2019年公路水运-道路工程-第二章黑白打印版

1、 身学天教育 身学天教育 2019年（助理）试验检测师 道路工程精讲课程 主讲老师：董开亮 第节概述 琢学天教育 第一节概述 、土的形成 琢学天教育 第二章 土工与土工合成材料 土是由地壳表面的岩石经过物理风化、化学风化和 生物风化作用之后的产物。地壳表面的土，主要特征： 分散性、复杂性和易变性。 土的沉积变成岩石，岩石的风化变成土，两者构建了种地质循环。 身学天教育 身学天教育第一节概述 工程建设中，土的用途不同，则相应的检测内容也不同。 (1) 地基： 承载着房屋、桥梁、道路、堤坝； ( 2) 建筑材料：如填筑路堤、土坝等； ( 3) 介质或环境 ：如挡土墙后面的回填土、其他结构物的回填土

2、等 第一节概述 液态水：化学结构水、化学结晶水、结合水（强结合水和弱结合水）、自由水（毛细水和重力水）。 强结合水只有转变为气态，才能移动。这种转变依赖 于温度和湿度的变化， 在105 110(时才能完全释放。土中含有弱结合水时可使土具有塑性。 土中气泡的存在增加了土体的弹性，减小了土的渗透性。这种含气体的土称为非饱和土，不含气体的则称为饱和土。 第一节概述 二土的三相组成 琢学天教育 第一节概述 2土的物理性质指标 琢学天教育 1组成物质的基本状况 土是由土颗粒（固相）、水（液相）及气体（气相） 三种物质组成的集合体。 土的三相在体积上和重力（质量）上的相对比值， 可以作为衡量土的基本物理性

3、质指标。 土的三相示意图土样的体积： 土的固相物质分为无机矿物颗粒和有机质。有机质成分对土的工程性质有不利的影响。 水在土中以三种状态存在：固态（冰）、液态和气态。 质量体积 V=V5+Vw+Va|气 三三王：王三 土 样 的 质 量 ： m=m5+mw+ma (ma=O) 水的单位体积质量， 般采用1g/cm3, 足够满足精读要求，所以，在数值上般认为mw=Vwo 身学天教育 身学天教育第一节概述 土的9项物理指标如下。其中前3个指标： 土的密度p、土颗粒比重（或称土粒密度） GS、土的含水率 w 为基本物理指标，通 过试验直接测定，后 6个指标由前3个基本物理指标换算得到。 (1) 土的密

4、度p : 是指土体单位体积的质量(m包含干土和水的总质量，气体质量假设为0) 。 m-Vp 第一节概述 ( 3) 土的含水率w: 是指土中水的质量与固体颗粒质量之比，通常以百分数表示。 W = mw:_:_ X 100%ms 第一节概述 琢学天教育 第一节概述 琢学天教育 ( 2 ) 土颗粒比重（或称土粒密度 Ps ) Gs : 是指 土的固体颗粒的单位体积的质量与水在4定时的单位体积 的质量之比。 土颗粒比重： 堕 vsPs(4 ) 干密度Pd : 是指 土的固体颗粒质量与土的总体积之比。 VPd = msGs 皿Pw Vw 土粒密度： msPs =Vw第一节概述 ( 5 ) 饱和密度Psa

5、t: 是指 土空隙中全部被水充满时土的密度。 ms+Vv PwPsat =V第一节概述 (7)孔隙比e:是土中孔隙的体积与固体颗粒体积之比。Vve = v(8 ) 空隙率 n : 是指土中孔隙体积与总体积之比。 VVn 一孔隙比与孔隙率之间存在下述换算关系： en=l+e第一节概述 琢学天教育 第一节概述 琢学天教育 ( 6) 浮密度（或称浸水密度） , p:是指土浸在水中 ( 9 ) 饱和度Sr : 是指孔隙中水的体积与孔隙体积 之 受到水的浮力作用时的单位体积的质量。 、 ms VS.Pwp =V或P = Psat Pw比。VSr X 100%Vv 饱和度可以把砂土划分为三种状态： 0 S

6、r 0.5 , 稍湿状态 0.5 Sr 0.8， 潮湿状态 0.8 5，曲率系数 Cc=1 3 这两个条件时，土为级配良好的土。如不能同时满足， 就是级配不良的土。 身学天教育第二节土的物理性质试验 身学天教育第二节土的物理性质试验 (3) ) 三角坐标法：只能用来表 达三种粒组的含量。原理：在几何上已知三角形内任意点到三角形 各边的垂直距离之和为常数，等于三角形的高。只 要三个百分数加起来等于100%， 在三角形内部总能 找到 个点。 (3) ) 干筛法筛后各级筛上和筛底土质量与不筛前试样质量之差，不应大于 1%。 （水洗筛分法不存在这种校核）(4) 如2mm 筛下的土不超过试样总质量的10

