【文章內(nèi)容簡介】 測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度在工程上具有重要意義。抗剪強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法有多種，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用的有直接剪切實(shí)驗(yàn)、三軸壓縮實(shí)驗(yàn)和無測(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試的有十字板剪切實(shí)驗(yàn)、大型直接剪切實(shí)驗(yàn)等。相對(duì)來說，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律性，要比現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試好得多。雖然如此，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的結(jié)果，有時(shí)和理論上的數(shù)據(jù)存在很大的差距。比如，無粘性土的C值應(yīng)為0，而在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)出的值不一定為0，這實(shí)際上也是正常的，因?yàn)樵谖覀兯鶞y(cè)出的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)中，并不是說C值完全代表土的凝聚力，而Φ值也不完全代表內(nèi)摩擦力，而是兩者互相包含，都代表土的抗剪強(qiáng)度的一部分。在有些直接剪切實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)粘聚力C為負(fù)值現(xiàn)象，主要原因在于取標(biāo)準(zhǔn)樣時(shí)，所取試樣的性質(zhì)相差太大所致。也就是說不是同一種性質(zhì)的土拿到一起做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果自然不會(huì)符合規(guī)律。在三軸壓縮實(shí)驗(yàn)中，如果采用不固結(jié)不排水剪，那么從理論上講，抗剪強(qiáng)度包線應(yīng)為水平線，即內(nèi)摩擦角Φ為0，但是實(shí)際測(cè)出的結(jié)果中，總是或多或少地存在一定傾角Φ。造成這種現(xiàn)象的原因，一方面是取土質(zhì)量問題，另一方面在安裝試件時(shí)對(duì)土產(chǎn)生了一定的擾動(dòng)，使土得到了不同程度的固結(jié)等原因。但這并不能說結(jié)果是錯(cuò)誤的，因?yàn)樗从沉送林械膽?yīng)力分布實(shí)際情況，對(duì)于實(shí)際工程來說，有著很大的實(shí)用意義。因此，我們?cè)谂袛鄬?shí)驗(yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確，不能僅從理論上確定，而要考慮多方面客觀因素，結(jié)合實(shí)際分析，以期對(duì)土的受力情況有一個(gè)正確的判斷。 土的固結(jié)實(shí)驗(yàn)成果與抗剪強(qiáng)度之間的聯(lián)系 土的壓縮特性和抗剪強(qiáng)度有著一定的關(guān)系，利用這種關(guān)系，我們可以直觀判斷壓縮結(jié)果和抗剪結(jié)果是否準(zhǔn)確。一般情況下，土的壓縮性越高，壓縮模量越低，而它的快剪強(qiáng)度則越小。當(dāng)然，在有些情況下，要求做固結(jié)快剪，那么，這種關(guān)系可能就不成立了，需要按實(shí)際測(cè)出的強(qiáng)度情況判斷。4 物性實(shí)驗(yàn)成果和力學(xué)實(shí)驗(yàn)成果的統(tǒng)一對(duì)比與分析 土的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)是緊密相關(guān)的。通常情況下，土的物理性質(zhì)基本上能夠決定土的力學(xué)性質(zhì)。