土工试验专项规程.doc

1 总 则 公路土工试验规程(JTG E40)(简称本规程)包含87个测定土基础工程性质试验项目和一个土工程分类方法标准。修订本规程目标是使公路系统试验室在进行土工试验时有一个统一试验准则，使全部试验及试验结果含有一致性和可比性。 共性技术要求系指土物理、水理、力学和化学性质试验中带共性要求或标准，内容包含土性指标选择、结果整理、指标换算和试验汇报等，系参考其它部门经验并结合公路工程特点制订。 1O1 为测定土基础工程性质，统一试验方法，开为公路工程设计和施工提供可靠计算指标和参数，制订本规程。 公路土工试验规程(JTJ 05193)(简称93规程)自1993年实施以来，已经有时间。在此期间，公路建设所包含岩土工程问题发生了巨大改变，在低等级公路建设中能够避让岩土工程问题，在高等级公路建设中山于线形、坡度等技术要求变得无法回避。伴随公路建设穿越山区和黄土、冻土等特殊土地域，要求公路土工试验规程提供更多、更可靠计算参数和判定指标，同时测试技术也有了深入发展，所以有必需对原规程进行重新修订，使公路土工试验规程能够满足现时和未来一段时期公路建设发展需要，规范公路土工测试标准，并使土工试验及试验结果含有一致性和可比性。 1O2 本规程适适用于各类公路I程地基土、路基土及其它路用土基础I程性质试验。 中国建筑、水利、铁路、冶金等系统全部有对应土工试验规程或标准，基础内容和本规程基础相同。本规程在修订过程中，尤其注意到和国家标准统一和合理衔接。不过因为公路建设特点，有些试验方法条件和评判指标不一样，在一些具体参数和要求上有一定特殊要求，所以和其它行业要求略有不一样。在实际使用中应给予注意。 1.03 各项工程应编制合理试验方案，采集代表性试样，测算正确数据和进行正确资料分析整理，为设计和施工提供反应实际情况多种土性指标。 土工程分类是土工试验规程对土进行粒组和土工程性质划分、试验规模和仪器划分关键依据。本规程中土工程分类系以国家标准土分类标准第1页(GBJ 14590)最新修订报批稿为基础井依据公路建设特征要求进行编制。各项基础试验遵照土工试验方法标准(GBT501231999)，对公路土工试验规程(JTJ 051 93)进行了修订。 104 土工试验资料分析整理按附录A进行，经过对样本(试验测得数据)研究，来估量总体(土体单元)特征及其改变规律性。 土工试验资料分析整理，是提供真实有效、正确可靠土性指标关键步骤。内容包含数据统计正确和客观性、结果整理、土性指标选择、计算统计方法、误差分析、精度评价等。依据误差分析，对不合理数据进行研究，分析其原因；在有条件情况下，应进行一定补充试验，方便决定对有疑问数据取舍和更正。为便于使用，本规程仍保留了93规程附录A部分。 105 土I试验检测汇报，对不一样类型和级配特征土，应提供土基础颗粒级配、液限和塑限指标；对于特殊土，还应提供描述特殊土基础特征试验测试指标。 土工试验检测汇报，均应包含土最基础特征参数描述。对于粗粒土和巨粒土必需进行颗粒分析试验，提供土样颗粒级配粒组数据和级配特征曲线。对于细粒土除应进行颗粒分析试验，提供土样颗粒级配粒组数据和级配特征曲线外，还应进行界限含水率试验，提供土样液限、塑限和塑性指数等。这是可反复再现土工试验结果基础条件，也是科学试验基础要求。对于特殊土还应提供描述特殊土基础特征试验测试指标。 106 公路土I试验除应符合本规程要求外，尚应符合国家和行业现行相关标准要求。 在进行土工试验检测前，应对土工试验检测设备进行检验，仪器设备应符合土工仪器基础参数及通用技术条件(GBT 15406)要求。依据国家计量法要求，土工试验所用仪器、设备应定时检定和校验。对通用仪器设备应按相关检定规程进行检定，对部分专用仪器设备应按对应校验方法进行校验。 在实施本规程过程中，对有些内容要求其符合现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB 50007)、湿陷性黄土地域建筑规范(GnJ 25)、膨胀土地域建筑技术规范(GBJ 112)、土分类标准(GBj 145)、岩土工程基础术语标准(GBT 50279)等，和交通行业指南盐渍土地域公路设计和施工指南、公路工程抗冻设计和施工技术指南等要求。 