土工試驗規(guī)程

1、1 總 則 公路土工試驗規(guī)程(JTG E402007)(簡稱本規(guī)程)包括87個測定土的基本工程性質(zhì)的試驗項目和一個土的工程分類方法標(biāo)準(zhǔn)。修訂本規(guī)程的目的是使公路系統(tǒng)的試驗室在進(jìn)行土工試驗時有一個統(tǒng)一的試驗準(zhǔn)則，使所有的試驗及試驗結(jié)果具有一致性和可比性。 共性技術(shù)要求系指土的物理、水理、力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)試驗中帶共性的要求或標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容涉及土性指標(biāo)的選擇、成果整理、指標(biāo)換算和試驗報告等，系參考其他部門經(jīng)驗并結(jié)合公路工程特點制定。 1O1 為測定土的基本工程性質(zhì)，統(tǒng)一試驗方法，開為公路工程設(shè)計和施工提供可靠的計算指標(biāo)和參數(shù)，制定本規(guī)程。 公路土工試驗規(guī)程(JTJ 05193)(簡稱93規(guī)程)自1993年

2、實施以來，已有14年的時間。在此期間，公路建設(shè)所涉及的巖土工程問題發(fā)生了巨大的變化，在低等級公路建設(shè)中可以避讓的巖土工程問題，在高等級公路建設(shè)中山于線形、坡度等技術(shù)要求變得無法回避。隨著公路建設(shè)穿越山區(qū)以及黃土、凍土等特殊土地區(qū)，要求公路土工試驗規(guī)程提供更多、更可靠的計算參數(shù)和判定指標(biāo)，同時測試技術(shù)也有了進(jìn)一步的發(fā)展，因此有必要對原規(guī)程進(jìn)行重新修訂，使公路土工試驗規(guī)程能夠滿足現(xiàn)時和未來一段時期的公路建設(shè)發(fā)展需要，規(guī)范公路土工測試標(biāo)準(zhǔn)，并使土工試驗及試驗結(jié)果具有一致性和可比性。 1O2 本規(guī)程適用于各類公路I程的地基土、路基土及其他路用土的基本I程性質(zhì)試驗。 我國建筑、水利、鐵路、冶金等系統(tǒng)均有

3、相應(yīng)的土工試驗規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)，基本內(nèi)容與本規(guī)程基本相同。本規(guī)程在修訂的過程中，特別注意到與國家標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和合理銜接。但是由于公路建設(shè)的特點，有些試驗方法的條件和評判指標(biāo)不同，在某些具體的參數(shù)和規(guī)定上有一定的特殊要求，因此與其他行業(yè)的規(guī)定略有不同。在實際使用中應(yīng)予以注意。 1.03 各項工程應(yīng)編制合理的試驗方案，采集代表性的試樣，測算準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和進(jìn)行正確的資料分析整理，為設(shè)計和施工提供反映實際情況的各種土性指標(biāo)。 土的工程分類是土工試驗規(guī)程對土進(jìn)行粒組和土的工程性質(zhì)劃分、試驗規(guī)模和儀器劃分的重要依據(jù)。本規(guī)程中土的工程分類系以國家標(biāo)準(zhǔn)土的分類標(biāo)準(zhǔn)第1頁(GBJ 14590)最新修訂報批稿為基礎(chǔ)井依照公

4、路建設(shè)特性要求進(jìn)行編制。各項基本試驗遵照土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GBT501231999)，對公路土工試驗規(guī)程(JTJ 051 93)進(jìn)行了修訂。 104 土工試驗資料的分析整理按附錄A進(jìn)行，通過對樣本(試驗測得的數(shù)據(jù))的研究，來估計總體(土體單元)的特征及其變化的規(guī)律性。 土工試驗資料的分析整理，是提供真實有效、準(zhǔn)確可靠的土性指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。內(nèi)容涉及數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確和客觀性、成果整理、土性指標(biāo)的選擇、計算統(tǒng)計方法、誤差分析、精度評價等。根據(jù)誤差分析，對不合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，分析其原因；在有條件的情況下，應(yīng)進(jìn)行一定的補(bǔ)充試驗，以便決定對有疑問數(shù)據(jù)的取舍和更正。為便于使用，本規(guī)程仍保留了93規(guī)程的附錄A

5、部分。 105 土I試驗檢測報告，對不同類型和級配特征的土，應(yīng)提供土的基本顆粒級配、液限和塑限指標(biāo)；對于特殊土，還應(yīng)提供描述特殊土基本特征的試驗測試指標(biāo)。 土工試驗檢測報告，均應(yīng)包含土的最基本特性參數(shù)的描述。對于粗粒土和巨粒土必須進(jìn)行顆粒分析試驗，提供土樣的顆粒級配粒組數(shù)據(jù)和級配特征曲線。對于細(xì)粒土除應(yīng)進(jìn)行顆粒分析試驗，提供土樣的顆粒級配粒組數(shù)據(jù)和級配特征曲線外，還應(yīng)進(jìn)行界限含水率試驗，提供土樣的液限、塑限和塑性指數(shù)等。這是可重復(fù)再現(xiàn)土工試驗結(jié)果的基本條件，也是科學(xué)實驗的基本要求。對于特殊土還應(yīng)提供描述特殊土基本特征的試驗測試指標(biāo)。 106 公路土I試驗除應(yīng)符合本規(guī)程要求外，尚應(yīng)符合國家和行業(yè)

