版公路水运工程试验检测人员过渡考试2材料大纲要求的知识点文档格式.docx
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二、适用范围
粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。
三、主要仪器设备
烘箱：
可采用电热烘箱或温度能保持105-110℃的其他能源烘箱，也可用红外线烘箱
天平：
感量0.01g。
称量盒（定期调整为恒质量）
四、计算公式
含水量＝（湿土质量－干土质量）/干土质量
×
100％注：
计算至0.1％。
五、允许差值
本试验须进行二次平行测定，取其平均算术平均值，允许平行差值应符合如下规定
含水量（％）
允许平行差值（％）
5以下
0.3
40以下
≤1
40以上
≤2
密度试验（灌砂法）
一、目的与使用范围
本试验适用于在现场测定基层（或底基层）、砂石路面土路基土的各种材料的压实层的密度和压实度，也使用于路清表面处治、沥青贯入式路面层的密度和压实度检测，但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。
用挖坑灌砂法测定密度和压实度时，应符合下列规定：
（1）、当基料的最大粒径小于15mm，测定层的厚度不超过150mm时，宜采用直径100mm的小型灌砂筒测试。
（2）、当最大粒径等于或大于15mm，但不大于40mm，测定层的厚度超过150mm，但不超过200mm时，应用直径150mm的大型灌砂筒测试。
二、仪器与材料
灌砂筒、金属标定罐、基板、量砂（粒径0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清洁干燥均匀砂20～40g）
三、方法与试验步骤
1、标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量。
2、标标定量砂的单位质量γ（g/cm^3）
3、将盛有量砂（M5）的灌砂筒放在基板中间的圆孔上，将灌砂筒的开关打开，让砂流入基板的中空内，直到砂不在流。
取下灌砂筒，称取量筒内砂的质量（M6），准确至1g。
4、称取试坑中全部材料的总质量Mw。
5、从挖出的全部材料中取有代表性的样品，测定其含水量（ω，％）。
用小灌砂筒测定时，细粒土不小于100g，中粒土不小于500g;
用大砂筒，相应的细粒土不小于200g，中粒土不小于1000g，粗粒土或无机结合料稳定材料，不少于2000g，称其质量（Md）。
6、将基板放在试坑上，灌砂筒放在基板中间，打开灌砂筒开关，直至砂不再流动，称取量筒内砂的质量（M4）。
7、如清扫干净的平坦表面的粗糙不大可省去3的操作，试洞挖好后直接对准放在试坑上，不需要放基板，打开筒的开关，最后称取剩余砂的质量（M4'
）。
四、计算
1、填满试坑所用砂的质量：
灌砂时试坑上放基板时：
Mb=M1－M4-（M5-M6）
灌砂时试坑上不放基板时：
Mb=M1－M4'
-M2
Mb--填满试坑的砂的质量（g）
M1--灌砂前灌砂筒内的砂的质量（g）
M2--灌砂筒下部圆锥体内砂的质量（g）
2、试坑材料的湿密度：
ρw＝Mw*γs/Mb
Mw--试坑中取出的全部材料质量，（g）
γs--量砂的单位质量，（g/cm^3）
3、试坑材料的干密度ρd：
ρd=ρw/（1+0.01ω）
ω--试坑材料的含水量，％
当为无机结合料稳定土时：
ρd=Md*γs/Mb
五、报告
各种材料的干密度均准确至0.1g/cm^3。
相对密度：
试验步骤
1、取试样一份装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少高出试样2cm，轻轻搅动土样，使附着在土样上的气泡逸出。
2、将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水槽的溢流孔为止，将天平调零。
3、调节水温在15℃－25℃范围内。
将试样移入吊篮中。
溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制，维持不变。
称取土样的水中质量（mw）。
4、提起吊篮，稍稍滴水后，将试样倒入浅搪瓷盘中，或直接将土样倒在拧干的湿毛巾上。
5、立即在保持表干状态下，和负温取土样的表干质量（mf）。
6、将土样置于浅盘中，放入105℃±
5℃的烘箱中烘干至恒重。
取出浅盘，放在带盖的容器中冷却至室温，称取土样的烘干质量（ma）。
7、对同一规格的土样应平行试验两次，取平均值作为试验结果。
计算
γb=ma/（mf-mw）
γb－土样的毛体积相对密度
mf－试样的表干质量
mw－试样的水中质量
ma－试样的烘干质量
ρb=γb*ρT或ρb=（γb-αT）*ρw
ρb－土样的毛体积密度（g/cm^3）
