公路 土工与土工合成材料.docx

1、公路 土工与土工合成材料1、土是经过物理风化、化学风化和生物风化作用之后的产物2、土的主要特征是分散性、复杂性和易变性3、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 土的固相物质是土体的骨架物质4、有机质成分对土的工程性质具有不利影响，在公路工程中不应采用5、可存在于矿物颗粒内部的水有化学结构水喝化学结晶水 存在于矿物颗粒表面的水有结合水（通过土颗粒表面的静电引力吸附上去的）和自由水6、土颗粒越细，比表面积越大，含有黏土矿物和腐殖质时，强结合水含量越高7、反映土的物理性质的指标有密度（）、比重（Gs）、含水率（w）、干密度（d）、饱和密度（sat）、浮密度（）、孔隙比（

2、e）、孔隙率（n）、饱和度（Sr） 前三项指标是通过试验直接测定，称之为基本物理指标，后六项是根据前三项由三相图换算出来的8、饱和度：当Sr=0时，土是完全干燥的；Sr=1时，土是完全饱和的0Sr0.5 稍湿状态 0.5Sr0.8 潮湿状态 0.8Sr1 饱和状态9、大小关系：satd10. 土的含水率试验方法：烘干法（标准法）、酒精燃烧法、比重法11.烘干法适用于黏质土、粉质土、砂类土、砂砾石、有机质和冻土等土试样 酒精燃烧法适用于无黏性土和一般黏性土，用于现场测定 比重法适用于砂类土12. 烘干法注意事项：在温度105-110恒温下烘干 烘干时间对细粒土不得小于8h，砂类土不得小于6h 对

3、含有机质超过5%的土或含石膏的土，应将温度控制在60-70的恒温下烘干12-15h 对于粗粒土，称量盒可采用铝制饭盒、搪瓷盘等13. 酒精燃烧法应连续燃烧3次，上一次酒精燃烧熄灭后，必须确定完全熄灭才能加下一次酒精，以免发生危险14. 土的密度测定方法：环刀法、灌砂法（标准方法）、蜡封法、灌水法15. 环刀法适用于细粒土及无机结合料稳定细料土蜡封法适用于易破裂土和形状不规则的坚硬土灌砂法适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度，试样最大粒径一般不超过15mm，测定密度层的厚度为150-200mm灌水法适用于粗粒土和巨粒土16. 现场检测时由于压实度不均匀，为提高试验精确度，可提高环刀容积 环

4、刀取样方法：土柱压入法（防止扰动）、直接压入法、落锤打入法、手锤打入法 环刀从顶面取土时，密度偏大；从底面取土，密度偏小 环刀高度与直径之比对试验有影响17. 湿密度： d=/（1+0.01w）18. 灌砂法试验注意事项： 量砂：粒径0.25-0.5mm或者0.3-0.6mm，应先烘干，并放置足够时间与空气湿度达到平衡.仪器标定：（1） 确定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量：在储砂桶内装满砂，筒内的砂高度与筒顶的距离不超过15mm，每次标定及而后的试验都维持该质量不变（重复至少三次，取平均值）（2） 确定量砂的密度（重复至少三次，取平均值）试验步骤：（1） 选取一块40*40cm的平坦表面（2） .

5、若量砂的湿度发生变化或量砂中混有杂质，则应重新烘干，过筛，并放置一段时间再与空气的湿度达到平衡后再用（3） 若试洞中有较大孔隙，量砂可能进入孔隙，则应按试洞外形松弛的放入一层柔软纱布，然后进行灌砂工作19. 灌水法：套空的直径为土中所含最大石块的3倍，环套的高度为其粒径的5% 用水准仪检查地表是否达到水平要求 细粒料与石块的划分是以粒径60mm为界20. 土的比重试验目的是在105-110下烘干至恒重时的质量与同体积4时的蒸馏水的质量比值21. 土的比重试验方法有：比重瓶法、浮称法、浮力法、虹吸筒法22. 比重瓶法适用于粒径小于5mm的土 浮称法和浮力法适用于粒径大于或等于5mm的土，其中粒径

6、大于等于20mm的土质量应小于总土质量的10% 虹吸筒法适用于粒径大于或等于5mm的土，且其中粒径大于或等于20mm土的含量大于或等于总土质量的10%23. 比重瓶法注意事项： 细砂土煮沸时沙粒易跳出，允许用真空抽气法代替沸煮法排除土中空气 对于含有某一定量的可溶盐、非亲水性胶体或有机质的土，必须用中性溶液（如煤油）测定，并用真空抽气法排除土中气体24. 虹吸筒法对粗颗粒体积测定不准，导致结果不准确，比重一般偏小25. 常用的土的颗粒分析的方法有俩种：对于大于0.075mm的土粒常用筛分法，对于小于0.075mm的土粒用沉降分析法，沉降分析法依据司笃克斯定律当土中粗细粒都有，可联合使用筛分法和