6、現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 在進(jìn)行土工試驗檢測前，應(yīng)對土工試驗檢測設(shè)備進(jìn)行檢查，儀器設(shè)備應(yīng)符合土工儀器的基本參數(shù)及通用技術(shù)條件(GBT 15406)的規(guī)定。根據(jù)國家計量法的要求，土工試驗所用的儀器、設(shè)備應(yīng)定期檢定和校驗。對通用儀器設(shè)備應(yīng)按有關(guān)檢定規(guī)程進(jìn)行檢定，對一些專用儀器設(shè)備應(yīng)按相應(yīng)的校驗方法進(jìn)行校驗。 在執(zhí)行本規(guī)程的過程中，對有些內(nèi)容要求其符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007)、濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GnJ 25)、膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范(GBJ 112)、土的分類標(biāo)準(zhǔn)(GBj 145)、巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)(GBT 50279)等，以及交通行業(yè)指南鹽漬土地區(qū)公路設(shè)計與施工指

7、南、公路工程抗凍設(shè)計與施工技術(shù)指南等的規(guī)定。 對于公路土工試驗規(guī)程，應(yīng)主要從試驗?zāi)康暮瓦m用范圍、使用的主要儀器設(shè)備、主要試驗步驟和試驗控制標(biāo)準(zhǔn)、試驗成果整理方法、試驗中應(yīng)注意的問題，這五個方面進(jìn)行總結(jié)、實踐和認(rèn)識。第2頁2 術(shù)語、符號 本章內(nèi)容為新增內(nèi)容。術(shù)語解釋參考了巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)(GBT502791998)和公路工程名詞術(shù)語(JTJ 0021987)進(jìn)行編寫。 21 術(shù) 語 211 含水率 watercontent 土中水的質(zhì)量與土顆粒質(zhì)量的比值，以百分率表示。 在93規(guī)程中該名詞稱為“含水量”。近年來國內(nèi)各行業(yè)和高等院校的教科書均將“含水量”改稱為“含水率”。因此，修訂后的規(guī)程也稱

8、“含水率”。該指標(biāo)是土的物理性質(zhì)試驗指標(biāo)之一。 212 密度 density 單位體積土的質(zhì)量。 在土的丁程性質(zhì)中，密度表達(dá)的是濕密度、干密度、飽和密度以及浮密度這四種密度概念的泛指含義。該指標(biāo)是土的物理性質(zhì)試驗指標(biāo)之一。 213 孔隙率 porosity 土的孔隙體積與土總體積的比值，以百分率表示。 土的孔隙率和孔隙比雖然反映的都是孔隙體積在土體中的比率，但是它們反映的比率含義不同。這兩個指標(biāo)可以互相換算。它們都可以根據(jù)土的三大物理性質(zhì)試驗指標(biāo)(含水率、濕密度和比重)換算得出，通常稱該類指標(biāo)為土的物理性質(zhì)計算指標(biāo)。土的物理性質(zhì)計算指標(biāo)共有六個(干密度、飽和密度、浮密度，孔隙率、孔隙比和飽和度

9、)。 214 孔隙比 void ratio 土的孔隙體積與固體顆粒體積的比值。 土的體積包含孔隙體積和土粒體積，孔隙體積是孔隙氣體積和孔隙水體積的總和。因此，土在通常情況下表現(xiàn)為三相體，即固相(土顆粒)、液相(土孔隙中的水分)和氣相(土孔隙中的氣體)。通常稱這種土為濕土。當(dāng)土中的孔隙被水充滿(即第4頁土孔隙中無氣體)時，該土即為兩相體(固相和液相)，該土稱為飽和土。當(dāng)土中的孔隙被氣體充滿(即土孔隙中無水分)時，該土也為兩相體(固相和氣相)，但是稱這種土為干土。 215 土粒比重 specific gravityOfsoil particle 土顆粒的質(zhì)量與4蒸餾水的質(zhì)量的比值。 土的比重也是土

10、粒的密度與水在4時的密度比值，因此它在數(shù)值上與土粒的密度相同，但其物理含義不同。土的比重通常也稱為土粒的比重，是一個無量綱量，而土粒的密度是一個有量綱量。它是土的三大物理性質(zhì)試驗指標(biāo)(含水率、濕密度和比重)之一。 216 級配 gradation 土料按顆粒粗細(xì)的不同，將粒徑相似、工程性質(zhì)相近的顆粒劃分為若干個粒組，土中各粒組的相對含量，即為土顆粒的級配。它是以不均勻系數(shù)C。和曲率系數(shù)C來評價構(gòu)成土的顆粒粒徑分布曲線形態(tài)的一種概念。 級配是反映土顆粒幾何組成特征的重要指標(biāo)，它是描述土的最基本組成的指標(biāo)，是土的工程分類、定名的主要依據(jù)之一。 217 稠度界限 consistencylimit 黏