ρT－试验温度T时水的密度
αT－度验温度T时的温度修正系数
（2）土的粒组划分及工程分类
粒度粒度成分及其表示方法；
司笃克斯定律。
土粒的大小称为粒度。
土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量（以干土质量的百分比表示），它可用来描述土的各种不同粒径土粒的分布特性。
表示方法有：
表格法
累计曲线法
三角形坐标法
土粒级配指标：
Cu
Cc；
土粒大小及粒组划分。
不均匀系数
Cu＝d10/d60
曲率系数（或称级配系数）Cc＝d302/d10×
d60
土粒大小及粒组划分于P108图4－11粒组划分图
土的工程分类及命名（现行《公路土工试验规程》）；
颗粒分析试验。
（1）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）《建设地基基础设计规范》（GB-50007-2002）和《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）的土的工程分类。
（2）《公路路基设计规范》（JTJ013-95）公路路基土的分类。
（3）水利电力部《土工试验规程》（SL237-1999）的土的工程分类。
（4）交通部《公路土工试验规程》（JTJ051-93）的土的工程分类。
现行《公路土工试验规程》土的工程分类（简称“分类”）适用于公路工程用土的鉴别定名和描述，以便对土的性状作定性评价；
应以土颗粒组成特征土的塑性指标：
液限，塑限和塑性指标土中有机质存在情况作为土分类依据；
本“分类”应按筛分法（T0115-93）确定各粒组的含量；
按液限塑限联合测定法（T0118-93）确定液限和塑限；
按规程中的2.4.8判别有机质存在情况。
颗粒分析试验：
筛分法
一、适用范围
适用于分析粒径大于0.074mm的土。
二、主要仪器设备
标准筛：
粗筛（圆孔）：
孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；
细筛：
孔径
为2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm。
天平：
称量5000g，感量5g；
称量1000g，感量1g；
称量200g，感量0.2g。
三、试样
从风干、松散的土样中，用四分法按照下列规定取出具有代表性的试样：
小于2mm颗粒的土100-300g。
最大粒径小于10mm的土300-900g。
最大粒径小于20mm的土1000-2000g。
最大粒径小于40mm的土2000-4000g。
最大粒径大于40mm的土4000g以上。
四、计算公式
按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数：
X=（A/B）×
100
式中：
X－小于某粒径颗粒的质量百分数，％；
A－小于某粒径的颗粒质量，g；
B－试样的总质量，g。
当小于2mm的颗粒如用四分法缩分取样时，试样中小于某粒径的颗粒质量占总质量的百分数：
X=（a/b）×
p×
a－通过2mm筛的试样中小于某粒径的颗粒质量，g；
b－通过2mm筛的土样中所取试样的质量，g；
p－粒径小于2mm的颗粒质量百分数。
关于不均匀系数的计算：
Cu=d60/d10
Cu－不均匀系数；
d60－限制粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为60％的粒径，mm；
d10－有效粒径，即土中小于该粒径的颗粒质量为10％的粒径，mm；
比重计法
一、适用范围
本法适用于分析粒径小于0.074mm的土。
比重计：
（1）甲种比重计：
刻度单位以摄氏20℃时，每1000ml悬液内所含土质量的克数表示，刻度为－5～50，最小分度值为0.5。
（2）乙种比重计：
刻度单位以摄氏20℃时悬液的比重表示，刻度为
0.995～1.020，最小分度值为0.0002。
量筒：
容积为1000ml，内径为60mm，高度为350±
10mm，刻度为0～1000ml。
细筛：
孔径为2mm，0.5mm，0.25mm;
洗筛：
孔径为0.074mm。
称量100g，感量0.1g；
称量100g（或200g），感量0.01g。
温度计：
测量范围0～50℃，精度0.5℃。
洗筛漏斗：
上口径略大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。
煮沸设备：
电热板或电砂浴。
搅拌器：
底板直径50mm，孔径约3mm。
比重计分析土样应采用风干土。
土样充分碾散，通过2mm筛（土样风干可在烘箱内以不超过50℃温度鼓风干燥）。
求出土样的风干含水量，并按下式计算试样干质量为30g时所需的风干土质量。
准确至0.01g.
