土工试验.doc

第五章土工试验第一节概述一、基本概念1、土与土工试验方法的含义岩石风化后经搬运、堆积(沉积)等过程形成的疏松沉积物称为“土”。土由矿物颗粒构成骨架,颗粒骨架之间的孔隙中有水和空气。骨架、水、气组成了土的三相体系,土的三相之间量的比例关系决定了土的物理力学性质。测定各项物理力学性质指标的试验方法称为“土工试验方法”。2、土工试验与工程的关系“土工试验’’是测定各类工程地基土和填筑料工程性质的试验。试验测得的数据经整理、计算、分析,为工程设施和施工提供可靠的依据、参数或结论。在建筑地基施工和检测中需要采用有针对性的“土工试验”项目确定建筑地基或填筑体是否满足设计和使用要求。二、土的工程分类土的工程分类按土的基本工程属性(如:粒径、级配、塑性、压缩性等)分成几大类。土的合理分类具有实际意义,工程中按类别可大致判断土的工程特征,评价不同类别地基的强度,评价不同土类作为建筑材料的适宜性等。工程中一般将土分为两大类,即:粗粒土类和细粒土类。粗粒土按颗粒形状、粒径、级配分别定为漂石、块石、碎(卵)石、砾石、粗砂、中砂、细砂、粉砂。粗粒土的分类可采用筛析法,以下为各粗粒土类顺序的示意图,图1。图1粗粒土类顺序示意图细粒土按塑性指数(IP)分为粘土、粉质粘土,见表1。细粒土分类须进行界限含水量试验,即液限(WL)、塑限(WP)试验。液限与塑限的差值为塑性指数。细粒土分类表1塑性指数IP土的名称塑性指数IP土的名称>17粘土10<IP≤17粉质粘土第二节土的基本物理性质指标一、土的三相组成通常,土是三相组成,矿物颗粒叫固相;水溶液叫液相;空气叫气相。矿物颗粒构成土的骨架,空气与水则填充骨架间的孔隙。矿物颗粒有大有小,且性质和矿物成分不同。土中的水也不完全是一种形态,可以处于液态,也可处于固态的冰,气态的水蒸气;土中的空气,有的是与外面连通,容易排出,有的是封闭在孔中,受压时可以压缩。在淤泥与泥炭地还有可燃气体。土的三相组成示意图,如图2所示。不同土类三相的体积与质量是不相同的,并随着条件的变化,三相组成的体积与质量也会变化。表示三相组成比例关系的指标称为土的三相比例指标,即土的基本物理性质指标。二、土的基本物理性质指标含水率(w)--------土中水的质量与土颗粒质量之比,以百分数表示。密度(ρ)----------土的单位体积质量。比重(Gs)---------土颗粒质量与同体积的水的质量之比。干密度(ρs)------干土的单位体积质量。孔隙比(e)--------土中孔隙体积与土粒体积之比,以小数计。孔隙度(n)--------土的孔隙体积与全体体积之比,以百分数计。饱和度(Sr)-------土的孔隙中被水所充满的程度,以百分数计。图2土的三相组成示意图V------土的总体积;m------土的总质量;V-----土中孔隙体积;M------土中水的质量;V------土中气体的体积;m----土的颗粒质量;V------土中水的体积;V------土中颗粒的体积。以上含水率、密度、比重三项指标是通过试验实测获得,称为实测指标。干密度、孔隙比、孔隙度、饱和度指标是通过实测指标计算所得,称为计算指标。实测指标和计算指标统称为土的基本物理性质指标。第三节土的各项指标测定一、含水率试验土的含水率定义为试样在105~110℃温度下烘至恒量时所失去的水质量和至恒量后干土质量的比值,以百分数表示。含水量室内标准试验方法为烘干法。本试验方法适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。本试验所用的主要仪器设备,应符合下列的规定:电热烘箱:应能控制温度在105~110℃。天平:称量200g,;称量1000g,。(3)含水量试验,应按下列步骤进行:1)取具有代表性的试样15~30g或用环刀中的试样,有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g,放入称量盒中,盖上盒盖,称盒加湿土质量,。2)打开盒盖,将盒置于烘箱内,在105~110℃的恒温下烘至恒量。烘干时间对粘土、粉土不得少于8h,对砂土不得小于6h,对含有机质超过干土质量的5%的土,应将温度控制在65~70℃的温度下烘干至恒重。33)将盒从烘箱中取出,盖上盒盖,放入干燥器中冷却至室温,称盒加干土质量,。(4)试样的含水率,应按式1计算,%.wo=(m0/md—1)*100%(1)式中md-----------干土质量,g;mo----------湿土质量,g。(5)对层状和网状构造的冻土含水率试验应该按下列步骤进行:1)用四分法切取200~500g试样(视冻土结构均匀程度而定,结构均匀少取,反之多取)放入搪瓷盘中,称盘和试样的质量,。2)待冻土融化后,调成均匀糊状(土太湿时,多余的水分让其自然蒸发)发或用吸球吸出