11、性土隨含水率的變化從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時的界限含水率。 稠度通常表現(xiàn)出的感觀認(rèn)識是黏性土的軟、硬程度，基于土體的天然結(jié)構(gòu)被破壞后的概念基礎(chǔ)之上，土的不同稠度反映的是土所具有的不同狀態(tài)。通常土的稠度狀態(tài)分為固態(tài)、半固態(tài)、可塑態(tài)和液態(tài)(或流態(tài))，土的稠度狀態(tài)常用五個稠度狀態(tài)指標(biāo)(縮限、塑限、液限、塑性指數(shù)和液性指數(shù))來描述。縮限描述的是固態(tài)與半固態(tài)的界限含水率，塑限描述的是半固態(tài)與可塑態(tài)的界限含水率，液限描述的是可塑態(tài)與液態(tài)(或流態(tài))的界限含水率，該三個指標(biāo)也稱為土的稠度界限指標(biāo)。塑性指數(shù)反映了黏性土具有可塑性的含水率變化范圍，間接表明土的強(qiáng)度隨含水率改變而變化，綜合表明了黏性土的粒度組成和礦

12、物成分與水之間相互作用的特征。塑性指數(shù)的大小反映了土中黏粒含量的多少。液性指數(shù)反映了天然土體(地基土)的軟硬程度。根據(jù)液性指數(shù)，可將天然地基土體的堅硬程度劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑。 應(yīng)當(dāng)注意的是，因為液、塑限是用天然結(jié)構(gòu)破壞后擾動土樣來測定的，所以不能將土的結(jié)構(gòu)性對強(qiáng)度的影響反映出來。多年來有許多業(yè)內(nèi)研究者正在尋找直接使用天然狀態(tài)的土測定稠度界限的量測新技術(shù)，并探討土的力學(xué)性質(zhì)與稠度之間的直接關(guān)系。3土的工程分類 土是巖石(母巖)風(fēng)化(物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化)的產(chǎn)物，是各種顆粒粒徑的集合體。因此，廣義地說土和巖石在尺度上沒有明確的劃分界限，但是在顆粒的膠結(jié)緊密程度上具有一定的區(qū)

13、別。土的顆粒之間膠結(jié)較弱甚至沒有聯(lián)結(jié)，而組成巖石的顆粒之間具有較強(qiáng)的膠結(jié)能力。土與其他連續(xù)固體介質(zhì)相區(qū)別的最主要的特征，就是它的多孔性和散體性。 土的工程分類就是將顆粒粒徑相近、工程性質(zhì)相似的土劃分為同一類型(稱為粒組)，并為“土”分類定名奠定基礎(chǔ)。 31 一般規(guī)定 311 土的工程分類(簡稱“分類”)適用于公路I程用土的鑒別、定名和描述，以便對土的性狀作定性評價。 本“分類”以土的分類標(biāo)準(zhǔn)(GBJ 14590)的最新修訂報批稿為基礎(chǔ)，為公路巖土工程進(jìn)行分類而編制，屬專門分類標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)容包括對土類進(jìn)行鑒別，確定其名稱和代號，并給以必要的描述。目的是統(tǒng)一公路工程用土的名稱，井對土的工程性質(zhì)加以定性

14、。 312 應(yīng)以土的下列特征作為土的分類依據(jù)： (1)土顆粒組成特征。 (2)土的塑性指標(biāo)：液限(wL)、塑限(wp)和塑性指數(shù)(IP)。 (3)土中有機(jī)質(zhì)存在情況。 土的工程分類是土工試驗方法的內(nèi)容之一，故分類試驗應(yīng)遵照本規(guī)程有關(guān)試驗項目中規(guī)定的方法和要求進(jìn)行。 31，3 本“分類”應(yīng)按篩分法(T01151993)確定各粒組的含量；按液限塑限聯(lián)合測定法(T01182007)確定液限和塑限；按本方法348判別有機(jī)質(zhì)存在情況。 本“分類”將土分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土，可以滿足一般的工程需要。由于土分類系按擾動試樣進(jìn)行，因此，土的天然狀態(tài)如密度的疏、密，含水狀態(tài)的干、濕，結(jié)構(gòu)狀態(tài)的成層或

15、各向異性，歷史應(yīng)力為正常固結(jié)或超固結(jié)等，分類中均無法統(tǒng)籌考慮。為此，像軟土等類型的土沒有列入本標(biāo)準(zhǔn)。土的地質(zhì)成因?qū)ν恋牡?4頁性質(zhì)有一定影響，但目前還沒有反映這種因素的定量指標(biāo)，而且屬于同一成因的土類，其性質(zhì)也會千差萬別，所以絕大多數(shù)分類都不按成因劃分土類。填土實際上是一種無確定概念的材料，可以是本“分類”所包括的各種土類，也可以是建筑房渣或工業(yè)棄料。遇到這種情況，建議在試樣描述中詳細(xì)記錄說明。鹽漬土是我國西北地區(qū)分布較廣的土類，本“分類”仍將其保留在特殊土中。隨著高速公路在華北、西北和青藏高原的建設(shè)，凍土病害問題突顯出來，本“分類”將凍土的相關(guān)內(nèi)容寫入特殊土中。 314 土的顆粒應(yīng)根據(jù)圖31

16、所列粒組范圍劃分粒組。 粗粒土的性質(zhì)主要取決于土顆粒的粒徑分布和特征，而細(xì)粒土的性質(zhì)卻主要取決于土粒和水相互作用的狀態(tài)，即土的塑性。土中有機(jī)質(zhì)對土的工程性質(zhì)也有影響。土顆粒的分布特征可用篩分法確定，土的塑性指標(biāo)易于借常規(guī)試驗測定。這些特征和指標(biāo)也可在現(xiàn)場憑目測和觸感的經(jīng)驗方法估計。根據(jù)這些特征和指標(biāo)判別土類，既能反映土的主要物理力學(xué)性質(zhì)，操作也方便。 315 本“分類”將土分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土，分類總體系見圖32。 粒組劃分界限系反映土的某些性質(zhì)改變的粒徑值，如具有分子運(yùn)動、毛細(xì)管水上升、親水性、滲透性等。本“分類”采用的粒組范圍主要是根據(jù)國外標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合國4 土樣采集和試樣制備