7、沉降分析法26. 常用的粒度成分的表示方法：表格法、累计曲线法、三角坐标法27. 累计曲线法通常用半对数纸绘制，横坐标表示粒径d，纵坐标表示小于某一粒径的累计百分含量28. 不均匀系数：Cu=d60/d10 曲率系数（又称级配系数）：Cu=(d30)/（d10*d60）29. Cu越大，表示土粒大小分布范围大，土的级配良好 Cu5时，为匀粒土，其级配不好；Cu10，级配良好 当同时满足Cu5和曲率系数Cc=1-3时，土的级配良好曲率系数Cu是描述累计曲线的分布范围，反映累计曲线的整体形状30. 属于沉降分析法的有密度计法和移液管法密度计法优点是操作简单，不需要多次烘干称重；移液管法比较麻烦，但

8、对于细砂及黏土，它是可靠的方法31.筛分法注意事项：对于粒径大于60mm的土样，不适合粗筛（圆孔）孔径分为60、40、20、10、5、2；细筛孔径分为2、1、0.5、0.25、0.075试样从风干、分散的土样中用四分法取如2mm筛下的土数量过多，可用四分法缩分至100-800g各级筛应筛到每分钟筛下数量不大于该级筛余质量的1%为止筛后各级筛上和筛底总质量与筛前总质量之差不应大于1%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%，课省略粗筛分析对于含有黏土粒的砂砾土应采用水筛法，经水浸润过得混合液过2mm的筛，并且如果小于0.075mm的颗粒质

9、量超过总土质量的10%，应用沉降分析法32. 密度计法注意事项：甲种密度计：刻度单位以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0.5乙种密度计：刻度单位以20时的悬液的比重表示，刻度为0.995-1.020，最小分度值为0.0002密度计分析土样应采用风干土，土样充分碾散，通过2mm筛土（样土可在烘箱内以不超过50鼓风状态下干燥）密度计校正：密度计刻度及弯月面校正、温度校正（以20为准）、土粒比重校正（以土粒比重2.65为准）、分散剂校正（以纯水为准）分散剂处理：土样的分散处理必须用分散剂，对于各种分散剂不能分散的土样（如盐渍土）应进行洗盐对于一般易分散的土

10、，用25%氨水作为分散剂，其用量是：30g土样中加入氨水1ml对于可能含有水溶盐的，加入分散剂不能分散的土样应进行水溶盐检验洗盐应用过滤法，在试验中应经常使漏斗内的溶液保持高出土面约5mm33. 移液管法一般用25ml的移液管34. 用孔隙比e的大小作为判断砂土密实状态的指标相对密度是砂紧密程度的指标，等于其最大孔隙比与天然孔隙比之差和最大孔隙比与最小孔隙比之差的比值35. 砂的相对密度试验适用于颗粒直径小于5mm的土，且粒径2-5mm的试样质量不大于试样总质量的15%36. 评定砂土的紧密程度方法：相对密度、标准贯入试验、静力触探试验37. 土从液体状态向塑性体状态过渡的界限含水率称为液限土

11、由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水率称为塑限液限和塑限在国际上称为阿太堡界限38. 液限与塑限之差为塑性指数 Ip=wL-wp 塑性指数越大，表示土的可塑性越大天然含水率与界限含水率相对关系的指标为液性指数IL=(w-wp)/(wL-wp)当IL=1.0，即w=wL，土处于液限；IL=0，即w=wp，土处于塑限40. 当涂达到塑限后继续变干，土的体积随含水率的减少而收缩。但到某一含水率后，土体积不在收缩，这个界限含水率称为缩限Ws，当水的含水率低于缩限时，土是不饱和的41. 液塑限联合测定法注意事项：本方法适用于粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于试样总质量5%的土液塑限联合测定仪的椎