对于公路土工试验规程，应关键从试验目标和适用范围、使用关键仪器设备、关键试验步骤和试验控制标准、试验结果整理方法、试验中应注意问题，这五个方面进行总结、实践和认识。第2页2 术语、符号 本章内容为新增内容。术语解释参考了岩土工程基础术语标准(GBT502791998)和公路工程名词术语(JTJ 0021987)进行编写。 21 术 语 211 含水率 watercontent 土中水质量和土颗粒质量比值，以百分率表示。 在93规程中该名词称为“含水量”。多年来中国各行业和高等院校教科书均将“含水量”改称为“含水率”。所以，修订后规程也称“含水率”。该指标是土物理性质试验指标之一。 212 密度 density 单位体积土质量。 在土丁程性质中，密度表示是湿密度、干密度、饱和密度和浮密度这四种密度概念泛指含义。该指标是土物理性质试验指标之一。 213 孔隙率 porosity 土孔隙体积和土总体积比值，以百分率表示。 土孔隙率和孔隙比即使反应全部是孔隙体积在土体中比率，不过它们反应比率含义不一样。这两个指标能够相交换算。它们全部能够依据土三大物理性质试验指标(含水率、湿密度和比重)换算得出，通常称该类指标为土物理性质计算指标。土物理性质计算指标共有六个(干密度、饱和密度、浮密度，孔隙率、孔隙比和饱和度)。 214 孔隙比 void ratio 土孔隙体积和固体颗粒体积比值。 土体积包含孔隙体积和土粒体积，孔隙体积是孔隙气体积和孔隙水体积总和。所以，土在通常情况下表现为三相体，即固相(土颗粒)、液相(土孔隙中水分)和气相(土孔隙中气体)。通常称这种土为湿土。当土中孔隙被水充满(即第4页土孔隙中无气体)时，该土即为两相体(固相和液相)，该土称为饱和土。当土中孔隙被气体充满(即土孔隙中无水分)时，该土也为两相体(固相和气相)，不过称这种土为干土。 215 土粒比重 specific gravityOfsoil particle 土颗粒质量和4蒸馏水质量比值。 土比重也是土粒密度和水在4时密度比值，所以它在数值上和土粒密度相同，但其物理含义不一样。土比重通常也称为土粒比重，是一个无量纲量，而土粒密度是一个有量纲量。它是土三大物理性质试验指标(含水率、湿密度和比重)之一。 216 级配 gradation 土料按颗粒粗细不一样，将粒径相同、工程性质相近颗粒划分为若干个粒组，土中各粒组相对含量，即为土颗粒级配。它是以不均匀系数C。和曲率系数C来评价组成土颗粒粒径分布曲线形态一个概念。 级配是反应土颗粒几何组成特征关键指标，它是描述土最基础组成指标，是土工程分类、定名关键依据之一。 217 稠度界限 consistencylimit 黏性土随含水率改变从一个状态变为另一个状态时界限含水率。 稠度通常表现出感观认识是黏性土软、硬程度，基于土体天然结构被破坏后概念基础之上，土不一样稠度反应是土所含有不一样状态。通常土稠度状态分为固态、半固态、可塑态和液态(或流态)，土稠度状态常见五个稠度状态指标(缩限、塑限、液限、塑性指数和液性指数)来描述。缩限描述是固态和半固态界限含水率，塑限描述是半固态和可塑态界限含水率，液限描述是可塑态和液态(或流态)界限含水率，该三个指标也称为土稠度界限指标。塑性指数反应了黏性土含有可塑性含水率改变范围，间接表明土强度随含水率改变而改变，综合表明了黏性土粒度组成和矿物成份和水之间相互作用特征。塑性指数大小反应了土中黏粒含量多少。液性指数反应了天然土体(地基土)软硬程度。依据液性指数，可将天然地基土体坚硬程度划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑。 应该注意是，因为液、塑限是用天然结构破坏后扰动土样来测定，所以不能将土结构性对强度影响反应出来。多年来有很多业内研究者正在寻求直接使用天然状态土测定稠度界限量测新技术，并探讨土力学性质和稠度之间直接关系。