因此，在GBJ789中，把它們之間的關(guān)系列成表格，可以根據(jù)土的物理性質(zhì)，判定土的承載力。而在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，也可以此為依據(jù)，做一比較。比如對(duì)于不同的密度、含水量、液、塑限的土，它的抗剪強(qiáng)度、壓縮性質(zhì)有怎樣的變化，隨著做實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增長，慢慢可以從中找出一定的規(guī)律。當(dāng)然由于土的形式的復(fù)雜性，經(jīng)常出現(xiàn)一些意外情況，需要我們本著實(shí)事求是的態(tài)度，保證測(cè)出結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果將土的物性和力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)一起來，必將有利于我們對(duì)土的性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，其中的規(guī)律也有待我們進(jìn)一步探討。 內(nèi)容提要：土是公路建設(shè)中必不可少的建筑材料；土的分類與性質(zhì)關(guān)系著公路工程質(zhì)量；土工試驗(yàn)是土的分類與性質(zhì)驗(yàn)證的重要手段和方法。一、土的分類：翻開中華人民共和國地形圖，清晰可見黑褐色的高原山地；綠色的平原盆地；深藍(lán)色的大海。千百年來由偉大自然力形成地殼表面一層厚厚的由許多細(xì)小礦物顆粒組成的土。土由多種礦物質(zhì)組成，其中含量較多的有氧化鈣CaO、二氧化硅SiO三氧化二鐵Fe2O3高嶺石Ai2O32SiO2 2H2O等。根據(jù)交通運(yùn)輸部的統(tǒng)一規(guī)定，把公路建設(shè)用土分為：巨粒、粗粒、細(xì)粒三類。巨粒組粗粒組細(xì)粒組漂石（塊石）卵石（小塊石）礫類（角礫）砂粉粒粘粒粗中細(xì)粗中細(xì)根據(jù)粒徑范圍。粗粒土分為礫類和砂類，礫類土中有較大一些的顆粒，有較好的強(qiáng)度，含有一定的粘性，是公路建設(shè)較好的材料。砂類土含有多種礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)組合，具有一定砂性和粘性，并且有礫類土的優(yōu)點(diǎn)，便于開挖和碾壓，是公路填筑工程的最好材料。礫類土是由于陽光覆射，雨水浸潤，植物生長等因素石體風(fēng)化形成的。砂類土是由江河遷徙，水流沖涮形成的破碎細(xì)石帶著歲月痕跡形成的。（1）細(xì)粒土可分為粘質(zhì)土、粉質(zhì)土和有機(jī)質(zhì)土三類。根據(jù)塑性指數(shù)，可將其分為高液限粘土和高液限粉土；低液限粘土和低液限粉細(xì)粒土0礫砂顆粒分析曲線圖圖4）%（數(shù)分百量質(zhì)土徑粒某于小mm顆粒粒徑1001011009080706050403020100碾壓遍數(shù)(n)87654附圖2 碾壓遍數(shù)~干密度關(guān)系曲線鋪土厚度45cm鋪土厚度50cmYYYYYYY環(huán)刀法取樣檢測(cè)壓實(shí)度測(cè)振壓后的沉降量振壓8遍靜壓2遍SD235推土機(jī)平料挖掘機(jī)立面取土20T汽車運(yùn)輸，倒退法卸料有機(jī)質(zhì)土粘質(zhì)土粉質(zhì)土土。代號(hào)分別是：高液限粘土CH；高液限粉土MH；低液限粘土CL；低液限粉土ML；高液限有機(jī)質(zhì)土CLO；低液限有機(jī)質(zhì)土MLO。（2）土中含有未完全分解的動(dòng)植物殘骸，和未完全分解的無定形物質(zhì)的土叫作有機(jī)質(zhì)土。粘質(zhì)土具有較強(qiáng)的親水系數(shù)，具有合適的塑性，除一些高粘性土外，都能直接作為路基和路面基層的填筑材料。粘質(zhì)土也能和一些材料結(jié)合組成改良土作為路基和路面基層的填筑材料。是公路工程填筑較好材料。（1）水泥穩(wěn)定土，是較細(xì)粒土中縮性較大的特點(diǎn)，在粘質(zhì)土中加入一定百分比的低標(biāo)號(hào)水泥，減少了土的縮性，增加了土的強(qiáng)度。