铁路工程土工试验讲义.docx
- 文档编号:2837441
- 上传时间:2022-11-15
- 格式:DOCX
- 页数:49
- 大小:54.24KB
铁路工程土工试验讲义.docx
《铁路工程土工试验讲义.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铁路工程土工试验讲义.docx(49页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
铁路工程土工试验讲义
铁路工程土工试验讲义
工程试验2009-12-1818:
37:
43阅读248评论0字号:
大中小
一、概述
1、土的形成
土是岩石风化的产物。
物理风化------岩石暴露在大气层内,受风、霜、雨、雪的侵蚀,以及受温度升降变化的影响,裂隙水结冰等原因,使岩石崩解成块。
化学风化-------这些碎块再与水、二氧化碳、氧气接触发生化学作用。
生物风化-------岩石在风化过程中与自然界的生物发生相互作用。
2、土与工程的关系
地基-----作为建筑物(桥涵、楼房等)或构筑物(路基等)的地基;
填料-----作为土工构筑物(路基、堤坝等)的填料;
介质-----作为构筑物(渠道、黄土隧道等)的周围介质。
3、土工试验的重要意义
土用于地基,会出现地基的变形和稳定问题;用作填料,存在土的压实和变形问题;用于介质,需考虑土的渗流和抗渗稳定性问题。
研究解决以上问题,涉及到土的物理、力学、化学性能。
要评价土的以上性能,须通过土工试验来获取土的各项性能指标。
尤其在研究不良地基处理方案时,实测的实验指标是优选技术措施的重要依据。
4、对土工试验人员的要求
由于土工试验成果因试验方法和试验技巧的熟练程度不同,会有较大的差别,这种差别远大于计算方法引起的误差。
为了使土工试验比较正确地反映实际土的性状,要求试验人员了解和掌握以下五个问题:
①.试验的目的和所依据的原理;
②.使用的仪器设备性能和操作方法;
③.试验应获得哪些数据、分析出什么结论;
④.试验中的注意事项、误差的初步分析;
⑤.分析试验设计与实际问题的联系
概括地说土工试验人员要具备:
一有基本理论,二有基础知识,三有基本技能。
二、土工试验项目
土工试验项目应根据土的用途决定:
1、室内实验。
①.土的物理性能试验:
含水率、密度、颗粒密度、界限含水率、颗粒分析、渗透、击实等。
试验成果用于土的工程分类,土的状态的判定,渗透计算,填土工程施工方法的选择和碾压质量控制。
②.砂的相对密度试验:
包括砂的最大和最小孔隙比的测定,由此确定砂的相对密度,判定砂的疏密状态。
③.土的变形试验:
包括固结、压缩、湿陷性和膨胀性等。
这些试验为工程设计提供变形参数:
压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数、膨胀率、膨胀力等。
④.土的强度试验:
包括直接剪切试验、反复直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等。
这些试验为设计提供土的抗剪指标参数(粘聚力、内摩擦角)、无侧限抗压强度、灵敏度等。
⑤.土的化学性试验:
包括粘土矿物鉴定、有机质和盐渍土试验等。
粘土矿物成分是决定土的物理化学性质的重要因素;有机质试验提供土中有机质含量,供施工选择土料之用;盐渍土是土中易溶盐含量大于5%的土,盐渍土试验指标供地基评价、采取工程措施或选料之用。
⑥.级配碎石:
粒径级配、破碎面含量、洛杉矶磨耗率、硫酸钠浸泡损失率、液塑限、塑性指数、粘土团及其他杂质含量、毛体积密度。
⑦.改良土:
液塑限、塑性指数、颗粒分析、击实(重型)、含灰剂量、无侧限抗压强度
2、路基现场压实质量检测。
①.路基压实密度、含水率检测。
常用的方法有环刀法、灌砂法、灌水法、气囊法、核子射线法等。
②.路基地基系数K30检测。
③.路基动态变形模量Evd检测。
④.路基静态变形模量Ev2检测。
3、土工原位测试
①.静力载荷试验。
试验成果用于确定地基承载力、变形模量等。
②.静力触探试验。
适用于软土、粘性土、砂类土以及含少量碎石的土层。
试验成果用于确定地基承载力、判定砂土液化和提供地基物理力学参数等。
③.动力触探试验。
适用于粘性土、砂类土和碎石类土。
试验成果用于确定地基承载力、评定土的抗剪强度和变形模量等。
④.标准贯入试验。
适用于一般粘性土、粉性土和砂类土。
