粉粒：
粒径0.005≤d≤0.075的颗粒；
粘粒：
粒径d<0.005mm的颗粒。
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？
答：
粒径大于60mm颗粒的质量超过总质量的50%的土称为巨粒土；
粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的50%的土称为粗粒土；
砂类土是粗粒土的一种，其大于2mm颗粒的质量不超过总质量的50%。
巨粒土、粗粒土（包括砂类土）的分类定名，需做颗粒分析试验，然后根据颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等确定。
对于块石土必要时要做岩石抗压强度试验。
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？
答：
细粒土包括粉土和粘性土。
粉土是塑性指数Ip≤10,且粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过50%的土。
需通过颗粒分析试验和液塑限试验确定。
粘性土根据土的塑性指数和液限含水率分类定名，需做液塑限试验确定。
④.（问答）路基填料分类中“细粒含量”的含义是什么？
答：
细粒含量是指粘粒（d≤0.075mm）的质量占总质量的百分数。
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？
答：
良好：
Cu≥5且Cc=1～3
不良：
Cu<5且Cc≠=1～3
其中：
Cu---不均匀系数，Cu=d60/d10；
Cc---曲率系数，Cc=d230/（d10×d60）
式中：
d60d30d10分别为颗粒级配曲线上相应于60%、30%、10%含量颗粒的粒径。
⑥.（问答）路基填料分类中硬块石于软块石是怎样区分的？
答：
硬块石：
单轴饱和抗压强度Rc>30MPa的块石；软块石：
单轴饱和抗压强度Rc<30MPa的块石。
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？
答：
圆锥仪总质量为76g,入土深度10mm。
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？
答：
应根据粒径分组，由大到小，以最先符合者确定。
二、土工试验项目
土工试验项目应根据土的用途决定：
1、原状土。
通过检测结果判定土的工程性质。
①.物理性质：
含水率、密度、颗粒密度（比重）、界限含水率、颗粒分析、渗透、相对密度等。
②.力学性质：
压缩、直剪、三轴压缩、湿陷性和膨胀性等。
③.化学性质：
矿物鉴定、有机质、含盐量等。
④.原位测试：
静载试验、静力触探、动力触探、标准贯入、旁压、十字板剪切等。
2、路基填料。
通过检测结果判定路基填料的性质，用于指导路基填土压实质量控制。
①.物理性质：
含水率、密度、相对密度、颗粒密度（比重）、界限含水率、颗粒分析、击实、有机质、含盐量等。
②.现场检测：
密度、含水率、K30、Evd、Ev2等。
③.级配碎石：
粒径级配、破碎面含量、洛杉矶磨耗率、硫酸钠浸泡损失率、液塑限、塑性指数、粘土团及其他杂质含量、毛体积密度。
④.改良土：
液塑限、塑性指数、颗粒分析、击实（重型）、含灰剂量、无侧限抗压强度
三、土的组成及基本物理指标
1、土的三相体概念
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/cm3）。
②.颗粒密度
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/cm3）,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。
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。
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。
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（%）。
孔隙比与孔隙率之间存在着式（17-9）或（17-10）的关系。
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（%）。
⑦.干密度
表示单位体积内土粒的质量（g/cm3）。
⑧.饱和密度