（2）石灰穩(wěn)定土，是根據(jù)粘質(zhì)土塑性指數(shù)較高，親水系數(shù)較大的特點(diǎn)，加入一定百分比的石灰，改善土的塑性指數(shù)，增加土的強(qiáng)度，還能有效防止裂縫。 A線IP＝(wl20)塑性指數(shù)IP70 B線Wl＝50% A60 B CH 50 CHO40 CL30 CLO MH20 MHOIp=10Ip=6100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 液限Wl%粉質(zhì)土，含單質(zhì)礦物成分較多，親水系數(shù)較小，縮性較小不易碾壓成形，但成形后強(qiáng)度較好。是公路工程的一般材料。符合塑性指數(shù)要求的粉質(zhì)土可以直接作為路基或路面基層的填筑材料。也可以和其它材料結(jié)合作改良土用。粉質(zhì)土加入水泥或石灰，粉煤灰等組成改良土，性質(zhì)與粘質(zhì)土接近，但粉質(zhì)土加入水泥的效果較粘質(zhì)土要好一些。有機(jī)質(zhì)土，應(yīng)根據(jù)各種有機(jī)質(zhì)含量和土的強(qiáng)度大?。–BR值）選擇性的作為路基的填筑材料。高液限粘土、低液限粘土或粉土及易容鹽含量較大，不容物含量較高的土不能用于公路工程。二、土工試驗(yàn)與檢測(cè)土是公路工程施工中最基本的也是用量最大的材料。它的各項(xiàng)性能指標(biāo)非常重要。因此確定和驗(yàn)證土的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)的土工試驗(yàn)和檢測(cè)工作也十分重要。（1）土的含水量試驗(yàn)是相對(duì)于105110℃高溫下所失去的水分和烘干土質(zhì)量的比值（因此也叫相對(duì)含水量）的試驗(yàn)。這一指標(biāo)較為重要，它直接關(guān)系到各種土的可用性和其它相關(guān)指標(biāo)的形成。試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)員一定要作好：試樣的取樣、稱量、烘干的溫度及時(shí)間。（2）液縮限和塑性指數(shù)，是確定細(xì)粒土各種縮性和應(yīng)用的必要指標(biāo)。有效掌握土的干濕，干縮分區(qū)才能進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的驗(yàn)算。每次作試驗(yàn)時(shí)都要對(duì)儀器作以校正。篩土、拌水、悶土和錐入試驗(yàn)一定要認(rèn)真準(zhǔn)確。錐入深度與含水量（hw）關(guān)系圖一定要計(jì)算準(zhǔn)確。3020 A1098 B76 錐入深度h(mm)5 C 4 3 2 10 20 30 10 50 60 70 含水量WL%（3）篩分試驗(yàn)，是確定土的各項(xiàng)粒徑級(jí)配的試驗(yàn)。是對(duì)土樣進(jìn)行規(guī)類的試驗(yàn)。細(xì)粒土和特細(xì)土分別用篩分和比重法進(jìn)行試驗(yàn)。（4）擊實(shí)試驗(yàn)，是土工試驗(yàn)最基本指標(biāo)確定的試驗(yàn)。我國地域廣闊，各地土質(zhì)千差萬別。土的最大干密度和最佳含水量是土方填筑施工質(zhì)量控制的重要指標(biāo)。土樣選取不具代表性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確就不能有效控制工程質(zhì)量。取樣、晾土、篩土、拌土、悶土、擊實(shí)和修樣過程都不能有半點(diǎn)馬虎。（5）CBR承載比試驗(yàn)，CBR是英文簡寫，分為室內(nèi)和室外兩種。室內(nèi)CBR是檢驗(yàn)土的抗壓強(qiáng)能力的指標(biāo)，決定著某種土能否作為路基和基層填筑的材料。目前我國實(shí)行的是機(jī)械壓縮和人工讀表配合法作CBR試驗(yàn)，存在較大的人為誤差，試驗(yàn)時(shí)要對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都作到認(rèn)真仔細(xì)，特別是貫入試驗(yàn)時(shí)記數(shù)、讀數(shù)人員要注意力特別集中，報(bào)數(shù)要快，要準(zhǔn)確無誤。