用颗粒级配、细粒含量和塑性指标、颗粒成分颗粒级配、细粒含量和塑性指标、颗粒成分和相邻粒组含量等参数对土性进行

39、更深入的和相邻粒组含量等参数对土性进行更深入的描述，并将其清晰地反映在定名里，用明确描述，并将其清晰地反映在定名里，用明确的标准符号表达出来。的标准符号表达出来。 目前，目前，“统一分类法统一分类法”被普遍认为是一种较被普遍认为是一种较为完善的分类方法，也是世界各国和国内大为完善的分类方法，也是世界各国和国内大多数行业普遍采用的分类方法，如表多数行业普遍采用的分类方法，如表2-72-7所所列。列。 第49页/共156页表 2-7 国内外土的工程分类标准 国 家 规范名称 规范日期 分类体系 美国 ASTM：D2487-1983 1969 年制定、1983 年修改 统一分类 英国 BSCS-59

40、30-1981 1968 年制定、1981 年修改 统一分类 德国 DIN-18196-1970 1966 年制定、1970 年修改 统一分类 日本 JOSCS-1973 1969 年公布草案、 1973 年通过 统一分类 国 外 前苏联 CNMN-15-1974 1974 年正式公布 粒度成分 塑性指数 水电部 土工试验规程 SL237-1999 统一分类 交通部 土工试验规程 JTJ051-93 统一分类 地矿部 土工试验规程 1985 年试行 统一分类 建设部 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 粒度成分 塑性指数 铁路路基设计规范 TB10001-2005 修正粒度成分 塑

41、性图 铁道部 铁路工程岩土分类标准 TB10077-2001 粒度成分 塑性指数 国 内 国家标准 土的分类标准 GBJ145-90 统一分类 第50页/共156页2.22.2分类与分组完善建议分类与分组完善建议技术路线：技术路线： 1.1.粒组划分粒组划分( (三组两种三组两种) ) 2. 2.分级定名（三级五因素）分级定名（三级五因素） 3.3.考虑相邻粒组含量和细考虑相邻粒组含量和细粒成分粒成分 第51页/共156页2.22.2分类与分组完善建议分类与分组完善建议 v1.1.粒组划分粒组划分 按粒组范围将土分为三组，即粒径大于按粒组范围将土分为三组，即粒径大于60mm60mm为巨粒组，为

42、巨粒组，60600.075mm0.075mm为粗为粗粒组，粒径小于粒组，粒径小于0.075mm0.075mm的为细粒组，粗粒组与细粒组合称为小颗粒组，如的为细粒组，粗粒组与细粒组合称为小颗粒组，如表表2-82-8所列。所列。 当巨粒组土重量超过土总重量的当巨粒组土重量超过土总重量的50%50%时称巨粒土，在时称巨粒土，在60mm60mm以下的土中，当粗以下的土中，当粗粒组超过土总重量的粒组超过土总重量的50%50%时称粗粒土，否则为细粒土。时称粗粒土，否则为细粒土。第52页/共156页表 2-8 “统一分类法”的粒组划分 粒 组 粒组划分 粒径 d（mm） 块石（漂石） 200d 巨粒组 碎石

43、（卵石） 60d200 粗 20d60 砾 细 2d20 粗 0.5d2 中 0.25d0.5 粗粒组 砂 细 0.075d0.25 粉 粒 0.005d0.075 小 颗 粒 组 细粒组 黏 粒 d0.005 第53页/共156页2.22.2分类与分组完善建议分类与分组完善建议 v2.2.分级定名分级定名 将土进行三级定名。将土进行三级定名。 第一级以土的主成分定名，第二级以土的主成分级配和细粒含量加以描述，第一级以土的主成分定名，第二级以土的主成分级配和细粒含量加以描述，第三级以细粒成分和相邻粒组含量描述。第三级以细粒成分和相邻粒组含量描述。 细粒土的第二级用塑性图定名，第三级考虑粗粒土的

44、含量和成分。细粒土的第二级用塑性图定名，第三级考虑粗粒土的含量和成分。 第54页/共156页2.22.2分类与分组完善建议分类与分组完善建议 v3.3.考虑相邻粒组含量的划分考虑相邻粒组含量的划分 给巨粒土定名时，需考虑粗粒组的含量（指给巨粒土定名时，需考虑粗粒组的含量（指60mm60mm土中砾和砂的土重量占土中砾和砂的土重量占土总重量的比例），其标准为：土总重量的比例），其标准为： 当粗粒组少于土全重量的当粗粒组少于土全重量的25%25%时，定名时不予考虑；时，定名时不予考虑； 当粗粒组为土全重量的当粗粒组为土全重量的25%25%50%50%时，定名为含砾（砂）的。时，定名为含砾（砂）的。第

