铁路土工试验培训.pptx
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铁路土工试验及质量检测技术,铁路工程土工试验项目:
土的物理性质试验:
土的力学性质试验:
抗剪试验无侧限抗压试验固结、压缩CBR试验K30(主要)、Evd、Ev2试验,土工试验项目,密度含水率液塑限比重颗粒分析渗透性、毛细作用、湿化击实试验(主要),密度试验概念:
天然状态下土的单位体积的质量=m/V测定方法:
环刀法:
适用于粉土和黏土蜡封法:
适用于环刀难以切削且易破碎的土灌水、灌砂、气囊法:
适用于砾类土核子密度仪:
适用于砂类、粘性土,1.密度试验,环刀法,蜡封法,灌砂法,试验步骤测定灌砂筒下的部圆锥体内砂的质量标定量砂的单位质量s现场测试土的密度挖坑称取出土的质量mw,测定含水量灌入砂子计算灌入坑中量砂质量,结果分析,密度试验(主要介绍灌砂法),适用范围:
d5mm,d5mm且d20mm的土质量小于土体质量的10%,d5mm且d20mm的土质量大于土体质量的10%,2.颗粒密度试验测定方法:
比重法、浮称法、虹吸筒法等,重点介绍比重瓶法。
2.颗粒密度试验,试验方法在比重瓶中装入烘干土与蒸馏水在砂浴中煮沸称瓶+水+土总质量测温度称瓶+水质量,结果分析,仪器设备:
感量0.001g天平;100ml或50ml比重瓶;烘箱;蒸馏水;温度计;筛;漏斗;滴管,比重瓶法,颗粒密度试验,3.含水率试验1)测定方法:
烘干法:
适用于各类土酒精燃烧法:
适用于不含有机质的砂土、粉土和黏土碳化钙减量法:
适用于各类土,碳化钙+水化学反应乙炔气体排除核子密度仪:
适用于砂类、细粒土2)烘干法:
在105110C下烘干至恒量时所失去的水分的质量和达恒温后干土质量的比值,以百分数表示。
步骤:
首先取代表性试样(黏土1530g,砂土3050g,砾类土不少于250g,碎石土不少于500g)放入盒内,称质量为湿土质量。
将试样和盒放入烘箱内在105110恒温下烘干,烘干时间砂类土不少于360min、粘性土480min、砾石碎石不少于240min,将烘干后的试样和盒取出,放入干燥器内冷却至室温,称其质量。
进行两次平行测定取其算术平均值。
注意:
有机质土烘干温度为6570C,真空干燥箱7h,电热干燥箱18h。
(结晶水),3.含水率试验,液塑限试验试验步骤风干,研碎,过筛取3份土样分别加水闷料装入杯中测每份土的锥入深度分别测定3份土的含水量,4.液塑限试验,锥式,碟式,液限L,锥式液限仪测定法:
76g锤经5s恰好沉入土17mm所对应的含水量。
碟式液限仪测定法:
以2转/秒的速度,使碟子反复起落,坠击底座,当25击V型土槽合拢长度恰好13mm所对应的含水量。
注意:
仅适用于重塑土,液塑限试验,试验结果分析以下沉17mm所对应的含水率为液限,下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限,塑性指数,液性指数,为天然含水率。
塑限p,滚搓法:
将天然湿度的土体在毛玻璃上搓成直径为3mm土条时,土条恰好产生裂缝并开始断裂时的含水量。
液、塑性联合测定法:
利用液、塑性联合测定仪同时测定3份不同含水量的同一个土样,得到圆锥下沉深度和含水量关系曲线,则曲线上对应深度为17mm及2mm时土样的含水量就分别为该土的液限和塑限。
工程上常用作粘性土与粉土定名的依据,筛析法(0.075),密度计法(0.075),5.颗粒分析试验,粒度成分的分析方法各粒组的相对含量,用质量百分数来表示确定方法筛分法:
适用于粗粒土(0.075mm)密度计法:
适用于细粒土(0.075mm)表述方法粒径级配累积曲线,5.颗分试验,105.02.01.00.50.250.075,200g,10161824223872,筛分法就是用一套标准筛子如孔直径P(mm):
20、10、5.0、2.0、l.0、0.5、%0.25、0.1、0.075,9587将烘干且分散了的200g有代表性的试78样倒入标准筛内摇振,然后分别称出6655留在各筛子上的土重,并计算出各粒36组的相对含量,即得土的颗粒级配。
