土工试验演讲稿.ppt
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1、铁路工程土工试验,一、土工试验有关标准 二、土工试验项目 三、土的工程分类 四、土的组成及基本物理指标 五、土工试验方法 六、路基填料试验和压实质量检测 七、高速铁路(客运专线)土工试验 习题114 习题50,一、土工试验有关标准1,1、铁路路基设计规范 TB10001-2005 2、铁路路基施工规范 TB10202-2002 3、铁路路基工程施工质量验收标准 TB10414-2003 4、铁路站场工程施工质量验收标准 TB10423-2003 5、铁路工程地质勘查规范 TB10012-2001 6、铁路工程物理勘探规程 TB10013-2004 7、铁路工程地质钻探规则 TB10014-19
2、98 8、铁路工程地质原位测试规程 TB10018-2003 9、客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准 铁建设2005160号 10、客运专线基床表层级配碎石暂行技术条件 科技基2005101号,一、土工试验有关标准2,11、客运专线铁路路基工程施工技术指南 TZ212-2005 12、铁路工程岩土分类标准 TB10077-2001 13、关于发布铁路工程岩土分类标准和铁路工程地质勘查规范两项标准局部修订条文的通知 铁建设2004148号 14、铁路工程土工试验规程 TB10102-2004 15、铁路工程岩土化学分析方法 TBJ103-1987 16、变形模量Ev2检测规程(试行) 铁建
3、设2005188号 17、铁路碎石道碴试验方法 TB/T2328.118-1992,二、土工试验项目,1、室内实验项目 、物理性能试验: 含水率,密度,颗粒密度,界限含水率,颗粒分析,渗透,击实试验 、砂的相对密度: 最大干密度,最小干密度 、土的变形试验: 固结,压缩,湿陷性,膨胀性 、土的强度试验:直接剪切,三轴压缩,无侧限抗压强度 、土的化学性能试验:矿物鉴定,有机质,易溶盐 、级配碎石试验:粒径级配,破碎面,磨耗率,硫酸钠浸泡损失率,液塑限,粘土团及杂质,颗粒密度。 、改良土:液塑限,颗粒分析,击实,含灰剂量,无侧限抗压强度。,二、土工试验项目,2、路基压实质量检测项目 、压实密度、含
4、水率,用于计算压实系数K、孔隙率n、相对密度Dr。常用环刀法、灌砂法、灌水法、气囊法、核子射线法。 、地基系数K30 、动态变形模量Evd 、静态变形模量Ev2,二、土工试验项目,3、原位测试项目 、静力载荷试验 、静力触探试验 、动力触探试验 、标准贯入试验 、十字板剪切试验 、旁压试验 讲义 PS曲线 直剪图,二、土试验项目 练习题1,1-23.(填空)土的抗剪强度可以用库仑公式(f=tg+C )表达,其中()表示摩擦角,(C)表示凝聚力。 1-24.(填空)土直剪试验中剪切方法有(快剪)、(固结快剪)、(慢剪)。 1-25.(填空)土压缩试验中常用的压缩试验指标有(压缩系数)、(压缩模量
5、)、(先期固结压力)。 1-26.(填空)黄土湿陷性是指黄土在(荷载)、(水)共同作用下产生的变形。,二、土试验项目 练习题2,1-27.(填空)用动力触探确定地基承载力,轻型动力触探的锤重为(10)kg,以贯入深度每(30)cm的锤击数计;重型动力触探的锤重为(63.5)kg,以贯入深度每(10)cm的锤击数计。 1-28.(填空)静力触探试验中单桥静力触探头可测得(比贯入阻力)。 2-17.(单选)标准贯入试验中,其装置的锤重为(C) A.4.5kg B.2.5kg C.63.5kg D.100g,二、土试验项目 练习题3,2-18.(单选)土的压缩试验中试样体积的变化是:(C) A.空气
6、体积压缩 B.水体积压缩 C.孔隙体积的减小 D.土颗粒体积压缩 3-22.(多选)土工原位测试试验有:(CD) A.击实试验 B.压缩试验 C.十字板剪切试验 D.标准贯入试验 4-1.(判断)一般对粘性土地基用液性指数和天然孔隙比确定地基的容许承载力。(),三、土的工程分类,工程土按用途分主要有两种: 一种是作为建筑物地基的原状土; 另一种是作为建筑材料的扰动土。 1、我国土的工程分类标准 2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类 3、铁路工程路基填料的分类,1、我国土的工程分类标准有:,.国家标准土的工程分类标准GB 50145-2007; 电子文档 土工试验方法标准GB/T50123-199
7、9 .水利部土的工程分类 SL237-001-1999; .交通部公路土工试验规程JTG E40-2007; 电子文档 公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007 电子文档 .铁道部铁路工程岩土分类标准TB10077-2001; 铁路工程土工试验规程 TB10102-2004 电子文档 铁路路基设计规范TB10001-2005 电子文档 .铁建设2004148号文,2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类,1). 一般土 .按颗粒形状、级配、塑性指数分类 .按密实程度分类 .按潮湿程度分类 2).特殊土 . 黄土 . 红粘土 . 膨胀土 . 软土 . 盐渍土 . 填土,3、铁路工程路基填料的
