土工基本知识

土概述贵州铁建工程质量检测咨询有限公司土的概念土是地壳表层的岩石长期经受风化作用和水流、冰川、风等自然力的剥蚀、搬运及堆积作用而生成的松散沉积物。土的工程应用1、填料：作为公路、铁路路基填筑材料。在客运专线铁路的施工中，提出将填料作为建筑材料对待，以控制路基施工质量。2、地基基础作为建筑物的地基。3、构筑物的周围介质土的三相组成土的物理力学性质与其结构有密切关系，首先应了解其三相组成概念。根据土的三相组成，了解密度、颗粒密度、含水率、孔隙比、孔隙率、饱和度等指标的概念和计算方法。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、体积的相对比例变化，都会引起土的物理力学性质的变化。土的三相示意图mmamwmsvvavwvs土常用的物理指标密度、颗粒密度、含水率、孔隙比、孔隙率、饱和度1、密度单位体积土的质量称为土的密度（g/cm3）2、颗粒密度土体内的固体颗粒质量与颗粒体积的比值，称为颗粒密度（g/cm3）3、干密度单位体积内土粒的质量（g/cm3）4、含水率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。5、孔隙比土中的孔隙体积与土固体颗粒体积的比值称为孔隙比。6、孔隙率土中孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率（%）。7、饱和度土中水分所占体积与全部孔隙所占体积之比，称为饱和度（%）土作为填料时的分类土在作为填料时，不同行业有相应的分类方法和定名方法，现就铁路和公路的相关规定作如下介绍。《铁路路基设计规范》（TB10001-2005）中对填料的规定5.2.1、普通填料按颗粒粒径大小可分为三大类别：巨粒土、粗粒土和细粒土。5.2.2、巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，按表5.2.2分为A、B、C、D组。5.2.3细粒土填料应按表5.2.3分为粉土、黏性土和有机土。粉土、黏性土应采用液限含水率WL进行填料分组：当WL

＜40%时，为C组；当WL

≧40%时，为D组。有机土为E组。注：1液限含水率试验采用圆锥仪法，圆锥仪总质量为76g，入土深度10mm。

2A线方程中的WL按去掉%符号后的数值进行计算。D线：IP=17C线：IP=10B线：WL=40A线：IP=0.63（WL-20）TB10001-20056.2.1基床表层填料的选用应符合下列要求：1Ⅰ级铁路应选用A组填料（砂类土除外），当缺乏A组填料时，经经济必选后可采用级配碎石或级配砂砾石。2Ⅱ级铁路应优先选用A组填料，其次为B组填料。对不符合要求的填料，应采取土质改良或加固措施。3填料的颗粒粒径不得大于150mm。6.2.2基床底层填料的选用应符合下列要求：1Ⅰ级铁路应选用A、B组填料，否则应采取土质改良或加固措施。2Ⅱ级铁路可选用A、B、C组填料。当采用C组填料时，在年平均降水量大于500mm地区，其塑性指数不得大于12，液限不得大于32%，否则应采取土质改良或加固措施。3填料的颗粒粒径不得大于200mm，或摊铺厚度的2/3。7.2.1路堤基床以下部位填料，宜选用A、B、C组填料。当选用D组填料时，应采取加固或土质改良措施；严禁使用E组填料。《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）中相关规定5.2.1基床以下路堤填料1基床以下路堤应选用A、B组填料和C组碎石类、砾石类填料。2当选用C组细粒土填料时，应根据填料性质进行改良。3当选用硬质岩石及不易风化的软质岩的碎石时，应级配较好，块石类填料的粒径不得大于15cm。5.2.2基床底层填料1基床底层应选用A、B组填料或改良土。2块石类作为基床底层填料时，应级配良好，其粒径不应大于10cm。5.2.3基床表层填料1基床表层填料应采用级配碎石、级配砂砾石和沥青混凝土。《公路土工试验规程》JTGE40-2007中相关规定从铁路、公路对土的分类标准中可以得知：其主要方法是首先对土进行颗粒分析，根据颗粒分析结果进行分组，对于细粒土，再根据液塑限分析结果进行分类。各行业针对土工的质量指标铁路公路建筑铁路路基结构形式基床以下路堤基床铁路路基由基床和基床以下路堤组成，基床部分厚度为2.5m，其中包括了基床表层（0.6m）和基床底层（1.9m）。《京沪高速铁路设计暂行规定》中规定，路基基床由表层和底层组成，表层厚度为0.7m，底层厚度为2.3m，总厚度为3.0m。基床以上为道床，针对不同的结构有不同的道床形式，主要分为有碴和无碴两种。道床路堑《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）中的相关规定1.0.2本标准适用于旅客列车设计行车速度等于或小于160km/h的客货列车共线运行的新建、改建标准轨距铁路路基工程施工质量的验收。5.1.4路堤填料种类、质量应符合设计要求。填筑前应对取土场填料进行取样检验；填筑时应对运至现场的填料进行抽样检验，当填料土质发生变化或更换取土场时重新进行检验。