沉降分析法:
具体有密度计法(也称比重计法)或移液管法(也称吸管法)。
该两法的理论基础都是依据Stokes(司笃克斯)定律,即球状的细颗粒在水中的下沉速度与颗粒直径的平方成正比,颗粒分析试验,密度计法,颗粒分析试验,典型颗分级配,曲,沉降分析结果,10090807060,50,403020100,小于某线粒径之土质量百分数P(),105.01.00.5,0.100.05,0.010.005,0.001,粒径(mm),d,10,0,0.100.05,0.010.005,0.001,粒径(mm),d60d50d30105.01.00.5,特征粒径:
d60:
控制粒径d10:
有效粒径d30:
中值粒径,连续程度:
Cc=d,30,2/(d,60,10,d),曲率系数,不均匀程度:
Cu=d60/d10不均匀系数,u,C5,级配不均匀,颗粒分析试验土的粒径级配累积曲线1009080706050小于某40粒径之土质量百分数()302010,0,105.01.00.5,0.100.05,0.010.005,0.001,粒径(mm),土的粒径级配累积曲线1009080706050小于某40粒径之土质量百分数()302010,60,d,10,dd,30,斜率:
某粒径范围内颗粒的含量陡相应粒组质量集中缓-相应粒组含量少平台-相应粒组缺乏,连续程度:
Cc=d30/(d60d10)2曲率系数,Cc减小,较大颗粒缺少较小颗粒缺少,c,C增大,Cc=13,级配连续性好,颗粒密度试验,粒径级配粒径级配累积曲线及指标的用途:
粒组含量用于土的分类定名;不均匀系数Cu用于判定土的不均匀程度:
Cu5,级配不均匀;Cu3或Cc3或Cc1,级配不良的土,不均匀系数:
Cu=d60/d10,曲率系数:
Cc=d30/(d60d10)2,颗粒密度试验,1.击实试验土的压实性:
指土在一定压实能量作用下密度增长的特性研究击实性的目的:
以最小的能量消耗获得最大的压实密度方法:
室内击实试验;现场试验:
夯打、振动、碾压,路基压实的评定指标压实系数(控制路基填筑质量的重要指标之一)K=d/max100%d填土干密度max最大干密度(标准干密度)室内击实试验,压实的本质,土料孔隙率减小,密实度提高,6.击实试验,击实试验,试验方法土风干、过筛备56份试样计算每份试样加水量加水闷料击实取代表性土样测含水量,结果分析,土,击实试验,2.0,1.8,1.4,干密1度.6dgcm,饱和曲线,dmax,op,w=12.1,影响因素:
a.击实功能,E,b.级配,3)细粒土的压实性曲线特点:
具有峰值位于饱和曲线之下压实机理:
颗粒被击碎,土粒定向排列;土粒破碎,粒间联结力被破坏,击实试验,4)粗粒土的压实性,特点不存在最优含水量;在完全风干和饱和两种状态下易于击实;潮湿状态下d明显降低。
20%理论分析对粗粒土,击实过程中可以自由排水,不存在细粒土中出现的现象。
在潮湿状态下,存在着假凝聚力,加大了阻力。
压实标准常用相对密度控制Dr0.70.75;基床表层压实控制指标取消了压实系数,而采用K30和n;施工过程中要么风干,要么就充分洒水,使土料饱和,排列致密、定向性强密度1g/cm3冰点处于零下几十度具有固体特性温度高于100C时可蒸发,路基填筑压实过程中应控制最优含水量和最大干密度强结合水,弱结合水位于强结合水之外,电场引力作用范围之内外力作用下可以移动不因重力而移动,有粘滞性,击实试验,自由水,击实试验,水膜润滑作用效果最佳;尚没有形成封闭气泡,气易于排出;颗粒表面水膜很薄,相对移动困难水膜润滑作用不明显;封闭气泡难以排出;增加水的相对含量,op,d,dmax,opddmax,opddmax,从微观角度讲,土粒表面存在一定强度的电场,处于电场范围的水分子在土粒周围形成结合水,分为强结合水和弱结合水,强结合水为紧靠土颗粒表面被牢牢吸引住,常表现出固态特征,而弱结合水距土粒较远处,它受到的引力相对较小。