45、55页/共156页表 2-9 “统一分类法”填料分类定名分组表（巨粒土） 一级分类定名 二级分类定名 分类 主成分 定名 细粒 含量 级配 定名 良好 级配好硬块石 硬块石(Bh) 不易分化、 尖棱状为主 不良 级配不好硬块石 不易风化软块石 易风化软块石 软块石(Bs) 易分化、尖棱状为主 风化块石 良好 级配好漂石 5% 不良 级配不好漂石 良好 级配好微含土漂石 515% 不良 级配不好微含土漂石 1530% 含土漂石 块石类 ( 粒 径 大 于200mm 土重土全重的50%) 漂石(B) 浑圆或圆棱状为主 3050% 土质漂石 良好 级配好碎石或卵石 5% 不良 级配不好碎石或卵石 良

46、好 级配好微含土碎石或卵石 515% 不良 级配不不好微含土碎石或卵石 1530% 含土碎石或卵石 巨粒土 ( 粒 径 大于 60mm 土重土全重的 50%) 碎石类 ( 粒 径 大 于60mm土重土全重的 50%) 碎石或卵石(Cb) 尖棱或浑圆状为主 3050% 土质碎石或卵石 第56页/共156页表 2-9 “统一分类法”填料分类定名分组表（巨粒土） 二级分类定名 三级分类定名 细粒 含量 级配 定名 粗粒 含量 细粒 成分 定名 组别 良好 级配好硬块石 级配好硬块石 A 不良 级配不好硬块石 25% 级配不好硬块石 B 不易风化软块石 不易风化软块石 B 易风化软块石 易风化软块石

47、C 风化块石 25% 风化软块石 D 良好 级配好漂石 级配好漂石 A 5% 不良 级配不好漂石 级配不好漂石 B 良好 级配好微含土漂石 粉(黏)土 级配好微含粉(黏)土漂石 A 515% 不良 级配不好微含土漂石 粉(黏)土 级配不好微含粉(黏)土漂石 B 1530% 含土漂石 粉(黏)土 含粉(黏)土漂石 B、 C 3050% 土质漂石 25% 粉(黏)土 粉(黏)土质漂石 C、 D 良好 级配好碎石或卵石 级配好碎石或卵石 A 5% 不良 级配不好碎石或卵石 级配不好碎石或卵石 B 良好 级配好微含土碎石或卵石 粉(黏)土 级配好微含粉(黏)土碎石或卵石 A 515% 不良 级配不不好

48、微含土碎石或卵石 粉(黏)土 级配不好微含粉(黏)土碎石或卵石 B 1530% 含土碎石或卵石 粉(黏)土 含粉(黏)土碎石或卵石 B、 C 3050% 土质碎石或卵石 25% 粉(黏)土 粉(黏)土质碎石或卵石 C、 D 第57页/共156页2.22.2分类与分组完善建议分类与分组完善建议 v 3.3.考虑相邻粒组含量的划分考虑相邻粒组含量的划分 给粗粒土定名时，需同时考虑巨粒含量和细粒给粗粒土定名时，需同时考虑巨粒含量和细粒含 量 （ 细 粒 含 量 指 在含 量 （ 细 粒 含 量 指 在 6 0 m m6 0 m m 的 土 中 ， 小 于的 土 中 ， 小 于0.075mm0.075

49、mm的土所占比例）。的土所占比例）。 巨粒含量的标准为：当巨粒含量少于土全重量巨粒含量的标准为：当巨粒含量少于土全重量的的25%25%时，定名时不予考虑；当巨粒含量为土全时，定名时不予考虑；当巨粒含量为土全重量的重量的25%25%50%50%时，定名为含石的。时，定名为含石的。 细粒含量的标准为：当细粒含量细粒含量的标准为：当细粒含量5%5%，定名时，定名时不予考虑；当细粒含量不予考虑；当细粒含量5%5%15%15%时，定名时为微时，定名时为微含土（粉土或黏土）的；当细粒含量为含土（粉土或黏土）的；当细粒含量为15%15%30%30%时，定名时为含土质（粉土或黏土）的；当时，定名时为含土质（粉