17、T 01012007 土樣的采集、運(yùn)輸和保管 土樣的采集、運(yùn)輸和保管，是完成土工試驗極其重要的環(huán)節(jié)，尤其是對特殊土的采集和運(yùn)輸應(yīng)特別注意。如對原狀凍土，在采集和運(yùn)輸?shù)倪^程中應(yīng)保持原土樣溫度和土樣的結(jié)構(gòu)以及含水率不變等。如果送到試驗室的土樣不符合要求，沒有代表性，那么，任何精密的儀器和審慎的操作都將毫無意義。 1 土樣要求 11 采取原狀土或擾動土視工程對象而定。凡屬橋梁、涵洞、隧道、擋土墻、房屋建筑物的天然地基以及挖方邊坡、渠道等，應(yīng)采取原狀土樣；如為填土路基、堤壩、取土坑(場)或只要求土的分類試驗者，可采取擾動土樣。凍土采取原狀土樣時，應(yīng)保持原土樣溫度，保持土樣結(jié)構(gòu)和含水率不變。 12 土樣

18、可在試坑、平洞、豎井、天然地面及鉆孔中采取。取原狀土樣時，必須保持土樣的原狀結(jié)構(gòu)及天然含水率，并使土樣不受擾動。用鉆機(jī)取土?xí)r，土樣直徑不得小于lOcm，并使用專門的薄壁取土器；在試坑中或天然地面下挖取原狀土?xí)r，可用有上、下蓋的鐵壁取土筒，打開下蓋，扣在欲取的土層上，邊挖筒周圍土，迪壓土筒至筒內(nèi)裝滿土樣，然后挖斷筒底土層(或左、右擺動即斷)，取出土筒，翻轉(zhuǎn)削干筒內(nèi)土樣。若周圍有空隙，可用原土填滿，蓋好下蓋，密封取土筒。采取擾動土?xí)r，應(yīng)先清除表層土，然后分層用四分法取樣。對于鹽漬土，一般應(yīng)分別在0一O0Sm、005025m、025O50m、050一075m，0751Om垂直深度處，分層取樣。同時，

19、應(yīng)測記采樣季節(jié)、時間和氣溫。 13 土樣數(shù)量按相應(yīng)試驗項目規(guī)定采取。 14 取土記錄和編號：無論采用什么方法取樣，均應(yīng)用“取樣記錄簿”記錄并撕下其一半作為標(biāo)簽，貼在取土筒上(原狀土)或折疊后放入取土袋內(nèi)?！叭佑涗洸尽币擞庙g質(zhì)紙并必須用鉛筆填寫各項記錄。取樣記錄簿記錄內(nèi)容應(yīng)包含工程名稱、路線里程(或地點)、記錄開始日期、記錄完畢日期、取樣單位、采取土樣的特征、試坑號、取樣深度、土樣號、取土袋號、土樣名、用途、要求試驗項目或取樣說明；取樣者、取樣日期等。對取樣方法、擾動或原狀、取樣方向以及取土過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象等，應(yīng)記入取樣說明欄內(nèi)。第38頁 2 土樣包裝和運(yùn)輸 21 原狀土或需要保持天然含水率的

20、擾動土，在取樣之后，應(yīng)立即密封取土筒，即先用膠布貼封取土筒上的所有縫隙，在兩端蓋上用紅油漆寫明“上、下”宇樣，以示土樣層位。在筒壁貼上“取樣記錄簿”中扯下的標(biāo)簽，然后用紗布包裹，再澆注融蠟，以防水分散失。原狀土樣應(yīng)保持土樣結(jié)構(gòu)不變；對于凍土，原狀土樣還應(yīng)保持溫度不變。 22 密封后的原狀土在裝箱之前應(yīng)放于陰涼處，凍土土樣應(yīng)保持溫度不變。不需保持天然含水率的擾動土，最好風(fēng)干稍加粉碎后裝入袋中。 23 土樣裝箱時，應(yīng)與“取樣記錄簿”對照清點，無誤后再裝入，并在記錄簿存根上注明裝入箱號。對原狀土應(yīng)按上、下部位將筒立放，木箱中筒間空隙宜以稻(麥)草或軟物填緊，以免在運(yùn)輸過程中受振、受凍。木箱上應(yīng)編號并

21、寫明“小心輕放”、“切勿倒置”、“上”、“下”等字樣。對已取好的擾動土樣的土袋，在對照清點后可以裝入麻袋內(nèi)，扎緊袋O，麻袋上寫明編號并拴上標(biāo)簽(如同行李簽)，簽上注明麻袋號數(shù)、袋內(nèi)共裝的土袋數(shù)和土袋號。 24 鹽漬土的擾動土樣宜用塑料袋裝。為防止取樣記錄標(biāo)簽在袋內(nèi)濕爛，可用另一小塑料袋裝標(biāo)簽，再放入土袋中；或?qū)?biāo)簽折疊后放在盛土的塑料袋，并將塑料袋折疊收口，用橡皮圈繞扎袋口標(biāo)簽以下，再將放杯簽的袋口向下折疊，然后再以未繞完的橡皮圈繞扎系緊。每一鹽漬土剖面所取的5塑料袋土，可以合裝于一個稍大的布袋內(nèi)。同樣在裝入布袋前要與記錄簿存根清點對照，并將布袋號補(bǔ)記在原始記錄簿中。 本規(guī)程根據(jù)公路工程專業(yè)的

