公路土工试验规程条文说明.doc
《公路土工试验规程条文说明.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路土工试验规程条文说明.doc（58页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
公路土工试验规程条文说明JTJ051-93
公路土工试验规程条文说明JTJO51-93
修订说明
根据交通部工程管理司下达修订《公路土工试验规程JTJO51-85》（以下简称《85规程》）的任务，交通部公路科学研究所和参加单位在1990至1992的三年时间内，遵照1989年10月在西安召开的《85规程》座谈会纪要精神，以两个现行国家标准《土工试验方法标准GBJ123－88》和《土的分类标准GBJ145-90》为基础，对《85规程》进行了修订，又参考1988年实施的国家标准《森林土壤分析方法》，对化学性质试验也进行了修订，这次修订的主要内容为：
一、土分类：
遵照国家标准《GBJ145-90》，对《85规程》中的公路土分类进行了较大的修改。
二、含水量：
取消了炒干法。
三、密度试验：
以灌水法取代水袋法；以灌砂筒和标定罐取代由漏斗、漏斗架、防风筒和套环组成的灌砂法密度试验仪；以电动取土器法取代手工取土器法。
四、比重试验：
取消了比重瓶的计算校正法；增列了浮称法和虹吸筒法。
五、颗粒分析试验：
增加了甲种比重计法。
六、收缩试验：
增列了原状土收缩试验。
七、膨胀试验：
增加了有荷载膨胀量试验和膨胀力试验。
八、增列了对粗粒土和巨粒土的最大干密度试验。
九、回弹模量试验：
增列了强度仪法；取消了抗压法。
十、直接剪切试验：
增列了粘质土的侵剪试验。
十一、取消了十字板剪切试验和无凝聚性土天然坡角试验。
十二、酸碱度试验：
删去了比色法。
十三、易溶盐试验：
修订了硫酸根测定的质量法和EDTA间接配位滴定法；增列了钠、钾离子的火焰光度法；删去了钠、钾离子总量的计算。
十四、中溶盐试验：
删去了容量法；增列了质量法。
十五、难溶盐试验：
删去了容量法。
十六、阳离子交换量试验：
删去了“酸性土交换性盐基组成的测定”和“石灰性土代换性钙的测定。
”
十七、矿物成分试验：
删去了氧化钛、五氧化二磷及氧化钠、氧化钾的计算。
十八、增列了各项化学性质试验结果的允许差表（附录C）和二氧化碳密度表（附录D）。
为便于有关设计、施工、科研、教学等单位人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，《公路土工试验规程》编制组根据建设部《工程建设技术标准编写暂行办法》（91年建标技字第32号文）的统一要求，按《公路土工试验规程》的章、节、条顺序，编制《公路土工试验规程条文说明》，供国内公路部门和单位参考。
在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见直接函寄北京北三环中路48号交通部公路科学研究所（邮政编码100088）。
目录
1总则
2土的工程分类
2.1一般规定
2.2巨粒土分类
2.3粗粒士分类
2.4细粒土分类
2.5特殊土分类
2.6土的简易鉴别分类和描述
3土样的采集、运输和保管
4土样和试样制备
5含水量试验
5.1烘干法
5.2酒精燃烧法
5.3比重法
5.4碳化钙气压法
6密度试验
6.1环刀法
6.2电动取土器法
6.3蜡封法
6.4灌水法
6.5灌砂法
7比重试验
7.1比重瓶法
7.2浮称法
7.3虹吸筒法
8颗粒分析试验
8.1筛分法
8.2比重计法
8.3移液管法
9界限含水量试验
9.l液限塑限联合测定法
9.2滚援法塑限试验
9.3缩限试验
10收缩试验
