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土工试验讲义土工试验讲义一、与回填土试验有关的标准、规范一、与回填土试验有关的标准、规范v建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 新标准新标准GB50007-2011于于2012年年8月月1日实施日实施 设计根据结构类型、基础形式、填土种类给出压实系数指标设计根据结构类型、基础形式、填土种类给出压实系数指标v建筑地基基础工程施工质量验收规范建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202-2002v土工试验方法标准土工试验方法标准GB/T50123-1999 包含密度、含水率、比重、颗粒分析、液塑限、击实、回弹模量、湿陷性等基础试包含密度、含水率、比重、颗粒分析、液塑限、击实、回弹模量、湿陷性等基础试验验v建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范JGJ79-2002 新标准新标准JGJ79-2012，自，自2013年年6月月1日起实施日起实施 v试样的制备试样的制备 1 1、干法：制备试样应按下列步骤进行：用四分法取代表性、干法：制备试样应按下列步骤进行：用四分法取代表性土样土样20Kg20Kg（重型为（重型为50Kg50Kg），风干碾碎，过），风干碾碎，过5mm5mm（重型过（重型过20mm20mm或或40mm40mm）筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水率。）筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水率。 选择选择5 5个含水率，其中个含水率，其中2 2个大于塑限含水率，个大于塑限含水率，2 2个小于塑个小于塑限含水率，限含水率，1 1个接近塑限含水率，相邻两个含水率的差值宜个接近塑限含水率，相邻两个含水率的差值宜为为2%2%。 2 2、湿法：取天然含水率的代表性土样、湿法：取天然含水率的代表性土样20Kg20Kg（重型为（重型为50Kg50Kg） ，碾碎，过，碾碎，过5mm5mm（重型过（重型过20mm20mm或或40mm40mm）筛，将筛下土样拌）筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的天然含水率。根据土样的塑限预估最佳匀，并测定土样的天然含水率。根据土样的塑限预估最佳含水率，按本条一的原则至少选择含水率，按本条一的原则至少选择5 5个含水率的土样，分别个含水率的土样，分别将天然含水率的土样风干或加水进行制备，应使制备好的将天然含水率的土样风干或加水进行制备，应使制备好的土样水分均匀。土样水分均匀。v击实试验步骤击实试验步骤 1 1、将击实仪平稳置于刚性基础上，击实筒与底座连接好，、将击实仪平稳置于刚性基础上，击实筒与底座连接好，安装好护筒，在击实筒内壁均匀涂刷一层润滑油。安装好护筒，在击实筒内壁均匀涂刷一层润滑油。 称取一定量的试样，倒入击实筒内，分层击实，轻型击实称取一定量的试样，倒入击实筒内，分层击实，轻型击实 试样为试样为2-5Kg2-5Kg，分三层，每层，分三层，每层2525击；重型击实试样击；重型击实试样4-10Kg4-10Kg，分五，分五层，每层层，每层5656击，若分三层，每层击，若分三层，每层9494击。每层试样高度宜相等，击。每层试样高度宜相等，两层交界处的土样要刨毛。击实完成时，超出击实筒顶的试样两层交界处的土样要刨毛。击实完成时，超出击实筒顶的试样高度应小于高度应小于6mm6mm。 2 2、卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，试、卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，试样底部若超出筒外也应修平，擦净筒外壁，称筒与试样的总质样底部若超出筒外也应修平，擦净筒外壁，称筒与试样的总质量，准确至量，准确至1g1g，并计算试样的湿密度。，并计算试样的湿密度。修平的情况下，筒体积为一定值，修平的情况下，筒体积为一定值，还有试样低于筒顶的情况应计算筒的实测体积。还有试样低于筒顶的情况应计算筒的实测体积。 3 3、用推土器将试样从击实筒中推出，取、用推土器将试样从击实筒中推出，取2 2个代表性试样测定含水个代表性试样测定含水率率（含水率的试验方法见第五标题）（含水率的试验方法见第五标题），2 2个含水率的差值应不大于个含水率的差值应不大于1%1%。 4 4、对不同含水率的试样依次击实。、对不同含水率的试样依次击实。