土工基本知識(shí)

土工基本知識(shí)土的概念土是地殼表層的巖石長(zhǎng)期經(jīng)受風(fēng)化作用和水流、冰川、風(fēng)燈自然力的剝蝕、搬運(yùn)及堆積作用而生成的松散沉積物。土的工程應(yīng)用1、填料：作為公路、鐵路路基填筑材料。在客運(yùn)專線鐵路的施工中，提出將填料作為建筑材料對(duì)待，以控制路基施工質(zhì)量。2、地基基礎(chǔ)作為建筑物的地基。3、構(gòu)筑物的周圍介質(zhì)土的三相組成土的物理力學(xué)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，首先應(yīng)了解其三相組成概念。根據(jù)土的三相組成，了解密度、顆粒密度、含水率、孔隙比、孔隙率、飽和度等指標(biāo)的概念和計(jì)算方法。土是由固體顆粒、水分和空氣三相組成。其中每種成分的質(zhì)量、體積的相對(duì)比例變化，都會(huì)引起土的物理力學(xué)性質(zhì)的變化。土的三相示意圖mmamwmsvvavwvs土常用的物理指標(biāo)密度、顆粒密度、含水率、孔隙比、孔隙率、飽和度1、密度單位體積土的質(zhì)量稱為土的密度（g/cm3）2、顆粒密度土體內(nèi)的固體顆粒質(zhì)量與顆粒體積的比值，稱為顆粒密度（g/cm3）3、干密度單位體積內(nèi)土粒的質(zhì)量（g/cm3）4、含水率土中水的質(zhì)量與土固體顆粒質(zhì)量的比值稱為土的含水率，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。5、孔隙比土中的孔隙體積與土固體顆粒體積的比值稱為孔隙比。6、孔隙率土中孔隙體積與全部體積之比稱為孔隙率（%）。7、飽和度土中水分所占體積與全部孔隙所占體積之比，稱為飽和度（%）土作為填料時(shí)的分類土在作為填料時(shí)，不同行業(yè)有相應(yīng)的分類方法和定名方法，現(xiàn)就鐵路和公路的相關(guān)規(guī)定作如下介紹?！惰F路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10001-2005）中對(duì)填料的規(guī)定5.2.1、普通填料按顆粒粒徑大小可分為三大類別：巨粒土、粗粒土和細(xì)粒土。5.2.2、巨粒土、粗粒土填料應(yīng)根據(jù)顆粒組成、顆粒形狀、細(xì)粒含量、顆粒級(jí)配、抗風(fēng)化能力等，按表5.2.2分為A、B、C、D組。5.2.3細(xì)粒土填料應(yīng)按表5.2.3分為粉土、黏性土和有機(jī)土。粉土、黏性土應(yīng)采用液限含水率WL進(jìn)行填料分組：當(dāng)WL

＜40%時(shí)，為C組；當(dāng)WL

≧40%時(shí)，為D組。有機(jī)土為E組。注：1液限含水率試驗(yàn)采用圓錐儀法，圓錐儀總質(zhì)量為76g，入土深度10mm。

2A線方程中的WL按去掉%符號(hào)后的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。D線：IP=17C線：IP=10B線：WL=40A線：IP=0.63（WL-20）TB10001-20056.2.1基床表層填料的選用應(yīng)符合下列要求：1Ⅰ級(jí)鐵路應(yīng)選用A組填料（砂類土除外），當(dāng)缺乏A組填料時(shí)，經(jīng)經(jīng)濟(jì)必選后可采用級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石。2Ⅱ級(jí)鐵路應(yīng)優(yōu)先選用A組填料，其次為B組填料。對(duì)不符合要求的填料，應(yīng)采取土質(zhì)改良或加固措施。3填料的顆粒粒徑不得大于150mm。6.2.2基床底層填料的選用應(yīng)符合下列要求：1Ⅰ級(jí)鐵路應(yīng)選用A、B組填料，否則應(yīng)采取土質(zhì)改良或加固措施。2Ⅱ級(jí)鐵路可選用A、B、C組填料。當(dāng)采用C組填料時(shí)，在年平均降水量大于500mm地區(qū)，其塑性指數(shù)不得大于12，液限不得大于32%，否則應(yīng)采取土質(zhì)改良或加固措施。3填料的顆粒粒徑不得大于200mm，或攤鋪厚度的2/3。7.2.1路堤基床以下部位填料，宜選用A、B、C組填料。當(dāng)選用D組填料時(shí)，應(yīng)采取加固或土質(zhì)改良措施；嚴(yán)禁使用E組填料?！犊瓦\(yùn)專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南》（TZ212-2005）中相關(guān)規(guī)定5.2.1基床以下路堤填料1基床以下路堤應(yīng)選用A、B組填料和C組碎石類、礫石類填料。2當(dāng)選用C組細(xì)粒土填料時(shí)，應(yīng)根據(jù)填料性質(zhì)進(jìn)行改良。3當(dāng)選用硬質(zhì)巖石及不易風(fēng)化的軟質(zhì)巖的碎石時(shí)，應(yīng)級(jí)配較好，塊石類填料的粒徑不得大于15cm。