12、体质量与锥入深度（锥角是30）锥体质量100g76g液限锥入深度20mm17mm塑限锥入深度在锥入深度与含水率关系图上找（双对数坐标纸）2mm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都适用于粒径不大于0.5mm、有机质含量不大于试验总质量5%的土结果以俩次平行测定的算术平均值，用整数（%）表示，允许差值：高液限土2%，低液限土1%液限塑限圆锥仪不同的锥入深度时的液塑限不同液限碟式仪法液限土碟击数15-35次左右合拢13mm时的含水率塑限滚搓法（作为校核试验）塑限搓滚直径达到3mm时产生裂缝对应的含水率缩限试验缩限含水率达到液限的土在105-115下水分继续蒸发至体积不变时的含水率

13、42. 土的缩限是扰动的黏质土在饱和状态下，因干燥收缩至体积不变时的含水率 液限与缩限之差为收缩指数土的缩限试验用蜡封法测定试样体积43. 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44.土的天然稠度注意事项：本试验分为直接法和间接法。直接法用烘干法测定原状土，间接法用液塑限联合测定仪改变锥尖在试样表面的位置3-5处（锥尖之间的距离不小于1cm），测定锥入深度重复测定俩次，锥入深度允许平均误差不超过0.5mm，取平均值，否则重做45. 一般对粗粒土（包括碎石类和砂类土）主要按照粒度成分进行分类，黏土类则按照塑性指数分类46. 土的分类依据：土颗粒组成特征土的塑性指标：液限、塑限、塑

14、性指数土中有机质的存在情况47. 土分为巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土巨粒土和粗粒土的分界线为60mm，粗粒土和细粒土的分界线为0.075mm48. 土颗粒组成特征应以土的级配指标的不均匀系数和曲率系数表示细粒土应根据塑性图分类，土的塑性图是以液限为横坐标，塑性指数为纵坐标的（液限保持不变等于50%）49. 试样中巨粒组质量大于总质量15%的土称为巨粒土试样中巨粒组土颗粒质量少于或等于总质量15%，且巨粒组和粗粒组土粒质量之和大于总质量50%的土称为粗粒土试样中细粒组质量大于或等于总质量50%的土称为细粒土50.当不能判断是否为有机质土时：应将试样在105-110的烘箱中烘烤，若烘烤24h后试

15、样液限小于烘烤前的3/4，该试样为有机质土。当需要测定有机质含量时，按有机质含量试验进行51. 土的击实试验注意事项：（室内击实）原理：粗粒土增强了颗粒表面摩擦力和颗粒之间的咬合力，细粒土增强了颗粒间分子引力土的压实常用的方法有现场填筑试验和室内击实试验适用于细粒土分为重型击实和轻型击实。内径100mm的试筒适用于粒径不大于20mm的土，内径152mm的试筒适用于粒径不大于40mm的土当细粒土中的粗粒土含量大于40%或粒径大于0.005mm颗粒的含量大于总质量的70%还应做粗粒土最大干密度试验，其结果与重型击实实验结果比较，取俩种试验结果的最大值试样制备分干法和湿法俩种（1）干法制样：将代表性

16、土样风干或在低于50温度下烘干，放在橡皮板上用木碾碾散过筛拌均。测定土样的含水率，按土的塑限估计最佳含水率，并依次按相差约2%的含水率制备一组试验（不少于5个）静置时间对高液限黏土不得小于24h，低液限黏土不得小于12h（2）湿法制样：对天然含水率的土样过筛，并分别风干到所需的几组不同含水率备用把制好的土样按所选方法分3（小筒）或5（大筒）次倒入筒内，要求击完后余土高度不超过试筒顶面5mm（小筒）或6mm（大筒）试筒内壁抹一层凡士林，小筒筒底或大筒筒底的垫块上放置蜡纸或塑料薄膜当试样中有大于20mm（小筒）或40mm（大筒）颗粒时，应先取出大于20mm或40mm颗粒，并求得百分率P,其百分率应

17、小于30%52. 击实土不可能达到完全饱和状态；因此击实曲线必然位于饱和曲线左下侧饱和曲线常用于校核击实曲线的正确性只有在最佳含水率时，土才能被击实至最大干密度53. 影响土击实的因素：含水率。一般粉粒和黏粒含量多，土的塑性指数越大，土的最佳含水率越大，最大干密度最小击实功。击实功越大，土的最大干密度越大，土的最佳含水率越小不同压实机械。土粒级配施工现场的不同条件54. 压缩试验分为室内压缩试验和野外承载板试验55. 试验室用压缩仪（也称固结仪）进行压缩试验是研究土压缩性的基本方法56. 工程上常以p=100-200kPa时的压缩系数作为土层压缩性的标准57. 天然土层分为超固结状态、正常固结