22、特點和不同的工程性質(zhì)，分別規(guī)定出采樣的土體狀態(tài)、取樣方法、土樣數(shù)量及“取樣記錄”。并對包裝、運(yùn)輸與管理給出具體規(guī)定。每項試驗所需土樣的多少和土樣的工程分類、土樣狀態(tài)及土的最大粒徑有關(guān)，應(yīng)參照相應(yīng)試驗項目采取。原則上擾動土按質(zhì)量計，原狀土按體積計。 木規(guī)程修訂后增加了對凍土土樣的采樣、包裝和運(yùn)輸要求。 3 土樣的接受與管理 31 土樣運(yùn)到試驗單位，應(yīng)主動附送“試驗委托書”，委托書內(nèi)各欄根據(jù)“取樣記錄簿”的存根填寫清楚，若還有其他試驗要求，可在委托書內(nèi)注明。土樣試驗委托書應(yīng)包括試驗室名稱、委托日期、土樣編號、試驗室編號、土樣編號(野外鑒別)、取樣地點或里程樁號、孔(坑)號、取樣深度、試驗?zāi)康?、試?/p>

23、項目等，以及責(zé)任人(如主管、主管工程師審核、委托單位及聯(lián)系人等)。 32 試驗單位在接到土樣之后，即按照“試驗委托書”清點土樣，核對編號并5 土的含水率試驗 在93規(guī)程中該試驗稱為“含水量試驗”。近年來，國家標(biāo)準(zhǔn)、鐵道、水利等相鄰行業(yè)以及高等院校教科書均將土的“含水量”改稱為“含水率”，從統(tǒng)一名詞、概念的角度考慮，本規(guī)程也改稱為土的“含水率”。當(dāng)然，也有解釋為“含水量是土體中所含的水量，單位為克(g)。而含水率是試樣在105llO溫度下烘至恒量時所失去的水質(zhì)量和恒量后干土質(zhì)量的比值，以百分率表示?！痹趪H上也有一些國家用“含水比”一詞。 土中的水分為結(jié)晶水、結(jié)合水和自由水。結(jié)晶水是存在于礦物晶

24、體內(nèi)部或參與礦物構(gòu)造的水。這部分水只有在高溫(150一240，甚至400)下才能從土顆粒礦物中析出。因此可以把它看作礦物本身的一部分。結(jié)合水是緊密附著在土顆粒表面的薄層水膜，它是依靠水化學(xué)靜電引力(庫侖力和范德華力)吸附在土粒表面，它對細(xì)粒土的工程性質(zhì)有很大的影響。結(jié)合水可劃分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水靠近土顆粒表面，密度為28cm3，能夠抗剪切，體現(xiàn)出固體特征。弱結(jié)合水遠(yuǎn)離土顆粒表面，它是強(qiáng)結(jié)合水與自由水的過渡型水，因此它的密度為21zcm3。土顆粒表面結(jié)合水的總量及其變化，取決于礦物的親水性、土粒的分散程度和土粒的帶電離子等。由于表面結(jié)合水的存在，使細(xì)小顆粒(特別是黏粒)被水膜隔開，而

25、使土粒之間不能直接接觸，有一定距離，于是兩個土粒之間的結(jié)合水將受到兩個土顆粒的共同引力作用，在土粒間表現(xiàn)出一定的連接強(qiáng)度，這就是一般黏性土具有黏性與塑性的物理本質(zhì)。自由水是存在于土顆?？紫吨械乃Ｋ煞譃槊?xì)水和重力水。毛細(xì)水是由于土中存在著大小不同的孔隙，當(dāng)土粒間的孔隙形成細(xì)小的不同通道時，由于水的表面張力作用，在土中引起了毛細(xì)現(xiàn)象，微管道中的水被稱為毛細(xì)水。重力水是重力作用下在土中移動的自由水。它具有一般液態(tài)水的共性，重力水在土中的運(yùn)動規(guī)律可用達(dá)西定律表述。影響土的物理、力學(xué)性質(zhì)的主要是弱結(jié)合水和自由水。因此，測定土的含水率時主要是測定這兩部分水的含量，而不包括結(jié)晶水和強(qiáng)結(jié)合水。試驗研究表

26、明，弱結(jié)合水和自由水在105110下就可強(qiáng)結(jié)合水則要在105150下才可以從土體中析出。第47頁 T 01031993 烘干 法 含水率試驗的烘干法應(yīng)用廣泛，是測定含水率的通用標(biāo)準(zhǔn)方法，精度高，試驗簡便，結(jié)果穩(wěn)定。 1 目的和適用范圍 本試驗方法適用于測定黏質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂類土、砂礫石、有機(jī)質(zhì)土和凍土土類的含水率。 含水率是土的基本物理指標(biāo)之一。它反映土的狀態(tài)，它的變化將使土的一系列力學(xué)性質(zhì)隨之而異；它又是計算土的干密度、孔隙比、飽和度等項指標(biāo)的依據(jù)，是檢測土工構(gòu)筑物施工質(zhì)量的重要指標(biāo)。 2 儀器設(shè)備 21 烘箱：可采用電熱烘箱或溫度能保持105110的其他能源烘箱。 22 天平：稱量2008