8、分类,铁路路基填料分类是根据原铁路路基设计规范 TB10001-99中的“填料分类”为基础,进行了局部的修订,在“一级定名”上与铁路工程岩土分类标准 TB10077-2001进行了统一,并以铁建设2004148号文发布。 .巨粒土、粗粒土(包括砂类土): 按P500表17.27进行定名和分组 .细粒土:按 P503表17.28进行定名和分组 讲义,三、土分类 练习题1,5-1. (问答)铁路工程土的分类标准,砂粒、粉粒、粘粒的含义是什么? 答:砂粒:粒径0.075mmd2mm的颗粒; 粉粒:粒径0.005mmd0.075mm的颗粒; 粘粒:粒径d0.005mm的颗粒。,三、土分类 练习题2,5
9、-2. (问答)铁路路基填料巨粒土、粗粒土和砂类土,他们是怎样分类的?需要做什么试验? 答:粒径大于60mm颗粒的质量超过总质量的50%的土称为巨粒土; 粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的50%的土称为粗粒土; 砂类土是粗粒土的一种,其大于2mm颗粒的质量不超过总质量的50%。 巨粒土、粗粒土(包括砂类土)的分类定名,需做颗粒分析试验,然后根据颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等确定。对于块石土必要时要做岩石抗压强度试验。,三、土分类 练习题3,5-3. (问答)铁路路基填料细粒土是怎样分类的?需要做那些试验? 答:细粒土包括粉土、粘性土和有机土。 粉土是塑性指数Ip10,且粒
10、径大于0.075mm颗粒的质量不超过50%的土。需通过颗粒分析试验和液塑限试验确定。 粘性土根据土的塑性指数和液限含水率分类定名,需做液塑限试验确定。 有机土需做有机质含量试验,当有机质含量大于5%时定名为有机土。,三、土分类 练习题4,5-4. (问答)路基填料分类中“细粒含量”的含义是什么? 答:细粒含量是指d0.075mm的质量占总质量的百分数。,三、土分类 练习题5,5-5. (问答)路基填料分类中颗粒级配“良好”与“不良”是怎样区分的?? 答:良好:Cu5且Cc=13 不良:Cu5且Cc13 其中:Cu-不均匀系数,Cu=d60/d10; Cc-曲率系数,Cc=d230/(d10d6
11、0) 式中:d60、d30、d10分别为颗粒级配曲线上相应于60%、30%、10%含量颗粒的粒径。,三、土分类 练习题6,5-6. (问答)路基填料分类中硬块石与软块石是怎样区分的? 答: 硬块石:单轴饱和抗压强度Rc30MPa的块石; 软块石:单轴饱和抗压强度Rc 30MPa的块石。,三、土分类 练习题7,5-7. (问答)细粒土填料分类标准规定液限含水率试验采用圆锥仪法,圆锥仪总质量多少?入土深度多少? 答:圆锥仪总质量为76g,入土深度10mm。,三、土分类 练习题8,5-8.(问答)土样定名时,如果同时符合2个或2个以上名称时,怎样处理? 答:应根据粒径分组,由大到小,以最先符合者确定
12、。,四、土的组成及基本物理指标,1、土的三相体概念 2、土的基本物理指标及换算关系 讲义,1、土的三相体概念,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、体积的相对比例有所增减,都会引起土的物理力学性质的变化。下图是土的三相图。 当土中的水分为零时,土中有固体颗粒和空气两相组成。 当土处于水下或土吸水饱和时,土中有固体颗粒和水两相组成。 土中不可能既没有空气,也没有水,而成为一相体。,土的三相图,空气,水,土粒,体积,质量,Vv,V,Vw,Vs,Va,m,ms,ma,mw,mv,2、土的基本物理指标及换算关系,土的基本物理指标有九项,他们是: .密度;.颗粒密度;.含水率;.孔隙比
13、;.孔隙率;.饱和度; .干密度;.饱和密度;.浮密度。 其中前三项是直接检测出来的,后六项是计算出来的。,.密度,单位体积土的质量(包括孔隙中水的质量在内)称为土的密度(g/cm3)。,. 颗粒密度s,土体内的固体颗粒质量与颗粒体积之比值,称为颗粒密度(g/cm3)。,. 含水率w,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。,.孔隙比e,土中的孔隙体积与土固体颗粒体积的比值称为孔隙比。,.孔隙率n,土中的孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率。,.饱和度Sr,土中水分所占体积与全部孔隙所占体积之比,称为饱和度(%)。,.干密度 d,表示单位体积内土粒的质量(g/cm3 )。,.