（6）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，是確定石灰、水泥等結(jié)合土強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)。土工施工檢測(cè)，是用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)確定的技術(shù)指標(biāo)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制的檢測(cè)試驗(yàn)。（1）現(xiàn)場(chǎng)含水量，土方填筑時(shí)現(xiàn)場(chǎng)土的含水量一定要檢測(cè)準(zhǔn)確。含水量低于規(guī)定指標(biāo)要加水處理，高于規(guī)定指標(biāo)要晾曬后再施工。這就要求技術(shù)人員合理布點(diǎn)認(rèn)真檢測(cè)，否則就會(huì)影響工程質(zhì)量。（2）填筑厚度，是確定土方壓實(shí)和施工時(shí)間及工效的重要指標(biāo)。計(jì)算土方用量也要用到它。檢測(cè)時(shí)要均勻布點(diǎn)，認(rèn)真測(cè)量，準(zhǔn)確讀數(shù)。（3）改良土或加入其它摻料的結(jié)合料，摻入料摻量檢測(cè)要準(zhǔn)確。（4）壓實(shí)度是土的壓實(shí)干密度（濕質(zhì)量/1+含水量）與擊實(shí)試驗(yàn)確定的標(biāo)準(zhǔn)干密度（最大干密度）的比值。土方填筑時(shí)，土的含水量要略高于最佳含水量2%左右。如果過濕，碾壓時(shí)就會(huì)形成局部軟彈（細(xì)粒土中含水量較大，壓路機(jī)多次碾壓后，部分區(qū)塊土和水達(dá)到飽合，形成泥狀）。這時(shí)就要根據(jù)土的實(shí)際含水量，采取換土或石灰水泥處理后碾壓成形，再進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)。在昌法線公路和沈長高速公路施工中多次應(yīng)用這種方法效果較好。壓實(shí)度是檢測(cè)土方填筑質(zhì)量和壓實(shí)質(zhì)量的最重要指標(biāo)。（5）彎沉檢測(cè)，是檢測(cè)土方路基或土工穩(wěn)定材料基層及路面抗壓強(qiáng)度的另一個(gè)非常重要的指標(biāo)。以標(biāo)準(zhǔn)汽車軸載下，軸距間碾壓后的回彈值為標(biāo)準(zhǔn)。鐵嶺地區(qū)冬夏溫度變化較大，檢測(cè)選在1525℃氣溫時(shí)間段進(jìn)行較為合適。昌圖的許多工程施工中采取在1525℃氣溫時(shí)段和風(fēng)力小于三級(jí)時(shí)段進(jìn)行彎沉檢測(cè)，結(jié)果比較穩(wěn)定可靠。關(guān)于土工試驗(yàn)檢測(cè)還有很多，這里就不一一列舉。土工材料是公路工程建設(shè)的最基本的，也是最重要的材料，因此土工材料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的確定與現(xiàn)場(chǎng)控制的土工試驗(yàn)與檢測(cè)也就成了公路工程建設(shè)的重要工作，一定要作好。 工 試 驗(yàn) 規(guī) 程SD 12887說 明 書粗粒土的土樣制備說明書
粗粒土相對(duì)密度試驗(yàn)說明書
粗粒土擊實(shí)試驗(yàn)說明書
粗粒土滲透試驗(yàn)說明書
無粘性土擾動(dòng)試樣滲透變形及反濾層試驗(yàn)說明書
粗粒土固結(jié)試驗(yàn)說明書
粗粒土直接剪切試驗(yàn)說明書
粗粒土三軸剪切試驗(yàn)說明書
粗粒土多級(jí)加荷三軸剪切試驗(yàn)說明書
