土工检测作业指导书.docx

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土工检测作业指导书

土工检测作业指导书目录

1.适用范围、检测项目、技术标准

1.1适用范围

1.2检测项目

1.3技术指标

2.检测仪器及环境要求

2.1检测仪器

2.2环境要求

3．取样方法、取样数量、频率以及注意事项

3.1取样方法

3.2取样数量、频率

3.3注意事项

4.土工分项操作步骤

4.1含水率试验（烘干法）

4.2含水率试验（酒精燃烧法）

4.3密度试验（环刀法）

4.4颗粒分析试验（密度计法）

4.5颗粒分析试验（筛分法）

4.6液塑限试验（液塑限联合测定法）

4.7击实试验

4.8室内承载比（CBR）试验

5原始记录处理方法

6.异常现象及意外情况处理办法

土工检测作业指导书

1.适用范围、检测项目、技术标准

1.1适用范围

本细则适用对工程用土进行检测。

1.2检测项目

含水率

密度

颗粒分析

液限

塑限

击实

承载比（CBR）

1.3技术标准

JTGE40—2007公路土工试验规程

T0103－1993（JTGE40－2007）土工含水率试验（烘干法）

T0104－1993（JTGE40－2007）土工含水率试验（酒精燃烧法）

T0107－1993（JTGE40－2007）土工密度试验（环刀法）

T0115－1993（JTGE40－2007）土工颗粒分析试验（筛分法）

T0116－2007（JTGE40－2007）土工颗粒分析试验（密度计法）

T0118－2007（JTGE40－2007）土工界限含水率试验（液塑限联合测定法）

T0131－2007（JTGE40－2007）土工击实试验

T0134－1993承载比（CBR）试验

GB/T8170—2008数值修约规则与极限数值的表示和判定

2.仪器仪器及环境要求

2.1仪器设备

2.1.1含水率

2.1.1.1电热干燥箱

2.1.1.2天平：

称量200g，感量0.01g。

2.1.1.3称量盒

2.1.1.4干燥器

2.1.1.5酒精：

纯度95%、滴管、火柴、调土刀

2.1.2密度（环刀法）

2.1.2.1天平：

称量1000g，感量0.1g。

称量200g，感量0.01g。

2.1.2.2环刀

2.1.2.3其它：

切土刀、凡士林等。

2.1.3颗粒分析

2.1.3.1甲种密度计：

刻度为-5℃－50℃，最小分度值为0.5℃。

2.1.3.2量筒：

土工专用量筒

2.1.3.3天平：

称量1000g，感量1g；称量200g，感量0.01g。

2.1.3.4温度计刻度0－50℃，最小分度单位0.5℃。

2.1.3.5粗筛（圆孔）：

孔径60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm

2.1.3.6细筛：

孔径2.0、1.0、0.5、0.25、0.075mm。

孔径2.0、1.0、0.5、0.25、0.075mm（公路标准）。

2.1.3.7搅拌器

2.1.3.8三角烧瓶：

500ml

2.1.3.9煮沸设备：

电炉

2.1.3.10化学药品：

0.083mol/L六偏磷酸钠

2.1.3.11秒表

2.1.3.12电热干燥箱

2.1.4液塑限（液限塑限联合测定法）

2.1.4.1GYS-2型光电式液测定仪

2.1.4.2盛土杯：

直径5cm，深度4~5cm

2.1.4.3天平：

称量200g，感量0.01g

2.1.4.4其它：

筛（孔径0.5mm）、调土刀、调土皿、称量盒、研钵、干燥器、吸管、凡士林等

2.1.5击实

2.1.5.1轻重两用型击实仪

2.1.5.2天平：

称量200g，感量0.01g。

2.1.5.3电子秤：

型号ACS－3A，称量3kg，感量1g。

2.1.5.4筛：

孔径5mm、20mm、40mm。

