土工试验基础与应知应会Word格式文档下载.docx

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土的地区及土层特点。

第四阶段目标：

具备发现问题、解决问题和应对检查认证的能力；

具备开发新项目的能力；

归纳总结，有一整套属于自己的经验数据；

了解相关专业的基本知识。

（专家级）都是要点。

四个阶段都应熟悉相应的质量管理知识

一、土质

由于土的非均质性，各向异性，因地而异，带来其学科特点：

综合性强，经验性强，实践性强和地区性强。

土是地壳母岩在大气中经长期强烈风化作用，使其崩解和破碎而形成的大小不同的松散物质。

包括岩石碎块、矿物颗粒和粘土矿物，它的主要特征：

碎散性、多相性和自然变异性。

物理风化后的土可以当成只是颗粒大小上量的变化。

化学风化的结果，形成十分细微的土颗粒，最主要的为粘土颗粒以及大量的可溶性盐类，南方平原地区由于地下水长期浸泡，可溶性盐基本都溶于水中，北方地区由于缺水，地下水位很低，土中（特别是湿陷性黄土中）可溶性盐类含量就很高。

土是一种特殊的材料，既非刚性体，又非弹性体，是一门复杂又不很成熟的学科（学科形成时间短）。

二、土的三相组成

土的三相组成是指土由固体土粒、液体水和气体三部分组成。

土中的固体矿物构成土的骨架，骨架之间贯穿着大量孔隙，孔隙中充填着液体水和气体。

土体三相比例不同，土的状态和工程性质也随之各异。

特殊情况下为两相（干土和饱和土）或四相（有固体水）体。

土中固体颗粒是土的三项组成中的主体，其粒度成分、矿物成分决定着土的工程性质。

土是由大小不同的颗粒组成的，土粒的大小称为粒度。

天然土的粒经一般是连续变化的，把大小相近的土粒合并为组，称为粒组，每个粒组的区间内，以其粒径的上下限给粒组命名。

不同粒组以不同数量配合，称为颗粒级配。

土中液体包括：

结合水（结构水）根据其与土颗粒表面结合的紧密程度可

分为吸着水（强结合水）和薄膜水（弱结合水），其中薄膜水对粘性土的影响最大；

自由水和气态水、固态水。

土中气体指土的固体矿物之间的孔隙中，没有被水充填的部分。

这种含气体的土称为非饱和土。

表示土的三相之间关系的指标，称为土的基本物理指标。

含水率、密度、比重是直接用实验方法测定的，通常称为实验指标。

已知

这三个基本指标就可以用公式算出下面一些指标----计算指标。

干密度、重度、孔隙比、孔隙率、饱和度等。

土的三相图如下，图中m为质量，v为体积

ma气vavv

mmw水vwv

ms土粒vs

土的基本物理性质指标的表达式分别是：

密度m/v、干密度ms/v、含水率mw/ms、孔隙比vv/vs、饱和度vw/vv、孔隙率vv/v。

饱和土表示va为零。

基本公式：

Gs（1+0.01w）Gs×

w

e=-1Sr=

ρe

三、土的物理状态

土的物理状态，对于粗粒土，是指土的密实程度（很难取到原状样，一般用

标贯击数区分）；

对于细粒土，指土的软硬程度或称稠度。

含水率对粘性土所处的状态影响很大，随着含水率的增加，粘性土可从固

体状态经过塑性状态变为流动状态。

塑性：

粘性土在外力作用下可以塑成任何形状而不发生裂缝，并且在外力解除后保持已有的变形而不恢复原状的一种性质。

粘性土的稠度，反映土粒之间的联结强度随着含水率高低而变化的性质。

其中各不同状态之间的界限含水率具有重要的意义。

液限：

粘性土呈液态与塑态之间的界限含水率。

塑限：

粘性土呈塑态与半固态之间的界限含水率。

塑性指数：

细颗粒土体处于可塑状态下，含水率变化的最大区间，等于液限和塑限的差值。

一种土的塑性指数大，表明该土能吸附结合水多，但仍处于可塑状态，亦即该土粘粒含量高或矿物成分吸水能力强。

塑性指数的大小主要与土内所含粘土粒组多少有关。

土中含粘土粒组越多，则其塑性指数就越大，表示土处于塑性状态的含水率范围就越大。

液性指数是将土的天然含水率与液限及塑限相比较，以表明含水率是靠近液县还是塑限来反映土的软硬不同。

根据液性指数所判定的稠度状态，是以室内扰动土样测定的，未考虑土的结构影响，故只能作参考。

四、地基土的分类

土的工程分类中最常用的指标是粒度成分和反映塑性的指标。