填料种类颗粒级配相对密度液、塑限击实试验大于5mm颗粒的单位体积重大于20mm颗粒的单位体积重大于40mm颗粒的单位体积重细粒土及粉砂、黏砂————每5000~10000m3每5000~10000m3每5000m3——每5000m3粗粒土（除粉砂、黏砂外）每10000m3每10000m3————每10000m3——每10000m3碎石类土每10000m3每10000m3——每5000~10000m3——每10000m3——块石类土每10000m3————————————表5.1.4填料的检验项目、检验数量TB10414-2003注：1、表列数字为进行一次试验的填料体积（m3）；2、大于5、20、40mm颗粒的单位体积重系进行密度校正计算时应做的试验；3、当细粒土中含粗颗粒的最大粒径大于重型击实试验试筒所规定的最大粒径时，超过尺寸的粗颗粒应做颗粒密度试验。5.1.6路堤每一填筑层全宽应采用同一种填料，压实质量应符合本标准附录c的规定；不同种类填料（除块石类混合料外）应采用双指标控制，并符合下列规定：1细粒土和砂类土中的黏砂土、粉砂土，应采用压实系数和地基系数；2砂类土（黏砂土、粉砂土除外），应采用相对密度和地基系数；3砾石类土和碎石类土，应采用孔隙率和地基系数；4块石类混合料，应采用地基系数。表5.1.6基床以下路堤填筑层压实质量的检验数量、检验方法填料种类检验数量检验方法各种土类每填高0.9m，纵向每100m检查2个断面4点，距路基边缘2m处2点、中间2点，不足0.9m也检查2个断面4点K30平板载荷仪细粒土和黏砂土每层沿纵向每100m等间距检查2个断面6点，每断面左、中、右各1点，左、右点距路基边缘1m处环刀法、核子密度仪粗粒土、细粒土灌砂法、气囊法粗粒土、细粒土、碎石类、最大粒径小于60mm的块石类土灌水法TB10414-20036.1.6路堤基床底层全宽应采用同一种填料填筑，其压实质量应符合本标准附录B的规定；不同种类填料（除块石类混合料外）应采用双指标控制，并应符合下列规定：1细粒土和黏砂土，应采用压实系数和地基系数；2砂类土（黏砂土除外），应采用相对密度和地基系数；3砾石类土和碎石类土，应采用孔隙率和地基系数；4块石类混合料，应采用地基系数。表6.1.6基床填筑层压实质量的检验数量、检验方法填料种类检验数量检验方法各种土类每填高0.9m，纵向每100m检查2个断面4点，距路基边缘2m处2点、中间2点，不足0.9m也检查2个断面4点K30平板载荷仪细粒土和黏砂土每层沿纵向每100m等间距检查2个断面6点，每断面左、中、右各1点，左、右点距路基边缘1m处环刀法、核子密度仪粗粒土、细粒土灌砂法、气囊法粗粒土、细粒土、碎石类、最大粒径小于60mm的块石类土灌水法挡土墙墙后填料的种类、质量应符合设计要求；压实质量应符合设计要求。客运专线铁路路基填筑质量控制1、客运专线概念铁路根据行车速度和线路的用途有多种分类，目前我们接触到的有高速铁路、客运专线、时速200km的客货共线铁路、Ⅰ级铁路、Ⅱ级铁路等。客运专线多采用无砟轨道结构形式，要求其在快速的同时，确保旅客列车运行的安全、平稳、舒适性。路基作为轨道的基础，必须具有变形小、强度高、刚度大且纵向变化均匀、长期动力稳定性和耐久性等，以确保列车高速、安全、舒适运行以及最大程度的减少维修工作量。客运专线的路基结构采用了多层结构系统，其标准也较普通铁路有了显著的提高。设计、施工以及验收暂规对路基变形、基床结构、填料、地基条件及处理等均有明确规定和严格的要求，必须将路基当成结构物来对待。2、路基填筑的概念2.1、路基部位的划分：基床、基床以下路堤。2.2、填筑：三阶段、四区段、八流程。三阶段：准备阶段施工阶段整修验收阶段四区段：填土区段平整区段碾压区段检测区段八流程：施工准备基底处理分层填筑摊铺平整洒水晾晒碾压夯实检测路基整修2.3、变形观测路基施工应按设计要求进行地基沉降、侧向位移的动态观测。路基填筑完成或施加预压荷载后应有不小于6个月的观测和调整期。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足要求时，应继续观测或采取必要的加速或控制沉降的措施。《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010），该标准适用于新建时速250~350km高速铁路区间及车站路基工程施工质量的验收。时速250km以下的客运专线、城际铁路路基工程施工质量的验收应参照执行。3.1、基床以下路堤3.1.1、路堤填料种类、质量应符合设计要求，填料的最大粒径应小于75mm。施工单位每10000m3或土性明显变化时抽样检验1次颗粒级配。3.1.2、基床以下路堤的压实质量应根据填料类别采用双指标控制。指标压实标准砂类土及细砾土碎石类及粗砾土压实系数K≥0.92≥0.92地基系数K30（MPa/m）≥110≥1303.2、基床底层3.2.1、基床底层填料种类、质量应符合设计要求，填料的最大粒径应小于60mm。3.2.2、基床底层普通填料、物理改良土压实质量应按地基系数、动态变形模量和压实系数三项指标控制；化学改良土按压实系数和7d饱和无侧限抗压强度指标控制。