m=ms（1+0.01w）
式中：
m-风干土质量，g；
ms-比重计分析所需干土质量，g；
w-风干土的含水量，％。
小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比按下列公式计算：
1
甲种比重计
2X=100×
Cg（Rm+Rt-Cd）/ms
X-小于某粒径的土质量百分数，％；
ms-试样质量（干土质量），g；
Cg-比重校正值
Mt－温度校正值；
Cd-分散剂校正值；
Rm-甲种比重计读数。
3
乙种比重计
4X=100×
V×
Cg[（Rm-1）+mt-Cd]×
ρw20
V-悬液体积（＝1000ML）；
ρw20－20℃时水的密度，g/cm^3
Rm-乙种比重计读数。
（3）土的相对密实度及界限含水量
天然稠度试验。
相对密实度Dr的基本概念及表达：
黏性土的界限含水量（液限wl
塑限wp缩限ws）；
塑性指标Ip
液性指数Il。
砂土在天然状态的紧密程度用相对密实度Dr表示。
Dr=（emax—e）/（emax—emin）
土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水量称为液限wl
土由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水量称为塑限wp
达某一含水量后，土集体不再收缩，这个界限含水量称为缩限ws
液限与塑限之差值，称为塑性指标Ip=wl—wp
表示天然含水量与界限含水量关系的指标即液性指标Il
=（w－wp）/（wl—wp）
砂土相对密实度测试；
界限含水量试验
标准贯入试验是用标准的锤重（63.5kg）,以一定的落距（76cm）自由下落所提供的锤击能，把以标准贯入器打入土中，记录贯入器贯入土中30cm的锤击数N（或N63.5）。
贯入击数反应了天然土层的密实程度。
（4）土的动力特征与击实试验
击实的工程意义；
击实试验原理。
在工程建设中，经常遇到填土压实、软弱地基的强夯和换土碾压等问题，常采用既经济又合理的压实方法，使土变得密实，在短期内提高土的强度以达到改善土的工程性质的目的。
击实是指采用人工或机械对土施加夯压能量（如打夯碾压振动碾压等方式），是土颗粒重新排列紧密，对于粗粒土因颗粒的紧密排列，增强了颗粒表面摩擦力和颗粒之间嵌挤形成的咬合力。
对细粒土则因为颗粒间的靠紧而增强粒间的分子引力，从而使土在短时间内得到新的结构强度。
土的击实特性；
影响压实的因素。
含水量对整个压实过程的影响；
击实功对最佳含水量和最大干密度的影响；
不同压实机械对压实的影响；
土粒级配的影响。
击实试验。
一、目的本试验分轻型击实和重型击实。
小试筒适用于粒径不大于25mm的土，大试筒适用于粒径不大于38mm的土。
二、仪器设备标准击实仪：
分轻重型两种。
感量：
0.01g。
台秤：
称量10kg，感量5g。
园孔筛：
孔径38mm、25mm、19mm、5mm各1个。
拌和工具：
400mm×
600mm、深70mm的金属盘、土铲。
三、计算公式干密度＝湿密度/（1+0.001ω）
ω－含水量，％。
（5）土体压缩性指标及强度指标。
压缩原理；
有应效力原理；
与强度有关的工程问题；
三轴压缩试验；
黄土湿陷试验。
压缩原理：
测定土的湿密度、含水率，计算土样干密度、初始孔隙比，并用此密度、含水率条件下的试样进行压缩试验，根据试验数据绘制孔隙比与压力的关系曲线（即压缩曲线），确定土的压缩系数、压缩模量，评价土体的压缩性
与强度有关的工程问题：
土体的压缩变形主要是由于孔隙的减小所引起的，饱和土的压缩需要一定时间才能完成的，饱和土的孔隙中全部充满水，要使孔隙减小，就必须使土中的水部分挤出，亦即土的压缩与孔隙中水挤出使同时发生的。
土中水部分挤出需要一定时间，土的颗粒越粗，孔隙越大，则透水性越大，因而土中的水挤出和土体的压缩越快，粘土颗粒很细，则需要很长时间。
首先使土作为材料构成的土工构筑物的稳定问题，其次是土作为工程构筑物的环境问题，即土压力问题，再次则是土建筑物地基的承载力问题。