5.2.2基床底層填料1基床底層應(yīng)選用A、B組填料或改良土。2塊石類作為基床底層填料時(shí)，應(yīng)級(jí)配良好，其粒徑不應(yīng)大于10cm。5.2.3基床表層填料1基床表層填料應(yīng)采用級(jí)配碎石、級(jí)配砂礫石和瀝青混凝土?！豆吠凉ぴ囼?yàn)規(guī)程》JTGE40-2007中相關(guān)規(guī)定從鐵路、公路對(duì)土的分類標(biāo)準(zhǔn)中可以得知：其主要方法是首先對(duì)土進(jìn)行顆粒分析，根據(jù)顆粒分析結(jié)果進(jìn)行分組，對(duì)于細(xì)粒土，再根據(jù)液塑限分析結(jié)果進(jìn)行分類。各行業(yè)針對(duì)土工的質(zhì)量指標(biāo)鐵路公路建筑鐵路路基結(jié)構(gòu)形式基床以下路堤基床鐵路路基由基床和基床以下路堤組成，基床部分厚度為2.5m，其中包括了基床表層（0.6m）和基床底層（1.9m）?！毒咚勹F路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》中規(guī)定，路基基床由表層和底層組成，表層厚度為0.7m，底層厚度為2.3m，總厚度為3.0m?；惨陨蠟榈来玻槍?duì)不同的結(jié)構(gòu)有不同的道床形式，主要分為有碴和無碴兩種。道床路塹《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10414-2003）中的相關(guān)規(guī)定1.0.2本標(biāo)準(zhǔn)適用于旅客列車設(shè)計(jì)行車速度等于或小于160km/h的客貨列車共線運(yùn)行的新建、改建標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路路基工程施工質(zhì)量的驗(yàn)收。5.1.4路堤填料種類、質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。填筑前應(yīng)對(duì)取土場(chǎng)填料進(jìn)行取樣檢驗(yàn)；填筑時(shí)應(yīng)對(duì)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的填料進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，當(dāng)填料土質(zhì)發(fā)生變化或更換取土場(chǎng)時(shí)重新進(jìn)行檢驗(yàn)。填料種類顆粒級(jí)配相對(duì)密度液、塑限擊實(shí)試驗(yàn)大于5mm顆粒的單位體積重大于20mm顆粒的單位體積重大于40mm顆粒的單位體積重細(xì)粒土及粉砂、黏砂————每5000~10000m3每5000~10000m3每5000m3——每5000m3粗粒土（除粉砂、黏砂外）每10000m3每10000m3————每10000m3——每10000m3碎石類土每10000m3每10000m3——每5000~10000m3——每10000m3——塊石類土每10000m3————————————表5.1.4填料的檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)數(shù)量TB10414-2003注：1、表列數(shù)字為進(jìn)行一次試驗(yàn)的填料體積（m3）；2、大于5、20、40mm顆粒的單位體積重系進(jìn)行密度校正計(jì)算時(shí)應(yīng)做的試驗(yàn)；3、當(dāng)細(xì)粒土中含粗顆粒的最大粒徑大于重型擊實(shí)試驗(yàn)試筒所規(guī)定的最大粒徑時(shí)，超過尺寸的粗顆粒應(yīng)做顆粒密度試驗(yàn)。5.1.6路堤每一填筑層全寬應(yīng)采用同一種填料，壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄c的規(guī)定；不同種類填料（除塊石類混合料外）應(yīng)采用雙指標(biāo)控制，并符合下列規(guī)定：1細(xì)粒土和砂類土中的黏砂土、粉砂土，應(yīng)采用壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)；2砂類土（黏砂土、粉砂土除外），應(yīng)采用相對(duì)密度和地基系數(shù)；3礫石類土和碎石類土，應(yīng)采用孔隙率和地基系數(shù)；4塊石類混合料，應(yīng)采用地基系數(shù)。