18、状态、欠固结状态以上三种状态可以统一用超固结比OCR=Pc/Po（Po=z即自重压力）的大小来判断当OCR1，土层为超固结状态；OCR=1，为正常固结状态；OCR1，为欠固结状态58. 粗粒土的三轴压缩试验注意事项：适用于测定最大粒径为60mm粗粒土的抗剪强度本试验方法采用应变控制式试验，试验在不饱水、不固结和不排水的情况下测定抗剪强度参数试验尺寸为30*60cm和30*75cm俩种规格试验过程中检查蓄能器水位高程，其高程不应高于蓄能器高度1/3，也不能低于水面指示器管。水罐内水位应高于罐高的3/4测力计使用超过半年或温差过大时，应重新标定59. 抗剪强度试验与强度有关的工程问题：土工构筑物的

19、稳定问题、环境问题、承载力问题直剪试验是最基本的室内试验方法60. 直剪试验注意事项：直剪仪按加荷方式分为应变式和应力式，我国目前普遍使用的应变式直剪仪砂土的内摩擦角值取决于砂粒间的摩擦阻力以及联锁作用。砂类土的内摩擦角随试样的干密度的增大而增大黏性土的抗剪强度主要取决于黏聚力c黏性土的抗剪强度指标的变化与土的种类有关，并且与土的天然结构是否破坏、试样在法向应力下的排水固结、试验方法等因素有关直剪试验有快剪、固结快剪、慢剪黏质土慢剪适用于测定土的抗剪强度指标黏质土的快剪和固结快剪试验适用于渗透系数小于10-6 cm/s的黏质土 剪切速率对砂土抗剪强度的影响很小，常可忽略不计，但对黏性土抗剪强度

20、的影响则明显61. 抗剪强度试验目前室内最常用的是直剪试验和三轴试验62. 根据土样固结排水的不同条件，三轴试验可分为：不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪63.单轴试验与无侧限抗压强度土工试验中单轴试验主要用于测定饱和软黏土的无侧限抗压强度及灵敏度试样用圆柱形，直径一般40mm，高度为100mm，试样直径与高度之比应大于2，现行公路土工试验规程（JTP E40-2007）建议采用2.0-2.564. 粗粒土的直接剪切试验本试验采用应力控制式或应变控制式大型直接剪切仪测定仪、巨粒土的抗剪强度参数快剪试验：施加水平荷载，每30s加一级，并测读一次水平百分表和垂直百分表读数固结快剪试验：在试样

21、上施加垂直荷载，如每小时垂直变形小于0.03mm，则认为变形稳定，记录此时的垂直百分表读数慢剪试验：试样进行固结，施加水平荷载，每隔1分钟记录一次水平百分表和垂直百分表读数，若1分钟呢剪切变形不超过0.01mm,则施加下一级水平荷载取剪应力与水平位移关系曲线上峰值或稳定值作为抗剪强度65. 粗粒土和巨粒土的最大干密度试验俩种方法都适用于采用表面振动压实仪法测定通过0.075mm的标准筛的土颗粒质量百分数不大于15%的无黏性自由排水粗粒土和巨粒土的最大干密度表面振动压实仪法：试筒容积宜用灌水法每年标定一次干法和湿法都是振动6分钟振动台法：如果采用干土法进行试验，需将试样烘干至恒量，并用烘干法测定

22、试样含水率。烘干后，应完全剥去弱胶结物，以免增大颗粒的自然尺寸振动频率为50Hz时，振动10分钟；振动频率为60Hz时，振动8分钟按湿法试验时，可对烘干试样加足量水或用现场湿土料进行66. 土的承载比试验本试验方法只适用于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验CBR值是规定贯入量时单位压力对标准碎石压入相同贯入量时标准荷载强度的比值试验用筛：圆孔筛40mm、20mm、5mm各一个试筒：内径152mm、高170mm的金属圆筒；套环高50mm;筒内垫块直径151mm，高50mm夯锤底面直径50mm，总质量4.5kg百分表3个试样是风干的，必要时可在50烘箱内烘干。土团均

23、应捣碎到通过5mm的筛孔用四分法将试样分成四份，一份做击实，三份做试样，试样需要测定每个的含水率制备三种不同的干密度试件，每种干密度试件制取3个，共9个。每层击数分别为30、50、98，使试件的干密度从低于95%到等于100%的最大干密度（大筒重型击实每层击打98次）浸润时间：重黏土不得小于24h，轻黏土课缩短到12h，砂土可缩短到1h，天然砂砾可缩短到2h每层击实后试样高出1/3筒1-2mm，大试筒击实后，试样不宜高出筒高10mm在泡水期间，槽内水面应保持在试件顶面以上约25mm。通常泡水四昼夜贯入试验：先在贯入杆上施加45KN荷载，然后将测力和变形的百分表指针均调到整数，并记录起始读数，加