7、%， 可省略细筛分析；如 2mm 筛上的土不超过试样总质量的 10%， 可省略粗筛分析。 (5) 水洗筛分法中，小于 0.075mm颗粒质量总质量 大于2mm 颗粒质量 2 0.075mm的颗粒质量。(6) 如果小于0.075mm颗粒质量超过总土质量的10%，则另外加做沉降分析法（密度计或移液管法）。 第二节土的物理性质试验 2筛分法 琢学天教育 第二节土的物理性质试验 3密度计法 琢学天教育 (1) 适用于粒径0.075 60mm的土颗粒。标准筛（圆孔）为 ： 粗筛为60mm、40mm、20mm 、10mm、 5mm、2mm , 细筛为2.0mm、1.0mm、0.5mm 、0.25mm、0.

8、075mm。 (2) 对于无粘聚性土， 采用干筛法； 对于含有粘土粒有定粘聚性的砂砾土，采用水洗筛分法。(1) 适用范围： 粒径小于0.075mm的细粒土。 身学天教育第二节土的物理性质试验 身学天教育第二节土的物理性质试验 (2) ) 仪器设备密度计甲种密度计： 刻度单位以20c时每1000ml悬液内所含土质量的克数表示。刻度为5 50。 乙种密度计： 刻度单位以20c时悬液的比重表示。刻度计读数为0.995 1.020。 (3) ) 试剂 ： 浓度 25氨水、氢氧化钠等试剂都是用作土样的分散剂。细粒土的黏性很强，必须采用分散剂进行分散处理。对于使用各种分散剂均不能分散的土样如盐溃土等，必须

9、进行洗盐（过滤法）。 (4 ) 试样： 土样充分瑕散，通 过2mm筛后， 在不超过50C的烘箱内鼓风干燥。 计算试样干质量为30g 时所需： 风 干土质量30 x (1 +0.01w) 。 第二节土的物理性质试验 琢学天教育 第二节土的物理性质试验 琢学天教育 采用甲种密度计和乙种密度计测量土液密度的方法步骤完全样，只是各自的读数代表的意义不同，所以在计算小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比时，采用的公式不样。 (5) ) 密度计校正 ： 密度计刻度及弯月面校正； 温度校正； 土粒比重校正； 分散剂校正。密度计的刻度制作时 ， 条件为：温度 20c、土粒比重2.65、纯水 ，实际试验时 ，

10、 这些条件都会发生变化，所以都必须对读数进行校正。 身学天教育第二节土的物理性质试验 身学天教育第二节土的物理性质试验 土样入三角烧瓶水分散剂 煮沸 40min反复通过 0.075mm 筛 孔，入 1000ml量筒烘干直接筛分试验 vi筛下 部分 ，即 量筒 1搅拌1min, 30次 ，悬 液均匀密度计定时读数 ？ 计算通过率 X (）和 粒径d (mm)？ 根 据X和d绘制土的曲线图 4、移液管法 (1) 适用范围： 粒径小于0.075mm 细粒土。(2) ) 试验仪器移液管。土的颗粒分析为特制的25m l移液管 ， 控制得更为准确。 第二节土的物理性质试验 琢学天教育 第二节土的物理性质试

11、验 琢学天教育 密度计法颗粒分析试验示例（摘自土工规程） 1 和 名 怀 I 汗 为 另 I I羊 ，兑明 坏，it炽 I I表T OII. . 3 胚粒分析试验记录（小种 ， ,如 I I ，比 ih 2 ?4试伪占 II 期校核名全 f 趴 1仇 it n 行 (3) )原理 ： 利用移液管法浸入溶液10cm 深度 位置， 移取 25ml悬液 ，称取 25m l悬液中小于某粒径的 颗粒济 ， g 计 ” “ 4 i，院组；一 纣过 iIl 山校， .，L臣 治 WI,I ,., 1 怂改，“如1谝内叮R,， .,., 干质量，再除以土试样总质量，由此得到土中小于某 I 试怕 烘干质量，换算

12、成 每1000ml中小于某粒径的颗粒烘 时 间 Y 屯 ，改 仗，仇枚 ，伍仇I I墨H. ，m,. “_ ，l H吓 , n, “ ,粒径的颗粒含量百分数。 I I I I9 I9 I I 勹1 。勺 ，. 山l I I I I I I I I I II 0 ” ? 一义l v,5 7XIO 49,), X 1 4” 了 勺 、人 -.”2 - 5 七 . 3 r l ” 2 瞿圈俨 ”： 9lS, “ ，m , x “ 01？, “”“9 -“i i1 ”“ m，沁 I ” ”“占 U O1,“ X1.I I ”4 H -.2 1 ”1、心 1占 1” O. ITT5 nvn 响粒含址（C