v试样干密度（试样干密度（d d ）的计算）的计算 公式：公式：d d= = 0 0 （1+0.011+0.01i i） 其中：其中： i i：某点试样的含水率（：某点试样的含水率（% %） 0 0：试样的湿密度（：试样的湿密度（g/cmg/cm3 3),),准确到准确到0.01 g/cm0.01 g/cm3 3（v干密度和含水率的关系曲线，应在直角坐标纸上绘制，应取干密度和含水率的关系曲线，应在直角坐标纸上绘制，应取曲线峰值点相应的纵坐标为击实试样的最大干密度，相应的曲线峰值点相应的纵坐标为击实试样的最大干密度，相应的横坐标为击实试样的最优含水率，当关系曲线不能绘出峰值横坐标为击实试样的最优含水率，当关系曲线不能绘出峰值点时，应进行补点，土样不宜重复使用。点时，应进行补点，土样不宜重复使用。v轻型击实试验中，当试样中粒径大于轻型击实试验中，当试样中粒径大于5mm的土质量小于或等的土质量小于或等于试样总质量的于试样总质量的30%时，应对最大干密度和最优含水率进行时，应对最大干密度和最优含水率进行校正：校正： dmaxdmax=1/(1-P=1/(1-P5 5） dmax dmax P P5 5 其中：其中： dmaxdmax：校正后试样的最大干密度（：校正后试样的最大干密度（g/cmg/cm3 3） P P5 5: :粒径大于粒径大于5mm5mm土的质量百分数土的质量百分数(%)(%) : :粒径大于粒径大于5mm5mm土粒的饱和面干相对密度土粒的饱和面干相对密度（是指当土粒呈饱和面干状态时的（是指当土粒呈饱和面干状态时的土粒总质量相当于土粒总土粒总质量相当于土粒总体积的纯水体积的纯水4时质量的比值）时质量的比值） optopt= = opt opt (1-P(1-P5 5）+ P P5 5 abab 其中：其中： opt opt ：校正后试样的最优含水率（：校正后试样的最优含水率（% %） opt opt ：击实试验的最优含水率（：击实试验的最优含水率（% %） ab ab ：粒径大于：粒径大于5mm5mm土粒的吸着含水率（土粒的吸着含水率（% %）五、如何进行土的含水率试验：五、如何进行土的含水率试验：v 标准：标准： 土工试验方法标准土工试验方法标准GB/T50123-1999GB/T50123-1999v适用范围：粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。适用范围：粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。v仪器设备应符合以下规定：仪器设备应符合以下规定： 1 1、电热烘箱：应能控制温度在、电热烘箱：应能控制温度在105-110105-110。 2 2、天平：称量、天平：称量200g200g，最小分度值，最小分度值0.01g0.01g；称量；称量1000g1000g，最小，最小分度值分度值0.1g0.1g。 3 3、称量盒（质量为一个定值）、称量盒（质量为一个定值）v试验步骤：试验步骤： 1 1、取具有代表性的试样、取具有代表性的试样15-30g15-30g或用环刀中的试样，有机质或用环刀中的试样，有机质土、砂类土和整体状构造土为土、砂类土和整体状构造土为50g50g，放入称量盒内，盖上盒，放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g0.01g。 2 2、打开盒盖，将盒置于烘箱内，在、打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105-110105-110的的恒温下烘恒温下烘至恒量，烘干时间为粘土、粉土不少于至恒量，烘干时间为粘土、粉土不少于8h，对沙土不少于，对沙土不少于6h，对含有有机质土超过土质量，对含有有机质土超过土质量5%的土，应将温度控制的土，应将温度控制在在65-70 的的恒温下烘至恒量。恒温下烘至恒量。 3 3、将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷、将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，准确至却至室温，称盒加干土质量，准确至0.01g0.01g。 4 4、试样含水率的计算，准确至、试样含水率的计算，准确至0.1%0.1% 0 0= =（m m0 0/m/md d-1-1）* *100%100% 其中：其中：m md d：干土质量（：干土质量（g g） m m0 0 ：湿土质量（：湿土质量（g g） 5 5、本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：当、本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：当含水率小于含水率小于40%40%时为时为1%1%；当含水率等于或大于；当含水率等于或大于40%40%时为时为2%2%，对层状和网状构造的冻土不大于对层状和网状构造的冻土不大于3%3%。