当土体的孔隙完全为水所充满时，土体的密度（g/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：
3、练习题
1、（填空）一般情况下，土是由（土粒）、（水）、（空气）三相组成。
2、（单选）土粒比重的定义式为：
（A）
A、
B、
C、
D、
3、（单选）干密度的定义为：
（B）
A、
B、
C、
D、
4、（单选）土粒比重的单位是：
（C）
A、kN/m3B、kg/m3C、无D、kPa
5、（单选）对于砾石土、碎石土和级配碎石，宜采用（B）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（BC）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（ACD）
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30cm2，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。
解：
①计算体积:
总体积=30×2=60cm3
干土质量：
128.8/（1+0.136）=113.4g
土粒体积：
113.4/2.71=41.8cm3
空隙体积：
60-41.8=18.2cm3
水的质量：
113.4×13.6%=15.4g
水的体积：
15.4cm3
②计算参数:
孔隙比e=空隙体积/土粒体积=18.2/41.8=0.44
孔隙率n=空隙体积/总体积=18.2/60=0.30
饱和度Sr=水的体积/空隙体积=15.4/18.2=0.85
四、土工试验方法
1、含水率
①、取样：
取扰动土100-300g
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、检验标准：
《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004
④、烘干法数据处理：
ω=m-ms/ms×100%
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
⑤、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%。
练习题
1、（多选）含水量测定的方法有（ABC）
A、烘干法B、酒精燃烧法C、碳化钙法D、比重法
2、（问答）常用的测试含水量的方法有哪些？
并说明各自的适用范围。
答：
1、烘干法（适用于各种土）
2、酒精燃烧法（适用于除含有机质和含结晶水的土）
3、炒干法（适用于粗粒土）
4、碳化钙法（适用于细粒土）。
2、密度
①、试验目的：
测定土的密度，用于计算土的干密度、压实度、孔隙比、孔隙率、饱和度等指标。
②、检测方法及适用范围：
a、环刀法：
适用于粉土和粘性土。
b、蜡封法：
适用于环刀难以切削并易碎裂的土。
c、灌砂法、气囊法：
适用于现场测定最大粒径小于20mm的土密度。
d、灌水法：
适用于现场测定最大粒径小于60mm的土密度。
e、核子射线法：
适用于现场测定填料为细粒土、砂类土的压实密度。
③、检验标准：
《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004
④、灌砂法测定密度的步骤
a.按土的最大粒径不大于20mm的要求选定试坑位置，将试坑位置的地面铲平，其面积略大于试坑直径150mm，按试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度200mm处，边挖边将挖出的土放入盛土容器内，称土的质量，准确至10g，然后取代表性土样测定含水率。
b.向容砂瓶内灌满标准砂，关阀门，称灌满标准砂的密度测定器的总质量，准确至5g。
c.将密度测定器倒置（灌砂漏斗口向下）于挖好的坑口上,打开阀门,使密度测定器内的标准砂流入坑内,当密度测定器内标准砂停止流动时关闭阀门。
d.称密度测定器和剩余标准砂的质量mr5，准确至5g。
并计算灌满试坑所用标准砂的质量（msr=mr3－mr4－mr5）。
e.试验结果计算：
式中msr——灌满试坑所用标准砂的质量（g）；
mp----取自试坑内土的质量（g）。
⑤、灌砂法注意事项
a.允许偏差：
两次平行误差不得超过0.03g/cm3。
b、灌砂筒必须进行标定；标准砂的密度也必须进行标定，并保持干燥状态，受潮或重新进样必须重新标定。
c、灌砂法测试表面必须清理干净、平坦；试坑必须垂直，不能鼓肚。
练习题
1、（单选）灌砂法测定土的密度之前，要求标定的内容有（C）。