表5.1.6基床以下路堤填筑層壓實(shí)質(zhì)量的檢驗(yàn)數(shù)量、檢驗(yàn)方法填料種類檢驗(yàn)數(shù)量檢驗(yàn)方法各種土類每填高0.9m，縱向每100m檢查2個(gè)斷面4點(diǎn)，距路基邊緣2m處2點(diǎn)、中間2點(diǎn)，不足0.9m也檢查2個(gè)斷面4點(diǎn)K30平板載荷儀細(xì)粒土和黏砂土每層沿縱向每100m等間距檢查2個(gè)斷面6點(diǎn)，每斷面左、中、右各1點(diǎn)，左、右點(diǎn)距路基邊緣1m處環(huán)刀法、核子密度儀粗粒土、細(xì)粒土灌砂法、氣囊法粗粒土、細(xì)粒土、碎石類、最大粒徑小于60mm的塊石類土灌水法TB10414-20036.1.6路堤基床底層全寬應(yīng)采用同一種填料填筑，其壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄B的規(guī)定；不同種類填料（除塊石類混合料外）應(yīng)采用雙指標(biāo)控制，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1細(xì)粒土和黏砂土，應(yīng)采用壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)；2砂類土（黏砂土除外），應(yīng)采用相對(duì)密度和地基系數(shù)；3礫石類土和碎石類土，應(yīng)采用孔隙率和地基系數(shù)；4塊石類混合料，應(yīng)采用地基系數(shù)。表6.1.6基床填筑層壓實(shí)質(zhì)量的檢驗(yàn)數(shù)量、檢驗(yàn)方法填料種類檢驗(yàn)數(shù)量檢驗(yàn)方法各種土類每填高0.9m，縱向每100m檢查2個(gè)斷面4點(diǎn)，距路基邊緣2m處2點(diǎn)、中間2點(diǎn)，不足0.9m也檢查2個(gè)斷面4點(diǎn)K30平板載荷儀細(xì)粒土和黏砂土每層沿縱向每100m等間距檢查2個(gè)斷面6點(diǎn)，每斷面左、中、右各1點(diǎn)，左、右點(diǎn)距路基邊緣1m處環(huán)刀法、核子密度儀粗粒土、細(xì)粒土灌砂法、氣囊法粗粒土、細(xì)粒土、碎石類、最大粒徑小于60mm的塊石類土灌水法擋土墻墻后填料的種類、質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求?！犊瓦\(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》（鐵建設(shè)[2005]160號(hào)）中的相關(guān)規(guī)定基床以下路堤的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)填料類別按下表采用雙指標(biāo)控制。項(xiàng)目壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)改良細(xì)粒土砂類土及細(xì)礫土碎石類及粗礫土地基系數(shù)K30（MPa/m）≥90≥110≥130孔隙率n（%）——＜31＜31壓實(shí)系數(shù)K≥0.90————基床底層普通填料、物理改良土壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)填料類別按下表采用地基系數(shù)、動(dòng)態(tài)變形模量和孔隙率（或壓實(shí)系數(shù)）三項(xiàng)指標(biāo)控制?；驳讓訅簩?shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)填料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)改良細(xì)粒土砂類土及細(xì)礫土碎石類及粗礫土A、B組填料及改良土地基系數(shù)K30(MPa/m)≥110≥130≥150動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）≥40≥40≥40壓實(shí)系數(shù)K≥0.95————孔隙率n——＜28%＜28%基床表層壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)填料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)地基系數(shù)K30(MPa/m)動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石≥190≥55＜18%主要指標(biāo)的概念1、壓實(shí)系數(shù)填料壓實(shí)后的干密度與擊實(shí)試驗(yàn)得出的最大干密度的比值。2、地基系數(shù)以某一下沉量除與其相對(duì)應(yīng)的荷載強(qiáng)度所得到的值，以標(biāo)準(zhǔn)值k30表示。3、相對(duì)密度填料最大孔隙比與填筑壓實(shí)后實(shí)測(cè)孔隙比之差和最大孔隙比與最小孔隙比之差的比值。4、孔隙率土的孔隙體積與總體積的比值，以百分率表示?！豆仿坊┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》（JTGF10-2006）中的相關(guān)規(guī)定路床路面結(jié)構(gòu)層底面以下0.80m范圍內(nèi)的路基部分，在結(jié)構(gòu)上分為上路床（0～0.30m）和下路床（0.30～0.80m）。