2.1.5.5电热干燥箱

2.1.5.6喷水设备

2.1.5.7碾土器

2.1.6室内承载比（CBR）试验

2.1.6.1圆孔筛：

孔径38mm、25mm、20mm及5mm筛各1个。

2.1.6.2试筒：

内径152mm、高170mm的金属圆筒；套环，高50mm；筒内垫块，直径151mm、高50mm；夯击底板，同击实仪。

2.1.6.3夯锤和导管：

夯锤的底面直径50mm，总质量4.5kg。

夯锤在导管内的总行程为450mm。

2.1.6.4贯入杆：

端面直径50mm，长约100mm的金属柱。

2.1.6.5路面材料强度仪：

LC-127D型，最大荷载100kN，慢速1mm/min；

2.1.6.6百分表：

3个。

2.1.6.7试件顶面上的多孔板（测试件吸水时的膨胀量）；

2.1.6.8多孔底板（试件放上后浸泡水中）。

2.1.6.9测膨胀量时支承百分表的架子。

2.1.6.10荷载板：

直径150mm，中心孔眼直径52mm，每块质量1.25kg。

共4块，并沿直径分为两个半圆块。

2.1.6.11其它：

台称，感量为试件用量的0.1%；拌和盘；直尺；滤纸；脱模器等与击实试验相同。

路面材料强度仪

2.2环境要求

2.2.1试验室温度应用控制在5－30℃之间。

3.取样方法、取样数量、频率及注意事项

3.1取样方法及取样数量、频率

采取具有一定代表性的土样，取样量要满足试验的需要。

采取原状土或扰动土视工程对象而定。

土样可在试坑、平洞、竖井、天然地面及钻孔中采取。

取原状土样时，必须保持土样的原状结构及天然含水率，并使土样不受扰动。

用钻机取土时，土样直径不得小于10cm，并使用专门的薄壁取土器；在试坑中或天然地面下挖取原状土时，可用有上、下盖的铁壁取土筒，打开下盖，扣在欲取的土层上，边挖筒周围土，边压土筒至筒内装满土样，然后挖断筒底土层（或左右摆动即断），取出土筒，翻转削平筒内土样。

若周围有空隙，可用原土填满，盖好下盖，密封取土筒；采取扰动土时，应先清除表层土，然后分层用四分法取样。

对于盐渍土，一般应分别在0~0.05m、0.05~0.25m、0.25~0.50m、0.50~0.75m、0.75~1.0m垂直深度处，分层取样。

同时应测记采样季节、时间和气温。

土样数量参考下表，该表取自公路土工试验规程（JTJ051-93）：

试验项目

土样类别

土样状态

最大颗粒直径（mm）

土样质量或体积

备注

含水率

砂类土

扰动

30~50g

在现场以铝盒取样时，必须现场称铝盒及湿土质量

细粒土

扰动

30~50g

密度

砂类土

原状

10cm×10cm×10cm

细粒土

原状

或Φ10cm×20cm

颗粒分析

砂砾

扰动

>2

0.5~7kg

砂类土

扰动

<2

200~500g

细粒土

扰动

100~400g

液塑限

砂类土

扰动

500g

细粒土

扰动

500g

击实

细粒土

扰动

3kg

指试筒体积997cm3，干法，土重复使用

砂类土

扰动

3kg

3.2注意事项

3.2.1对于公路现场取样要符合规范要求。

4.土工分项操作步骤

4.1含水率试验（烘干法）

4.1.1准备工作

4.1.1.1检查相关设备的可用性。

4.1.1.2将土样碾压均匀，避免成团成块。

4.1.2试验步骤

4.1.2.1取代表性试样15－50g，砂类土、有机土50g左右放入称量盒内，立即盖好盒盖称量。

称量结果即为湿土质量。

4.1.2.2揭开盒盖，将试样和盒放入电热干燥箱，在温度105－110℃下烘到恒量（不少于6h），对于细粒土不少于8h，对于砂类土不少于6h。

对有机质超过5%的土，应将温度控制在65－70℃的恒温下烘干。

4.1.2.3将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖后放入干燥器内冷却至室温，称干土质量，精确至0.01g。