取两个测值的平均值，。取两个测值的平均值，以百分数表示。以百分数表示。六、六、地基处理工程中回（压实）填土的取样数量如何规定？ 在压实填土的过程中，垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上一层土。 1、对大基坑每50-100m2不应少于1个检验点； 2、对基槽每10-20m2不应少于1个检验点； 3、每个独立柱基础不应少于1个检验点。采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时，每分层检验点的间距应小于4m。 4、竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单位工程不宜少于3个点；对于大型工程则应按单个工程的数量或工程的面积确定检验点数。 5、对灰土地基、砂和砂石地基、土工合成材料地基、粉煤灰地基、强夯地基、注浆地基、预压地基，其竣工后的结果（地基强度或承载力）必须达到设计标准。检验数量：每单位工程不应少于3点，1000m2以上工程每100m2至少应有1个点， 3000m2以上工程每300m2至少应有1个点；每一独立柱基础下至少应有1个检验点，基槽每20延米应有1个检验点。注：当用环刀取样时，取样点应位于每层厚度的注：当用环刀取样时，取样点应位于每层厚度的2/3深度处。深度处。七、回（压实）填土密度试验方法有哪些？七、回（压实）填土密度试验方法有哪些？v 环刀法环刀法 1、适用范围：细粒土、适用范围：细粒土 2、主要用仪器设备及要求：、主要用仪器设备及要求： 环刀：内径环刀：内径61.8mm和和79.8mm，高度，高度20mm。 天平：称量天平：称量500g，最小分度值，最小分度值0.1g;称量称量200g,最小分度最小分度 值值0.01g。 3、根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀的内壁涂、根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀的内壁涂一层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，一层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 4、试样的湿密度计算、试样的湿密度计算 0 0=m=m0 0/V/V 其中其中: : 0 0: :试样的湿密度试样的湿密度(g/cm(g/cm3 3) )准确到准确到0.01g/cm0.01g/cm3 3 m m0 0 : :湿土试样的质量湿土试样的质量(g)(g) 本试验应进行两次平行试验本试验应进行两次平行试验, ,两次测定的差值不得大于两次测定的差值不得大于0.03g/cm0.03g/cm3 3取两次测值的平均值取两次测值的平均值. . ( (环刀法取土的注意事项和运输要求环刀法取土的注意事项和运输要求) )v灌水法灌水法 1 1、适用范围：测定粗粒土的密度、适用范围：测定粗粒土的密度 2 2、主要仪器设备及要求、主要仪器设备及要求 储水筒：直径应均匀，并附有刻度及出水管储水筒：直径应均匀，并附有刻度及出水管 台称：称量台称：称量50Kg50Kg，最小分度值，最小分度值10g10g 3 3、试验步骤、试验步骤 根据试样最大粒径，确定试坑尺寸根据试样最大粒径，确定试坑尺寸 将选定试验处的试坑地面整平，除去表面松散的土层，将选定试验处的试坑地面整平，除去表面松散的土层，按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求高度，边挖边将坑内的试样装入盛土的容器内，称试样求高度，边挖边将坑内的试样装入盛土的容器内，称试样质量，准确到质量，准确到10g，并测定试样的含水率。相应试坑挖好，并测定试样的含水率。相应试坑挖好后，放上相应尺寸的套环，用水准尺找平，用大于试坑容后，放上相应尺寸的套环，用水准尺找平，用大于试坑容积的塑料薄膜袋平铺于坑内，翻过套环压住薄膜四周。积的塑料薄膜袋平铺于坑内，翻过套环压住薄膜四周。 试样最大粒径试样最大粒径试试 坑坑 尺尺 寸（寸（mm）直直 径径深深 度度5（20）1502004020025060250300 记录储水筒内初始水位的高度，拧开储水筒出水管开关，将记录储水筒内初始水位的高度，拧开储水筒出水管开关，将水缓慢注入塑料薄膜袋中。当袋内水面接近套环边缘时，将水流水缓慢注入塑料薄膜袋中。