3土工程分类 土是岩石(母岩)风化(物理风化、化学风化和生物风化)产物，是多种颗粒粒径集合体。所以，广义地说土和岩石在尺度上没有明确划分界限，不过在颗粒胶结紧密程度上含有一定区分。土颗粒之间胶结较弱甚至没有联结，而组成岩石颗粒之间含有较强胶结能力。土和其它连续固体介质相区分最关键特征，就是它多孔性和散体性。 土工程分类就是将颗粒粒径相近、工程性质相同土划分为同一类型(称为粒组)，并为“土”分类定名奠定基础。 31 通常要求 311 土工程分类(简称“分类”)适适用于公路I程用土判别、定名和描述，方便对土性状作定性评价。 本“分类”以土分类标准(GBJ 14590)最新修订报批稿为基础，为公路岩土工程进行分类而编制，属专门分类标准。内容包含对土类进行判别，确定其名称和代号，并给以必需描述。目标是统一公路工程用土名称，井对土工程性质加以定性。 312 应以土下列特征作为土分类依据： (1)土颗粒组成特征。 (2)土塑性指标：液限(wL)、塑限(wp)和塑性指数(IP)。 (3)土中有机质存在情况。 土工程分类是土工试验方法内容之一，故分类试验应遵照本规程相关试验项目中要求方法和要求进行。 31，3 本“分类”应按筛分法(T01151993)确定各粒组含量；按液限塑限联合测定法(T0118)确定液限和塑限；按本方法348判别有机质存在情况。 本“分类”将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土，能够满足通常工程需要。因为土分类系按扰动试样进行，所以，土天然状态如密度疏、密，含水状态干、湿，结构状态成层或各向异性，历史应力为正常固结或超固结等，分类中均无法统筹考虑。为此，像软土等类型土没有列入本标准。土地质成因对土第14页性质有一定影响，但现在还没有反应这种原因定量指标，而且属于同一成因土类，其性质也会千差万别，所以绝大多数分类全部不按成因划分土类。填土实际上是一个无确定概念材料，能够是本“分类”所包含多种土类，也能够是建筑房渣或工业弃料。碰到这种情况，提议在试样描述中具体统计说明。盐渍土是中国西北地域分布较广土类，本“分类”仍将其保留在特殊土中。伴随高速公路在华北、西北和青藏高原建设，冻土病害问题突显出来，本“分类”将冻土相关内容写入特殊土中。 314 土颗粒应依据图31所列粒组范围划分粒组。 粗粒土性质关键取决于土颗粒粒径分布和特征，而细粒土性质却关键取决于土粒和水相互作用状态，即土塑性。土中有机质对土工程性质也有影响。土颗粒分布特征可用筛分法确定，土塑性指标易于借常规试验测定。这些特征和指标也可在现场凭目测和触感经验方法估量。依据这些特征和指标判别土类，既能反应土关键物理力学性质，操作也方便。 315 本“分类”将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土，分类总体系见图32。 粒组划分界限系反应土一些性质改变粒径值，如含有分子运动、毛细管水上升、亲水性、渗透性等。本“分类”采取粒组范围关键是依据国外标准并结合国4 土样采集和试样制备 T 0101 土样采集、运输和保管 土样采集、运输和保管，是完成土工试验极其关键步骤，尤其是对特殊土采集和运输应尤其注意。如对原状冻土，在采集和运输过程中应保持原土样温度和土样结构和含水率不变等。假如送到试验室土样不符合要求，没有代表性，那么，任何精密仪器和审慎操作全部将毫无意义。 1 土样要求 11 采取原状土或扰动土视工程对象而定。凡属桥梁、涵洞、隧道、挡土墙、房屋建筑物天然地基和挖方边坡、渠道等，应采取原状土样；如为填土路基、堤坝、取土坑(场)或只要求土分类试验者，可采取扰动土样。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。 12 土样可在试坑、平洞、竖井、天然地面及钻孔中采取。取原状土样时，必需保持土样原状结构及天然含水率，并使土样不受扰动。