道路工程——公路土工试验

湿法：
击实试验 击实
1. 分3次或5次倒入筒中，每次按规定次数击实。算好击实后试样 高，击完后余土高。 2. 刮平测含水率和密度
击实试验
固结试验
土体的压缩由孔隙减少产生；饱和土的压缩要一定时间（渗流固结）
有效应力
1.饱和土体内总应力等于有效应力和孔隙水压力之和，其间关系总是满足： σ =σ′+u
CBR试验
2.5mm
物理性质试验
比重试验
颗粒分析试验
液塑限试验
概
述
土的形成：物理风化，化学风化，生物风化 三相组成：固液气 固态：无机矿物（原生矿物——岩浆冷凝形成，次生 矿物），有机质 液相：气态，液态水（矿物颗粒的水，矿物表面的 水），固态水 结合水：强、弱 自由水：毛细水，重力水 三大试验指标：密度，比重，含水率
公路水运工程试验检测考试——道路工程
公 路 土 工 试 验
长安大学 2017年10月26日
1
强度试验
变形试验
目 录
2
物理性质试验
3
土的分类
4
变形试验
击实试验
单向固结试验
击实试验 击实——使土变密实，强度提高 原理：施加能量，使土重新排列。 （现场施工）：分层填土，分层夯压。压实区域重叠 细粒土：分子引力；粗粒土：咬合力 最大干密度，最优含水率的概念 因素： 水（水少水多都不好，达到最优含水率） 击实功（在一定限度内，击实功大，最大干密度大，最优
颗粒分析 大于0.075mm的土粒采用筛分法，反之用沉降分析法 （密度计法，移液管法）。 斯笃克斯定律：土靠自重下沉，越重下沉速度越快 划分粒组：任意划分和性质变化划分 粒度成分表示方法：表格法，累计曲线法，三角坐标法。
颗粒分析
颗粒分析
液 塑 限
含水率对于土的状态有很大的影响
固结试验
数据处理
固结试验
假 设 固 体 体 积 不 变 并 且 为 1， 有 e
h0 h0 h wenku.baidu.com1 e1 1 e2
Vv Vs
。
，
也 就 是 说 ， A0 A1 ，
由
h0 h h 0 Vs Vv0 Vs Vv1
e2 e1 h (1 e1 ) h1
无侧限抗压试验
CBR试验 按击实所得最佳含水量制备CBR试件; 1. 称量试筒本身质量（m1），将试筒固定在底板上，放入 垫块、滤纸，安上套环。 2. 将试料按规定的层数和每层击数击实，求试料的最大干密 度和最佳含水量。 3. 将其余3份试料按最佳含水量制备三个试件。试料加水浸 润时间，重粘土不少于24h，轻粘土12h，砂土1h，天然 砂砾2h，取料测定每个试件的含水率
CBR试验 1. 试件放在路强仪升降台上，使贯入杆与试件顶面全面接触， 放上荷载板。 2. 先在贯入杆上施加45N荷载，然后将测力和测变形的百分 表的指针调至零点。 3. 加荷使贯入杆以1-1.25mm/min的速度压力试件，记录测 力计内百分表某些整读数（如20，40，60）时的贯入量， 使贯入量为250×10-2mm时有5个以上读数。
CBR试验 4. 取备好的试料分3-5次倒入筒内（视最大粒径而定），五 层法时每层试样约900g（细粒土）-1100g（粗粒土）； 按三层法，每层试样1700g左右。（其量应使击实后试件 高出1/3筒高1-2mm）。击实时锤应自由垂直落下，锤迹 均匀分布于试样表面上。击实时每层表面应“拉毛”。大 试筒击实后，试样不宜高出筒高5mm。 5. 修平击实试件，称取试筒和试样的质量（m2）。
液 塑 限 3. 调平仪器，接通电源，打开开关，提起锥体，锥头上涂少 许凡士林。 4. 将装好土样的试杯放在联合测定仪升降座上，转动升降旋 钮，待锥尖刚与土样表面接触时停止升降，锥体立刻自行 下沉，经5秒时，试锥自动停止下沉，读数窗显示锥入深 度h1。
液 塑 限 液限碟式仪法 滚搓法
土的分类
土的分类 分类依据：颗粒组成特征（粗粒，细粒，巨粒），塑性指 标（高低液限、粉粘土），有机质存在情况