11天然稠度试验
12砂的相对密实度试验
13膨胀试验
13.l自由膨胀率试验
13.2无荷载膨胀量试验
13.3有荷载膨胀量试验
13.4膨胀力试验
14毛细管水上升高度试验
15渗透试验
15.l常水头渗透试验
15.2变水头渗透试验
16击实试验
17粗粒土和巨粒土最大干密度试验
17.1振动台法
17.2表面振动压实仪法
18承载比（CBR）试验
19回弹模量试验
19.1承载板法
19.2强度仪法
1总则
1.0.1本规程包括29个测定土的基本工程性质的试验项目。
修订本规程的目的是使公路系统的试验室在进行土工试验时有一个统一的试验准则，使所有的试验结果具有一致性和可比性。
1.0.3至1.0.4共性技术要求系指土的物理、水理、力学和化学性质试验中带共性的要求或标准，内容涉及土性指标的选择、成果整理、指标换算和试验报告等，是参考其他部门经验并结合公路工程特点制订的。
1.0.5本规程中土的工程分类系以国家标准《土的分类标准GBJ145-90》为基础进行编制的，各项基本试验遵照《土工试验方法标准GBJ123-88》对《公路土工试验现程JTJ051-85》（以下简称《85规程》）进行了修订。
2土的工程分类
2.1一般规定
2.1.1本分类以《土的分类标准GBJ145-90》为基础，系为公路岩土工程进行分类而编制，属专门分类标准。
内容包括对土类进行鉴别；确定其名称和代号，并给以必要的描述。
由此可使公路工程用土的名称统一，并对土的工程性质具有定性的了解。
2.1.2土的工程分类是土工试验方法的内容之一，故分类试验应遵照本规程有关试验项目中规定的方法和要求进行。
2.1.3本分类将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土，可以满足一般的工程需要。
由于土分类系按扰动试样进行，因此，土的天然状态如密度的松紧，含水状态的干、湿，结构状态的成层或各向异性，历史应力为正常固结或超固结等，分类中均未考虑，也不可能考虑。
为此，象软土、冻土等都没有列入本标准。
土的地质成因对土的性质有一定影响，但目前还没有反映这种因素的定量指标，而且属于同一成因的土类，其性质也会千差万别，所以绝大多数分类都不按成因划分土类。
填土实际上是一种无确定概念的材料，可以是本标准所包括的各种土类，也可以是建筑房碴或工业弃料，遇到这种情况，建议在试样描述中详细记录说明。
盐渍土是我国西北地区分布较广的土类，本标准将其并入特殊土，
但以含盐量作为划分依据。
2.1.4粗粒土的性质主要决定于土颗粒的粒径分布和特征，而细粒土的性质却主要取决于土粒和水相互作用的状态，即决定于土的塑性。
土中有机质对土的工程性质也有影响。
土颗粒的分布特征可用筛分法确定，土的塑性指标易于借常规试验测定。
这些特征和指标也可在现场凭目测和触感的经验方法估计，根据这些特征和指标判别土类，即能反映土的主要物理力学性质，操作也方便。
2.1.5粒组划分界限系反映土的某些性质改变的粒径值，如具有分子运动、毛细管水上升、亲水性、渗透性等。
本分类采用的粒组范围主要是根据国外标准并结合实际应用而规定的。
关于粘粒与粉粒的交界粒径，目前世界多数国家已采用0.002mm作为标准。
《GBJ145-90》采用0.005mm作为粘粒上限。
但鉴于我国公路部门在过去多采用0.002mm作为粘粒上限，路基路面设计、施工中有关参数例如土基回弹模量，路基填土高度等的提出，均以此作为基础，故宜采用0.002mm作为粘粒上限。
又鉴于活动性指标a计算公式a＝Ｉｐ/C中的C系指小于0.002mm的颗粒含量；根据一千多个土样试验结果的回归分析，发现活动性指数α与粘粒（＜0.002mm）含量C呈α＝αC-β的曲线关系。