用钻机取土时，土样直径不得小于lOcm，并使用专门薄壁取土器；在试坑中或天然地面下挖取原状土时，可用有上、下盖铁壁取土筒，打开下盖，扣在欲取土层上，边挖筒周围土，迪压土筒至筒内装满土样，然后挖断筒底土层(或左、右摆动即断)，取出土筒，翻转削干筒内土样。若周围有空隙，可用原土填满，盖好下盖，密封取土筒。采取扰动土时，应先清除表层土，然后分层用四分法取样。对于盐渍土，通常应分别在0一O0Sm、005025m、025O50m、050一075m，0751Om垂直深度处，分层取样。同时，应测记采样季节、时间和气温。 13 土样数量按对应试验项目要求采取。 14 取土统计和编号：不管采取什么方法取样，均应用“取样统计簿”统计并撕下其二分之一作为标签，贴在取土筒上(原状土)或折叠后放入取土袋内。“取样统计簿”宜用韧质纸并必需用铅笔填写各项统计。取样统计簿统计内容应包含工程名称、路线里程(或地点)、统计开始日期、统计完成日期、取样单位、采取土样特征、试坑号、取样深度、土样号、取土袋号、土样名、用途、要求试验项目或取样说明；取样者、取样日期等。对取样方法、扰动或原状、取样方向和取土过程中出现现象等，应记入取样说明栏内。第38页 2 土样包装和运输 21 原状土或需要保持天然含水率扰动土，在取样以后，应立即密封取土筒，即先用胶布贴封取土筒上全部缝隙，在两端盖上用红油漆写明“上、下”宇样，以示土样层位。在筒壁贴上“取样统计簿”中扯下标签，然后用纱布包裹，再浇注融蜡，以防水分散失。原状土样应保持土样结构不变；对于冻土，原状土样还应保持温度不变。 22 密封后原状土在装箱之前应放于阴凉处，冻土土样应保持温度不变。不需保持天然含水率扰动土，最好风干稍加粉碎后装入袋中。 23 土样装箱时，应和“取样统计簿”对照清点，无误后再装入，并在统计簿存根上注明装入箱号。对原状土应按上、下部位将筒立放，木箱中筒间空隙宜以稻(麦)草或软物填紧，以免在运输过程中受振、受冻。木箱上应编号并写明“小心轻放”、“切勿倒置”、“上”、“下”等字样。对已取好扰动土样土袋，在对照清点后能够装入麻袋内，扎紧袋O，麻袋上写明编号并拴上标签(如同行李签)，签上注明麻袋号数、袋内共装土袋数和土袋号。 24 盐渍土扰动土样宜用塑料袋装。为预防取样统计标签在袋内湿烂，可用另一小塑料袋装标签，再放入土袋中；或将标签折叠后放在盛土塑料袋，并将塑料袋折叠收口，用橡皮圈绕扎袋口标签以下，再将放杯签袋口向下折叠，然后再以未绕完橡皮圈绕扎系紧。每一盐渍土剖面所取5塑料袋土，能够合装于一个稍大布袋内。一样在装入布袋前要和统计簿存根清点对照，并将布袋号补记在原始统计簿中。 本规程依据公路工程专业特点和不一样工程性质，分别要求出采样土体状态、取样方法、土样数量及“取样统计”。并对包装、运输和管理给出具体要求。每项试验所需土样多少和土样工程分类、土样状态及土最大粒径相关，应参摄影应试验项目采取。标准上扰动土按质量计，原状土按体积计。 木规程修订后增加了对冻土土样采样、包装和运输要求。 3 土样接收和管理 31 土样运到试验单位，应主动附送“试验委托书”，委托书内各栏依据“取样统计簿”存根填写清楚，若还有其它试验要求，可在委托书内注明。土样试验委托书应包含试验室名称、委托日期、土样编号、试验室编号、土样编号(野外判别)、取样地点或里程桩号、孔(坑)号、取样深度、试验目标、试验项目等，和责任人(如主管、主管工程师审核、委托单位及联络人等)。 32 试验单位在接到土样以后，即根据“试验委托书”清点土样，查对编号并5 土含水率试验 在93规程中该试验称为“含水量试验”。多年来，国家标准、铁道、水利等相邻行业和高等院校教科书均将土“含水量”改称为“含水率”，从统一名词、概念角度考虑，本规程也改称为土“含水率”。当然，也有解释为“含水量是土体中所含水量，单位为克(g)。而含水率是试样在105llO温度下烘至恒量时所失去水质量和恒量后干土质量比值，以百分率表示。”在国际上也有部分国家用“含水比”一词。 土中水分为结晶水、结合水和自由水。结晶水是存在于矿物晶体内部或参与矿物结构水。这部分水只有在高温(150一240，甚至400)下才能从土颗粒矿物中析出。