14、饱和密度sr,当土体的孔隙完全为水所充满时,土体的密度(g/cm3),.浮密度,表示地下水位以下的土体,且它的孔隙完全为水所充满,但又整个受到地下水的浮力作用。因此有: 例子 公式 公式推导举例,四、土组成 练习题1,1-1、(填空)一般情况下,土是由(土粒)、(水)、(空气)三相组成。 2-1、(单选)土粒比重的定义式为:(A) A、 B、 C、 D、,四、土组成 练习题2,2-2、(单选)干密度的定义为:(B) A、 B、 C、 D、 2-3、(单选)土粒比重的单位是:(C) A、kN/m3 B、kg/m3 C、无 D、kPa,四、土组成 练习题3,2-4、(单选)铁路标准规定对于砾石土、
15、碎石土和级配碎石,采用(A)计算孔隙率n 。 A、颗粒密度 B、毛体积密度 C、表观密度 D、堆积密度 3-1、(多选)土可能由( BC )组成。 A、单相体 B、两相体 C、三相体 D、四相体,四、土组成 练习题4,3-2、(多选)在土的三相体比例指标中,可以直接测出的指标有(ACD) A、密度 B、干密度 C、颗粒密度 D、含水率 4-2、(判断)孔隙率n是土样中的孔隙体积占土样总体积的百分率。 () 4-3、(判断)土中的空气体积为零时,土的密度最大。(),四、土组成 练习题5,6-1、(计算)已知土样面积30cm2,高2cm,湿土质量128.8g,含水率W13.6%,土的颗粒密度s2.
16、71g/cm3,求该土样的孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。 解:计算体积: 总体积=302=60 cm3 干土质量:128.8/(1+0.136)=113.4g 土粒体积:113.4/2.71=41.8cm3 空隙体积:60-41.8=18.2cm3 水的质量:113.413.6%=15.4g 水的体积:15.4cm3 计算参数: 孔隙比e=空隙体积/土粒体积 =18.2/41.8=0.44 孔隙率n=空隙体积/总体积=18.2/60=0.303=30.3% 饱和度Sr=水的体积/空隙体积=15.4/18.2 =0.846=84.6%,四、土组成 练习题6,6-5、客运专线路基基床底层用碎石土
17、填筑,室内测定填料的颗粒密度为2.75g/cm3,毛体积密度为2.69g/cm3,现场测定压实后的干密度分别为:2.20、2.15、2.10、2.05、2.00、1.95g/cm3,要求孔隙率n28% 不合格,五、土工试验方法,本次培训重点介绍以下检测项目 1、含水率 7、击实 2、密度 8、改良土 3、颗粒密度 9、K30 4、颗粒分析 10、Evd 5、界限含水率 11、Ev2 6、相对密度,5.1、含水率,、试验目的:土的基本物理指标之一,是计算干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本数据,用于评价土的工程性质。 、检测方法及其适用范围: 烘干法(适用于各种土) 酒精燃烧法(适用于除
18、含有机质和含结晶水的土) 碳化钙减量法 (适用于细粒土) 核子射线法(原位测定细粒土及砂类土),5.1、含水率,、烘干法数据处理: =(m-ms ) /ms100% 式中: 含水率,%;计算至0.1% m湿土质量,g,称量至0.01g ms干土质量,g,称量至0.01g,5.1、含水率,、平行试验允许偏差: 砂类土及细粒土:含水率10%为 0.5%; 含水率1040%为1%; 含水率40%为2%。 碎石土: 含水率 10%为 1%; 含水率1040%为2%; 讲义,5.1含水率 练习题1,3-3、(多选)含水率测定的方法有(ABC) A、烘干法 B、酒精燃烧法 C、碳化钙法 D、比重法 4-4
19、、(判断)现场平行测定细粒土的含水率为26.5%及27.9%,则含水率的平均值为:27.2%。(),5.1含水率 练习题2,5-9、(问答)常用的测试含水率的方法有哪些?并说明各自的适用范围。 答:1、烘干法(适用于各种土) 2、酒精燃烧法(适用于除含有机质和含结晶水的土) 3、碳化钙法(适用于细粒土) 4、核子射线法(原位测定细粒土及砂类土),5.2、密度,、试验目的:测定土的密度,用于计算土的干密度d 、压实系数K、孔隙比e、孔隙率n、饱和度Sr等指标。 、检测方法及适用范围: a、环刀法:适用于粉土和粘性土。 b、蜡封法:适用于环刀难以切削并易碎裂的土。 c、灌砂法、气囊法:适用于现场测
