工程分类,工程概述,性质实验相关内容讲解
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第二章:土工与土工合成材料思维导图模板大纲
土的组成:固液气
土相
公路工程中不应采用有机质土
液相
固、液(结晶水、自由水、结合水)、气
气相
土的取样
原状土样
桥梁、涵洞、隧道、挡土墙、房屋建筑物的天然地基以及挖填边坡、渠道,按体积计
冻土采取原状土样时,应保持原土样温度,保持土样结构和含水率不变
扰动土样
填土路基、堤坝、取土坑(场),按质量计
物理指标
基本物理性质(密度、比重、含水率)、干密度、饱和密度、浮密度、孔隙比、孔隙率。饱和度
比重
m土颗粒/m4℃蒸馏水(同体积)
土的含水率
m水/m固体颗粒质量
干密度
m土的固体颗粒质量/V土的总体积
饱和密度
土的空隙中全部水充满时土的密度
浮密度(浸水密度)
土浸在水中受到睡得浮力作用时单位体积的质量
孔隙比e
V土中孔隙/V固体颗粒
n=e/(1+e)
孔隙率n
V土中空隙/V总体积
饱和度sr
V空隙中水/空隙体积
Sr=0,干燥,Sr=1完全饱和
密度
1.含水率试验(烘干法、酒精燃烧法)
烘干法
细粒土:50g,砂类土,有机质土不<100g,砾类土≮1kg
烘干时间:105~110℃,细粒土≮8h,砂类土和砾类土≮6h,含有有机质超过5%的土或石膏的土,温度60~70℃,不宜小于24h
含水率≤5%,差值≤0.3 含水率>5%,≤40%,差值≤1 含水率>40%,差值≤2
酒精燃烧法
除有机质的土和盐渍土除外
代表性试样:10g,燃烧三次
2.密度试验(环刀法、蜡封法、灌水法、灌砂法)天平,0.01
环刀法
适用于:细粒土
差值≯0.03,保留两位小数
室内:60~150cm3 现场:200~500cm3
蜡封法
适用于:坚硬易破碎,难以切削和形态不规则的坚硬土
浸入水分质量超过0.03g,重做
差值≯0.03,保留两位小数
灌水法
适用于:粗、巨粒土
差值≯0.03,保留两位小数
灌砂法
适用于:最大粒径不超过60mm
量砂:0.25~0.5mm,场地40cm*40cm
差值≯0.03,保留两位小数
标定罐:深度减2.5cm,密度降低1% 储砂筒:深度减5cm,密度降低1%
饱和密度>密度>干密度>浮密度
3.比重法(比重瓶法、浮称法、浮力法、虹吸筒法)(浸泡一昼夜)
比重瓶法
适用于:粒径<5mm
天平,0.001,5℃级差调至本地最高自然温度为止,两次平行测定≯0.002
15g,100ml(12g,50ml),排气:浸泡20h以上,煮沸,低液限黏土≮30min,高液限黏土≮1h,可溶盐,不亲性胶体或有机质土用中性溶液(煤油)
差值≯0.02,保留两位小数
称量校准法为准
浮称法
适用于:粒径≥5mm,粒径≥20mm,小于总土质量的10%
试样:500~1000g
差值≯0.02,保留两位小数
浮力法
适用于:粒径≥5mm,粒径≥20mm,小于总土质量的10%
电子天平(浮力仪):0.001
试样:500~100g
差值≯0.02,保留两位小数
虹吸筒法
适用于:粒径≥5mm,粒径≥20mm,大于总土质量的10%
电子称:0.1
试样:1000~7000g
差值≯0.02,保留两位小数
4.颗粒分析实验(筛分法、密度计法、移液管法)
筛分法
适用于:0.075~60mm
2mm和0.075mm过筛,如果小于0.075mm的颗粒质量超过总土质量的10%,将这部分土烘干,另做密度计或移液管分析
Cu-不均匀系数=d60/d10
曲率系数:Cc=d30*d30/d10*d60
Cu>5,Cc=1~3,为级配良好的土
筛后各级筛上和筛底总质量与筛前试样总质量之差,不应大于筛前试样总质量的1%
密度计法