所以能够把它看作矿物本身一部分。结合水是紧密附着在土颗粒表面薄层水膜，它是依靠水化学静电引力(库仑力和范德华力)吸附在土粒表面，它对细粒土工程性质有很大影响。结合水可划分为强结合水和弱结合水。强结合水靠近土颗粒表面，密度为28cm3，能够抗剪切，表现出固体特征。弱结合水远离土颗粒表面，它是强结合水和自由水过渡型水，所以它密度为21zcm3。土颗粒表面结合水总量及其改变，取决于矿物亲水性、土粒分散程度和土粒带电离子等。因为表面结合水存在，使细小颗粒(尤其是黏粒)被水膜隔开，而使土粒之间不能直接接触，有一定距离，于是两个土粒之间结合水将受到两个土颗粒共同引力作用，在土粒间表现出一定连接强度，这就是通常黏性土含有黏性和塑性物理本质。自由水是存在于土颗粒孔隙中水。它可分为毛细水和重力水。毛细水是因为土中存在着大小不一样孔隙，当土粒间孔隙形成细小不一样通道时，因为水表面张力作用，在土中引发了毛细现象，微管道中水被称为毛细水。重力水是重力作用下在土中移动自由水。它含有通常液态水共性，重力水在土中运动规律可用达西定律表述。影响土物理、力学性质关键是弱结合水和自由水。所以，测定土含水率时关键是测定这两部分水含量，而不包含结晶水和强结合水。试验研究表明，弱结合水和自由水在105110下就可强结合水则要在105150下才能够从土体中析出。第47页 T 01031993 烘干 法 含水率试验烘干法应用广泛，是测定含水率通用标准方法，精度高，试验简便，结果稳定。 1 目标和适用范围 本试验方法适适用于测定黏质土、粉质土、砂类土、砂砾石、有机质土和冻土土类含水率。 含水率是土基础物理指标之一。它反应土状态，它改变将使土一系列力学性质随之而异；它又是计算土干密度、孔隙比、饱和度等项指标依据，是检测土工构筑物施工质量关键指标。 2 仪器设备 21 烘箱：可采取电热烘箱或温度能保持105110其它能源烘箱。 22 天平：称量，感量0018。称量1000g，感量01g。 23 其它：干燥器、称量盒为简化计算手续，可将盒质量定时(36个月)调整为恒质量值等。 烘干法通常采取能控制恒温电热烘箱。 3 试验步骤 31 取含有代表性试样，细粒土1530g，砂类土、有机质土为50S，砂砾石为12kg，放入称量盒内，立即盖好盒盖，称质量。称量时，可在天平一端放上和该称量盒等质量硅码，移动天平游码，平衡后称量结果减去称量盒质量即为湿土质量。 32 揭开盒盖，将试样和盒放入烘箱内，在温度105110恒温下烘干。烘干时间对细粒土不得少于8h，对砂类土不得少于6h。对含有机质超出5土或含石膏土，应将温度控制在60?0恒温下，干燥12一15h为好； 33 将烘干后试样和盒取出，放入干燥器内冷却(通常只需051h即可)。冷却后盖好盒盖，称质量，正确至ools， 注：对于大多数土，通常烘干1624h就足够。不过，一些土或试样数量过多或试样很潮湿，可能需要烘更长时间。烘干时间也和烘箱内试样总质量、烘箱尺寸及其通风系统效串相关。 注：如铝盒盖密闭，而且试样在称量前放置时间较短，能够不需要放在干燥器中冷却。 现在中国外部分关键土工试验标准以105110为标准，故试验要求烘干温度为105110。6 土密度试验 土密度试验是土三大物理性试验指标(比重、密度、含水率)之一。用它结合含水率和土比重能够换算土干密度、饱和密度、浮密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等六个物理性计算指标。不管是室内试验还是野外勘察和施工质量控制等均要测定土密度指标。 1土湿密度P 通常在无特殊说明情况下，所说土密度是指土湿密度。所以，土密度不是土粒密度，土粒密度也不是土粒比重(土比重)，土粒密度在数值上和土粒比重相同，但二者物理含义不一样。密度是有量纲量，而比重是无量纲量。 2土干密度Pd 3土饱和密度Pm定义第56页 4土浮密度p 5土三相体中各相质量、体积之间关系 6孔隙比e 7孔隙率n7 土比重试验 土比重是土三大基础物理性试验指标(比重、密度、含水率)之一。