20、定最大粒径小于20mm的土密度。 d、灌水法:适用于现场测定最大粒径小于60mm的土密度。 e、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。,5.2、密度, 、灌砂法的测试步骤 1.选择适宜的灌砂筒; 2.标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量; 3.标定量砂的单位质量; 4.在试验地点选择平坦表面,打扫干净; 5.将基板放在干净的表面上,沿中心凿洞,凿出的材料放入塑料袋,该层材料全部取出后,称总质量。 6.从材料中取样,放入铝盒,测定其含水率; 7.将基板放在试坑上,将灌砂筒安放在基板中央(筒 内砂质量已知),打开开关,让砂流入试坑内,不再流 时,关闭开关,小心取走灌砂筒,称剩余砂的质
21、 8.计算压实度。,5.2、密度, 、灌砂法注意事项 a.允许偏差:两次平行误差不得超过0.03 g/cm3。 b、灌砂筒下部圆锥体内砂的质量必须进行标定;标准砂的密度也必须进行标定,并保持干燥状态,受潮或重新进样必须重新标定。 c、灌砂法测试表面必须清理干净、平坦;试坑必须垂直,不能鼓肚。 讲义,5.密度 练习题1,2-5、(单选)灌砂法测定土的密度之前,要求标定的内容有(C)。 A、一项 B、二项 C、三项 D、四项 3-4、(多选)密度测定方法有(ABD) A、环刀法 B、腊封法 C、比重法 D、灌砂法 4-5、(判断)灌砂法测定密度应进行两次平行测定,两次测定的差值不得大于0.05g/
22、cm3。 ( ),5.密度 练习题2,6-6、灌砂法测试压实密度,已知灌入的砂重1200g,量砂的单位重为1.35g/cm3,挖出的湿土重1750g,含水率18.0%。请计算和d。 解: 试坑的体积:1200/1.35=888.9cm3 密度:=1750/888.9=1.97g/cm3 干密度:d=1.97/(1+0.18)=1.67g/cm3,5.3、颗粒密度,、检测目的:测定土的颗粒密度,用于计算土的孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。(土体内固体颗粒质量与颗粒体积之比值,即为颗粒密度) 、检测方法及适用范围: a、比重瓶法:粒径小于5mm的土; b、浮秤法:粒径大于、等于5mm的土,且其中大于
23、20mm的颗粒含量应小于总土质量的10%。 c、虹吸法:粒径大于、等于5mm的土,且其中大于20mm的颗粒含量应大于总土质量的10%。 d、当土中含有小于5mm和大于5mm的颗粒时,则分别用比重瓶法、浮秤法或虹吸法测定不同粒径的颗粒密度,然后计算平均颗粒密度。,5.3、颗粒密度, 、比重瓶法测定颗粒密度的步骤 、比重瓶法测定颗粒密度的注意事项 a.应使用精度不低于0.001g的分析天平称量; b.试验用水应为蒸馏水; c.比重瓶应进行准确的校正,使用Excel绘制温度-瓶水质量关系曲线,并求出回归方程; d.试样在煮沸的过程中应防止悬液溢出; e.如试样中含有可溶盐、亲水性胶体或有机质,应改用
24、中性液体(如煤油),并用抽气法排气。 比重瓶校准,5.3、颗粒密度, 、浮秤法测定颗粒密度的步骤 讲义,5.3颗粒密度 练习题1,5-10、(问答)检测土的颗粒密度的目的是什么? 答: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。 5-11、(问答)颗粒密度的常规检测方法有哪些?各适用于什么土? 答:比重瓶法-适用于粒径小于5mm的土; 浮秤法-适用于粒径大于、等于5mm的土,且其中大于20mm的颗粒含量应小于总土质量的10%。 虹吸法-适用于粒径大于、等于5mm的土,且其中大于20mm的颗粒含量应大于总土质量的10%。,5.3颗粒密度 练习题2,5-12、(问答)当土中既含有小
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