指标压实标准化学改良土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土地基系数K30(MPa/m)——≥130≥150动态变形模量Evd（MPa）——≥40≥40压实系数K≥0.95≥0.95≥0.957d饱和无侧限抗压强度qu（kPa）≥350(550)————3.3、基床表层以下过渡段级配碎石填层3.3.1、基坑采用碎石或灰土回填时，应分层回填，并采用小型振动机械压实，压实质量应满足动态变形模量Evd≥30MPa。3.3.2、过渡段级配碎石质量，施工单位每2000m3检验一次颗粒级配。3.3.3、基床表层以下过渡段级配碎石填层的压实质量应按地基系数、动态变形模量和压实系数三项指标控制。指标地基系数K30(MPa/m)动态变形模量Evd（MPa）压实系数K压实标准≥150≥50≥0.953.4、基床表层以下过渡段两侧及锥体填土指标压实标准化学改良土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土地基系数K30(MPa/m)——≥130≥150动态变形模量Evd（MPa）——≥40≥40压实系数K≥0.95≥0.95≥0.957d饱和无侧限抗压强度qu（kPa）≥350(550)————3.5、级配碎石基床表层3.5.1、基床表层级配碎石质量应符合设计要求，施工单位每5000m3检验1次颗粒级配。3.5.2、基床表层级配碎石的压实质量应按地基系数、动态变形模量和压实系数采用三指标控制。指标地基系数K30(MPa/m)动态变形模量Evd（MPa）压实系数K压实标准≥190≥55≥0.97主要指标的概念1、压实系数填料压实后的干密度与击实试验得出的最大干密度的比值。2、地基系数以某一下沉量除与其相对应的荷载强度所得到的值，以标准值k30表示。3、相对密度填料最大孔隙比与填筑压实后实测孔隙比之差和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值。4、孔隙率土的孔隙体积与总体积的比值，以百分率表示。《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）中的相关规定路床路面结构层底面以下0.80m范围内的路基部分，在结构上分为上路床（0～0.30m）和下路床（0.30～0.80m）。路堤高于原地面的填方路基。路堤在结构上分为上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下0.80～1.50m范围内的填方部分；下路堤是指上路堤以下的填方部分。公路施工路基施工规范对路基填料的规定4.1.2路基填料应符合下列规定1含草皮、生活垃圾、树根、腐殖质的土严禁作为路基填料。2泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土，不得直接用于填筑路基；确需使用时，必须采取技术措施进行处理，经检验满足设计要求后方可使用。3液限大于50%、塑性指数大于26、含水量不适宜直接压实的细粒土，不得直接作为路堤填料；需要使用时，必须采取技术措施进行处理，经检验满足设计要求后方可使用。4粉质土不宜直接填筑于路床，不得直接填筑于浸水部分的路堤及冰冻地区的路床。5填料强度和粒径，应符合表4.1.2的规定。CBR（加州承载比）：表征路基土、粒料、稳定土强度的一种指标，即标准试件在贯入量为2.5mm时所施加的试验荷载与标准碎石材料在相同贯入量时所施加的荷载之比值，以百分率表示。4.2.2中规定，土质路堤在填筑至设计标高并整修完成后，其施工质量标准包括了压实度、弯沉等指标。施工过程中，每一压实层均应检验压实度，检测方法采用灌砂法、灌水法、环刀法、核子密度仪法等。4.2.3条中规定，填石路堤施工质量采用孔隙率控制比较合适。但由于其在检测过程中需要挖大坑（最大粒径的1.5~2倍）采用水袋法进行，用于施工过程控制难度较大。故规定在试验路修筑时采用孔隙率指标进行检验，确定相应的施工工艺参数与压实沉降差作为路堤施工时的压实质量检测控制指标。填筑至设计标高后进行弯沉检测。填石路堤概念用粒径大于37.5mm且含量超过总质量70%的石料填筑的路堤。4.2.4条中规定，对于土石路堤，施工过程中的每一压实层，可用试验路段确定的工艺流程和工艺参数，控制压实过程；用实验路段确定的沉降差指标，检测压实质量。土石路堤：石料含量占总质量30~70%的土石混合材料修筑的路堤。土石路堤应先修筑试验路，在已选用的压实机械类型、功率及组合、压实速度条件下，确定填料的最大粒径、最适宜的填筑厚度、压实到最大干密度时的压实遍数，同时也测出相对应的沉降差。以最大干密度作为检测土石路堤试验路的压实度标准，同时也应确定沉降差和工艺参数，作为大规模施工时压实质量的检查控制标准。土石路堤填料压实质量控制，应根据实际填料的来源配制不同含石量（20~70%）的试样进行室内大筒重型击实试验，通过试验确定不同含石量（以击实后试样含石量为准）填料的最大干密度和最佳含水量，给出同一种料的不同含石量最大干密度曲线。