三轴试验 三轴试验： 直剪试验的缺点，三轴试验模拟实际真实受力状态 试验方法： 两个阶段：加围压，加轴压 不固结不排水：施加围压和施加轴压的时候都不排水 固结不排水：施加围压排水，施加轴压不排水 固结排水：从始至终排水
三轴试验
无侧限抗压试验 制样： 试件直径和高度应与重塑筒直径和高度相同，一般直径为 40～50㎜，高为100～120㎜.试件高度与直径之比应大于 2，按软土的软硬程度采用2.0～2.5。 开始试验 1. 将切削好的试件立即称量，准确至0.1g。同时取切削下的 余土测定含水率。用卡尺测量其高度及上、中、下各部位 直径，计算其平均直径Do。
2. 在试样两端抹一薄层凡士林，如为防 止水分蒸发，试件侧面也可抹一层薄 凡士林。
无侧限抗压试验 3. 将制备好的试件放在应变控制式无侧限抗压强度仪下加压 板上，转动手轮，使其与上加压板刚好接触，调测力计百 分表读数为零点。 4. 以轴向应变1%/min～3%/min的速度转动手轮（0.06～ 0.12㎜/min），使试验在8～20min内完成。 5. 应变在3%发前，每0.5%应变记读百分表读数一次；应变 达3%以后，每1%应变记读百分读数一次。 6. 当百分表达到峰值或读数达到稳定，再继续剪3%～5%应 变值即可停止试验。如读数无稳定值，则轴向应变达20% 时即可停止试验。 7. 试验结束后，迅速反转手轮，取下试件，描述破坏情况。 8. 若需测定灵敏度，则将破坏后的试件去掉表面凡士林，再 加少许土，破坏其结构，放入重塑筒内，与重塑前尺寸相 等，然后立即重复试验步骤进行试验。
质量）
比重试验
浮称法分母，
等于
指试样被称出来的质量，根据受
。
力平衡，实际重量=浮力+被称出来的质量。所以浮力 浮力法： m3—m1 为在水里的金属网篮和试样的总质 量， m2是金属网篮的浮力质量，根据受力平衡，分母
相减只剩下试样的浮力。注意这个方法能直接称出浮力，
和浮称法不一样。 虹吸法： m1—m0指的是量筒中的水， m—ms 指晾干 后残留的水。分母指的是土中固体排水的质量，也就是 浮力。
2.有效应力决定土的变形（压缩）与强度
天然固结状态
先期固结压力：土在地质历史上曾经受过的最大固结压力。 先期固结压力与上覆土层自重的比较：超固结土，正常固结土，欠固结土
压缩性指标
e e1 e2 压 缩 系 数 ： =- p p2 p1
压缩模量：
1 e1 Es a
e1 e2 压 缩 指 数 ： Cc p2 lg( ) p1
比重试验 3. 如系长颈比重瓶，用滴管调整液面恰至刻度处（以弯月面 下缘为准），擦干瓶外及瓶内壁刻度以上部分的水，称瓶、 水、土总质量。如系短颈比重瓶，将纯水注满，使多余水 分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外水分擦干后，称瓶、水、 土总质量，称量后立即测出瓶内水的温度，准确至0.5℃。
比重试验 4. 根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量关系曲 线中查得瓶水总质量。 5. 如系砂土，煮沸时砂粒易跳出，允许用真空抽气法代替煮 沸法排出土中空气。 6. 对含有某一定量的可溶盐、不亲性胶体或有机质的土，必 须用中性液体（如煤油）测定，并用真空抽气法排出土中 气体。真空压力表读数宜为100kPa，抽气时间1-2h（直 至悬液内无气泡为止）
CBR试验 泡水测膨胀量步骤： 1. 在试件表面放一张好滤纸，安装多孔板和荷载板，试件放 入干水槽中，用拉杆将模具拉紧，安装百分表，读取初读 数。 2. 向槽内放水，浸没试件顶部，保持水面在试件顶上约 25mm，泡水4昼 3. 泡水终了，读取百分表终读数，计算膨胀量 4. 取出试件，静置15min排水，卸去附加荷载、多孔板、底 板、滤纸