27、，感量0018。稱量1000g，感量01g。 23 其他：干燥器、稱量盒為簡化計算手續(xù)，可將盒質(zhì)量定期(36個月)調(diào)整為恒質(zhì)量值等。 烘干法一般采用能控制恒溫的電熱烘箱。 3 試驗步驟 31 取具有代表性試樣，細(xì)粒土1530g，砂類土、有機(jī)質(zhì)土為50S，砂礫石為12kg，放入稱量盒內(nèi)，立即蓋好盒蓋，稱質(zhì)量。稱量時，可在天平一端放上與該稱量盒等質(zhì)量的硅碼，移動天平游碼，平衡后稱量結(jié)果減去稱量盒質(zhì)量即為濕土質(zhì)量。 32 揭開盒蓋，將試樣和盒放入烘箱內(nèi)，在溫度105110恒溫下烘干。烘干時間對細(xì)粒土不得少于8h，對砂類土不得少于6h。對含有機(jī)質(zhì)超過5的土或含石膏的土，應(yīng)將溫度控制在60?0的恒溫下，

28、干燥12一15h為好； 33 將烘干后的試樣和盒取出，放入干燥器內(nèi)冷卻(一般只需051h即可)。冷卻后蓋好盒蓋，稱質(zhì)量，準(zhǔn)確至ools， 注：對于大多數(shù)土，通常烘干1624h就足夠。但是，某些土或試樣數(shù)量過多或試樣很潮濕，可能需要烘更長的時間。烘干的時間也與烘箱內(nèi)試樣的總質(zhì)量、烘箱的尺寸及其通風(fēng)系統(tǒng)的效串有關(guān)。 注：如鋁盒的蓋密閉，而且試樣在稱量前放置時間較短，可以不需要放在干燥器中冷卻。 目前國內(nèi)外一些主要土工試驗標(biāo)準(zhǔn)以105110為標(biāo)準(zhǔn)，故試驗規(guī)定烘干溫度為105110。6 土的密度試驗 土的密度試驗是土的三大物理性試驗指標(biāo)(比重、密度、含水率)之一。用它結(jié)合含水率和土的比重可以換算土的干

29、密度、飽和密度、浮密度、孔隙比、孔隙率、飽和度等六個物理性計算指標(biāo)。無論是室內(nèi)試驗還是野外勘察以及施工質(zhì)量控制等均要測定土的密度指標(biāo)。 1土的濕密度P 通常在無特殊說明的情況下，所說土的密度是指土的濕密度。因此，土的密度不是土粒的密度，土粒的密度也不是土粒的比重(土的比重)，土粒的密度在數(shù)值上與土粒的比重相同，但二者的物理含義不同。密度是有量綱的量，而比重是無量綱的量。 2土的干密度Pd 3土的飽和密度Pm的定義第56頁 4土的浮密度p' 5土的三相體中各相質(zhì)量、體積之間的關(guān)系 6孔隙比e 7孔隙率n7 土的比重試驗 土的比重是土的三大基本物理性試驗指標(biāo)(比重、密度、含水率)之一。它是

30、換算土的六個基本物理性計算指標(biāo)和評價土類的重要依據(jù)之一，是一無量綱量。 關(guān)于比重的定義，以往國內(nèi)土工試驗規(guī)程和常見教科書上一般將比重定義為：土粒在溫度100105，烘至恒重時的重量與同體積4時蒸餾水重量的比值。近年來，國外某些書刊中給出這樣的定義：給定體積材料的質(zhì)量(或密度)與等體積水的質(zhì)量(或密度)的比值。 各類科技詞典中，多取物理學(xué)的定義來解釋比重這個詞，即物體的重量與其體積的比值?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)詞典將材料的比重定義為：材料的密度和其一標(biāo)準(zhǔn)材料密度之比，這一定義更具有科學(xué)性和一般性。實際上，國外書刊上已直接用材料比重來定義土的比重了。鑒于以上情況，并考慮到我國法定計量單位中有關(guān)“比重”概念給

31、土工試驗一些基本公式和計算造成不便的現(xiàn)實，我們?nèi)匝匾u使用“比重”這個無量綱名詞，作為土工試驗中的專用名詞來對待。但它有明確的定義：土粒比重是土粒在溫度105110下烘至恒量時的質(zhì)量與同體積4時純水質(zhì)量的比值。這樣既照顧了習(xí)慣用法，又有明確的科學(xué)定義，符合法定計量的有關(guān)規(guī)定。 從而有如下土粒比重Gs，的表達(dá)式 通常所說土的比重就是指土粒的比重。 T 01121993 比重瓶法 1 目的和適用范圍 本試驗法適用于粒徑小于5mm的土。 顆粒小于5mm的土的比重用比重瓶法測定；根據(jù)土的分散程度、礦物成分、第77頁水溶鹽和有機(jī)質(zhì)的含量又分別規(guī)定用純水和中性液體測定。排氣方法也根據(jù)介質(zhì)的不同分別采用煮沸法