在采用细料压实度进行质量控制时，应由试验确定细料的最大干密度和最佳含水量。对于中等强度以下石料的土石混合填料，细料的最大干密度不需要进行修正。土石路堤的压实干密度检测，采用水袋法，所需挖试坑尺寸如下：上路堤600x600mm；下路堤800x800mm。在公路路基填筑施工质量指标控制中主要涉及到压实度、弯沉。建筑地基处理技术规范建筑地基处理中对于浅层软弱地基和不均匀地基的处理中常采用换填垫层法。从上可以看出，在建筑地基处理中主要涉及的指标有压实系数、承载力。不良地质路基黄土的湿陷性黄土在自重或一定压力下受水浸湿，土体结构迅速破坏，并发生显著附加下沉的性质。具有这种湿陷性质且湿陷系数达到或超过0.015时称为湿陷性黄土。膨胀土指土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成（高岭土、蒙脱石），具有吸水显著膨胀、软化、崩解和失水急剧收缩、开裂，并能产生往复胀缩变形的黏性土。红粘土是指经红土化作用形成的棕红、褐黄等色并覆盖在碳酸盐岩系地层之上，具有表面收缩、上硬下软、裂隙发育和显著的胀缩性、液限wl大于等于50%的黏性土；其经搬运、沉积后仍保留上述基本特征，且液限大于45%的土则称为次生红黏土。膨胀土应根据自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量3项指标详细判定。满足下列2项指标时，判定为膨胀土。自由膨胀率大于等于40%蒙脱石含量大于等于7%阳离子交换量CEC（NH4+）大于等于170%三、改良土填料改良：是指在原土中添加某种材料，使之与原土发生一定的物理化学反应，使原土的物理力学性质发生改变的方法。根据其发生的反应原理分为物理改良和化学改良两种方式。物理改良：通过在原土中添加某种粒径的土（石）料，改善其级配特性，提高物理力学性能及压实性。最常见的就是：级配碎石、级配砂砾石、土夹石化学改良：通过在原土中添加固化剂（水泥、石灰、粉煤灰等）使之发生物理化学反应，如阳离子交换、胶凝、碳化结块等作用，改善土的物理力学性质，增加强度，同时，降低填料的含水量，便于施工。常见的有水泥土、石灰土、粉煤灰土改良土的施工方法场拌法、路拌法和集中路拌法。遂渝铁路路基填筑中采用的A、B组填料，通过物理改良，集中拌和而成改良土检测《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）1、物理改良根据其所处的路基部位，按相应的标准进行检测。2、化学改良2.1、外掺料计量2.2、无侧限抗压强度外掺料计量：采用滴定法或仪器法每100m每填筑层抽检3点。无侧限抗压强度：每100m每填筑层抽检3处，从已经摊铺好填料的地段现场抽样，在室内按要求的压实密度成型，按规定进行养护后做无侧限抗压强度试验。四、土工试验1、颗粒分析试验2、界限含水率试验3、击实试验4、粗粒土最大干密度试验5、级配碎石试验6、地基系数试验7、二次变形模量试验8、动态变形模量试验中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建含水率试验土的含水率是土在105~110℃温度下烘至恒量时所失去水的质量与恒量后干土质量的比值，以百分数表示。标准方法：烘干法，适用于各类土。快速测定含水率方法：根据土的性质和工程情况分别选用。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建酒精燃烧法：适用于不含有机质的砂类土、粉土和黏性土。碳化钙减量法：适用于各类土。原理为用过量碳化钙与土中游离水混合接触产生化学反应，生成乙炔气体，根据乙炔气体逸出失去的质量，计算求得土的含水率。核子射线法：适用于现场原位测定填料为细粒土和砂类土的含水率。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建含水率试验中土样烘干的温度和时间问题一般土样，105～110℃；有机质含量超过5％或土中含有石膏和硫酸盐时，温度控制在65～70℃。粉土、黏性土烘干时间不少于8h；砂类土不少于6h；砾、碎石类土不少于4h。含有机质大于5%的土，烘干温度应控制65~70℃，在真空干燥箱中烘7h或在电热干燥箱中烘18h。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建烘干法仪器设备1、电热干燥箱：应能控制温度为105~110℃。2、真空干燥箱：应能控制温度为65~70℃。3、天平：称量200g，分度值0.01g；称量1000g，分度值0.2g。4、称量盒：直径50mm，高30mm；长200mm，宽100mm，高40mm，可采用等质量称量盒。5、干燥箱：内用硅胶干燥剂。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验步骤1、根据不同土类称取代表性试样（粉土、黏性土15~30g；砂类土、有机土30~50g；圆砾或角砾250~500g；碎石类土500~1000g），放入称量盒内称量湿土质量。2、打开盒盖，将装有试样的称量盒放入烘箱，根据土类选择相应的烘干温度和时间。