因此，用0.002mm作为粘粒上限，更能反映土的活性。
2.1.6粗粒土的可压实性、强度、压缩性和渗透性等均与土的级配有关。
Cu和Cc两指标是国际通用指标。
2.1.7塑性图是美、英、日、德等国长期用于细粒土分类标准，国际上称它为卡氏（Casagrannde）塑性图。
图中的液限是由国外广泛应用的卡氏蝶式仪测定的。
为照顾到我国实际情况，《GBJ145-90》采用了两个液限标准ωL和ωL10，ωL与蝶式仪液限时的不排水强度等效，为此，《GBJI45-90》规定，如果测定土的液限采用蝶式仪或相当于76g锥入土深度17mm，或其它认可的等效方法（如10Og锥入土深度20mm），均可采用图2.4.3的塑性图进行分类。
ωL10为76g锥入土深度10mm时的液限。
在一个国家同时出现两个波限标准，不能算是标准，而且容易造成混乱。
在公路系统，宜采用100g锥液限标准。
为了不使分类过细，仍如《GBJ145-90》一样，塑性图只采用A、B两条线，A线上有机土分别用CHO和CLO表示。
2.1.3本分类采用的各种代号和国外采用的相同。
只是几种特殊土的代号系本标准所规定，以免与其它代号相混。
国际上对漂石与块石、卵石与小块石、砾石与角砾均用同一代号表示，不易区分，建议用棱角形“angular”的第一个字母“a”作为B、Cb和G的脚标加以区分，即块石为Ba，小块石为Cba，角砾为Ga。
2.2巨粒土分类
2.2.1与国外分类相比，巨粒土分类体系是我国分类标准的特色之一。
本分类将含巨粒的土分为三档：
土中巨粒组质量超过总质量50％的土称巨粒土，这时巨粒在土中起骨架作用，决定着土的主要性状。
土中巨粒组质量为总质量50％～15％时，土占优势，巨粒部分起骨架作用，部分起充填作用，笼统称为漂（卵）石质土。
土中巨粒组质量少于总质量15％时，巨粒体积将不足试样总体积的10％，可视为散布在土内的零星颗粒，对土的总体性状不致有明显影响，故可舍去不计，扣除巨粒后土样按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名。
2.2.2至2.2.6土中巨粒组质量多于试样总质量75％时，它们在土中所占体积已超过2/3，形成了骨架，对土的性状起主宰作用，这类土应称（纯）巨粒土。
巨粒组为总质量的75％～50％，巨粒虽起主要作用，但土料的影响也不可忽视，为简化起见，定名为漂（卵）石夹土。
漂石质量多于总质量50％的土称漂石。
这里漂石含量以试样总质量计，是为了与我国一些专门标准中的累积含量的概念取得一致。
漂石质量少于总质量50％的土称卵石，从土的力学性质来看，此种土可能被“降级”使用、因为此时漂石粒质量可能比卵石粒的还要多。
漂（卵）石夹上的划分也基于上述考虑。
漂（卵）石质土是根据习惯概念分类定名。
2.3粗粒土分类
2.3.2砾类土按其中含细粒组的多少可分为三档。
当细粒组含量少于5％时，细粒对砾类土性质无甚影响，应认为是（纯）砾。
此时级配对土的性质有明显影响，应予考虑。
本分类采用的两个级配指标和界限系根据我国长期工程经验，并参考国外主要标准确定的。
2.3.3砂类土的分类定名和砾石土—一对应；是符合一般习惯推理的。
2.4细粒土分类
2.4.1细粒土可分为以下几种情况：
一、土内粗粒组含量少于总质量的25％时，粗粒零星散布，对土的性质影响不大，故称（纯）细粒土。
二、土内粗粒组含量为总质量的25％～50％时，粗粒已能起部分骨架作用，对土的性状有相当影响，理应在定名时予以反映。
三、有机质成分对土的物理力学性质有不同程度的影响，分类时应予以反映。
2.4.2根据本标准的土分类体系可将《85规程》原新老土名对照表修改如表2.4.2。
鉴于老土名系按颗粒组成机械地划分，不同于新的分类体系，要完全套用新土名和代号是有困难的，因此，只能作大致的对照。