32、和真空抽氣法。 2 儀器設(shè)備 21 比重瓶：容量100(或50)mL。 22 天平：稱量200g，感量0001g。 2，3 恒溫水槽：靈敏度±1。 24 砂浴。 25 真空抽氣設(shè)備。 26 溫度計：刻度為O一50，分度值為05。 27 其他：如烘箱、蒸餾水、中性液體(如煤油)、孔徑2mm及5mm篩、漏斗、滴管等。 目前各單位多用lOOmL的比重瓶，也有采用50mL的。比較試驗表明，瓶的大小對比重結(jié)果影響不大，但因lOOmL的比重瓶可以多取些試樣，使試樣的代表性和試驗的精度提高，所以本規(guī)程建議采用lOOmL的比重瓶，但也允許采用50mL的比重瓶。 28 比重瓶校正 比重瓶校正一般有兩種

33、方法：稱量校正法和計算校正法。前一種方法精度比較高，后一種方法引入了某些假設(shè)，但一般認(rèn)為對相對密度影響不大。本試驗以稱量校正法為準(zhǔn)。 2，81 將比重瓶洗凈、烘干，稱比重瓶質(zhì)量，準(zhǔn)確至O001g。 2，82 將煮沸后冷卻的純水注入比重瓶。對長頸比重瓶注水至刻度處，對短頸比重瓶應(yīng)注滿純水，塞緊瓶塞，多余水分自瓶塞毛細(xì)管中溢出。調(diào)節(jié)恒溫水槽至5或10，然后將比重瓶放2k恒溫水槽內(nèi)，直至瓶內(nèi)水溫穩(wěn)定。取出比重瓶，擦干外壁，稱瓶、水總質(zhì)量，準(zhǔn)確至0001g。 283 以5級差，調(diào)節(jié)恒溫水槽的水溫，逐級測定不同溫度下的比重瓶、水總質(zhì)量，至達(dá)到本地區(qū)最高自然氣溫為止。每級溫度均應(yīng)進(jìn)行兩次平行測定，兩次測定

34、的差值不得大于o，002g，取兩次測值的平均值。繪制溫度與瓶、水總質(zhì)量的關(guān)系曲線。 3 試驗步驟 關(guān)于試樣狀態(tài)，規(guī)定用烘干土，但考慮到烘焙對土中膠粒有機(jī)質(zhì)的影響尚無一致意見，所以這次規(guī)定一般應(yīng)用烘干試樣，也可用風(fēng)干或天然濕度試樣。有機(jī)質(zhì)含量一般規(guī)定小于5時，可以用純水測定。8顆粒分析試驗 土是各種顆粒粒徑的集合體。它由固體、液體和氣體三部分組成(稱為三相系)。固體部分即為土顆粒，主要由礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)組成。土粒的礦物成分主要決定于母巖的成分及其所經(jīng)受的風(fēng)化(物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化)作用。無黏性顆粒主要是由化學(xué)穩(wěn)定的(如石英)或強(qiáng)度較小的原生礦物(如白云母、長石)所組成。黏粒主要是由次生礦

35、物組成。較大的黏粒，主要成分為高嶺石類礦物，較細(xì)的黏粒主要成分為蒙脫石、伊里石和高嶺石等類礦物。 土中包含著各種大小和形狀不同的顆粒，它們都屬于土的顆粒組成部分。在工程上將各種幾何尺寸相近、工程性質(zhì)相似的土顆?；譃槿舾山M，稱為粒組。所謂土的顆粒組成(或機(jī)械組成)就是土中各種粒組的相對含量，稱為土的顆粒級配。通常用占總土質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)(或小于某一粒徑土質(zhì)量占總土質(zhì)量的百分?jǐn)?shù))表示。確定土的粒組的相對含量的方法，稱為顆粒分析試驗。 在工程實踐中，最常用的顆粒分析試驗有兩大類：一是機(jī)械分析法，如篩析法；二是物理分析法，如密度計法、移液管法等等。前者適川于分析粒徑大于o075mm且不大于60mm的土顆

36、粒，后者適用于分析粒徑小于o075mm的土顆粒。若土中粗細(xì)顆粒兼有，則聯(lián)合采用篩析法及密度計法或移液管法。 土的顆粒大小與土的物理力學(xué)性質(zhì)有著一定的關(guān)系。根據(jù)土的顆粒組成進(jìn)行分類，可以概略地判定其透水性、可塑性、收縮、膨脹等物理力學(xué)性質(zhì)。但是它還不能完全反映土的各種復(fù)雜性質(zhì)，特別是對于黏性土，其礦物成分、顆粒形狀以及膠體含量等都是影響土的物理力學(xué)性質(zhì)的主要因素，同時顆粒分析結(jié)果本身在很大程度上取決于試樣制備方法和試驗方法等因素。所以對于黏性土來說，按塑性指數(shù)分類往往比按顆粒組成來分類更為恰當(dāng)。 T 01151993 篩 分 法 砂土及砂性土，由于其顆粒大小不同，風(fēng)干含水率也不同，因而在不同程度

37、上影響了過篩效率。按道理，顆粒分析時應(yīng)采用烘干試樣，但考慮到烘干試樣在分析過程中仍不免吸收空氣中的水分，同時采用風(fēng)干試樣其含水率對各粒組的含量影響較小，而且可以省略求含水率及換算干土重之煩，因此對砂土而言，通常多采用第88頁風(fēng)干試樣進(jìn)行試驗。 1 目的和適用范圍 本試驗法適用于分析粒徑大于o075mm的土顆粒組成。對于粒徑大于60mm的土樣，本試驗方法不適用。 當(dāng)大于o075mm的顆粒超過試樣總質(zhì)量的15時，應(yīng)先進(jìn)行篩分試驗，然后經(jīng)過洗篩，再用密度計法或移液管法進(jìn)行試驗。 2 儀器設(shè)備 21 標(biāo)準(zhǔn)篩：粗篩(圃孔)孔徑為60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2rani細(xì)篩孔徑為20mm