3、讲称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器重冷却至室温，称干土质量。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建注意：本试验称量小于200g，准确至0.01g；称量大于200g，准确至0.2g。本试验应进行平行测定，平行测定的差值应满足下表的规定，取两次结果的算术平均值。计算至0.1%。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建含水率试验之酒精燃烧法仪器设备：1、天平：称量200g，分度值0.01g。2、酒精：浓度95%。3、其他：干燥器、等质量的称量盒、滴管、火柴等。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验步骤1、取代表性试样（黏性土5~10g，砂类土20~30g），放入称量盒内，称取湿土质量。2、用滴管将浓度为95%的酒精滴入盒内，直至试样表面出现自由液面，使酒精浸透全部试样，点燃酒精，直至火焰熄灭。3、冷却约1min后，重复步骤2的操作。黏性土应烧4次，砂类土应烧3次。4、待最后一次燃烧火焰熄灭后，盖上盒盖，在干燥器中冷却至室温，称取干土质量。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建本试验称量应准确至0.01g。其他要求同烘干法。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建密度试验试验目的：测定土的密度，用于计算土的干密度、孔隙比、孔隙率和饱和度等指标。根据土的类别选用如下方法：1、环刀法：适用于粉土和黏性土。2、蜡封法：适用于环刀难以切削并易破裂的土。3、灌砂法、气囊法适用于现场测定最大粒径小于20mm的土的密度。4、灌水法适用于现场测定最大粒径小于60mm的土的密度。5、核子射线法适用于现场测定填料为细粒土、砂类土的压实密度。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建密度试验之环刀法仪器设备1、环刀：内径61.8mm或79.8mm，高20mm。2、天平：称量500g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。3、其他：切土刀、钢丝锯、直尺、凡士林。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验步骤1、试样制备。2、环刀切削试样。3、称取土样重量。4、计算试样密度。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建注意事项：本试验应进行平行测定，平行测定的差值不得大于0.03g/cm3。密度计算至0.01g/cm3。最后结果取平行试验结果的算术平均值。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建密度试验之蜡封法仪器设备1、天平：称量500g，分度值0.1g。2、其他：切土刀、石蜡、烧杯、温度计、细线、针及熔蜡加热器等。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验步骤1、切取约30cm3的代表性试样，削去表面浮松土及尖锐棱角，系于细线上称其质量，准确至0.1g，并取切削余土测定含水率。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建2、持线将试样缓缓浸入刚过熔点的蜡液中，待全部浸没后立即提出。仔细检查试样周围的蜡膜上有无气泡存在。若有气泡应用针刺破，并涂平孔口。待冷却后称蜡封试样在空气中的质量，准确至0.1g。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建3、持线将蜡封试样吊在天平一端，浸没于烧杯中的水中，不得与烧杯壁接触，称蜡封试样在水中的质量，准确至0.1g，并测记水的温度，准确至1℃。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建4、取出试样，擦干表面水分后再称一次质量。与第一次质量相比较，若质量增加，则证明试样中有水浸入，应另取试样重作试验。5、当用电子天平或电子称测定时，先将盛水的烧杯放在秤盘上，当显示稳定后，按清零键。再将蜡封试样吊在固定支架上浸没于水中，勿与杯壁接触，称量，准确至0.1g。该质量即为蜡封试样排开液体的质量。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建注意：1、需要进行平行测试，平行测定的差值不得大于0.03g/cm3。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建密度试验之灌砂法仪器设备：1、密度测定器：由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成。