三轴压缩试验：
不固结不排水剪（UU试验）固结不排水剪（CU试验）固结排水剪（CD试验）
室内压缩试验与压缩性指标；
先期固结压力pc与土层天然固结状态判断；
强度指标cФCBR的概念。
土样连同金属环刀装于容器内，在无侧胀条件下对土样分级施加竖向压力，测记每级压力下不同时间的土样竖向变形（压缩量）△ht
以及压缩稳定时的变形量△h，据此计算并绘制不同压力p时的△ht－t曲线和△h－p关系曲线或者孔隙比e与压力p的关系曲线。
土的压缩系数a；
土的压缩模量Es；
压缩指数Cc。
C指土的粘聚力
Ф指土的内摩擦角
CBR指承载比
固结试验；
直接剪切试验；
无侧限抗压试验；
承载比（CBR）试验；
回弹模量试验。
直接剪切试验：
直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移，测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪，该仪器的主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在盒内上下两块透水石之间。
试验时，由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试件施加某一垂直压力σ，然后等速转动手轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒的水平接触面上产生剪切变形，直至破坏，剪应力的大小可借助与上盒接触的量力环的变形值计算确定。
通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力τ。
然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：
内摩擦角φ和粘聚力c。
根据试验时的剪切速率和排水条件不同，直接剪切试验可分为：
快剪、固结快剪和慢剪三种方法。
试验方法的选择，原则上应该尽量模拟工程的实际情况，如施工情况，土层排水条件等（学生试验一般采用快剪方法）。
对同一种土至少取4个试样，分别在不同垂直压力σ下剪切破坏，一般可取垂直压力为100、200、300、400kPa，将试验结构绘制成如图所示的抗剪强度τf和垂直压力σ之间关系，试验结果表明，对于粘性土τf-σ基本上成直线关系，该直线与横轴的夹角为内摩擦角φ，在纵轴上的截距为内聚力c。
对于无粘性土，τf与σ之间关系是通过原点的一条直线。
为了近似模拟土体在现场受剪的排水条件，直接剪切试验可分为快剪、固结快剪和固结慢剪三种方法:
快剪试验是在试样施加竖向压力σ后，立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。
固结快剪是允许试样在竖向压力下充分排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。
慢剪试验则是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切破坏。
直接剪切仪具有构造简单，操作方便等优点，但它存在若干缺点，比如剪切面限定，不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；
不能严格控制排水条件等。
无侧限抗压强度试验：
1、
目的和适用范围：
无侧限抗压强度是试件在无侧向压力的条件下，抵抗轴向压力的极限强度。
用于测定饱和软粘土的无侧限抗压强度及灵敏度。
2仪器设备：
应变控制式允许膨胀压缩仪、切土盘、重塑筒、百分表、其它：
天平（感量0.1g）、秒表、卡尺、直尺、削土刀、钢丝锯、塑料布、金属垫板、凡士林等。
3、试样将原状土样按天然层次放在桌上，在切土盘的上下盘之间，再用削土刀切削直至达到要求的直径为止。
取出试件，按要求的高度削平两端。