38、、10mm、05mm、025mm、0075mm。 在最新修訂的公路工程水泥混凝土和瀝青混凝土以及基層集料的相應(yīng)規(guī)范中，已將試驗使用的圓孔篩改為方孔篩。篩孔幾何形式的改變將對粗顆粒土的級配有一定的影響，并會帶來其他指標(biāo)的相應(yīng)變化。按照面積等效圓進(jìn)行換算，圓孔篩直徑的面積等效圓直徑約是對應(yīng)方孔篩邊長的1128倍。 設(shè)方孔篩孔邊長為d，另設(shè)該方孔篩的等效面積圓的直徑為D。可知方孔篩的面積為6d2，該方孔篩的等效面積圓的面積為1/4rD2。則有 d21/4nD2 那么 d0886 226D 所以 D1128 38d 可見，若保證方孔篩的孔面積與圓孔篩的孔面積相同時，圓孔篩的最小尺寸D(直徑)比方孔篩的

39、最小尺寸d(邊長)大1128 38倍。若保證方孔篩的孔邊長d與對應(yīng)圓孔篩的孔徑D長度相同，則圓孔篩的面積僅僅是方孔篩面積的o886 226倍(或方孔篩的面積是圓孔篩面積的1128 38倍)。 22 天平：稱量5 000g，感量5g；稱量1 000g，感量1z；稱量200g，感量02z。 23 搖篩機(jī)。 24 其他：烘箱、篩刷、燒杯、木碾、研缽及桿等。 分析篩的孔徑，可根據(jù)試樣顆粒的粗、細(xì)情況靈活選用。 3 試樣 從風(fēng)干、松散的土樣中，用四分法按照下列規(guī)定取出具有代表性的試樣： 9 界限含水率試驗 當(dāng)黏性土中含水率發(fā)生變化時，土的狀態(tài)就隨之而變。如土的含水率由少變多時，土體便從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍虘B(tài)、

40、塑態(tài)以致成為液態(tài)，土的體積隨之變大。反之，當(dāng)土的含水率由多變少，土的物理狀態(tài)出現(xiàn)相反的變化，體積就會縮小。這種狀態(tài)的變化，反映了土粒與水相互作用的結(jié)果，也表明含水率變化對于黏性土的物理力學(xué)性質(zhì)的影響。1911年瑞典科學(xué)家阿太堡(Atterberg)將土從液限過渡到固態(tài)的過程劃分為五個階段，規(guī)定了各個界限含水率，稱為阿太堡限度。 一定狀態(tài)的黏性土表現(xiàn)出一定的物理力學(xué)性質(zhì)。表征黏性土在某一含水率下所具有的狀態(tài)，就叫稠度狀態(tài)。所謂土的稠度狀態(tài)就是土的軟硬狀態(tài)，工程中常以堅硬、可塑或流塑等術(shù)語加以描述。描述這些稠度狀態(tài)的界限的含水率稱為稠度界限，簡稱為界限含水率。如液性界限、塑性界限和收縮界限，分別簡

41、稱為液限、塑限和縮限。 應(yīng)當(dāng)注意的是，界限含水率的概念是基于土體的結(jié)構(gòu)已被破壞的含義基礎(chǔ)之上。 T 01182007 液限和塑限聯(lián)合測定法 1 目的和適用范圍 11 本試驗的目的是聯(lián)合測定土的液限和塑限，用于劃分土類、計算天然稠度和塑性指數(shù)，供公路I程設(shè)計和施工使用。 12 本試驗適用于粒徑不大于05mm、有機(jī)質(zhì)含量不大于試樣總質(zhì)量5的土。 1950年以來，我國一直采用瓦氏76g平衡錐來測定土的液限，相應(yīng)的人土深度為AL10mm。用不同基座材料的碟式儀測得液限時土的抗剪強(qiáng)度如表T 0118A所示。按76g錐標(biāo)準(zhǔn)測得土(從低塑性到高塑性)液限時的抗剪強(qiáng)度如表T 0118-B所示，顯然高出表T 0118A中數(shù)值許多。第112頁 根據(jù)l 000多個土樣的液限試驗，發(fā)現(xiàn)按76g錐和卡氏碟式儀測得的結(jié)果相差很大，兩者之間的關(guān)系可表示如下： 我國水電部在修訂液限塑限聯(lián)合測定法的過程中，曾組織全國13個單位對各地16種土(從低液限到高液限)用FGH型光電式液限儀進(jìn)行了第二次液限塑限對比試驗，其中不同標(biāo)準(zhǔn)時的不排水抗剪強(qiáng)度如表T 0118C所示。 從表T 0118C的試驗結(jié)果可以看出，76g錐以入土深度17mm作為液限和100g錐以入土深度20mm作為液限時的抗剪強(qiáng)度與美國ASTM D423碟式儀液10 土的收縮試驗 土的收縮是濕土變干時由含水率減少所引起的。這時包圍著土粒的薄膜水厚