弱结合水水膜厚度对粘性土的物理力学性质有很大影响,两颗粒之间存在弱结合水时,土粒之间表现出一定联结力,弱结合水膜越薄,土粒之间的距离越小,土粒间引力越大,联结强度越高,土粒越不容易发生相对移动,土的工程性质越好,反之水膜厚度越大,甚至出现自由水时,土粒间的相互吸引力小,粒间联结强度越低,土粒越容易发生相对移动,土的工程性质越差。
粘性土存在最优含水量op,在填土施工中应该将土料的含水量控制在op左右,以期得到dmax,通常取,7.地基系数K30试验地基系数K30定义地基系数subgradereactioncoefficient:
由平板荷载试验测得的荷载强度与其相应下沉量的比值。
K30为30cm直径荷载板试验得出的地基系数,一般取下沉量为0.125cm的荷载强度。
(铁路路基设计规范TB1000199)地基系数(K30)subgradereactioncoefficient:
通过试验测得的直径30cm荷载板下沉1.25mm时对应的荷载强度p(MPa)与其下沉量1.25mm的比值。
(铁路路基设计规范TB100012005)K30试验(K30forcoefficientofsubgradereactiontest):
用直径为30cm的刚性承压板,测定下沉量为1.25mm时的地基系数的试验方法。
7.地基系数K30,试验目的地基系数是表示地基抗力的一种指标,能够直观表征地基的刚度情况,在建筑地基和地下工程中经常使用。
在铁路路基中,除了用于设计计算分析,也是路基施工质量控制的重要指标。
地基系数K30,地基系数K30试验适用于填料最大粒径不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合填料。
试验时,场地及环境条件应符合以下要求:
对于水分挥发较快的均粒砂,表面结硬壳、软化或因其他原因表层扰动的土,平板荷载试验应置于扰动带以下进行。
对于粗、细粒均质土,宜在压实后24h内开始进行。
测试面必须是平整无坑洞的地面。
对于粗粒土或混合料造成的表面凸凹不平,应铺设一层约23mm的干燥中砂或石膏腻子。
测试点必须远离震源。
雨天或风力大于6级的天气,不得进行试验。
地基系数K30适用条件,试验仪器和用具K30平板载荷仪由荷载板、加荷装置、下沉量测装置组成。
荷载板:
直径30cm圆形钢板,厚度25mm。
应带水准泡。
加载装置:
由千斤顶、液压泵及加荷测量装置组成。
荷载能力不小于50kN。
液压泵应装有可调节减压阀,可准确地分级加卸载。
测压表量程应达到试验荷载的1.25倍,精度不低于0.6级。
当采用测力计时,精度不低于1%。
反力装置:
可利用装载的汽车或其他设备,其承载能力应大于试验荷载10kN。
下沉测量装置:
由测桥和测表组成。
测桥用于安装测表固定支架或作为测表量测基准面,支承长度应大于3m。
测表精度0.01mm,量程不小于10mm。
辅助设备:
铁锹、钢板尺、毛刷、圬工泥刀、刮铲、水准仪、铅锤、褶尺、干燥砂、石膏等。
地基系数K30,试验要点试验场地准备:
整平,并用毛刷扫去松土。
当处于斜坡上时,支承面做成水平面。
安装荷载板仪:
1)安装荷载板:
为保证良好接触,铺设(23mm)干燥砂或石膏腻子。
安装反力装置:
将反力装置的承载点置于荷载板上方,并加以制动。
反力装置的支撑点必须距离荷载板外缘1m以外。
安装反力装置:
将千斤顶置于荷载板上,利用接长杆和调节丝杆,使千斤顶顶端的球铰座紧贴在反力装置的承载部位。
组装时应保持千斤顶垂直。
安装下沉测量装置:
安装测桥时,测桥支撑座应离荷载板外缘1m以上。
测表应对称均布在承载板上。
地基系数K30,地基系数K30试验要点(3)加载试验:
为稳固荷载板,预先加荷载,30秒后卸除荷载,然后等待30秒后,将百分表调零或初读数。
以0.04MPa的增量,逐级加载。
每一级加载,当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1%时,认为沉降稳定,待沉降稳定后,读取荷载强度和下沉量读数,然后增加下一级荷载,每级荷载稳定时间不少于3min。
当总沉降量超过规定的基准值(1.25m
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