4.1.3结果与计算

4.1.3.1含水率计算：

式中：

w——含水率％

m——湿土质量g

ms——干土质量g

计算至0.1%。

4.1.4判定原则

本试验需进行二次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值如下表所示：

含水率（％）

允许平行差值（％）

备注

<5

0.3

JTGE40－2007

<40

≤1

≥40

≤2

4.2含水率试验（酒精燃烧法）（适用于公路标准）

本试验方法适用于快速简易测定细粒土（含有机物的除外）的含水率。

4.2.1准备工作

准备工作同4.1。

4.2.2试验步骤

4.2.2.1取代表性试样（粘质土5-10g,砂性土20-30g）,放入称量盒中,称湿土质量。

4.2.2.2用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止。

为使酒精在试样中充分混合均匀，可将盒底在桌面上轻轻敲击。

4.2.2.3点燃盒中酒精，燃至火焰熄灭。

4.2.2.4将试样冷却数分钟,按本试验4.2.2.2至4.2.2.3方法重新燃烧两次。

4.2.2.5待第三次火焰熄灭后,盖好盒盖,立即称干土质量,准确0.01g。

其余同烘干法。

4.3密度试验（环刀法）

本试验方法适用于细粒土。

4.3.1准备工作

4.3.1.1按照相应的要求选择环刀，检查环刀的切口是否完好，其它的设备是否齐全。

4.3.2试验步骤

4.3.2.1按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样，整平其两端将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上。