50、土或黏土）的；当细粒含量为细粒含量为30%30%50%50%时，定名时为土质（粉土时，定名时为土质（粉土或黏土）的。或黏土）的。 第58页/共156页表 2-10 “统一分类法”填料分类定名分组表（粗粒土砾） 一级定名 二级定名 分类 主成分 定名 细粒 含量 颗粒 级配 定名 良好 级配好粗砾 5% 不良 级配不好粗砾 良好 级配好微含土粗砾 515% 不良 级配不好微含土粗砾 1530% 含土粗砾 粗砾(GC) (粒径大于20mm颗粒重S2的 50%) 3050% 土质粗砾 良好 级配好细砾 5% 不良 级配不好细砾 良好 级配好微含土细砾 515% 不良 级配不好微含土细砾 1530%

51、含土细砾 粗粒土 (粒径大于 0.075mm土重S2的 50%) 砾(G) (在 S2中粒径大于 2mm 颗粒重超过 S2的 50%) 细砾(GF) (粒径大于 2mm 颗粒重S2的 50%) 3050% 土质细砾 第59页/共156页表 2-10 “统一分类法”填料分类定名分组表（粗粒土砾） 二级定名 三级定名 细粒 含量 颗粒 级配 定名 巨粒含量 细粒成分 定名 组别 良好 级配好粗砾 级配好粗砾 A 5% 不良 级配不好粗砾 级配不好粗砾 B 良好 级配好微含土粗砾 粉(黏)土 级配好微含粉(黏)土粗砾 A 515% 不良 级配不好微含土粗砾 粉(黏)土 级配不好微含粉(黏)土粗砾 B

52、 1530% 含土粗砾 粉(黏)土 含粉(黏)土粗砾 B、C 3050% 土质粗砾 25% 粉(黏)土 粉(黏)土质粗砾 C、D 良好 级配好细砾 级配好细砾 A 5% 不良 级配不好细砾 级配不好细砾 B 良好 级配好微含土细砾 粉(黏)土 级配好微含粉(黏)土细砾 A 515% 不良 级配不好微含土细砾 粉(黏)土 级配不好微含粉(黏)土细砾 B 1530% 含土细砾 粉(黏)土 含粉(黏)土细砾 B、C 3050% 土质细砾 25% 粉(黏)土 粉(黏)土质细砾 C、D 第60页/共156页表 2-11 “统一分类法”填料分类定名分组表（粗粒土砂） 一级定名 二级分类定名 分类 主成分

53、定名 细粒含量 颗粒级配 定名 良好 级配好砾砂 5% 不良 级配不好砾砂 良好 级配好微含土砾砂 515% 不良 级配不好微含土砾砂 1530% 含土砾砂 砾砂(SG) (粒径大于 2mm 颗粒重为 S2的 2550%) 3050% 土质砾砂 良好 级配好粗砂 5% 不良 级配不好粗砂 良好 级配好微含土粗砂 515% 不良 级配不好微含土粗砂 1530% 含土粗砂 粗砂(SC) (粒径大于 0.5mm 颗粒重超过 S2的 50%) 3050% 土质粗砂 良好 级配好中砂 5% 不良 级配不好中砂 良好 级配好微含土中砂 515% 不良 级配不好微含土中砂 1530% 含土中砂 中砂(SM)

54、 (粒径大于 0.25mm 颗粒重超过 S2的 50%) 3050% 土质中砂 良好 级配好细砂 5% 不良 级配不好细砂 515% 级配不好含土细砂 粗粒土 ( 粒 径 大 于0.075mm 土重超 过S2的50%) 砂(S) (S2中粒径大于 2mm 颗粒重不足 S2的50%) 细砂(SF) (粒径大于 0.075mm颗粒重超过S2的50%) 1550% 土质细砂 第61页/共156页表 2-11 “统一分类法”填料分类定名分组表（粗粒土砂） 二级分类定名 三级分类定名 细粒含量 颗粒级配 定名 砾粒 含量 细粒 成分 定名 组别 良好 级配好砾砂 级配好砾砂 A 5% 不良 级配不好砾砂

55、 级配不的砾砂 B 良好 级配好微含土砾砂 粉(黏)土 级配好微含粉(黏)土砾砂 A 515% 不良 级配不好微含土砾砂 粉(黏)土 级配不好微含粉(黏)土砾砂 B 1530% 含土砾砂 粉(黏)土 含粉(黏)土砾砂 B、C 3050% 土质砾砂 25% 粉(黏)土 粉(黏)土质砾砂 C、D 良好 级配好粗砂 级配好粗砂 A 5% 不良 级配不好粗砂 级配不好粗砂 B 良好 级配好微含土粗砂 粉(黏)土 级配好微含粉(黏)土粗砂 A 515% 不良 级配不好微含土粗砂 粉(黏)土 级配不好微含粉(黏)土粗砂 B 1530% 含土粗砂 粉(黏)土 含粉(黏)土粗砂 B、C 3050% 土质粗砂