端面要平整，且与侧面垂直，上下均匀。
试件直径和高度应与重塑筒直径和高度相同，一般直径为40毫米，高为10厘米。
试件直径与高度之比应大于2，按软土的软硬程度采用2.0--2.5。
4、试验步骤：
（1）、将切削好的试件立即称量，准确至0.1g。
同时取切削下的余土测定含水量。
用卡尺测量其高度及上、中、下各部位直径，按下式计算其平均直径D0：
D0=（D1+2D2+D3）/4
（2）在试件端抹一薄层凡士林。
（3）、将制备好的试件放在允许膨胀压缩仪下加压板上，转动手轮，使其与上加压板刚好接触，调测力计百分表读数为零点。
（4）、以轴向应变1%--3%/min的速度转动手轮（6--12r/min），使试验在8--20min内完成。
（5）、应变在3%以前，每0.5%应变记读百分表读数一次应变达3%以后，每1%应变记计百分表读数一次。
（6）、当百分表达到峰值或读数达到稳定，再继续剪3%--5%应变值即可停止试验。
如读数无稳定值，则轴向应变达20%的即可停止试验。
（7）、试验结束后，迅速反转手轮，取下试件，描述破坏情况。
（8）、若需测定灵敏度，则将破坏的后的试件去掉表面凡士林，再加少许土，包以塑料布，用手捏搓，破坏其结构，重塑为与重塑前尺寸相等，然后立即重复本规程25.0.4.3至25.0.4.7步骤进行试验。
5结果整理
（1）计算轴向应变、试件平均断面积、以轴向应力为纵坐标，轴向应变为横坐标，绘制应力-应变曲线。
以最大轴向应力作为无侧限抗压强度。
若最大轴向应力不明显，取轴向应变15%处的应力作为该试件的无侧根抗压强度qu。
（5）、按公式计算灵敏度。
（CBR）试验：
（1）试样准备：
将具有代表性的风干试料，用木碾捣碎，但应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破碎。
土团均应捣碎至通过5毫米的筛孔。
用38毫米筛筛除大于38毫米的颗料，并记录超尺寸颗粒的百分数，将已过筛的试料按四分法分成4份。
每份质量6千克，供击实试验和制试件之用。
在预定做击实试验的前一天，取有代表性的试料测定其风干含水量。
（2）称试筒本身质量（m1），将试筒固定在底板上，将垫块放入筒内，并在垫块上放一张滤纸，安上套环。
（3）将1份试料，按II-2规定的层数和每层击数，求试料的最大干密度和最佳含水量。
（4）将其余3分试料，按最佳含水量制备3个试件，将一份试料平铺于金属盘内，按事先计算得的该份试料应加的水量均匀地喷洒在试料上。
拌匀后密闭浸润备用。
制每个试件时，都要取样测定试料的含水量。
注:
需要时，可制备三种干密度试件。
如每种干密度试件制3个，则共制9个试件。
每层击数分别为30、50和98次，使试件的干密度从低于95%到等于100%的最大干密度，这样，9个试件共需试料约55千克。
（5）、将试筒放在坚硬的地面上，按规定的分层和击数进行试样的击实，第一层击实完后，将试样层面“拉毛”，然后再装入套筒，重复上述方法进行其余每层试样的击实，大试筒击实后，试样不宜高出筒高10毫米。
（6）、卸下套环，用直刮刀沿试筒顶修平击实的试件，表面不平整处用细料修补。
取出垫块，称试筒和试件的质量（m2）。
（7）泡水测膨胀量的步骤如下：
（1）在试件制成后，在试件顶面的放一张好滤纸，并在上安装附有调节杆的多孔板，在多孔板上加4块荷载板。
（2）将试筒与多孔板一起放入槽内（先不放水），并用拉杆将模具拉紧，安装百分表，并读取初读数。
（3）向水槽内放水，使水自由进到试件的顶部和底部。
在泡水期间，槽内水面应保持在试件顶面以上大约25毫米，通常试件要泡水4昼夜。
（4）泡水终了时，读取试件上百分表的终读数，并计算膨胀量。
（5）从水槽中取出试件，倒出试件顶面的水，静置15min，让其排水，然后卸去附加荷载和多孔板、底板和滤纸，并称量（m3），以计算试件的湿度和密度的变化。
回弹模量试验：
1、按照击实
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