容砂瓶的容积为4L；灌砂漏斗高135mm、直径165mm、颈部有孔径为13mm的圆柱形阀门；容砂瓶和灌砂漏斗之间用螺纹接头连接。底盘承托灌砂漏斗和容砂瓶。2、天平：称量10kg，分度值5g；称量500g，分度值0.1g。3、土样筛：孔径0.25、0.5mm。4、其他：小铁锹、小铁铲、盛土容器等。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建标准砂密度的测定1、标准砂宜选用粒径为0.25~0.5mm，密度为1.47~1.61g/cm3的洁净干燥砂。2、将容砂瓶与灌砂漏斗经螺纹接头接紧，并作以标记，以后每次拆卸载衔接时都要接在这一位置。称组装好的密度测定器的质量（mr1），准确至5g。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建3、将干燥的密度测定器竖立（灌砂漏斗口向上）在工作台上，打开阀门，往密度测定器内注水，直至水面高出阀门，关闭阀门，倒掉漏斗中多余的水，称注满水的密度测定器总质量（mr2），准确至5g，同时测定水温，准确至0.5℃。再重复测定两次，将三次测值之间的差值换算为该温度下水的体积不得大于3mL，取三次测定值的平均值。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建4、将干燥的密度测定器竖立（灌砂漏斗口向上）在工作台上，关阀门，向漏斗中灌满标准砂。打开阀门使漏斗中的砂漏入容砂瓶内，边漏边继续向漏斗中补充砂，当标准砂停止流动时迅速关闭阀门。倒掉漏斗内多余的砂，称灌满标准砂的密度测定器总质量（mr3），准确至5g。测定过程中应避免震动。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建5、容砂瓶容积计算6、标准砂的密度计算计算至0.01g/cm3。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建测定灌满灌砂漏斗所需标准砂的质量1、讲标准砂灌满容砂瓶，并称取灌满标准砂的密度测定器的总质量（mr3）2、讲灌满标准砂的密度测定器倒置（即灌砂漏斗口向下）在一洁净的平面上，打开阀门，直至砂停止流动。3、迅速关闭阀门，称取剩余标准砂和密度测定器的总质量，计算流失的标准砂的质量，该流失量即为灌满漏斗所需标准砂的质量（mr4）。4、重复上述步骤三次，取其平均值。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建现场试验步骤1、按土的最大粒径不大于20mm的要求选定试坑位置，将试坑位置的地面铲平，其面积略大于试坑直径150mm，按试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度200mm处，边挖边将挖出的土放入盛土容器内，称土的质量，准确至10g，然后取代表性土样测定含水率。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建2、向容砂瓶内灌满标准砂，关阀门，称灌满标准砂的密度测定器的总质量，准确至5g。3、将密度测定器倒置（灌砂漏斗口向下）于挖好的坑口上，打开阀门，使密度测定器内的标准砂流入坑内，当密度测定器内标准砂停止流动时关闭阀门。4、称密度测定器和剩余标准砂的质量mr5，准确至5g，并计算灌满试坑所用标准砂的质量（msr=mr3-mr4-mr5）中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验结果计算中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建密度试验之灌水法仪器设备1、储水筒：直径应均匀，并附有刻度及出水管。2、台秤：称量50kg，分度值10g。3、塑料薄膜袋。4、其他：盛土容器、水平尺、钢卷尺、挖土工具等。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验步骤1、在选定的试坑位置处铲平略大于试坑直径的地面，并根据土的最大粒径，确定试坑尺寸。试样最大粒径（mm）试坑尺寸（mm）直径深度5~201502004020025060250300中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建2、按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度。边挖边将坑内的试样装入盛土容器内，称土的质量，准确至10g，并取代表性土样测定含水率。3、试坑挖好后，将略大于试坑容积的塑料薄膜袋沿坑底、坑壁紧密相贴，到地面后翻开袋口，袋口周围用重物压牢。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建4、记录储水筒内初始水位高度，打开储水筒的注水管，让水缓缓流入坑内塑料薄膜袋内。