A、一项B、二项C、三项D、四项
2、（多选）密度测定方法有（ABD）
A、环刀法B、腊封法C、比重法D、灌砂法
3、（判断）灌砂法测定密度应进行两次平行测定，两次测定的差值不得大于0.05g/cm3。
（×）
3、颗粒密度
①、检测目的：
测定土的颗粒密度，用于计算土的孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。
（土体内固体颗粒质量与颗粒体积之比值，即为颗粒密度）
②、检测方法及适用范围：
a、比重瓶法：
粒径小于5mm的土；
b、浮称法：
粒径大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的颗粒含量应小于总土质量的10%。
c、虹吸法：
粒径大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的颗粒含量应大于总土质量的10%。
d、当土中含有小于5mm和大于5mm的颗粒时，则分别用量瓶法、浮称法或虹吸法测定不同粒径时的颗粒密度，平均颗粒密度按下式计算：
ρsm=1/（P1/ρs1+P2/ρs2）
其中：
ρsm平均颗粒密度（g/cm3）
P1、P2大于和小于5mm粒径的土粒质量占总质量的质量分数
ρs1、ρs2大于和小于5mm粒径的颗粒密度
③、检验标准：
《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004
④、比重瓶法试验操作步骤
a．一般土的颗粒密度应采用纯水测定；当土中含有可溶盐、亲水性胶体或有机质，应采用中性液体（如煤油）测定。
b.量瓶在使用前必须进行量瓶和水（或中性液体）总质量的校正，其校正方法应按附录A规定进行。
c.将量瓶烘干，取烘干土15g装入100mL量瓶内（若用50mL量瓶，宜取10g），称量瓶和土的总质量，准确至0.001g。
d.向已装有干土的量瓶内注入纯水至量瓶的一半处，摇动量瓶，然后将量瓶放在砂浴上煮沸。
煮沸时间自悬液沸腾时算起，砂土及粉土不少于30min，黏土及粉质黏土不少于1h。
e.煮沸完毕，取下量瓶，冷却至接近室温，将事先煮沸并冷却的纯水注入量瓶至近满（有恒温水槽时，可将量瓶放于恒温水槽内）。
待瓶内悬液温度稳定及悬液上部澄清时，塞好瓶塞，使多余水分自瓶塞毛细管中溢出，将瓶外壁上的水分擦干后，称量瓶、水和土总质量，准确至0.001g。
并测定量瓶内水的温度，准确至0.5℃。
f.根据测得的温度，从已绘制的“温度与量瓶和水的总质量关系曲线”中查得量瓶和水的总质量。
g.本试验称量应准确至0.001g。
h.结果处理
（6.2.3－1）
用纯水测定时
式中ρs——颗粒密度（g/cm3）,计算至0.01g/cm3；
mpw——量瓶和水的总质量（g）；
mpws——量瓶、水和土的总质量（g）；
md——干试样质量（g）；
ρwT——T℃时水的密度（g/cm3）。
⑤．浮称法试验操作步骤
a.取粒径大于5mm的代表性试样约1000g，用清水洗净后，将试样浸在15～25℃的水中，浸泡24h后取出，将试样放在湿毛巾上滚擦或擦干（以颗粒表面无发亮水膜为准），即得饱和面干试样，称饱和面干试样质量（mb）。
b.将铁丝筐浸入水中，称铁丝筐在水中的质量（m1）.
C.将已知质量的饱和面干试样全部放入铁丝筐中，缓缓浸没于水中，并在水中摇晃至无气泡逸出为止，称铁丝筐和试样在水中总质量（m2），并测定盛水容器内水温，准确至0.5℃。
d.取出铁丝筐中的全部试样放于瓷盘中，吸去盘中余水，置于105~110℃烘箱中烘4~6h，取出冷却至室温，称烘干试样的质量（md）。
e.本试验称量应准确至0.2g。
f.试验结果应按下列公式计算：
式中mI——铁丝筐在水中的质量（g）;
m2——铁丝筐和试样在水中总质量（g）。
⑥、允许偏差：
平行测定的差值，不得大于0.02g/cm3，取两次的算术平均值。
练习题
1、（问答）检测土的颗粒密度的目的是什么？
答：
测定土的颗粒密度，用于计算土的孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。
2、（问答）颗粒密度的常规检测方法有哪些？
各适用于什么土？
答：
比重瓶法----适用于粒径小于5mm的土；
浮称法：
----适用于粒径大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的颗粒含量应小于总土质量的10%。
虹吸法：
----适用于粒径大于、等于5mm的土，且其中大于20mm的颗粒含量应大于总土质量的10%。