13、, ) -试验名 计钤者 校核者 J 粒 比 ( 2 .65| , I、 f 某 忙 径 L印勾“ 一. 787 4 i 1124 O 9.80 - 一 一 O.OJ I H j- 20 切 1 420 1 邸 6 厂O l”8-55 ( 5 39O OOID , 2, 24752飞心 20 o,;333,3 1u o0 IXlI5 立 邸 5219 5 飞 80 112 74. 5 1， 心 O 今仁 1- (4 ) 主要仪器设备： 量筒、金属容器、长颈涸斗、振动仪、击锤等 六、液塑限试验 1概述 含水率对黏性土的工程性质（如强度、压缩性等）有极大的影响。当土从很湿的状态逐渐变干时，会表现出

14、几个不同的物理状态，土的工程性质也就不同。 含水率w逐渐变小 |oWsWo|固杏I十固态 I塑态 wIL液态 I第二节土的物理性质试验 琢学天教育 第二节土的物理性质试验 琢学天教育 序号试验指标 方法 试验原理 计算公式 1最 大孔隙比e max漏斗法 称取固定质量 ( 700g) 砂， 自由漏入量筒中，拂平后，读出体积，计算出最小密度，再计算出最大孔隙比。 mPdmin =vmax P w 众 e max Pdmin2最 小孔隙比e m,n振击法 利用固定容积的金属器皿，在其中装进砂样，采用侧面敲打和表面锤击的方式，使其达到最密实状态，称出砂样质量， 计算出最大密度，再计算出最 小孔隙比。

15、 mPdmax =vminPwGs em. m Pdmax砂的相对密度计算 e m ax e 。 Dr emax e m. m( 5) 砂的最大孔隙比与最小孔隙比 试验对比表 液限WL 随 含水率变小， 土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水率称为液限。 塑限Wp随 含水率进步变小， 土从塑性状态向脆性固体状态过渡的界限含水率称为塑限。 缩限Ws土的含水率进步变小， 土的体积不再收缩变化，这个界限含水率称为缩限。 塑性指数Ip液限与塑限之差。塑性指数般不带百分号，塑性指数越大，则土的可塑性越强。 lp=WL-WP液性指数IL 表 示天然含水率与界限含水率相对关系的指标。IL 1 ，土处于液体状

16、态（流塑状态） ； 1L o,土处于坚硬状态（固态或半固态） ； IL 在0 1之间， 则土处于塑性状态。 W W p儿 WL Wp(2) 仪器设备一 圆锥仪 (100g和76g两种， 锥角30度）。 仪器读数形式有四种类型：光电式、数码式、游标式 和百分表式。前两种，自动控制试样与锥尖刚好接触， 自动控制圆锥仪的下沉时间，采用数显读数的方式。 后两者都是人工方式。 第二节土的物理性质试验 2液塑限联合测定法 琢学天教育 第二节土的物理性质试验 -1(3) ) 试验步骤琢学天教育 (1 ) 目的与适用范围： 联合测定液限和塑限，适用 于 粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于试样总质量 5的土

17、。 哼 ， 立 一 I 液限. 点 ,.鸣大于蟹屠士 ，中b间立 摹 1，测定蟾 入潭壹2.lll 宽含水亭 l 崛 J -网il锥入深度与含水率关系图 塑限入土深度与液限关系图 ( 5) 在h-w图上 ， ab和ac两线由hp 求出的含水率差值在2以下时。才可以含水率平均值a与连成直线。 否则重新试验。 ( 6) 液限和塑限结果以两次平行测定的算数平均，值用整数（）表示。允许 差值为： 高液限土 2%，低 液限土 1%。 第二节土的物理性质试验 琢学天教育 第二节土的物理性质试验 琢学天教育 (4) 1OOg 和76g圆锥仪的界限含水率控制深度值对 比 序号 圆锥仪 液限控制锥入深度值 塑限

18、控制锥入深度值 1100g类型 20mm在h p讥 图 查出 276g类型 17mm2mm在h p - W阻 上， 对于细粒土， 用双曲线确定hp 值； 对于砂类土， 则用多项式曲线确定hp 值。 3四 种界限含水量测定方法对比表 试验名称 共同点 测试指标 界限状态控制方式 液塑限联合测定法 (1) 都适用粒径不大千 0. 5mm 、有 机质含量不大千试样总质量5的 土； ( 2) 结果以两次平行测定的算数平均值，用整数（ 表示。允许差值为：高液 限土至2%，低 液限土s;1%。 液限塑限 圆锥仪不同的锥入 深度时的含水率为液限或塑限 液限碟式仪法 土碟击数15 35次液限 左右土样合拢 1