当袋内水面上升到接近坑口地面时将水流调小，待水面与坑口地面齐平时立即关闭注水管，持续3~5min，记录储水筒内水位的高度。如袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜袋重做试验。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建数据处理中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建颗粒密度试验本试验的目的是测定土的颗粒密度，用于计算土的孔隙比、孔隙率、饱和度等指标。颗粒密度试验应根据土粒不同粒径，分别采用下列方法：1、粒径小于5mm的土采用量瓶法；2、粒径等于大于5mm的土，其中大于20mm的颗粒含量少于10%时用浮称法，多余10%时用虹吸筒法；中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建3、当土中同时含有5mm以上和以下的颗粒时，应分别采用以上方法测定，然后根据比例进行计算。Psm——平均颗粒密度（g/cm3）ps1、ps2——大于和小于5mm粒径的颗粒密度；p1、p2——大于和小于5mm粒径的土粒质量占总质量的百分比。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建粗颗粒土颗粒密度通常以下列三种方法表示：1、视密度（表观密度）：土粒干质量与土粒实体积（包括封闭孔隙体积）的比值。2、毛体积密度：土粒干质量与土粒总体积（包括封闭孔隙体积、开口孔隙体积）的比值。3、饱和面干密度：当土粒呈饱和面干状态时的土粒总质量与土粒总体积的比值。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建颗粒密度试验之量瓶法仪器设备：1、量瓶：容积100mL；2、天平：称量200g，分度值0.001g。3、恒温水槽：准确度应为±1℃。4、砂浴：应能调节温度。5、温度计：测量范围0~50℃，分度值0.5℃。6、真空抽气设备：包括真空泵、抽气缸、真空压力表等。7、其他：烘箱、纯水、中性液体（煤油）、孔径20mm及5mm筛、漏斗、滴管等。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验步骤：1、一般土的颗粒密度应采用纯水测定；当土中含有可溶盐、亲水性胶体或有机质，应采用中性液体（煤油）测定。2、量瓶在使用前必须进行量瓶和水（或中性液体）的总质量的校正。3、将量瓶烘干，取烘干土15g装入100mL量瓶内（若用50mL量瓶，宜取10g），称量瓶和土的总质量，准确至0.001g。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建4、向已装有干土的量瓶内注入纯水至量瓶的一半处，摇动量瓶，然后将量瓶放在砂浴上煮沸。煮沸时间自旋液沸腾时算起，砂土和粉土不少于30min，黏土和粉质黏土不少于1h。5、煮沸完毕，取下量瓶，冷却至接近室温，将事先煮沸并冷却的纯水注入量瓶至近满（右恒温水槽时，可将量瓶放在恒温水槽内）。待瓶内悬液温度稳定及悬液上部澄清时，塞好瓶塞，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外壁上的水分擦干后，称量瓶、水和土总质量，准确至0.001g，并测定量瓶内水的温度，准确至0.5℃。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建6、根据测得的温度，从已绘制的“温度与量瓶和水的总质量关系曲线”中查得量瓶和水的总质量。7、用中性液体（如煤油）测定含有可溶盐、亲水性胶体或有机质土的颗粒密度时，可用真空抽气法代替煮沸法排除土中空气。对砂土，为了防止煮沸时颗粒跳出，也可采用真空抽气法。抽气时真空压力表读数须接近100kPa，抽气时间1~2h，直至悬液内无气泡逸出时为止。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验结果计算1、用纯水测定时中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建2、用中性液体测定时中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建注意：本试验应进行平行测定，平行测定的差值不得大于0.02g/cm3，取算数平均值。颗粒密度计算至0.01g/cm3。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建颗粒密度试验之浮称法仪器设备：1、孔径小于5mm的铁丝筐，直径约10~15cm，高约10~20cm。2、适合铁丝筐沉入的盛水容器。3、浮称天平：称量2kg，分度值0.2g。4、其他：烘箱、温度计、孔径5及20mm筛、毛巾、磁盘等。