可判定砂土的密实程度、粘性土的塑性状态、判别饱和砂土及粉土的液化等。
⑤.十字板剪切试验。
适用于测定饱和粘性土的不排水抗剪强度及灵敏度等。
⑥.旁压试验。
三、土的工程分类
工程土按用途主要有两种:
一是作为建筑物地基的原状土;二是作为建筑材料的扰动土。
1、我国土的工程分类标准有:
①.国家标准《土的工程分类标准》GB50145-2007
《土工试验方法标准》GB/T50123-1999
②.水利部《土的工程分类》SL237-001-1999;
②.交通部《公路土工试验规程》JTGE40-2007;
《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
④.铁道部《铁路工程岩土分类标准》TB10077-2001。
《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004
2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类
1).一般土
①.分类定名
A.土的颗粒分类。
讲义表17.1
把土颗粒按颗粒形状和粒径大小分成了7类15种。
B.碎石类土。
讲义表17.2
大于2mm的颗粒超过总质量的50%。
按颗粒形状和级配分为4类8个名称。
C.砂类土。
讲义表17.3
大于2mm的颗粒不超过总质量的50%,而大于0.075mm的颗粒超过总质量的50%。
按颗粒级配分为1类5个名称。
D.粉土。
粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过全部质量50%的土,且塑性指数等于或小于10。
按塑性指数和颗粒级配分为1类1个名称。
E.粘性土。
讲义表17.4
按塑性指数分为1类2个名称。
②.密实程度
A.碎石类土。
讲义表17.5
根据结构特征、天然坡和开挖情况、钻探情况分为:
密实、中密、稍密和松散4种。
B.砂类土。
讲义表17.6
根据标准贯入锤击数N和相对密度Dr分为:
密实、中密、稍密和松散4种。
C.粉土。
讲义表17.7
根据孔隙比e的大小分为密实、中密、稍密3种。
D.粘性土。
讲义表17.8
根据压缩系数a0.1~0.2分为高、中、低压缩性土3种。
③.潮湿程度
A.碎石类和砂类土。
讲义表17.9
根据饱和度分为稍湿、潮湿、饱和3种。
B.粉土。
讲义表17.10
根据天然含水率分为稍湿、潮湿、饱和3种。
C.粘性土。
讲义表17.11
根据液性指数分为坚硬、硬塑、软塑、流塑4种。
2).特殊土
①.黄土。
第四纪以来,在干旱、半干旱气候条件下形成的,土颗粒成分以粉粒为主、含碳酸钙及少量易溶盐、并具大孔隙和垂直节理、抗水性能差、易崩解和潜蚀、上部多具湿陷性等工程地质特征的土,应判定为黄土。
黄土按堆积时代、塑性指数、湿陷系数分类。
②.红粘土。
颜色呈棕红、褐黄色,覆盖于碳酸盐系岩层之上,且液限等于或大于50%的高塑性粘土,应判定为红粘土。
红粘土经搬运、沉积后仍保留残积粘土的基本特征,且液限大于45%,应判定为次生红粘土。
红粘土具有遇水软化、失水收缩强烈、裂隙发育、易剥落等工程地质特征。
红粘土根据塑性状态、裂隙状态和界限液塑比和液塑比关系分类。
③.膨胀土。
土中粘粒成分主要由亲水矿物组成,具有吸水显著膨胀软化,失水急剧收缩开裂,并能产生往复胀缩变形的粘性土,应判定为膨胀土。
膨胀土分类首先根据地貌、土的颜色、结构、土质情况、自然地质现象和土的自由膨胀率等特征,作初期判定;然后按自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量三项指标可对膨胀土详细判定。
④.软土。
天然孔隙比大于或等于1.0,天然含水率大于或等于液限,压缩系数大于或等于0.5,不排水抗剪强度小于30kPa的粘性土,可判定为软土。
软土一般含有机质,具有压缩性高、强度低、灵敏度高和排水固结缓慢的特点。
软土的结构受到扰动后,强度会极大地下降。
软土根据物理力学性质、成因类型、无侧限抗压强度试验或现场十字板剪切试验、软土的灵敏度分类。
⑤.盐渍土。
易溶盐含量大于0.5%的土,可判定为盐渍土。
某地区或场地地表以下1.0m深度内易溶盐的平均含量大于0.5%时,应定为盐渍土地区或场地。
盐渍土具有较强的吸湿、松涨、溶陷及腐蚀等工程地质特性。
盐渍土按含盐性质、盐渍程度的分类。
⑥.填土.