4.3.2.2用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，至土样伸出环刀为止。

将两端余土削去修平，取剩余的代表性土样测定含水率。

4.3.2.3擦净环刀外壁，称环刀与土合质量

，准确至0.1g。

4.3.3结果与计算

4.3.3.1按下式计算湿密度及干密度

式中：

ρ0——湿密度，g/cm3

ρd——干密度，g/cm3

m1——环刀和土合质量，g

m2——环刀质量，g

v——环刀容积，cm3

ω——含水率，％

计算至0.01g/cm3。

4.3.4判定原则

本试验需进行二次平行测定，其平行差值不得大于0.03g/cm3，取其算术平均值。

4.4颗粒分析试验（密度计法）

本方法适用于分析粒径小于0.075mm的土。

4.4.1准备工作

4.4.1.1对密度计进行校正

（1）温度校正：

当密度计的刻制温度是20℃，而悬液温度不等于20℃时，应进行校正。

校正值见表T0116-1（JTGE40－2007）标准。

（2）土粒比重校正：

密度计刻度应以土粒比重2.65为准。

当试样的土粒比重不等于2.65时，应进行土粒比重校正。

校正值见表T0116-2（JTGE40－2007）标准。

（3）分散剂校正：

密度计刻度系以纯水为准，当悬液中加入分散剂时，比重增大，故须以校正。

注纯水入量筒，然后加分散剂，使量筒溶液达到1000ml，用搅拌器在量筒内沿整个深度上下搅拌均匀，恒温至20℃，然后将密度计放入溶液中，测记密度计读数。

这时密度计读数与20℃时纯水中读数之差，即为分散剂校正值。

（4）土颗粒沉降距离校正

1）测定密度计浮泡体积：

在250ml量筒内倒入约130ml纯水，并保持水温为20℃，测定量筒内水面读数（以弯液面上缘为准）后划一标记。

将密度计放入量筒中，使水面达密度计最低分度处（以弯液面上缘为准），同时测记水面在量筒上的读数（以弯液面上缘为准）后再划一标记，两者之差，即为密度计浮泡的体积。

读数准确至1ml。

2）测定密度计浮泡体积中心：

在测定密度计浮泡体积后，将密度计向上缓缓垂直提起，使水面恰落至两标记的正中间，此时水面与浮泡相切（以弯液面上缘为准）处，即为浮泡体积中心。

将密度计固定于三足架上，用直尺准确量出水面至密度计最低分度的垂直距离。

3）测定1000ml量筒内径（精度至1mm），并算出量筒面积。

4）量出自密度计最低分度至玻璃杆上各分度处的距离，每隔5格或10格量距一次。

5）按公式计算土粒有效沉降距离

式中：

L——土粒有效沉降距离，cm；

L1——自最低刻度至玻璃杆上各分度的距离，cm；

L0——密度计浮泡中心至最低分度的距离，cm；

Vb——密度计浮泡体积，cm3；

A——1000ml量筒面积，cm2。

6）用所量出的不同L1代入上述公式，计算出相应的L值。

4.4.1.2按照土的性质进行分散处理、洗盐等。

4.4.1.3风干土样。

4.4.1.4准备好相应的记录工具。

4.4.2试验步骤

4.4.2.1对于密度计法取代表性土样200－300g，过2mm筛，求出筛上试样总质量百分比。

取筛下土测定风干含水率。

4.4.2.2称取干土质量为30g时所需的风干土质量，倒入三角烧瓶中，加纯水约200ml，充分搅匀，浸泡一夜。

加入分散剂。

（加0.083mol/L六偏磷酸钠分散剂15ml）

4.4.2.3将三角杯稍加摇荡后，放在电炉上煮沸约40min后冷却至室温。

4.4.2.4倒入烧杯中，静置1min，将上部悬液通过0.075mm筛，注入1000ml量筒中。

杯中沉土用带橡皮头的玻璃棒细心研磨。

加水入杯中搅拌，静置1min，将上部悬液通过0.075mm筛，倒入量筒。

反复进行，直至静置1min，上部悬液澄清为止。

最后将全部土粒倒入筛内，用水冲洗至仅有大于0.075mm净砂为止。

注意筒内的悬液总量不要超过1000ml，再加纯水至刻度1000ml。

注：

对加入六偏磷酸钠后仍产生凝聚的试样应选用其他分散剂。

4.4.2.5用搅拌器在悬液中上下搅拌1min，往复各约30次使悬液均匀分布。

4.4.2.6取出搅拌器，立即开动秒表，测记0.5、1、2、5、15、30、60、120和1440min（公路JTJ051-93标准为0.5、1、5、15、30、60、120、240及1440min）时的密度计读数，同时测定每次读数时的悬液温度。