适用于:0.075mm的细粒土
温度校正:20℃ 分散剂校正:以纯水为主
移液管法
适用于:0.075mm的细粒土
5.界限含水率试验(液限和塑限联合测定、液限蝶式仪法、塑限滚搓法、缩限实验)
液限和塑限联合测定
适用于:粒径≯0.5mm,有机质含量≯试样总质量5%的土
圆锥:100g或76g,锥角为30°,天平:0.01g,试样:600g
放置18h以上,经5s下落,锥尖锥入距离≮1cm,锥入深度平行误差为0.5mm,否则重做 100g-20±0.2mm 76g-17±0.2mm 含水率横坐标,锥入深度纵坐标
塑性指数=液性指数-塑性指数 液限指数=(天然含水率-塑限指数)/(液限指数-塑限指数)
高液限:≤2%,低液限:≤1%,保留小数点后1位
液限蝶式仪法
适用于:粒径≯0.5mm,有机质含量≯试样总质量5%的土
试样:100g,合拢长度13mm,25次以上一次和以下一次,含水率为纵坐标,击次的对数为横坐标
高液限:≤2%,低液限:≤1%,保留小数点后1位
塑限滚搓法
适用于:粒径≯0.5mm,有机质含量≯试样总质量5%的土
试样:50g,土条搓成直径3mm 搓成3mm,仍未断裂,重新揉搓 不到3mm,即行断裂,弃去 不到3mm ,断裂,无塑形土
保留小数点后1位
缩限实验
适用于:粒径≯0.5mm,有机质含量≯试样总质量5%的土
收缩指数=液限指数-缩限指数
高液限:≤2%,低液限:≤1%,保留小数点后1位
6.土的稠度试验
稠度Wc=(液限-含水率)/塑性指数
直接法和间接法
稠度+液限指数=1
7.相对密度试验
相对密度越靠近1,越紧密,0.67/0.33/0.2
巨粒土(石)60mm、粗粒土0.075mm、细粒土(质)
粗粒土
质量少于或等于总质量15%,且巨粒土和粗粒土土粒质量之和大于总质量50%的土
细粒土
细粒土土粒质量大于等于总质量50%的土
A线-上黏下粉,左低(液限)右高(液限)
黏C,粉M,有机质O,砾G、砂S、高H、低L
有机质土判定:试样在105~110℃的烘箱中烤,若烘烤24h后试样液限小于烘烤前75%
特殊土:注意黄土
室内击实试验
重型:152mm,粒径≯40mm的土,2.5kg锤,试筒高12.7cm 轻型:100mm,粒径≯20mm的土,4.5kg锤,试筒高17cm 当细粒土中粗粒土总含量大于40%或粒径0.005mm的含量大于土总质量的70%,还应做粗粒土最大干密度试验,与重型击实结果比较,取最大值
干土法:5个试样,大锤6kg,小锤3kg,按1~3%含水率递增,闷料一夜 湿土法:5个试样,大锤6kg,小锤3kg,按天然含水率一个2~4%递减
小筒:三层、五层,试样不应高出筒顶面5mm 大筒:三层,试样不应高出筒顶面6mm
含水率计算至0.1%
压缩试验
饱和土体受到的总应力为有效应力与孔隙水压之和
室内压缩试验,野外承载板试验
斜率=tanα=-△e/△p
压缩模量表示无侧胀条件下竖向应力与竖向应变比值
QCR>1超固结 QCR=1正常固结 QCR<1欠固结
子主题 6
粗粒土和巨粒土的最大干密度试验(表面振动压实仪法)
适用于:0.075mm标准筛的土颗粒质量百分数不大于15%的无黏性自由排水粗粒土和巨粒土(包括堆石料)的最大干密度,干土法制备试样
两次平行试验 粒径<5,偏差2.7,粒径5~60,偏差4.1
土的承载比(CBR)试验
适用于:最大粒径控制在20mm以内,不得超过40mm,在20~40mm的颗粒含量不超过5%
贯入杆,50mm,长100mm,静压成型 试件要泡水4昼夜,1~1.25mm/min压入
2.5mm:CBR=P/7000*100 5mm:CBR=P/10500*100 取两者大值,保留一位小数
三个平行试验,变异系数Cv<12%,取平均 Cv>12%,去掉一个偏离大的,剩余两个取平均