它是换算土六个基础物理性计算指标和评价土类关键依据之一，是一无量纲量。 相关比重定义，以往中国土工试验规程和常见教科书上通常将比重定义为：土粒在温度100105，烘至恒重时重量和同体积4时蒸馏水重量比值。多年来，国外一些书刊中给出这么定义：给定体积材料质量(或密度)和等体积水质量(或密度)比值。 各类科技词典中，多取物理学定义来解释比重这个词，即物体重量和其体积比值。现代科学技术词典将材料比重定义为：材料密度和其一标准材料密度之比，这一定义更含有科学性和通常性。实际上，国外书刊上已直接用材料比重来定义土比重了。鉴于以上情况，并考虑到中国法定计量单位中相关“比重”概念给土工试验部分基础公式和计算造成不便现实，我们仍沿袭使用“比重”这个无量纲名词，作为土工试验中专用名词来对待。但它有明确定义：土粒比重是土粒在温度105110下烘至恒量时质量和同体积4时纯水质量比值。这么既照料了习常使用方法，又有明确科学定义，符正当定计量相关要求。 从而有以下土粒比重Gs，表示式 通常所说土比重就是指土粒比重。 T 01121993 比重瓶法 1 目标和适用范围 本试验法适适用于粒径小于5mm土。 颗粒小于5mm土比重用比重瓶法测定；依据土分散程度、矿物成份、第77页水溶盐和有机质含量又分别要求用纯水和中性液体测定。排气方法也依据介质不一样分别采取煮沸法和真空抽气法。 2 仪器设备 21 比重瓶：容量100(或50)mL。 22 天平：称量200g，感量0001g。 2，3 恒温水槽：灵敏度1。 24 砂浴。 25 真空抽气设备。 26 温度计：刻度为O一50，分度值为05。 27 其它：如烘箱、蒸馏水、中性液体(如煤油)、孔径2mm及5mm筛、漏斗、滴管等。 现在各单位多用lOOmL比重瓶，也有采取50mL。比较试验表明，瓶大小对比重结果影响不大，但因lOOmL比重瓶能够多取些试样，使试样代表性和试验精度提升，所以本规程提议采取lOOmL比重瓶，但也许可采取50mL比重瓶。 28 比重瓶校正 比重瓶校正通常有两种方法：称量校正法和计算校正法。前一个方法精度比较高，后一个方法引入了一些假设，但通常认为对相对密度影响不大。本试验以称量校正法为准。 2，81 将比重瓶洗净、烘干，称比重瓶质量，正确至O001g。 2，82 将煮沸后冷却纯水注入比重瓶。对长颈比重瓶注水至刻度处，对短颈比重瓶应注满纯水，塞紧瓶塞，多出水分自瓶塞毛细管中溢出。调整恒温水槽至5或10，然后将比重瓶放2k恒温水槽内，直至瓶内水温稳定。取出比重瓶，擦干外壁，称瓶、水总质量，正确至0001g。 283 以5级差，调整恒温水槽水温，逐层测定不一样温度下比重瓶、水总质量，至达成当地域最高自然气温为止。每级温度均应进行两次平行测定，两次测定差值不得大于o，002g，取两次测值平均值。绘制温度和瓶、水总质量关系曲线。 3 试验步骤 相关试样状态，要求用烘干土，但考虑到烘焙对土中胶粒有机质影响尚无一致意见，所以这次要求通常应用烘干试样，也可用风干或天然湿度试样。有机质含量通常要求小于5时，能够用纯水测定。8颗粒分析试验 土是多种颗粒粒径集合体。它由固体、液体和气体三部分组成(称为三相系)。固体部分即为土颗粒，关键由矿物颗粒和有机质组成。土粒矿物成份关键决定于母岩成份及其所经受风化(物理风化、化学风化和生物风化)作用。无黏性颗粒关键是由化学稳定(如石英)或强度较小原生矿物(如白云母、长石)所组成。黏粒关键是由次生矿物组成。较大黏粒，关键成份为高岭石类矿物，较细黏粒关键成份为蒙脱石、伊里石和高岭石等类矿物。 土中包含着多种大小和形状不一样颗粒，它们全部属于土颗粒组成部分。在工程上将多种几何尺寸相近、工程性质相同土颗粒化分为若干组，称为粒组。所谓土颗粒组成(或机械组成)就是土中多种粒组相对含量，称为土颗粒级配。通常见占总土质量百分数(或小于某一粒径土质量占总土质量百分数)表示。确定土粒组相对含量方法，称为颗粒分析试验。 在工程实践中，最常见颗粒分析试验有两大类：一是机械分析法，如筛析法；二是物理分析法，如密度计法、移液管法等等。