从表2.4.2可以看出，一个老土名可能出现两个新土名，表明老分类法的不合理性。
2.4.3利用塑性图进行细粒土分类的依据见本规程2.1.7说明。
图中土类划分界限是按国际上广泛应用的标准和我国以往长期采用的按塑性指数Ip分类的标准确定的。
图2.4.3中Ip＝10和Ip＝6两条横虚线之间的区域系过渡区，可能由低液限粉土ML过渡为低液限粘土CL。
2.4.5分类指标有时正好位于划分界限上，此时应该从工程安全角度出发，确定土名称。
2.4.8土中有机质成分可能是未完全分解的动植物残骸，也可能是经过完全分解而失去原成分性质的深色无定形物质，通常可由外观识别。
目前对有机质含量缺少公认的测试方法，故各国的同类标准都按经验判别，用土烘烤后液限降低来判别，就是经验方法之一。
2．4.9根据我国各地40O0余组有机质土的塑性指数Ip和液限ωL（76g锥液限标准）回归分析，得它们在塑性图上的分布如图2.4.9其中沿海和内陆冲积河漫滩相的有机质土位于A线以上，而内陆湖泊相沉积的有机质土则位于A线以下。
A线以上有机质土的烧失量一般为5％～10％，A线以下的则均在15％以上，而且距A线愈远，烧失量愈大。
1983年，美国ASW修订土分类标准时，也发现A线以上有有机质土存在；英国BSCS-1981同样承认了这个事实。
我国杨可铭早在1981年就提出了这样的研究成果。
A线以上的有机质仍按细粒土分类，只是在土类代号后缀以有机质代号“O”。
2.5特殊土分类
2.5.1特殊土在塑性图上的分布位置是根据我国大量实测资料统计后得到的，国外尚未发现过类似的成果。
由于不同特殊土的成因，矿物成分、结构与一般土有别，因此，它们在塑性图上各占据一定的范围是理所当然的。
黄土在粒度上粉粒含量高，其中的粘土矿物成分以次生的高岭石为主，故主要集中于A线以上的低液限区。
膨胀土是高分散性的粘土，其矿物成分中亲水的蒙脱石含量较其它土为多；根据近2000组资料的分析，它们均在A线以上。
红粘土的粘粒含量一般为50％～70％，属粘土；但由于它们富含铁铝，天然状态下呈团粒结构，使按常规方法测得的塑性指数偏低而落于A线之下，并且发现，凡是落在A线以上的红粘土，其矿物成分中总是混入了一定量的蒙脱石和蛭石等亲水物质，这样的红粘土与A线以下的有明显区别，而且有强烈的膨胀性，如果它们位于膨胀土范围内，应当视为膨胀土。
盐渍土根据被利用的土层中平均总盐量可分为四档。
盐渍土（saltysoil）的代号S和砂（sand）的代号相重复，故以代号St表示。
2.6土的简易鉴别、分类和描述
2.6.1至2.6.7简易鉴别分类主要是为现场勘察制订的，也可供试验室开启试样时初步判别土类。
本标准的简易鉴别分类方法是根据国内外广泛应用的方法，结合多年实践经验确定的。
几种简易鉴别的具体方法是根据我国工程勘察多年实践经验规定的，对每一种鉴别结果均以三个档次表示，由此可以对土类进行较可靠的评价。
2.6.8至2.6.9细粒土的简易鉴别分类方法是根据8种规程与手册以及国外6种权威性的规程与标准，结合北京市勘察院多年来的工程勘察经验提出的。
2.6.10单独的土分类名称和代号不能反映其原位状态和某些特殊状态。
本条例内容为描述土性状的最基本内容，以便为土的利用提供更准确的依据。
2.6.11土的描述是工程中利用土或评价土的重要依据，故描述的重点应密切结合工程需要。
例如，用土作填料时，其天然含水量，有机质含量，粗细粒的搭配情况，土层分布以及厚度等均直接影响到土料的适宜性和蕴藏量的估计等。
如土用作建筑物地基，稠度状态和结构等，都与地基承载力、渗透性关系密切。
3土样的采集、运输和保管
3.0.1至3.0.3土样的采集、运输和保管，是完成土工试验极其重要的环节。
