铁路工程土工基本知识

铁路工程土工基本知识

一、基本概述

1、土工试验的重要性

•土工试验是为工程设计或施工提供可靠的技术指标和参数；

如果测试指标失真，不仅使按此设计的工程失稳甚至于破坏，就会造成财力、物力的浪费。

2、对土工试验对人员的要求（17.1）

由于土工试验成果因试验方法和试验技巧的熟练程度不同，会有较大的差别，这种差别远大于计算方法引起的误差。为了使土工试验比较正确地反映实际土的性状，要求试验人员了解和掌握以下五个问题：

①.试验的目的和所依据的原理；

②.使用的仪器设备性能和操作方法；

③.试验应获得哪些数据、分析出什么结论；

④.试验中的注意事项、误差的初步分析；

⑤.分析试验设计与实际问题的联系

概括地说土工试验人员要具备：一有基本理论，二有基础知识，三有基本技能。

3、土的形成

土是岩石风化的产物。

物理风化------岩石暴露在大气层内，受风、霜、雨、雪的侵蚀，以及受温度升降变化的影响，裂隙水结冰等原因，使岩石崩解成块。

化学风化-------这些碎块再与水、二氧化碳、氧气接触发生化学作用。

生物风化-------岩石在风化过程中与自然界的生物发生相互作用。

4、土与工程的关系

地基-----作为建筑物(桥涵、楼房等)或构筑物(路基等)的地基；

填料-----作为土工构筑物(路基、堤坝等)的填料；

介质-----作为构筑物(渠道、黄土隧道等)的周围介质。

5、土工试验主要工程分类

工程土按用途主要有两种：一是作为建筑物地基的原状土；二是作为建筑材料的扰动土。

1）土的主要工程分类标准：

①.铁路：《铁路工程岩土分类标准》 TB10077-2001、

《铁路路基设计规范》 TB10001-2005。

《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004

②.国家标准《土的工程分类标准》GB 50145-2007

《土工试验方法标准》GB/T50123-1999

③.公路：《公路土工试验规程》 JTG E40-2007

《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007

④.水利部《土的工程分类》 SL237-001-1999；

2、铁路工程桥涵地基与基础土的分类

1）. 一般土

①.分类定名

A.土的颗粒分类。讲义表17.1

把土颗粒按颗粒形状和粒径大小分成了7类15种。

B.碎石类土。讲义表17.2

大于2mm的颗粒超过总质量的50%。按颗粒形状和级配分为4类8个名称。

C.砂类土。讲义表17.3

大于2mm的颗粒不超过总质量的50%，而大于0.075mm的颗粒超过总质量的50%。按颗粒级配分为1类5个名称。

D.粉土。

粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过全部质量50%的土，且塑性指数等于或小于10。按塑性指数和颗粒级配分为1类1个名称。

E.粘性土。讲义表17.4

按塑性指数分为1类2个名称。

②.密实程度

A.碎石类土。讲义表17.5

根据结构特征、天然坡和开挖情况、钻探情况分为：

密实、中密、稍密和松散4种。

B.砂类土。讲义表17.6

根据标准贯入锤击数N和相对密度Dr分为：密实、中密、稍密和松散4种。

C.粉土。讲义表17.7

根据孔隙比e的大小分为密实、中密、稍密3种。

D.粘性土。讲义表17.8

根据压缩系数a0.1~0.2分为高、中、低压缩性土3种。

③.潮湿程度

A.碎石类和砂类土。讲义表17.9

根据饱和度分为稍湿、潮湿、饱和3种。

B.粉土。讲义表17.10

根据天然含水率分为稍湿、潮湿、饱和3种。

C.粘性土。讲义表17.11

根据液性指数分为坚硬、硬塑、软塑、流塑4种

6、土工试验项目

土工试验项目应根据土的用途决定：

1）、室内实验。

①.土的物理性能试验：含水率、密度、颗粒密度、界限含水率、颗粒分析、渗透、击实等。试验成果用于土的工程分类，土的状态的判定，渗透计算，填土工程施工方法的选择和碾压质量控制。

②.砂的相对密度试验：包括砂的最大和最小孔隙比的测定，由此确定砂的相对密度，判定砂的疏密状态。

③.土的变形试验：包括固结、压缩、湿陷性和膨胀性等。这些试验为工程设计提供变形参数：压缩系数、压缩模量、体积压缩系数、压缩指数、回弹指数、前期固结压力、固结系数、湿陷系数、自重湿陷系数、膨胀率、膨胀力等。

④.土的强度试验：包括直接剪切试验、反复直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验等。这些试验为设计提供土的抗剪指标参数(粘聚力、内摩擦角)、无侧限抗压强度、灵敏度等。

⑤.土的化学性试验：包括粘土矿物鉴定、有机质和盐渍土试验等。粘土矿物成分是决定土的物理化学性质的重要因素；有机质试验提供土中有机质含量，供施工选择土料之用；盐渍土是土中易溶盐含量大于5%的土，盐渍土试验指标供地基评价、采取工程措施或选料之用。

⑥.级配碎石：粒径级配、破碎面含量、洛杉矶磨耗率、硫酸钠浸泡损失率、液塑限、塑性指数、粘土团及其他杂质含量、毛体积密度。

⑦.改良土：液塑限、塑性指数、颗粒分析、击实(重型)、含灰剂量、无侧限抗压强度

2）、路基现场压实质量检测。

①.路基压实密度、含水率检测。常用的方法有环刀法、灌砂法、灌水法、气囊法、核子射线法等。

②.路基地基系数K30检测。

③.路基动态变形模量Evd检测。

④.路基静态变形模量Ev2检测。