路堤高于原地面的填方路基。路堤在結(jié)構(gòu)上分為上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下0.80～1.50m范圍內(nèi)的填方部分；下路堤是指上路堤以下的填方部分。公路施工路基施工規(guī)范對(duì)路基填料的規(guī)定4.1.2路基填料應(yīng)符合下列規(guī)定1含草皮、生活垃圾、樹根、腐殖質(zhì)的土嚴(yán)禁作為路基填料。2泥炭、淤泥、凍土、強(qiáng)膨脹土、有機(jī)質(zhì)土及易溶鹽超過允許含量的土，不得直接用于填筑路基；確需使用時(shí)，必須采取技術(shù)措施進(jìn)行處理，經(jīng)檢驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求后方可使用。3液限大于50%、塑性指數(shù)大于26、含水量不適宜直接壓實(shí)的細(xì)粒土，不得直接作為路堤填料；需要使用時(shí)，必須采取技術(shù)措施進(jìn)行處理，經(jīng)檢驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求后方可使用。4粉質(zhì)土不宜直接填筑于路床，不得直接填筑于浸水部分的路堤及冰凍地區(qū)的路床。5填料強(qiáng)度和粒徑，應(yīng)符合表4.1.2的規(guī)定。CBR（加州承載比）：表征路基土、粒料、穩(wěn)定土強(qiáng)度的一種指標(biāo)，即標(biāo)準(zhǔn)試件在貫入量為2.5mm時(shí)所施加的試驗(yàn)荷載與標(biāo)準(zhǔn)碎石材料在相同貫入量時(shí)所施加的荷載之比值，以百分率表示。4.2.2中規(guī)定，土質(zhì)路堤在填筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高并整修完成后，其施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括了壓實(shí)度、彎沉等指標(biāo)。施工過程中，每一壓實(shí)層均應(yīng)檢驗(yàn)壓實(shí)度，檢測(cè)方法采用灌砂法、灌水法、環(huán)刀法、核子密度儀法等。4.2.3條中規(guī)定，填石路堤施工質(zhì)量采用孔隙率控制比較合適。但由于其在檢測(cè)過程中需要挖大坑（最大粒徑的1.5~2倍）采用水袋法進(jìn)行，用于施工過程控制難度較大。故規(guī)定在試驗(yàn)路修筑時(shí)采用孔隙率指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，確定相應(yīng)的施工工藝參數(shù)與壓實(shí)沉降差作為路堤施工時(shí)的壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)控制指標(biāo)。填筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行彎沉檢測(cè)。填石路堤概念用粒徑大于37.5mm且含量超過總質(zhì)量70%的石料填筑的路堤。4.2.4條中規(guī)定，對(duì)于土石路堤，施工過程中的每一壓實(shí)層，可用試驗(yàn)路段確定的工藝流程和工藝參數(shù)，控制壓實(shí)過程；用實(shí)驗(yàn)路段確定的沉降差指標(biāo)，檢測(cè)壓實(shí)質(zhì)量。土石路堤：石料含量占總質(zhì)量30~70%的土石混合材料修筑的路堤。土石路堤應(yīng)先修筑試驗(yàn)路，在已選用的壓實(shí)機(jī)械類型、功率及組合、壓實(shí)速度條件下，確定填料的最大粒徑、最適宜的填筑厚度、壓實(shí)到最大干密度時(shí)的壓實(shí)遍數(shù)，同時(shí)也測(cè)出相對(duì)應(yīng)的沉降差。以最大干密度作為檢測(cè)土石路堤試驗(yàn)路的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也應(yīng)確定沉降差和工藝參數(shù)，作為大規(guī)模施工時(shí)壓實(shí)質(zhì)量的檢查控制標(biāo)準(zhǔn)。土石路堤填料壓實(shí)質(zhì)量控制，應(yīng)根據(jù)實(shí)際填料的來源配制不同含石量（20~70%）的試樣進(jìn)行室內(nèi)大筒重型擊實(shí)試驗(yàn)，通過試驗(yàn)確定不同含石量（以擊實(shí)后試樣含石量為準(zhǔn)）填料的最大干密度和最佳含水量，給出同一種料的不同含石量最大干密度曲線。在采用細(xì)料壓實(shí)度進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，應(yīng)由試驗(yàn)確定細(xì)料的最大干密度和最佳含水量。對(duì)于