土的回弹模量试验
杠杆压力仪法
适用于:粒径≯5mm的土
预压,加载卸载,卸载1min
三次平行试验的平均值,结果与平均值相差不超过5%,否则重做试验
强度仪法
适用于:粒径≯5mm的土
三次平行试验的平均值,结果与平均值相差不超过5%,否则重做试验
分类和用途
土工织物
防排水、加筋
土工膜
防水、隔离
一般工程:厚度应>0.3mm 重要工程:厚度应>0.5mm
土工复合材料
排水
土工特种材料
土工格栅、土工袋、土工格室
加筋
土工网和土工袋
边坡生态防护
土工模袋
防冲刷
EPS(泡沫聚苯乙烯板块)
桥头或软基路段,减载
性能指标
物理性能
材料密度、厚度、摩擦角、单位面积质量、等效孔径
单位面积测定
土工织物:10000mm2,10块
保留一位小数
厚度测定
常规:2kpa
平均厚度,厚度最大值和最小值,保留三位小数
当量孔径
土工格栅、土工网
10个取平均值,取整数
力学性能
拉伸、握持拉伸、撕裂、顶破、CBR顶破、刺破、胀破、直角摩擦、拉拔摩擦
宽条拉伸试验
适用于:土工织物、复合土工织物、土工格栅
横纵各5块,试样宽度200mm
断裂强力在满量程负荷的30%~90%,名义夹持长度(20+1)/min
预张力相当于最大负荷的1%
伸长率0.1%,变异系数0.1%
接头、接缝宽条拉伸试验
适用于:土工织物、复合土工织物、土工格栅
试样宽度200mm,5块
断裂强力在满量程负荷的30%~90%,名义夹持长度(20+1)/min
接头效率0.1%
条带拉伸试验
适用于:土工格栅、土工加筋带
最大拉伸强度、特定伸长率下拉力
梯形撕破强力试验
适用于:土工织物
横纵各10块,试样宽度200mm
断裂强力在满量程负荷的30%~90%,拉伸速率100±5mm/min
10次取平均值,N
CBR顶破强力试验
适用于:土工织物、土工膜及其复核产品
顶压杆:直径50mm,高100mm的圆柱体
圆形试样:300mm5块
顶破强力在满量程负荷的30%~90%,下降速度60±5mm/min
5块,顶破强力、变异系数、顶破位移平均值
刺破强力试验
适用于:土工织物、土工膜及其复核产品
加载速度300±10mm/min
平头顶杆:直径8±0.01mm
10块平均数,N
直剪摩擦特性试验
适用于:所有土工合成材料
接触面不变的直剪仪:300*300mm 接触面递减的直剪仪:300*300mm
当剪应力与位移关系出现峰值,峰值为最大剪应力,无峰值时,位移量为剪切面积长度的10%的剪应力为最大剪应力
拉拔摩擦特性试验
适用于:所有土工合成材料
当水平荷载出现峰值,获取稳定值,无峰值或被拉断,表明试样在土内的长度超过拔出长度,应缩短埋在土内的长度,并重新试验
水力学性能
垂直渗透系数、透水率、平面渗透系数、导水率、梯度比
垂直渗透性能试验(恒水头法)
适用于:土工织物和复合土工织物
试样:浸泡12h,注入50mm水头差,5min中平衡,70±5mm,稳定5s,渗透水量至少1000ml,时间至少30s 如果渗透性能已确定,可只测50mm水头差下的流速
耐静水压试验
适用于:土工膜和复合土工膜
每0.1Mpa加压,每级保持1h,直至有水渗出,前一级压力为耐静水压值,保留1为小数,取三个试样的最低值为耐静水压值
有效孔径试验(干筛法)
适用于:土工织物、复合土工织物
O95,平均过筛率5%对应的横坐标值,保留两位有效数字
耐久性能
抗紫外线能力,化学稳定性、生物稳定性、蠕变性
取样
卷材头两层不应取样
试样:距幅边至少10cm
调湿
土工织物
调湿24h,温度:20±2℃,相对湿度:65±5%
塑料土工合成材料
调湿4h,温度:23±2℃
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