前者适川于分析粒径大于o075mm且小于60mm土颗粒，后者适适用于分析粒径小于o075mm土颗粒。若土中粗细颗粒兼有，则联合采取筛析法及密度计法或移液管法。 土颗粒大小和土物理力学性质有着一定关系。依据土颗粒组成进行分类，能够概略地判定其透水性、可塑性、收缩、膨胀等物理力学性质。不过它还不能完全反应土多种复杂性质，尤其是对于黏性土，其矿物成份、颗粒形状和胶体含量等全部是影响土物理力学性质关键原因，同时颗粒分析结果本身在很大程度上取决于试样制备方法和试验方法等原因。所以对于黏性土来说，按塑性指数分类往往比按颗粒组成来分类更为合适。 T 01151993 筛 分 法 砂土及砂性土，因为其颗粒大小不一样，风干含水率也不一样，所以在不一样程度上影响了过筛效率。按道理，颗粒分析时应采取烘干试样，但考虑到烘干试样在分析过程中仍不免吸收空气中水分，同时采取风干试样其含水率对各粒组含量影响较小，而且能够省略求含水率及换算干土重之烦，所以对砂土而言，通常多采取第88页风干试样进行试验。 1 目标和适用范围 本试验法适适用于分析粒径大于o075mm土颗粒组成。对于粒径大于60mm土样，本试验方法不适用。 当大于o075mm颗粒超出试样总质量15时，应优异行筛分试验，然后经过洗筛，再用密度计法或移液管法进行试验。 2 仪器设备 21 标准筛：粗筛(圃孔)孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2rani细筛孔径为20mm、10mm、05mm、025mm、0075mm。 在最新修订公路工程水泥混凝土和沥青混凝土和基层集料对应规范中，已将试验使用圆孔筛改为方孔筛。筛孔几何形式改变将对粗颗粒土级配有一定影响，并会带来其它指标对应改变。根据面积等效圆进行换算，圆孔筛直径面积等效圆直径约是对应方孔筛边长1128倍。 设方孔筛孔边长为d，另设该方孔筛等效面积圆直径为D。可知方孔筛面积为6d2，该方孔筛等效面积圆面积为1/4rD2。则有 d21/4nD2 那么 d0886 226D 所以 D1128 38d 可见，若确保方孔筛孔面积和圆孔筛孔面积相同时，圆孔筛最小尺寸D(直径)比方孔筛最小尺寸d(边长)大1128 38倍。若确保方孔筛孔边长d和对应圆孔筛孔径D长度相同，则圆孔筛面积仅仅是方孔筛面积o886 226倍(或方孔筛面积是圆孔筛面积1128 38倍)。 22 天平：称量5 000g，感量5g；称量1 000g，感量1z；称量200g，感量02z。 23 摇筛机。 24 其它：烘箱、筛刷、烧杯、木碾、研钵及杆等。 分析筛孔径，可依据试样颗粒粗、细情况灵活选择。 3 试样 从风干、松散土样中，用四分法根据下列要求取出含有代表性试样： 9 界限含水率试验 当黏性土中含水率发生改变时，土状态就随之而变。如土含水率由少变多时，土体便从固态转变为半固态、塑态以致成为液态，土体积随之变大。反之，当土含水率由多变少，土物理状态出现相反改变，体积就会缩小。这种状态改变，反应了土粒和水相互作用结果，也表明含水率改变对于黏性土物理力学性质影响。19瑞典科学家阿太堡(Atterberg)将土从液限过渡到固态过程划分为五个阶段，要求了各个界限含水率，称为阿太堡程度。 一定状态黏性土表现出一定物理力学性质。表征黏性土在某一含水率下所含有状态，就叫稠度状态。所谓土稠度状态就是土软硬状态，工程中常以坚硬、可塑或流塑等术语加以描述。描述这些稠度状态界限含水率称为稠度界限，简称为界限含水率。如液性界限、塑性界限和收缩界限，分别简称为液限、塑限和缩限。 应该注意是，界限含水率概念是基于土体结构已被破坏含义基础之上。 T 0118 液限和塑限联合测定法 1 目标和适用范围 11 本试验目标是联合测定土液限和塑限，用于划分土类、计算天然稠度和塑性指数，供公路I程设计和施工使用。 12 本试验适适用于粒径小于05mm、有机质含量小于试样总质量5土。 1950年以来，中国一直采取瓦氏76g平衡锥来测定土液限，对应人土深度为AL10mm。用不一样基座材料碟式仪测得液限时土抗剪强度如表T 0118A所表示。