土分类的一般原则是：

粗粒土按粒度成分；

细粒土按塑性指数、液性指数和孔隙比；

含有机质土按有机质含量。

1、岩石：

在自然状态下颗粒间牢固联接，呈整体或具有节理裂隙的岩体称为岩石。

根据岩石的坚固性分为硬质岩石和软质岩石。

根据风化程度分为微风化、中风化和强风化。

根据成因分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩（原岩变了性质）。

2、碎石土：

粒径大于2mm的颗粒含量超过总重的50%的土称为碎石土。

根据粒组含量及颗粒形状不同，可分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。

密实度可根据野外鉴别方法划分为密实、中密和稍密。

3、砂土：

粒径大于2mm的颗粒含量小于或等于全重的50%，粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土称为砂土。

根据粒组含量可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。

碎石土和砂土定名时应根据粒组含量由大到小以最先符合者确定。

4、粉土：

塑性指数小于或等于10，粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土称为粉土。

（粘粒含量小于10或Ip＜7称为砂质粉土，粘粒含量大于10或Ip=7-10称为粘质粉土）

粉土的物理状态介于粘性土和砂土之间，其状态分类参照粘性土和砂土。

5、粘性土：

塑性指数大于10的土称为粘性土。

按塑性指数可分为粘土和粉质粘土。

按工程地质特性分为一般粘性土、淤泥和淤泥质土及红粘土。

一般粘性土：

通常压缩性较低，强度较高。

软土一般指天然含水率大，压缩性高，承载能力低的软塑到流塑状态的土。

淤泥和淤泥质土：

在静水或缓慢的流水中沉积，经生物化学作用形成。

天然含水率大于液限（流塑）；

天然孔隙比大于1.0（1.0-1.5淤泥质土，≥1.5淤泥）。

为压缩性高、强度低、透水性低的不良地基。

红粘土：

碳酸盐岩系出露区的岩石，经红土化作用形成的高塑性粘土。

液限大于50，上硬下软，具明显的收缩性，裂隙发育。

次生红粘土为经再搬运后仍保留红粘土的基本特征，液限大于45的土，常含粗颗粒。

6、人工填土：

人工填土是指由于人类活动而堆填的土。

根据组成和成因可分为：

素填土：

由碎石土、砂土、粉土、粘性土等组成的填土，经分层压实者统称为压实填土。

杂填土：

含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。

冲填土：

由水力冲填泥砂形成的填土。

土的物理状态按液性指数可分为坚硬、硬塑、硬可塑、可塑、软塑和流塑。

五、操作应知应会和注意事项

1、开土

开土时应对土样性质、状态、颜色、层次、结构、包含物和均匀性等进行描述，注意土样上下方向。

土样性质和状态靠手感（经验积累）、层位、切面光泽度（侧光照看）、颗粒感、地区经验等。

看密度大小是区分的一种重要辅助方法，由于本地区基本都是饱和土，根据基本公式，密度和含水率密切相关（1.6-60；

1.7-50；

1.8-40；

1.9-30；

2.0-22），也即根据密度可推算出含水率的大概数值，而液限和塑限之间也有密切相关性（29-18；

31-19；

33-20；

35-21；

37-22；

39-23；

42-24；

44-25；

46-26；

48-27；

50-28；

52-29；

54-30，基本上除了液限39到42外，液限每增加2，塑限增加1），可依据推算出的含水率及液塑限之间的相关性判断土的性质和状态，特别是淤泥和淤泥质土的区分（界限一般在密度1.67，此时含水率55左右，孔隙比1.5左右，可判断密度大于1.67为淤泥质土，小于1.67为淤泥）和淤泥质粉质粘土和流塑状粉质粘土的区分（界限一般在密度1.85，此时含水率36左右，孔隙比1.0左右，可判断密度大于1.85为流塑状粉质粘土，小于1.85为淤泥质粉质粘土），此方法也可用于液塑限结果的处理。