当袋内水面接近套环边缘时，将水流调小，直至袋内水面与套环边缘齐平时关闭出水管，持续调小，直至袋内水面与套环边缘齐平时关闭出水管，持续3-5min,记录储水桶内水位高度，当袋内出现水面下降时，应另取记录储水桶内水位高度，当袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜袋重做试验。塑料薄膜袋重做试验。 4、试坑体积的计算、试坑体积的计算 Vp=（H1-H2)Aw-V0 其中：其中： Vp：试坑体积（：试坑体积（cm3) H1 ：储水桶内初始水位高度（：储水桶内初始水位高度（cm） H2 ：储水桶内注完水后水位高度（：储水桶内注完水后水位高度（cm） Aw ：储水桶横截面积（：储水桶横截面积（cm2) V0：套环体积（：套环体积（cm3) 5、试样密度计算、试样密度计算 0 0=m=mp p/V/Vp p 其中其中: : m mp p : :取自试坑内湿土试样的质量取自试坑内湿土试样的质量(g)(g)灌砂法 1、适用范围：粗粒土的密度测定 2、试验仪器设备及要求 密度测定器：由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成，灌砂漏斗高135mm、直径165mm，尾部有孔径为13mm的圆柱形阀门；容砂瓶容积为4L，容砂瓶和灌砂漏斗之间用螺纹接口连接。底盘承托容砂瓶和灌砂漏斗。 天平：称量10Kg，最小分度值5g；称量500g，最小分度值0.1g。 3、标准砂密度测定步骤 a、标准砂应清洗洁净，粒径宜选用0.25-0.50mm，密度宜在1.47-1.61 g/cm3。 b、组装容砂瓶和灌砂漏斗，螺纹连接处应拧紧，称其质量。 c、将密度测定器竖立，灌砂漏斗口向上，关阀门，向灌砂漏斗中注满标准砂，打开阀门使灌砂漏斗内的标准砂漏入容砂瓶内， 继续向漏斗内注砂漏入瓶内，当砂停止流动时迅速关闭阀门，倒掉漏斗内多余的砂，称容量瓶、灌砂漏斗和标准砂的总质量，准确到5g，试验中应避免振动。 d、倒出容砂瓶中的标准砂，通过漏斗向容砂瓶内注水至水面高出阀门，关阀门，倒掉漏斗中多余的水，称容量瓶、漏斗和水的总质量，准确到5g，并测定水温，准确到0.5，重复测定3次，3次测值之间的差值不得大于3mL，取3次测值的平均值。 e、容砂瓶的容积计算 Vr=(mr1-mr2)/wr 其中： Vr ：容砂瓶容积（mL) mr1 ：容砂瓶、漏斗和水的总质量（g) mr2 ：容砂瓶和漏斗的总量（g) wr ：不同水温时水的密度（ g/cm3） f、标准砂的密度计算 s s= =（m mrsrs-m-mrlrl)/Vr)/Vr 其中：其中： s s ：标准砂的密度：标准砂的密度（ g/cmg/cm3 3） m mrs rs ：容砂瓶、漏斗和标准砂的总质量（：容砂瓶、漏斗和标准砂的总质量（g g） 3、灌砂法的试验步骤、灌砂法的试验步骤 a、按灌水法试验中挖坑的步骤依据规定尺寸挖好试坑，称试样、按灌水法试验中挖坑的步骤依据规定尺寸挖好试坑，称试样质量质量m mp p ，测定试样的含水率，测定试样的含水率1 1。 b b、向容砂瓶内注满砂，关阀门，称容砂瓶、漏斗和砂的总质量，、向容砂瓶内注满砂，关阀门，称容砂瓶、漏斗和砂的总质量，准确至准确至10g10g。 c c、密度测定器倒置（容砂瓶向上）于挖好的坑口上，打开阀门，、密度测定器倒置（容砂瓶向上）于挖好的坑口上，打开阀门，使砂注入试坑，在注砂过程中不应振动，当砂注满试坑时关闭阀使砂注入试坑，在注砂过程中不应振动，当砂注满试坑时关闭阀门，称容量瓶、漏斗和余砂的总质量，准确至门，称容量瓶、漏斗和余砂的总质量，准确至10g10g，并计算注满，并计算注满试坑所用标准砂质量试坑所用标准砂质量m ms s 。 4 4、试样密度的计算、试样密度的计算 0 0 =m=mp p/m/ms/s/s s 其中其中:m:ms s : :注满试坑所用标准砂的质量注满试坑所用标准砂的质量(g)(g) m mp p : :取自坑内试样的质量取自坑内试样的质量(g)(g) 5 5、试样干密度的计算，精确到、试样干密度的计算，精确到0.01 g/cm0.01 g/cm3 3 d d =m=mp p/(1+0.01/(1+0.011 1)/m)/ms s/ / s s 八、各种垫层的压实指标八、各种垫层的压实指标 施工方法施工方法换填材料类别换填材料类别压实系数压实系数c c碾压、振碾压、振密或夯实密或夯实碎石、卵石碎石、卵石0.94-0.97砂夹石（其中碎石、卵石占全重的砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30-50%）土夹石（其中碎石、卵石占全重的土夹石（其中碎石、卵石占全重的30-50%）中砂、粗砂、砾砂、角砂、圆砾、石屑中砂、粗砂、砾砂、角砂、圆砾、石屑粉质粘土粉质粘土0.95灰土灰土0.90-0.95粉煤灰粉煤灰 完 谢 谢 大 家 2012年11月26日