56、25% 粉(黏)土 粉(黏)土质粗砂 C、D 良好 级配好中砂 级配好中砂 A 5% 不良 级配不好中砂 级配不好中砂 B 良好 级配好微含土中砂 粉(黏)土 级配好微含粉(黏)土中砂 A 515% 不良 级配不好微含土中砂 粉(黏)土 级配不好微含粉(黏)土中砂 B 1530% 含土中砂 粉(黏)土 含粉(黏)土中砂 B、C 3050% 土质中砂 25% 粉(黏)土 粉(黏)土质中砂 C、D 良好 级配好细砂 级配好细砂 B 5% 不良 级配不好细砂 级配不好细砂 C 515% 级配不好含土细砂 粉(黏)土 级配不好含粉(黏)土细砂 C、D 1550% 土质细砂 25% 粉(黏)土 粉(黏)

57、土质细砂 C、D 第62页/共156页2.22.2分类与分组完善建议分类与分组完善建议 v3.3.考虑相邻粒组含量的划分考虑相邻粒组含量的划分 给细粒土定名时，需考虑粗粒含量（粗粒含量指在给细粒土定名时，需考虑粗粒含量（粗粒含量指在60mm60mm的土中，大于的土中，大于0.075mm0.075mm的土所占比例）。的土所占比例）。 粗粒含量的标准为：当粗粒含量粗粒含量的标准为：当粗粒含量25%25%时，定名时不予考虑；当粗粒含量为时，定名时不予考虑；当粗粒含量为25%25%50%50%时，定名时为含砾（或砂）的。时，定名时为含砾（或砂）的。 第63页/共156页表 2-12 “统一分类法”填料

58、分类定名分组表（细粒土） 一级分类定名 二级分类定名 主成分 定名 液、塑限描述 低液限粉土 (ML) A 线以下 L40 粉土 （M） 高液限粉土 (MH) A 线以下 L40 低液限黏土 (CL) A 线以上 L40 黏土 （C） 高液限黏土 (CH) A 线以上 L40 细粒土 （粒径大于 0.075mm土重S2的 50%） 有机土 有机质含量大于 5% 第64页/共156页表 2-12 “统一分类法”填料分类定名分组表（细粒土） 二级分类定名 三级分类定名 定名 液、塑限描述 粗粒含量 粗粒成分 定名 组别 25% 低液限粉土 C 砾 含砾的低液限粉土 C 低液限粉土 (ML) A 线

59、以下 L40 2550% 砂 含砂的低液限粉土 C 25% 高液限粉土 D 砾 含砾的高液限粉土 D 高液限粉土 (MH) A 线以下 L40 2550% 砂 含砂的高液限粉土 D 25% 低液限黏土 C 砾 含砾的低液限黏土 C 低液限黏土 (CL) A 线以上 L40 2550% 砂 含砂的低液限黏土 C 25% 高液限黏土 D 砾 含砾的高液限黏土 D 高液限黏土 (CH) A 线以上 L40 2550% 砂 含砂的高液限黏土 D 有机土 有机质含量大于 5% E 第65页/共156页2.32.3粗粒土级配标准的讨论粗粒土级配标准的讨论 v 粗颗粒土的粒径级配是控制土性的主要指标之一。土

60、的级配状况是根据土的粒径粗颗粒土的粒径级配是控制土性的主要指标之一。土的级配状况是根据土的粒径级配曲线，确定不均匀系数级配曲线，确定不均匀系数C Cu u和曲率系数和曲率系数C Cc c进行鉴别的。进行鉴别的。 1060ddCu； 6010230dddCc 式中：10d、30d、60d分别为颗粒级配曲线上相应于 10%、30%、60%含量的粒径。 第66页/共156页2.32.3粗粒土级配标准的讨论粗粒土级配标准的讨论 v 我国的标准为，当我国的标准为，当C Cu u55，C Cc c=1=13 3时，属良好级配，此时，土中细颗粒可充填粗时，属良好级配，此时，土中细颗粒可充填粗颗粒间的孔隙，使