应注意这个方法只适用于常规类型的粘性土（不包括粉土），对灰色和黄色的土效果尤其好，对有机质土和深部（相对）的浅灰色、浅黄色、全风化土以及红粘土等不适用。

有些全风化的土指标达到了淤泥，但不能定为淤泥。

此外，颜色也是判断状态的一个参考因素，一般灰色的土很少有硬塑和硬可塑的（深部土层有），带黄色的土也很少有流塑的，带青、绿和红色的土一般都较硬（有青灰色和灰绿色的淤泥），这跟成因有关。

相同性质的土随深度增加手感和力学指标都随之增大，表层土尤其偏软，这是由于固结压密程度不同的缘故。

因为物理指标基本都是扰动后做的，而力学指标都是原状时做的。

描述时可做一些记号区分上中下限（尤其是吃不准时），以便于资料整理时能更好把握。

颜色一般把主色放在后面。

层次和结构包括层状、夹薄层、夹层、扰动情况、松散程度、上下部不一致等。

包含物包括有机质、贝壳、朽木、钙结核、铁锰质结核、植物根须、砾砂等

试样制备时应在环刀内侧涂一薄层凡士林，环刀应垂直于土样。

切土时切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，整平环刀两端。

切削土样时，要防止扰动。

2、含水率

烘干法适用于各种类型的土。

含水量应该是土体中所含的水量，而含水率是水质量和干土质量的比值，用百分率表示，结果保留一位小数。

公式：

（（m/ms）-1）×

100%

代表性试样选取：

应在切取试样环刀的上下两面选取土样，取15-30g。

称量精度要求0.01g。

试验温度：

105-110℃，这是因为取决于土的水理性质。

土中水一般分为强结合水、弱结合水和自由水三种，为不使强结合水不断析出及有机质不断损失，烘干温度不宜过高。

在烘干过程中有的有机质会逐渐分解而不断减轻质量，有的因氧化而增加质量，因此，有机质含量超过5%的土，烘干温度采用65-70℃。

烘干时间：

对粘性土取15-30g，烘干时间不少于8小时是根据多年比较试验而确定的。

砂性土持水性差，可不少于6小时。

试样应先在干燥缸内冷却至室温再称量，一是避免天平受热不均影响精度，二是防止热土吸收空气中的水分。

平行差值：

采用平行试验，含水率在40%以下，允许差值1%，含水率大（等）于40%，允许差值2%。

目的是避免操作中发生错误，同时可进一步了解含水率的均匀程度。

3、密度

环刀法适用于细粒土。

土的密度定义为单位体积质量，结果保留两位小数，单位：

g/cm3。

m/v，称量精度要求0.1g。

环刀：

考虑到与剪切、固结等项试验所用环刀相配合，一般选用内径61.8mm，高20mm即容积为60cm3的环刀。

环刀壁厚一般为2mm，刃口厚度0.3mm。

平行试验允许误差：

0.03g/cm3

4、比重

比重瓶法适用于粒径小于5mm的各类土。

土粒比重定义为土粒在105-110℃温度下烘至恒重时的质量与同体积4℃时纯水质量的比值。

无量纲。

比重瓶法适用于粒径小于5mm的各类土，称量精度要求0.001g。

。

一般土粒的比重用纯水测定，对含有可溶盐、亲水性胶体或有机质的土，须用中性液体（如煤油）测定。

用真空抽气法代替煮沸法排除土中空气。

经验法：

比重变化范围小，与塑性指数关系密切，允许试验误差大（0.02），有经验的地区可采用经验法。

粉细砂：

2.68砂质粉土：

2.69粘质粉土：

2.70

粉质粘土2.71-2.74粘土2.74-2.77红粘土2.75-2.85，泥炭质土和有机质土不适用。

5、界限含