如果送到试验室的土样不符合要求，没有代表性，那么，任何精密的仪器和审慎的操作都将毫无意义。
故本规程根据公路专业的特点和不同的工程性质，分别规定出采样的土体状态、取样方法、土样数量及‘取样记录’。
并对包装、运输与管理给出具体规定。
每项试验所需土样的多少和土样的工程分类、土样状态及土的最大粒径有关，应参照表3.0.1采取。
扰动土按质量计，原状土按体积计。
工程（或委托）单位，将土样送到试验室的同时，必须附送‘委托试验书’，以便试验室核对验收，从而保证试样的品质，进行有效试验。
4土样和试样制备
4.0.1至4.0.6本规程要求统一土样和试样的制备程序和方法，以提高试验资料的可比性。
本规程适用干扰动土样的预备程序、扰动或原状土样的制备程序。
扰动土样的制备，包括风干、碾散、过筛、匀土、分样和贮存等预备程序以及制备试样程序。
扰动土样的制备，视实际情况，分别按击实试验规程中标准击实方法制样，对中小型填方工程可按击样法或压样法进行。
原状上的开土、土样描述及试样制备强调了对土样质量的鉴别。
为保证试验结果的可靠性，质量不符要求的原状土样不能做力学性质试验。
4.0.7至4.0.9根据土样的渗透性采用浸水（毛细管）饱和法和真空饱和法。
一般渗透系数大于10-4cm/s，采用浸水饱和；小于10-4cm/s采用真空饱和。
渗透系数可以预估，不一定实测。
浸水饱和，费时很多，可考虑使用高水头或负压的方法，减少饱和时间。
二氧化碳和反压力饱和是目前较好的饱和方法，但需要一定的仪器设备，故本规程没有列入。
在三轴压缩试验中，列有反压力饱和及二氧化碳饱和。
5含水量试验
5.1烘干法
5.1.1含水量是土的基本物理指标之一，它反映土的状态，它的变化将使土的一系列力学性质随之而异；它又是计算土的干密度、孔隙比、饱和度等项指标的依据，是检测土工构筑物施工质量的重要指标。
含水量试验以烘干法为室内的标准方法，精度高，应用广。
5.1.2烘干法一般采用能控制恒温的电热供箱。
5.1.3鉴于目前国内外一些主要土工试验标准多数以105～110℃为标准，故本试验规定烘干湿度为105～11O℃。
试样烘至恒量所需的时间与土类及取土数量有关。
本试验规定土量为15～30g，对砂类土宜烘6～8h，粘质土宜烘8～10h。
砂类土、砾类土因持水性差，颗粒大小相差悬殊，水分变化大，所以试样应多取一些，本规程规定取50g。
对有机质含量超过5％的土，因土质不均匀，采用烘干法时，除注明有机质含量外，亦应取50g。
有机质土在105～11O℃温度下经长时间烘干后，有机质特别是腐植酸会在烘干过程中逐渐分解而不断损失，使测得的含水量比实际的含水量大，土中有机质含量越高，误差越大。
故本规程对有机质含量超过5％的土，规定在65～70℃的恒温下进行烘干。
5.2酒精燃烧法
5.2.1在试样中加入酒精，利用酒精在土上燃烧，使土中水分蒸发，将土样烘干，是快速简易测定且较准确的方法之一；适用于在没有烘箱或土样较少的条件下，对细粒土进行含水量测定。
5.2.2酒精纯度要求达95％。
5.2.3取代表性试样时，砂类土数量应多于粘质土。
5.3比重法
5.3.1通过本法试验，测定湿土体积，估计土粒比重，间接计算土的含水量。
由于试验时没有考虑温度的影响，所得结果准确度较差。
土内气体能否充分排出，直接影响试验结果的精度，故比重法仅适用于砂类土。
5.3.2本试验需用的主要设备为容积500mL以上的玻璃瓶。
5.3.3土样倒入未盛满水的玻璃瓶中后，用玻璃棒充分搅拌悬液，使空气完全排出，因土内气体能否充分排出会直接影响试验结果的精度。
5.4碳化钙气压法
5.4.1至5.4.2用碳化钙气压法测定土的含水量，属简单快速测定法。
