第二章土工与土方合成材料思维导图

U980307076

2024-10-19

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合成材料

工程概述

工程分类

工程分类，工程概述，性质实验相关内容讲解

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思维导图大纲

第一节：概述

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

第二节：土的物理性质试验

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

第三节：土的工程分类

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

第四节：土的力学性质试验

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

第五节：土工合成材料

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℃

第四章路面基层和底基层材料思维导图

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