人为活动堆填的土应判定为填土,一般具有成分复杂和固结时间短等特点。
根据物质组成和堆填方式,填土分为杂填土、素填土、冲填土、填筑土4类。
3、铁路工程路基填料的分类
铁路路基填料分类是根据原《铁路路基设计规范》TB10001-99中的“填料分类”为基础,进行了局部的修订,在“一级定名”上与《铁路工程岩土分类标准》TB10077-2001进行了统一,并以铁建设[2004]148号文发布。
①.巨粒土、粗粒土(包括砂类土)
根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等,按讲义表17.26进行定名和分组。
②.细粒土
根据土的塑性指数Ip和液限含水率wL,按讲义表17.27进行定名和分组。
四、土的组成及基本物理指标
1、土的三相体概念
土是由固体颗粒、水分和空气三相组成。
其中每种成分的质量、体积的相对比例有所增减,都会引起土的物理力学性质的变化。
图1土的三相图
2、土的基本物理指标及换算关系
土的基本物理指标有九项,他们是:
密度、颗粒密度、含水率、干密度、饱和密度、有效重度、孔隙比、孔隙率及饱和度。
其中前三项是直接检测出来的,后六项是计算出来的。
①.密度ρ
单位体积土的质量(包括孔隙中水的质量在内)称为土的密度(g/cm3)。
②.颗粒密度
土体内的固体颗粒质量与颗粒体积之比值,称为颗粒密度(g/cm3),颗粒密度关注的是土体固体颗粒的视密度,也是以前的比重的概念。
③.含水率w
土中水的质量与土固体颗粒质量的比值称为土的含水率,以百分数计。
在有的标准中,如公路用标准,含水率又称为含水量。
不同的土其含水率的变化范围很大。
干燥坚硬的土,含水率只有2~10%.而软粘土的含水率可达50~200%.
④.孔隙比e
土中的孔隙体积与土固体颗粒体积的比值称为孔隙比。
孔隙比是土的重要指标之一,它反映了土的松软和紧密程度。
⑤.孔隙率n
土中孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率(%)。
孔隙比与孔隙率之间存在着式(17-9)或(17-10)的关系。
⑥.饱和度Sr
土中水分所占体积与全部孔隙所占体积之比,称为饱和度(%)。
⑦.干密度
表示单位体积内土粒的质量(g/cm3)。
⑧.饱和密度
当土体的孔隙完全为水所充满时,土体的密度(g/cm3)
⑨.浮密度
表示地下水位以下的土体,且它的孔隙完全为水所充满,但又整个受到地下水的浮力作用。
因此有:
五、土工试验方法
1、含水率
①、试验目的:
土的基本物理指标之一,是计算干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本数据,用于评价土的工程性质。
②、检测方法:
a.烘干法:
适用于各类土。
本法为测定含水率的标准方法,粘性土、粉土烘干时间不少于8h,砂类土不少于6h,砾、碎石类土不少于4h。
但当土中有机质含量超过5%或含石膏或硫酸盐时,应控制温度在65-70℃。
b酒精燃烧法:
适用于不含有机制的砂类土、粉土和粘性土。
c.碳化钙减量法:
适用于各类土。
d.核子射线法:
适用于现场原位测定填料为细粒土和砂类土的含水率
③、烘干法数据处理:
ω=m-ms/ms×100%
ω—含水率,%;计算至0.1%
m—湿土质量,g,称量至0.01g
ms—干土质量,g,称量至0.01g
④、平行试验允许偏差:
细粒土:
含水量10%以下为0.5%;含水量40%以下为≤1%;含水量40%以上为≤2%。
粗粒土:
含水量10%以下为1%;含水量40%以下为≤2%;含水量40%以上为≤3%。
练习题
3、(问答)常用的测试含水量的方法有哪些?
并说明各自的适用范围。
2、密度
①、试验目的:
测定土的密度,用于计算土的干密度、压实度、孔隙比、孔
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 铁路工程 土工 试验 讲义