早在1967年，美国各州公路和运输工作者协会（AASHTO）就已列入正式规程，1974年进行了修订。
仪器分大小两种型号，大号装试样约26g（3勺），适用于低含水量（5％）的情况；小号装试样约6g，适用于含水量较高（20％）的情况。
如按比例法使用一半试样，则含水量的测定范围可以相应地提高。
美国的快速含水量测定仪只适用于细粒土，大号仪器所用试样要求无颗粒留在5mm筛上，而小号仪器则不允许含任何大于0.074mm（200号筛）的颗粒。
待测定水分的材料于仪器罐体内与吸水剂接触，在罐体密封状态下，吸水剂与材料中的水分发生化学反应，产生乙炔气体，其化学方程为：
从化学方程中可以看出，乙炔（C2H4）的数量根据材料水分的数量而定。
乙炔气体所产生的压力，与材料中的水分质量成正比。
压力使指针转动，通过与烘箱标定，由压力表盘转换为含水量百分数表盘，直接读出含水量。
气压法工作原理如图5.4.2所示。
交通部公路科学研究所与北京科学仪器厂合作，研制成HKC-2O0型和HKC-3O型含水量快速测定仪。
HKC-20O型用于＜4Omm砂砾料含水量的测定，试样取200g，含水量测定范围为O～12％；用比例法取100g试样，含水量测定范围增至O～27％。
HKC-30型用于路基土和一些稳定土（如石灰、水泥、粉煤灰等稳定土）含水量的测定，含水量测定范围0～31％，用比例法取15g土样，则含水量测定范围为0～90％。
与美国的类似仪器相比，HKC-200型和HKC-30型两种仪器的特点在于：
不仅适于细粒土，还适用于含粗颗粒的砂砾料，即适用范围扩大至路面材料；试样用量增多，大号仪器增至约8倍，小号仪器增至约5倍，从而能提高试验精度；含水量的测定范围也大大提高。
因此，我们生产的仪器更适合于我国道路工程的实际情况，更便于实用。
乙炔是易燃易爆气体，根据有关乙炔规范，最大爆炸压力约为工作压力的7～10倍。
根据仪器的操作使用要求，确定工作压力为0～250kPa，工作最大压力为300kPa，设计压力为4000kPa。
在仪器的研制过程中，我们选用了各种规格的砂芯过滤板、蚕丝、化纤、绵纶棕丝、不锈钢材料的筛。
在试验中，发现网孔目直径与土颗粒尺寸接近时，仪器失去作用，仪器本身必须允许一部分土的微粒透过滤网进入表接头内。
试验结果表明，仪器过滤网采用多层不锈钢网比较合适。
在仪器试制中，采用钢球作为粉碎球，以便粉碎被测材料。
为避免钢球在碰撞中产生火花，对钢球表面进行镀银处理。
每台仪器配有一小勺，用来计量吸水剂，一平勺吸水剂约8g。
设1g水需吸水剂为xg，则根据乙炔与水作用的化学方程可得：
64:
X=36:
1
X=l.78（g）
HKC-200型的试样质量200g，含水量测定范围0～12％，当含水量为12％时，共计水量21．43g。
需吸水剂质量：
HKC-3O型在实际使用中更优于国外同类产品。
5.4.3国外的吸水剂是专利产品，价格昂贵，不能依靠国外进口。
从1980年起，我们对国内有关产品取样试用，大多数效果不佳，其中江苏吴县石灰氮厂生产的Ⅰ型电石粉，可以满足试验要求。
5.4.4在试样含水量较大而又无把握确定含水量的大概范围的情况下，宜先试用比例法，防止过大的含水量超过仪器的测量范围，操作时应予注意。
6密度试验
6.1环刀法
6.1.1密度是土的基本物理性指标之一，用它可以换算土的干密度、孔隙比、孔隙率、饱和度等指标。
无论在室内试验或野外勘察以及施工质量控制中，均须测定密度。
环刀法只能用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。
环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍采用。
6.1.2在室内做密度试验，考虑到与剪切、固结
升级会员 