24、荷使贯入杆以1-1.25mm/min的速度压入试件结果处理：一般采用贯入量为2.5mm时的单位压力与标准压力之比作为材料的承载比CBR=（P/7000）*100贯入量为5mm时，CBR=（P/10500）*100如果贯入量为5mm时比2.5mm的承载比大实验应重新做，如果实验结果不变应以5mm的结果为准67. 土的回弹模量试验：承载板法和强度仪法承载板法试验注意事项：适用于不同湿度和密度的细粒土量程：千分表俩块；秒表一个干土法和湿土法的土不能重复使用。干土法：按四分法准备至少5个试样，按2-3%的含水率递增湿土法：对于高含水率的土课省略过筛步骤，用手捡去粒径大于40mm即可。保持天然含水率的第

25、一个土样做击实试验，其余几个分别风干按2-3%递减预压：用预定的最大单位压力P进行预压，含水率大于塑限的土P=50-100KPa；含水率小于塑限的土P=100-200KPa。预压进行1-2次每次预压1min预压的目的：为了与试件紧密接触，若不预压会使模量偏小，应力增大测定回弹量：将预定最大单位压力分成4-6份，作为每级加载的压力。每级加载时间为1min，记录千分表读数，同时卸载，让试件恢复变形。卸载1min后，再次记录千分表读数，同时施加下一级荷载，如此逐级进行对于较软的土，如果P-L曲线不通过原点，允许用初始直线段与纵坐标的交点当做原点，修正各级荷载下的回弹变形和回弹模量土的回弹模量由三个平

26、行试验的平均值确定，每个平行试验结果与均值回弹模量相差不超过5%68. 黄土湿陷试验包括：相对下沉系数试验、溶滤变形系数、自重湿陷系数、湿陷起始压力试验69. 土工合成材料的功能有：过滤、防渗、隔离、排水、加筋、防护70. 土工合成材料课分为土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料71. 在实际荷载作用下，土工合成材料排水截面最大压缩率应小于15% 防渗隔离层采用的复合土工膜等复合防水材料，一般工程土工膜厚度应大于0.3mm，重要工程土工膜厚度应大于0.5mm72. 用于路面裂缝防治的土工合成材料课采用玻璃纤维格栅、聚酯玻纤土工织物、无纺土工织物等73. 土工合成材料的取样：全部试验的试样

27、应在同一样品中截取，卷装材料的头俩层不应取做样品 样品可以卷起但不能折叠土工合成材料的试样：用于每次试验的样品，应从样品长度和宽度方向均匀的裁取，但距样品边幅至少10cm 对同一项试验应避免俩个以上的试样处在相同的纵向或横向的位置上 试样应沿着卷装长度和宽度方向切割 样品经调湿后，再制成规定尺寸的试样74. 土工合成材料的调湿：土工织物试样应在标准大气条件下调湿24h，标准大气条件：温度202，相对湿度655%（对于湿态试样，从水中取出后3min内进行试验）塑料土工合成材料：温度232，时间不少于4h+75. 土工合成材料物理性能指标：（1）单位面积质量测定单位面积质量指单位面积的试样在标准大

28、气条件下的质量对于土工织物，用切刀或剪刀裁取面积为10000mm的试样10块，剪裁和测量精度为1mm；对于土工格栅、土工网这类孔径较大的材料，剪裁时应从肋间对称剪取计算10块试样单位面积质量的平均值，精确到0.1g/m,同时计算出标准差和变异系数（2）厚度测定土工织物在承受规定的应力下，正反俩面之间的距离在2kpa压力下测得的试样厚度土工膜厚度用机械测量法测定土工薄膜、薄膜厚度的试验方法试验制备：沿样品的纵向距端部大约1m的位置横向截取试样，试样条宽100mm对于未裁毛边的样品，应在离边缘50mm以外进行测量76. 土工合成材料力学性能试验：（1）宽度拉伸试验：本方法适用于大多数土工合成材料，包括土工织物及复合土工织物，也适用于土工格栅夹具：钳口表面应有足够宽度，至少与试样200mm同宽纵向和横向各取至少5个试样无纺类土工织物试样宽度为2001mm（不包括边缘）对于机织类土工织物，将试样剪切约220mm宽，