直剪试验 3. 根据试验设计施加垂直压力，注水，如果非饱和，包上湿 棉花。 4. 施加垂直荷载后，立即拔去销钉开动秒表，以 0.8mm/min的速率剪切土样 5. 当百分表读数不变或后退，继续剪切至4mm。如果测力 计百分表无峰值，剪切至6mm 6. 实验结束后，测定含水率。
直剪试验
直剪试验 试验方法 快剪：还没有来得及固结就被快速剪坏剪坏 固结快剪：充分排水之后快速剪坏 慢剪：充分排水后慢速剪坏 三个实验得出的强度指标不同 如何选择：土的渗透性，现场的排水条件，施工的快慢进 度，
直剪试验 强度指标： c, c :水膜与相邻土粒的分子引力，胶结物胶结
：砂粒间摩擦阻力和锁固作用
实验步骤： 制样： 1. 将环刀内侧涂上一层凡士林，刀刃相下放在土样上。 2. 用刮土刀将环刀均匀压入土样，高出环刀上沿 1-2mm 为宜，然后用钢丝锯和刮土刀将土样两端刮平。
直剪试验 1. 对准上下剪切盒，插上销钉，下放滤纸，透水石，将土样 放入盒内。 2. 试样装好后，转动手轮，使上盒前端与测力计接触。顺次 加上加压盖、钢珠、加压架。记下初始读数
含水率小）
压实机械 土粒级配的影响
击实试验类型：轻型击实：≤20mm；重型：≤40
击实试验 干法：
1. 试样风干或在低于50 ℃温度下烘干，将土碾碎，过筛。 2. 按试样的塑限估计最优含水率，在最优含水率附近相差约2% 的含水率制备至少5个，其中2个含水率大于塑限、2个小于塑 限、1 个接近塑限。 3. 洒水拌和 均匀，静置备用。高塑性黏性土静置时间不得小于 24h，低塑性黏性土不应小于12 h。 过筛后风干到至少五个含水率
根据A线塑性指数决定是粉土还是粘土 根据B线液限、水平线决定低液限还是高液限
谢谢聆听！
比重试验 比重瓶法： 1. 将比重瓶烘干，将15g烘干土装入100mL比重瓶内（若用 50mL比重瓶，装烘干土约12g），称量。 2. 为排出土中空气，将已装有干土的比重瓶，注蒸馏水至瓶 的一半处，摇动比重瓶，土样浸泡20h以上，再将瓶在砂 浴中煮沸，煮沸时间自悬沸腾时算起，砂及低液限黏土应 不少于30min，高液限黏土应不少于1h，使土粒分散。 注意沸腾后调节砂浴温度，不使土液溢出瓶外。
比 重 公 式 ： Gs =
ms w Vs
。
w Vs 可 以 理 解 为 阿 基 米 德 原 理
排水体积等于物体所占的体积，也就是物体所受到的 浮力。
比重试验
m1 m2 等 于 与 土 同 等 体 积 的 水 的 质 量 减 去 同 体 积 土 的 质 量（ 也 就 是 干 土 的
塑性大小：塑性指数 液性指数： 不带百分号
液 塑 限 液塑限联合测定法 1. 取有代表性的天然含水量或风干土样过0.5mm的筛。 2. 每个盛土皿中放大约200g土样，加入不同数量蒸馏水， 土样的含水量分别控制在液限，略大于塑限、二者的中间 状态（b点）。调匀，盖上湿布，放置18h以上。 3. 将制备的土样充分搅拌均匀，分层装入盛土杯中，用力压 密，使空气逸出。用调土刀反复压实。试杯装满后，刮成 与杯边齐平。
固结试验
1. 装试样：切好的环刀，外涂凡士林，刀口向下。刮平测含水率 和密度 2. 在容器内顺次放上底板、湿润的滤纸和透水石，然后放入加压 导环和传压活塞。 调整杠杆使之水平。
固结试验
1. 施加预压：为确保压缩仪各部位接触良好，施加1kPa的预压荷 重，装好百分表，然后调整量表读数至零处。 2. 去掉预压荷载，立即加第一级荷载并开动秒表，荷重等级一般 为50、100、200、300、400kPa。 3. 试验结束后迅速拆除仪器各部件，取出试样，必要时测定试验 后的含水率。
h0 h h 0 ，可以推出 1 e1 1 e2
可以推出规范公式。压缩模量的推导类似
强度试验
直剪试验
三轴压缩试验
无侧限抗压试验
CBR试验
直剪试验 土常常由于受剪而产生破坏，强度问题一般是指抗剪强度 问题 与强度有关的三类工程问题：边坡稳定，地基承载力，挡 土结构的土压力