粗粒土的土樣制備說明書一、概 述 粗粒土土樣制備的目的，是為了使各項(xiàng)試驗(yàn)所用的土樣制備有統(tǒng)一的程序，并提供具有同一級(jí)配或要求級(jí)配的試樣進(jìn)行各單項(xiàng)試驗(yàn)。為了便于敘述，本規(guī)程將粗粒土分為粘性粗粒土和無粘性粗粒土兩大類。二、試樣級(jí)配的選擇 級(jí)配是影響粗粒土工程特性的重要因素。就同一地區(qū)同一類的土料而言，盡管成因相同，級(jí)配組成也會(huì)有所變化。在挖填方工程中，土料級(jí)配也常會(huì)發(fā)生很大變化，尤以風(fēng)化料更甚。由于級(jí)配變化，其工程特性隨之也不同。因此，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按料場(chǎng)或天然地基的自然級(jí)配，或模擬工程實(shí)際情況合理地選擇試樣級(jí)配，以使試驗(yàn)成果具有代表性。 目前各單位所采用的級(jí)配類型有二：即天然級(jí)配和人工級(jí)配。天然級(jí)配是根據(jù)天然料場(chǎng)或天然地基的天然級(jí)配制備試樣，進(jìn)行各項(xiàng)物理力學(xué)性試驗(yàn)。并按此來確定各項(xiàng)指標(biāo)的范圍及其采用值。由于這種方法具有真實(shí)性和代表性，故為多數(shù)單位所采用。但該法的缺點(diǎn)是工作量太大，按所做一組大型試驗(yàn)，要花較多的人力、物力和時(shí)間。因此，就出現(xiàn)了用人工級(jí)配來代替天然級(jí)配，以便通過少量試驗(yàn)而獲得代表性成果。人工級(jí)配，是根據(jù)料場(chǎng)或?qū)嶋H填料試驗(yàn)所得級(jí)配成果，按統(tǒng)計(jì)方法整理而得出的級(jí)配，隨統(tǒng)計(jì)方法不同有多種型式。如長江水利水電科學(xué)研究院，建議采用土料方量百分率級(jí)配曲線的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[1]，得出典型級(jí)配，包括上包線級(jí)配、下包線級(jí)配和平均級(jí)配；又如石頭河工程指揮部試驗(yàn)室，則根據(jù)多組級(jí)配曲線的外包輪廓線作出，以最細(xì)者為上包線，最粗者為下包線、各組算術(shù)平均為平均級(jí)配[2]。外包級(jí)配是控制料場(chǎng)的極端情況，多用作驗(yàn)證性或探索性試驗(yàn)的依據(jù)，平均級(jí)配曲線系代表料場(chǎng)的平均級(jí)配情況，大多數(shù)都用作進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)的依據(jù)。對(duì)于級(jí)配變化較大的土料，如風(fēng)化料，則不能固定在某一級(jí)配情況下試驗(yàn)，必須在一定范圍內(nèi)進(jìn)行研究。此外，尚有采用小值平均級(jí)配與考慮強(qiáng)度或滲透變形特征進(jìn)行配置，級(jí)配的其他方法［3］、［4］、［5］。 總之，試樣級(jí)配選擇是一個(gè)復(fù)雜的問題，實(shí)際選用時(shí)，必須以反映客觀實(shí)際情況為原則，防止由于試樣級(jí)配選擇不當(dāng)而影響試驗(yàn)成果的可靠性。三、超粒徑顆粒的處理 用原級(jí)配土料進(jìn)行試驗(yàn)是最理想的。但由于儀器尺寸的限制，有時(shí)不得不對(duì)土料中某些超過儀器允許粒徑的顆粒（即超粒徑顆粒）進(jìn)行處理。
粒等量替代超粒徑顆粒，這樣雖可較好地保持粗粒的粗度和骨架作用，但增大了粗粒的均勻性；另一種方法是以允許的最大粒徑至5mm顆粒按比例替代超徑顆粒，這樣既保持了粗粒的骨架作用，又能保持粗粒級(jí)配的連續(xù)性和近似性。
3．相似級(jí)配法 系根據(jù)確定的允許最大粒徑按幾何相似等比例將原土樣粒徑縮小，則顆分曲線平移后，仍保持與原級(jí)配曲線相似，故Cμ、Cc可保持不變，但細(xì)粒含量有所增加。因此，本法只是幾何尺寸相似，還不能全面地模擬原樣的性質(zhì)。理想的模擬材料是：材料的級(jí)配、顆粒形狀、顆粒本身的強(qiáng)度、顆粒表面的粗糙度等等，均應(yīng)與原材料相似。但這種條件是難以滿足的。采用相似級(jí)配法應(yīng)注意的是顆粒級(jí)配曲線的平移，不應(yīng)使其中的細(xì)粒的含量增大到影響原級(jí)配試樣的力學(xué)性質(zhì)。一般來講，細(xì)粒含量不大于15％～3O％，對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響是明顯的。 相似級(jí)配法在國外應(yīng)用較廣，多用于砂礫料及堆石料等無粘性粗粒土的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。近年來，我國也有一些單