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验步骤：1、取粒径大于5mm的代表性试样约1000g，用清水洗净后，将试样浸在15~25℃的水中，浸泡24h后取出，将试样放在湿毛巾上滚擦或擦干（以颗粒表面无发亮水膜为准），即得饱和面干试样，称饱和面干试样质量（mb）。2、讲铁丝筐浸入水中，称铁丝筐在水中的质量（m1）。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建3、将已知质量的饱和面干试样全部放入铁丝筐中，缓缓浸没于水中，并在水中摇晃至五气泡逸出为止，称铁丝筐和试样在水中总质量（m2），并测定盛水容器内水温，准确至0.5℃。4、取铁丝筐中的全部试样放于磁盘中，吸去盘中余水，置于105~110℃烘箱中烘4~6h，取出冷却至室温，称烘干试样的质量（md）。5、本试验称量应准确至0.2g。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验结果计算1颗粒密度中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建2、饱和面干密度和毛体积密度中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建3、吸着含水率计算至0.1%中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建注意：本试验应进行平行测定，平行测定的差值不得大于0.02g/cm3，取算数平均值。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建颗粒密度试验之虹吸筒法仪器设备：1、虹吸筒2、台秤：称量10kg，分度值1g。3、量筒：容积大于200mL。4、其他：烘箱、温度计、孔径5及20mm筛、毛巾、磁盘等。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验步骤：1、取粒径大于5mm具代表性的试样1~7kg，将试样彻底冲洗，直至颗粒表面无尘土和其他污物。2、再将试样浸没水中浸泡24h后取出，用湿毛巾滚擦颗粒表面水分，即得饱和面干试样，称其质量。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建3、注清水入虹吸筒，至管口有水溢出时为止。待管中水流停止后，关闭管夹。将已称量的饱和面干试样缓缓放入筒中，边放边搅，直至无气泡逸出为止。搅动时勿使水溅出虹吸筒外。4、待虹吸筒中水面平静后，开启管夹，让试样排开的水从虹吸筒中流入量筒内。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建5、测量筒内水的温度，准确至0.5℃，称量筒质量及量筒和水的质量。6、取出虹吸筒内全部试样放于磁盘中，吸去余水，置于105~110℃烘干，称其质量。7、本试验称量应准确至1g。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建试验结果计算1、颗粒密度中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建2、饱和面干密度和毛体积密度中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建注意：本试验应进行平行测定，平行测定的差值不得大于0.02g/cm3，取算数平均值。1、颗粒分析试验1.1、本试验可用于测定土中各粒组干土质量占该土总质量的质量分数。1.2、本试验应根据土的颗粒粒径大小，采用下列试验方法。1.2.1、筛析法适用于粒径小于或等于200mm，大于0.075mm的土。1.2.2、密度计法和移液管法适用于粒径小于0.075mm的土。1.2.3、土中含有粒径大于或小于0.075mm的颗粒、各超过总质量的10%时，应联合使用筛析法及密度计法或移液管法。掌握颗粒大小分布曲线图的绘制，知道限制粒径、有效粒径的概念。计算不均匀系数Cu，曲率系数Cc，并掌握如何判定级配情况。以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数为纵坐标，颗粒粒径为横坐标，在单对数坐标纸上绘制颗粒大小分布曲线。当粗筛与细筛或筛析法与密度计法联合分析时，应将分段曲线接绘成一平滑曲线。不均匀细数Cu大于5、曲率系数在1~3之间称为级配良好；否则称为级配不良。2、界限含水率试验本试验用于测定黏性土的液限、塑限和缩限，计算塑性指数、液性指数。适用于最大粒径小于0.5mm颗粒组成的土。圆锥下沉深度与含水率关系曲线的绘制液限、塑限的值的确定方法塑性指数、液性指数的计算方法含水率为横坐标、圆锥下称深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线。中铁五局工程试验检测中心/贵州铁建界限含水率中圆锥下沉深度与含水率关系曲线图的绘制界限含水率试验中要求以含水率为横坐标、圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线。可以在电脑上通