密度计读数以悬液面上缘为准，密度计准确至0.5℃。

4.4.2.7每次读数后应取出密度计放入盛有纯水的量筒中，并测定相应的悬液温度，并准确至0.5℃。

放入或取出密度计时，应小心轻放，不得振动悬液。

4.4.3结果与计算

4.4.3.1小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比，应按下列公式计算。

式中：

X——小于某粒径的土质量百分数％

md——试样干土质量g

CG————土粒比重较正值，查GB/T50123-1999中表7.2.5-1

mT——悬液温度较正值，查GB/T50123-1999中表7.2.5-2

n——弯月面校正值

CD——分散剂校正值

R——甲种密度计读数

4.4.3.2土颗粒的粒径应按下列公式计算

式中：

d——试样颗粒粒径（mm）；

η——纯水的动力粘带系数Pa·S（10-3），查GB/T50123-1999表13.1.3；

GwT——T℃时水的比重；

ρwT————温度4℃时纯水的密度g/cm3；

L——某时间内的土粒沉降距离cm；

t——沉降时间（S）；

g——重力加速度cm/s2。

4.4.3.3用小于某粒径的土质量百分数为纵坐标，颗粒直径的对数值为横坐标，绘制颗粒大小分配曲线。

4.5颗粒分析试验（筛分法）

4.5.1准备工作

4.5.1.1将所用的套筛按孔径大小依次放好。

4.5.1.2所用的土样要均匀，同时将土样风干。

4.5.1.3记录工具准备妥当。

4.5.2试验步骤

4.5.2.1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，（国标是300－1000g）

最大粒径小于20mm的土1000－2000g，

最大粒径小于40mm的土2000－4000g，

最大粒径小于40mm的土4000g以上，

4.5.2.2对于无凝聚性的土

（1）按规定称取试样,将试样分批过2mm筛。

（2）将大于2mm的试样从大到小的次序,通过大于2mm的各级粗筛。

将留在筛上的土分别称量。

（3）2mm筛下的土如数量过多,可用四分法缩分至100－800g,将试样从大到小的次序通过小于2mm的各级细筛。

可用摇筛机进行震摇。

震摇时间一般为10~15min。

（4）由最大孔径的筛开始，顺序将各筛取下，在白纸上用手轻扣摇晃，至每分钟筛下数量不大于该级筛余质量的1%为止。

漏下的土粒应全部放入下一级筛内，并将留在各筛上的土样用软毛刷刷净，分别称量。

（5）筛后各级筛上和筛底土总质量与筛前质量之差,不应大于1%。

（6）如2mm筛下的土不超过试样总质量的10%,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;

4.5.2.3对于含有粘土粒的砂砾土

（1）将土样放在橡皮板上，用木碾将粘结的土团充分碾散，拌匀、烘干、称量。

如土样过多时，用四分法称取代表性土样。

（2）将试样置于盛有清水的容器中,浸泡并搅拌,使粗细颗粒分散。

（3）将浸润后的混合液过2mm筛,边冲边洗过筛,直至筛上仅留大于2mm以上的土粒为止。

然后将筛上洗净的砂砾风干称量。

按以上方法进行粗筛分析。

（4）通过2mm筛下的混合液存放在盆中,待稍沉淀,将上部悬液过0.075mm洗筛,用带橡皮头的玻璃棒研磨盆内浆液,再加上清水,搅拌、研磨、静置、过筛，反复进行，直至盆内悬液澄清。

最后，将全部土粒倒在0.075mm筛上，用水冲洗，直至筛上仅留大于0.075mm以上的净砂为止。

（5）将大于0.075mm的净砂烘干称量,并进行细筛分析。

（6）将大于2mm颗粒及2~0.075mm的颗粒质量从原称量的总质量中减去,即为小于0.075mm颗

粒质量。

（7）如果小于0.075mm颗粒质量超过总土质量的10%,有必要时,将这部分土烘干、取样，另做密度计或移液管分析。

4.5.3结果与计算

4.5.3.1按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数：

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。

4.5.3.2当小于2mm的颗粒如用四分法取样时，试样中小于某粒径的颗粒占总土质量的百分数：

式中：

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。

在半对数坐标纸上，以小于某粒径的颗粒质量百分数为纵坐标，以粒径（mm）为横坐标，绘制颗粒大小级配曲线，求出各粒组的颗粒质量百分数，以整数（％）表示。

4.5.3.3必要时按下式计算不均匀系数：

式中：

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。

4.6液塑限试验（液塑限联合测定法）

4.6.1准备工作

4.6.1.1检查液塑限联合测定仪的可用性以及其它各附件是否备齐。

4.6.1.2试验所用的土样

事先经过筛选，防止夹杂其它大的硬质物质。

4.6.1.3备齐所用的记录工具。

4.6.2试验步骤

4.6.2.1取代表性土样，将土样风干研碎过0.5mm标准筛。

4.6.2.2取出0.5mm筛下的代表土样200g，分开放入三个盛土皿中，加入不同数量的蒸馏水，土样的含水率分别控制在液限（ａ点）、略大于塑限（ｃ点）和中间状态（ｂ点）。

用调土刀调匀，盖上湿布，放置18ｈ以上。

测定ａ点的锥入深度应为20±0.2mm,测定ｃ点的锥入深度应控制在5mm以下,对于砂类土,测定ｃ点的锥入深度可大于5mm。

4.6.2.3取出拌匀的土样分层装入试杯中，并注意土中不能留有空隙，装满试杯后用刮土刀反复压实，随后用调土刀刮去余土使与杯口齐平。

4.6.2.4用光电式液塑限测定仪试验时，根据不同的标准选用试验用仪器，采用公路标准试验时选用100g或76g的光电式液塑限仪，采用国家标准时用76g试验的光电式液塑限仪。