按76g锥标准测得土(从低塑性到高塑性)液限时抗剪强度如表T 0118-B所表示，显然高出表T 0118A中数值很多。第112页 依据l 000多个土样液限试验，发觉按76g锥和卡氏碟式仪测得结果相差很大，二者之间关系可表示以下： 中国水电部在修订液限塑限联合测定法过程中，曾组织全国13个单位对各地16种土(从低液限到高液限)用FGH型光电式液限仪进行了第二次液限塑限对比试验，其中不一样标按时不排水抗剪强度如表T 0118C所表示。 从表T 0118C试验结果能够看出，76g锥以入土深度17mm作为液限和100g锥以入土深度20mm作为液限时抗剪强度和美国ASTM D423碟式仪液10 土收缩试验 土收缩是湿土变干时由含水率降低所引发。这时包围着土粒薄膜水厚度变薄，土粒在分子吸引力作用下，相互移近，土体积所以减小。反应土收缩性质指标有：缩限和体积收缩。必需注意是，在收缩过程中，可能因土体收缩不一致而产生不均匀应力，造成土体产生裂缝。有了裂缝土体，其强度会显著降低，透水性会显著增大。所以用土修筑路堤时，应考虑到裂缝不利影响和采取必需防裂方法。 T 01211993 收缩试验 l 目标和适用范围 本试验方法适适用于原状土和击实黏质土。 伴随土体含水率降低，土收缩过程大致可分三个阶段(图T 0121A)：直线收缩阶段(1)，其斜率为收缩系数；曲线过渡阶段(11)，随土质不一样，曲线各异；近水平直线阶段，此时土体积基础上不再收缩。依据定义，缩限系指土在收缩过程中，体积不再改变时所对应含水率，即图T 0121A中C点所对应含水率。但在实际过程中极难确定这一点，所以，通常以过渡阶段曲线拐点E(即I、III两阶段直线延长线交点)所对应含水率w。替换。依据试验和计算，含水率小于w，后，土体降低收缩率仅为总收缩5一10；Terzaghi也曾测得这种附加收缩率小于总收缩率5，可见以正点替换C点误差是不大。 本试验目标是测定原状土和击实土试样在自然风干条件下线缩率、体缩率、缩限及收缩系数等收缩指标。 2 仪器设备 21 收缩仪：图T 0121l所表示。多孔板直径约70mm，厚约4mm，孔总面积应大于整个板面50以上；测板直径10mm，厚约4mm。第132页 22 环刀：直径618mm，高20mm。 23 卡尺；0.05mmXl25mm；十分表，最小分度值0001mm。 24 其它：推土块、凡士林、干燥缸和蜡封工具等。 在仪器设备方面，现在中国多采取轻金属制成百分表架和托板连在一起形式，方便整体称量，避免反复装卸试样。也有专用干缩仪，设有电热干燥器，或放干燥剂，能够减轻气温改变影响，并可随时称质量。有单位提出用微波干燥方法，在低温下快速干缩，大约l一2h即可完成收缩全过程。迄今还没有定型设备。 3 试样 31 压样法制备试样 311 按试件所要求干质量、含水率，按本规程T0102中42制备湿土样，并称制备好湿土样质量，正确至o1s。 312 将湿土倒入压模内，拂平土样表面，以静压力将土压至一定高度，用推土器将土样推出。 313 将试验用切土环刀内壁涂一薄层凡士林，刀，向下，放在试件上，用切土刀将试件削成略大于环刀直径土柱。然后将环刀垂直向下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止，削平环刀两端，擦净环刀外壁，称环土合质量，正确至01g，并测定环刀两端所削下土样含水率。 314 试件制备应尽可能快速，以免水分蒸发。 315 试件制备数量视试验需要而定，通常应多制备12组备用，同一组试件或平行试件密度、含水率和制备标准之差值，应分别在io1scm3或2范围之内。 32 原状土试件制备程序 按土样上下层次小心开启原状土包装皮，将土样取出放正，整平两端。在环刀内壁涂一薄层凡士林，刀，向下，放在土样上，无特殊要求时，切土方向应和天然土层层面垂直。 按本试验313操作步骤切取试件，试件和环刀要密合，不然应重取。 切削过程中，应细心观察并统计试件层次、气味、颜色，有没有杂质，土质是否均匀，有没有裂缝等。 如连续切取数个试件，应使含水率不发生改变。