3、（问答）当土中既含有小于5mm的土也含有大于5mm的土时，土的颗粒密度应怎样测定？
答：
小于5mm的土用比重瓶法测定，大于5mm的土用浮称法或虹吸法测定，平均颗粒密度按下式计算：
ρsm=1/（P1/ρs1+P2/ρs2）
4、颗粒分析
①．试验目的：
测定土的粒径级配，为土的分类定名洪成应用提供依据。
②．检验标准：
《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004
③．检验方法和适用范围：
筛析法：
≤60mm，>0.075mm的土
密度计法或移液管法：
<0.075mm的土
当土中含有大于或小于0.074mm的土各超过总质量的10%时，应联合使用筛析法和密度计法或移液管法。
④．筛析法
1）.试验筛：
粗筛：
孔径为60、40、20、10、5、2mm
细筛：
孔径为2、1、0.5、0.25、0.075mm
2）.操作步骤
A..无凝聚性土的试验：
a.视土样颗粒大小，用四分对角线法按表7.2.2的规定取样数量，取代表性风干试样。
当称量小于500g时，应准确至0.1g；当称量大于500g时，应准确至1g。
b.将试样过2mm筛，称筛上或筛下的试样质量，当筛下的试样质量小于试样总质量的10％时，不作细筛分析；当筛上的试样质量小于试样总质量的10％时，不作粗筛分析。
c.取过2mm筛上的试样倒入依次叠好的粗筛最上层筛中；筛下的试样倒入依次叠好的细筛最上层筛中，进行筛析。
细筛宜置于筛析机上震筛，震筛时间为10～15min。
d.按由上而下的顺序将各筛取下，于白瓷盘上用手拍叩摇晃，检查各筛，直至筛净为止，筛下的试样应收放入下一级筛内，最后称各级筛上及底盘内试样的质量，应准确至0.1g。
e.筛后各级筛上和底盘内试样质量的总和与筛前试样总质量的差值，不得大于试样总质量的1％。
B.含有黏土粒的砂类土的试验：
a.先将土样放在橡皮板上，用木碾充分碾散黏结的土团块，然后按本条1款要求称取试样，置于盛有清水的容器内充分搅拌，使试样中的粗细颗粒完全分离。
b.将容器中的试样悬液通过2mm筛，边翻动、边冲洗、边过筛，直到筛上仅留大于2mm的土粒为止。
取筛上的试样风干后称量，准确至0.1g，然后按本条1款3）～5）项各步骤进行粗筛分析。
c.取过2mm筛下的悬液，用带橡皮头的研杵研磨，使通过0.075mm筛，筛上土粒反复加清水研磨过筛，直至悬液澄清为止，将筛上的试样烘干称量，准确至0.1g，然后按本条1款3）～5）项各步骤进行细筛分析。
d.当小于0.075mm试样质量超过试样总质量的10％时，应按本标准密度计法或移液管法测定小于0.075mm的颗粒组成。
3）.计算：
小于某粒径的土的质量百分率X=A/B*P
⑤.比重计法
1）.仪器设备：
a.密度计：
密度计应按本规程附录B校正。
甲种：
刻度单位以摄氏20℃时每1000ml悬液内所含试样质量的克数表示。
刻度自－5～50，分度值为0.5。
乙种：
刻度单位以摄氏20℃时悬液的相对密度表示。
刻度自0.995～1.020，分度值为0.0002。
b.量筒：
高约420mm，内径约60mm，容积1000ml，刻度0～1000ml，分度值为10ml。
c.细筛：
孔径为2、0.5、0.25、0.075mm。
d.洗筛：
孔径为0.075mm。
e.洗筛漏斗：
上口直径略大于洗筛直径，下口直径略小于量筒直径。
f.天平、烘箱等
2）.准备工作
a.试样制备：
称取具有代表性风干试样200～300g，过2mm筛，求出筛上试样占试样总质量的百分数。
取筛下试样测定风干含水率。
b.密度计温度校正
c.分散剂校正
d.分散剂处理（一般用氨水）
pH<6.5NaOH
pH6.5～7.5NaC204草酸钠
pH>7.5（NaPO3）6六偏磷酸钠
3）.操作步骤
a.将称好的干土倒入锥形烧瓶，注入蒸馏水20ml浸泡一昼夜，加入分散剂。
b.摇荡后的烧瓶放在电炉上煮沸40min后，冷却。
c.倒入1000ml的量筒中，注入蒸馏水至刻度。
d.搅拌，1min往返30次。
e.取出搅拌器，开动秒表，测记0.5、1.0、5、15、30、60、120、240、1440min比重计读数
4）数据处理。
按讲义7.3.4.。
求出小于某粒径的土的质量百分率X=A/B*P
⑥．在半对数坐标纸上绘制粒径分布曲线
计算：
不均匀系数Cu=d60/d10曲率系数Cc=d230/（d60*d10）
d10、d30、d60分别为颗粒级配曲线上10%、30%、60%含量的粒径。
判定级配：
级配良好：
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