先将试杯放在升降座上，转动升降按钮，待锥尖正好接触试样表面时停止升降。

然后钮动锥下降按钮，同时开动秒表，对于自动记录时间的测定仪则不用秒表。

让锥体自由沉入土中，此时读数即为锥入深度，改变锥尖与土接触位置（两点距离不小于1cm），取三点平均值作为锥入深度ｈ。

用调土刀取10－15g土样两份，测定其含水率ｗ，计算到0.1%。

计算其平均值。

4.6.2.5重复前一步骤，测另两个含水率土样的锥入深度和含水率。

4.6.3结果与计算

4.6.3.1在双对数坐标纸上绘出ｈ－ω图，以含水率ｗ为横坐标，锥入深度ｈ为纵坐标，连此三点，应呈一条直线。

如三点不在同一直线上，要通过a点与b、c两点连成两条直线，根据图查得两条直线相应的两个含水率，当两个含水率的差值小于2％时，以该两点含水率的平均值与a点连成一直线。

当两个含水率的差值大于2％时，应重做试验。

4.6.3.1.1若采用76g锥做液塑限试验，则在ｈ－ω图查得纵坐标入土深度ｈ＝17mm所对应的横坐标的含水率w，即为该土样的液限ωL。

4.6.3.1.2若采用100g锥做液塑限试验，则在ｈ－ω图查得纵坐标入土深度ｈ＝20mm所对应的横坐标的含水率w，即为该土样的液限ωL。

4.6.3.2根据4.6.3.1.1求出的液限，通过76g锥入土深度h与含水率w的关系曲线，查得锥入深度为2mm所对应的含水率即为该土样的塑限ωP。

根据4.6.3.1.2求出的液限，通过液限ωL与塑限时入土深度hP的关系曲线，查得hP，再由图求出入土深度为hP时所对应的含水率，即为该土样的塑限ωP。

通过以下公式可求出ｈP，再由图查出塑限ωP。

对于细粒土：

式中：

ωL——液限（％）

ｈP——塑限时入土深度（mm）

对于砂类土：

4.6.3.3采用国家标准时，对应下沉深度为17mm的含水率为液限；对应下沉深度为2mm的含水率为塑限。

液限塑限取值以百分数表示，准确至0.1%。

4.6.4判定原则

试验进行2次平行测定取其平均值，其允许偏差为：

高液限≤2％，低液限土≤1％。

对于细粒土用双曲线确定hP值；对于砂类土用多项式曲线确定hP值。

4.7击实试验

4.7.1准备工作

4.7.1.1检查击实仪是否能正常工作。

4.7.1.2检查所用土样的均匀性，防止夹杂其它硬质杂质。

4.7.1.3相应的记录工具备齐。

4.7.2试验步骤

4.7.2.1试样制备分为干法和湿法两种

4.7.2.1.1干法制备试样应按下列步骤进行：

用四分法取代表性土样20kg（重型为50kg），风干碾碎，过20mm（重型过40mm）筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水率。

根据土的塑限预估最优含水率，制备5个不同含水率的一组试样，相邻2个含水率的差值宜为2％。

其中有两个大于和两个小于最佳含水率，拌匀后闷料一夜备用。

需加水量mw可按下式计算：

式中：

gw——所需的加水量，g

g0——含水率W0时土样的重量，g

ω——要求达到的含水率，％

4.7.2.1.2湿法制备试样应按下列步骤进行：

对于高含水率土，可省略过筛步骤，用手拣除大于40mm的粗石子即可。

保持天然含水率的第一个土样，可立即用于击实试验。

其余几个试样，将土分成小土块，分别风干，使含水率按2%~3%递减。

4.7.2.2按预定含水率取土3kg－6.5kg并洒水拌匀，分别静置一段时间后装入塑料袋内静置一昼夜。

4.7.2.3国家标准GB/T50123-1999和公路标准JTGE40－2007击实时所用的击实设备的参数和击实次数有所差别，见下表。

公路标准JTGE40－2007中的击实参数

试验方法

类别

锤底

直径（cm）

锤质量（kg）

落高（cm）

试筒尺寸

层数

每层击数

击实功（kJ/m3）

最大粒径（