不排水抗剪强度小于30kPa的粘性土,可判定为软土。软土一般含有机质,具有压缩性高、强度低、灵敏度高和排水固结缓慢的特点。软土的结构受到扰动后,强度会极大地下降。
软土根据物理力学性质、成因类型、无侧限抗压强度试验或现场十字板剪切试验、软土的灵敏度分类。
⑤.盐渍土。
易溶盐含量大于0.5%的土,可判定为盐渍土。某地区或场地地表以下1.0m深度内易溶盐的平均含量大于0.5%时,应定为盐渍土地区或场地。盐渍土具有较强的吸湿、松涨、溶陷及腐蚀等工程地质特性。
盐渍土按含盐性质、盐渍程度的分类。 ⑥.填土.
人为活动堆填的土应判定为填土,一般具有成分复杂和固结时间短等特点。根据物质组成和堆填方式,填土分为杂填土、素填土、冲填土、填筑土4类。
3、铁路工程路基填料的分类
铁路路基填料分类是根据原《铁路路基设计规范》 TB10001-99中的“填料分类”为基础,进行了局部的修订,在“一级定名”上与《铁路工程岩土分类标准》 TB10077-2001进行了统一,并以铁建设[2004]148号文发布。
①.巨粒土、粗粒土(包括砂类土)
根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等,按讲义表17.26进行定名和分组。
②.细粒土
根据土的塑性指数Ip和液限含水率wL,按讲义表17.27进行定名和分组。 3、练习题
①. (问答)铁路工程土的分类标准,砂粒、粉粒、粘粒的含义是什么?
②. (问答)铁路路基填料巨粒土、粗粒土和砂类土,他们是怎样分类的?需要做什么试验?
③. (问答)铁路路基填料细粒土是怎样分类的?需要做那些试验? ④. (问答)路基填料分类中“细粒含量”的含义是什么?
⑤. (问答)路基填料分类中颗粒级配“良好”与“不良”是怎样区分的? ⑥. (问答)路基填料分类中硬块石于软块石是怎样区分的?
⑦. (问答)细粒土填料分类标准规定液限含水率试验采用圆锥仪法,圆锥仪总质量多少?入土深度多少?
⑧.(问答)土样定名时,如果同时符合2个或2个以上名称时,怎样处理?
四、土的组成及基本物理指标
1、土的三相体概念
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土是由固体颗粒、水分和空气三相组成。其中每种成分的质量、体积的相对比例有所增减,都会引起土的物理力学性质的变化。图1是土的三相图。
图1土的三相图 2、土的基本物理指标及换算关系
土的基本物理指标有九项,他们是:密度、颗粒密度、含水率、干密度、饱和密度、有效重度、孔隙比、孔隙率及饱和度。其中前三项是直接检测出来的,后六项是计算出来的。
①. 密度ρ
单位体积土的质量(包括孔隙中水的质量在内)称为土的密度(g/cm)。
m??????????????(17?1)v其中:
3
???:密度;m:质量;v:体积②. 颗粒密度
?s
3
土体内的固体颗粒质量与颗粒体积之比值,称为颗粒密度(g/cm),颗粒密度关注的是土体固体颗粒的视密度,也是以前的比重的概念。
?s?ms?????????????????????????(17?5)Vs其中:Vs:为土固体颗粒的体积(cm3)
③. 含水率w
土中水的质量与土固体颗粒质量的比值称为土的含水率,以百分数计。在有的标准中,如公路用标准,含水率又称为含水量。
mw?100?????????????????????????(17?6)ms 其中:w?w:土的含水率(%)mw:土体水的质量不同的土其含水率的变化范围很大。干燥坚硬的土,含水率只有2~10%.而软粘土的含水率可达50~200%.