19、 3mm 时的含水率 搓滚土条直径达到 塑限滚搓法塑限 3mm 时产生裂缝对 应的含水率 含水率达到液限的 缩限试验 缩限 土在10s 110c下水分继续蒸发至体 积不变时的含水率 ， 蝶式液限仪 ( 2) 试验方法 直接法测天然含水率w, 利用 稠度公式计算 土的天然稠度试验 间接法测天然结构土体的锥入 深度h, 并用联合测定结果确定土的天然稠度 琢学天教育琢学天教育 第二节土的物理性质试验 七、土的天然稠度试验 (1)定义： 土的液限与天然含水率之差和塑性指数之比，称为土的天然稠度。 WL-WWe= Ip谢谢观看！ 身学天教育 身学天教育 201 9年（助理）试验检测师 道路工程精讲课程

20、主讲老师：董开亮 第三节 土的工程分类 琢学天教育 第三节土的工程分类 、土的工程分类依据： 琢学天教育 第二章 土工与土工合成材料 目前国内应用较广的土的工程分类主要有下述几种： (1) 公路桥涵地基与基础设计规范 (2) 公路路基设计规范 (3) 水电水利工程土工试验规程 (4) 公路土工试验规程 第三节土的工程分类 定二公路土工试验规程中土的工程分类 1 土的分类依据： (1 )土颗粒组成特征。粗粒土分类 第三节土的工程分类 3土的成分 级配、液限和特殊土等基本代号： ( I) 土的成分代号 (3) 上液限在低代号 商液限小块七块石卵石漂石B Bu(2) ) 土的塑性指标： 液限 (WL

21、 ) 、塑限 (Wp) 和塑性指数 (Ip) 。 用于细粒土的分类 (3) ) 土中有机质存在情况。一 用于有机质土的判 Cb Cb,砾G砂角砾G.s H低液限 L(4 ) 特殊土代号 黄土y膨胀上 E粉土)(黏土C细粒上(C 和 M 合称）F红黏上R盐渍土 St有机质土 ( 2) 土的级配代号级配良好 级配不良 （混合）十（ 粗、细粒土合称） 。SI冻土Ftwp第三节土的工程分类 琢学天教育 第三节土的工程分类 琢学天教育 2土粒组划分和土分类总体系 4细粒土的塑性图：以 液限 (WL )为横坐标、塑性指数 (Ip) 为纵坐标。 200， 20.5 0.2。mso 。 2 侐 叫 勹ll 1

22、了： ，: 粉忙亡，i塑性图用于细粒土的分类。 n川均分1IE l-1日 601050归歹 气p耐：|oA 线I, = 0.73A(WI. - 20CHB 线wL 二 50%BCHOCLCLOM H!HO才 IO 20 30 450 600 86 970监w1(液限%） OO3-7 塑性图 H: 高 L: 低 0 100 llOC: 黏 土M: 粉 土 O : 有机质压塑性指数WL :液限 第三节土的工程分类 5有 机质土和有机土的概念： 试 样中有机质含量多于或等于总质量的5%， 且少于总质量的10的土称为有机质土。 试样中有机质含量多于或等于10的土称为有机土。 有机质的判别： (1 )

23、目测、手摸及嗅觉 (2) 烘烤24h , 液限小于烘烤前的3/ 4( 3) 有机质含量试验 第三节土的工程分类 (2) ) 第二步，小类 细分： 巨粒土完全按照粒组含量多到少，细分为漂卵石、漂卵石夹土、漂卵石质土。 粗粒土按照相对含量，分为砾类土和砂类土。再看不均匀系数和曲率系数。 细粒土主要根据塑性图分区定名。 第三节土的工程分类 琢学天教育 第三节土的工程分类 琢学天教育 6土的分类方法总体分两步： (1 ) 第 步 ， 大类 划分： 以粒组的含量分为巨粒土、粗粒土还是细粒土。从大到小逐渐确定。依据为： 巨粒组质量大于总质量 15的土，则 为巨粒土； 巨粒组土粒与粗粒组土粒质量之和多于总土质量 50的土称为粗粒土； 上面两个都不是，则为细粒土。即细粒组质量多于或等于总质量50的土。 7特殊土： 特球土是指些具有特殊物质成分与结构， 而且工程地质