公路水运试验检测工程师公共基础

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1、土工试验土是由地壳表面的岩石经过物理风化、化学风化和生物风化作用之后形成的松散的固体颗粒、水和气体的集合体。主要特征是：分散性、复杂性、易变性。在工程建设中有三种不同的功能：用来支承建筑物传来的荷载——地基、用作建筑材料、作为建筑物周围的介质或环境。土是由土颗粒（固相）、水（液相）、气体（气相）三种物质组成的集合体。固相：固体物质分为无机矿物颗粒和有机物质。矿物颗粒由原生矿物和次生矿物组成。其中：次生矿物的成分和性质比较复杂，对土的工程性质影响较大。有机质成分对土的工程性质产生不利影响，在公路工程中不应采用。液相：指土孔隙中存在的水。以三种状态存

2、在：固态、液态、气态。气态水在干旱和半干旱地区易引发盐胀。液态水分为矿物颗粒内部水（化学结构水和化学结晶水）和矿物颗粒表面水（结合水和自由水（毛细水和重力水））。石膏在60~65℃时化学结晶水开始逸出。强结合水密度可达成1.5～1.8g/cm3。仅在105～110℃时才可完全释放。没有溶解能力不能使盐类迁移。减小了土孔隙的体积。弱结合水密度大于1g/cm3。能够由水膜薄处向水膜厚处移动。具有溶解和移动盐分的能力。难以冻结，冻结温度为-70～-80℃。弱结合水可以使土具有塑性。毛细水在浸润引力和表面张力作用下可造成土层的聚冰体膨胀。重力水具有很强的

3、溶解作用，在下行移动过程中逐渐扩散，转变为毛细水和弱结合水。固态水：冰。气相：指土孔隙中充填的空气。分为两类：与大气相连通的自由气体各与大气隔绝的封闭气体。土的基本物理指标：（通过试验直接测定）1、土的密度ρ：是指土体单位体积的质量。（KN/m3）土的密度一般为16～22KN/m3，或1.57～2.16g/cm32、土颗粒的比重Gs（或土粒密度ρs）：是指土的固体颗粒的单位体积的质量与水在4℃时单位体积之比。其变化范围一般在26.0～27.5之间。土的含水量w：是指土中水（结合水和自由水）的质量与固体颗粒质量之比。用百分数表示。土的换算指标：干密

4、度ρd：是指土的固体颗粒质量与土的总体积之比。(KN/m3或g/cm3)干密度常用作土压实的控制指标。饱和密度ρsat：是指土孔隙中全部被充满水时土的密度。（KN/m3）ρw是水的密度，=9.81KN/m3=9.81×10-3N/cm3。浮密度（或浸水密度）ρ/：是指土浸在水中受到水的浮力作用时的单位体积的重量。或80孔隙比e：是土中孔隙的体积与固体颗粒体积之比。用来评价土的紧密程度。孔隙率n：指土中孔隙体积与总体积之比。孔隙比与孔隙率之间存在下述关系：饱和度Sr：是指孔隙中水的体积与孔隙体积之比。饱和度用来描述土中水充满孔隙的程度。Sr=0时土

5、是完全干燥的；Sr=1时土是完全饱和的。砂土按饱和度可划分为三种状态：0＜Sr≤0.5稍湿的；0.5＜Sr≤0.8潮湿的；0.8＜Sr≤1.0饱和的。三项指标的换算关系：指标符号物理表达式换算关系式孔隙比e孔隙率n干密度饱和密度浮密度饱和度Sr已知土的三个指标ρs、w、e,试推算各有关指标。假定Vs=1,根据定义得：孔隙体积Vv=e,土粒质量为ρs,水的质量为ρs·w,水的体积为ρs·w/ρw。则：已知土的试验指标ρs,w,ρ;试推算各有关指标：假定V=1：则土的质量为ρ；土粒质量为ρ/（1+w）；水的质量为：ρw/（1+w）;土粒体积为：ρ/ρ

6、s（1+w）;孔隙体积为1-ρ/ρs（1+w）；水的体积为ρw/ρw(1+w)。则可推出各指标：（见上表）土工试验项目可分为：物理性质试验：含水量、密度、比重、颗粒分析、相对密度。水理性质试验：界限含水量、稠度、膨胀、毛细上升速度。力学性质试验：渗透性、击实性、压缩性、黄土湿陷性、直接剪切、三轴剪切、无侧限剪切、土基承载比、回弹模量。化学性质试验：酸碱度、烧失量、有机质含量、可溶盐含量、阳离子交换量、矿物成份。80土的物理性质试验一、含水量试验：有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法。烘干法是含水量测定的标准方法。适用于粘质土、粉质土、砂类土

7、和有机质土类。一般情况下烘箱温度为105～110℃（有机质含量超过5%的土，应控制在65～70℃）细粒土不少于8h，砂类土不少于6h。酒精燃烧法一般现场测试使用较多。适用于无粘性土和一般粘性土；不适用于含有机质土、含盐量较多的土和重粘土。碳化钙气压法适用性强，缺点对电石粉的稳定性要求高。比重法适用于砂类土。针对含石膏土和有机质土，温度控制在60～70℃干革命燥8h以上。对无机结合料宜先将烘箱提前升温到110℃在放入水泥结合料烘干。二、密度试验：有环刀法、电动取土器法、蜡封法、灌砂（水）法。环刀法测试路基土压实度的方法：使用设备：人工取土器，其中：

8、环刀：内径（d）6～8cm，高（h）2～3cm。天平：感量0.1g（用于取芯头内径小于70mm样品称量）或1.0g（用于取芯头内径100