④.孔隙比e
土中的孔隙体积与土固体颗粒体积的比值称为孔隙比。
6
Vv??????????????????????????????????????????(17?7)Vs 其中:e?e:孔隙比;Vv:孔隙体积(cm3);孔隙比是土的重要指标之一,它反映了土的松软和紧密程度。 ⑤.孔隙率n
土中孔隙体积与全部体积之比称为孔隙率(%)。
Vv?100?????????????????????????(17?8) V其中:n?n:孔隙率(%);V:土体体积(cm3)孔隙比与孔隙率之间存在着式(17-9)或(17-10)的关系。
100?e ???????????????????????(1?9)1?ene????????????????????????(17?10)100?nn?⑥.饱和度Sr
土中水分所占体积与全部孔隙所占体积之比,称为饱和度(%)。
Sr?Vw?100???????????????????????????(17?11) Vv其中:Sr:饱和度(%)Vw:土体中水的体积(cm3);⑦.干密度
?d
3
表示单位体积内土粒的质量(g/cm)。
?d?ms?????????????????????????(17?4) V⑧.饱和密度
?sr
3
当土体的孔隙完全为水所充满时,土体的密度(g/cm)
?sr?其中:ms?Vr?w?????????????????????????(17?2)V
?sr:饱和密度(g/cm3);ms:土体固体颗粒质量;Vr:土体孔隙体积(cm3);?w:水密度,一般可取1g/cm3;V:土体体积(cm3)⑨.浮密度
?'
表示地下水位以下的土体,且它的孔隙完全为水所充满,但又整个受到地下水的浮力作用。因此有:
?'??sr??w???????????????????????????(17?3)
3、练习题
1、(填空)一般情况下,土是由()、()、()三相组成。 2、(单选)土粒比重的定义式为:( )
7
msA、VS??W B、
mV?Wms C、V?? D、
mVS??W
3、(单选)干密度的定义为:()
mA、VSmS B、Vms C、VS D、
mV
4、(单选)土粒比重的单位是:() A、kN/m B、kg/m
3
3
C、无 D、kPa
5、(单选)对于砾石土、碎石土和级配碎石,宜采用()计算孔隙率n 。 A、颗粒密度 B、毛体积密度 C、表观密度 D、堆积密度 6、(多选)土可能由( )组成。
A、单相体 B、两相体 C、三相体 D、四相体
7、(多选)在土的三相体比例指标中,可以直接测出的指标有() A、湿密度 B、干密度 C、颗粒密度 D、含水率
8、(判断)毛体积密度是材料质量除以材料的实体积与闭口孔隙体积的和。() 9、(判断)孔隙率n是土样中的孔隙体积占土样总体积的百分率。 () 10、(判断)土中的空气体积为零时,土的密度最大。()
11、(计算)已知土样面积30cm,高2cm,湿土质量128.8g,含水率W=13.6%,土的颗粒密度ρs=2.71,求该土样的孔隙比e、孔隙率n和饱和度Sr。
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五、土工试验方法
1、含水率
①、试验目的:土的基本物理指标之一,是计算干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等指标的基本数据,用于评价土的工程性质。
②、检测方法:
a.烘干法:适用于各类土。本法为测定含水率的标准方法,粘性土、粉土烘干时间不少于8h,砂类土不少于6h,砾、碎石类土不少于4h。但当土中有机质含量超过5%或含石膏或硫酸盐时,应控制温度在65-70℃。
b酒精燃烧法:适用于不含有机制的砂类土、粉土和粘性土。 c.碳化钙减量法:适用于各类土。
d.核子射线法:适用于现场原位测定填料为细粒土和砂类土的含水率 ③、烘干法数据处理:
ω=m-ms/ms3100%
ω—含水率,%;计算至0.1% m—湿土质量,g,称量至0.01g ms—干土质量,g,称量至0.01g ④、平行试验允许偏差:
细粒土:含水量10%以下为0.5%;含水量40%以下为≤1%;含水量40%以上为≤2%。 粗粒土:含水量10%以下为1%;含水量40%以下为≤2%;含水量40%以上为≤3%。
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