《公路水运检测道路工程》第二章第四、五节知识点
第四节 土的力学性质试验1.1击实试验
1. 击实：指采用人工或机械对土世家夯实压能量（如打夯、碾压、振动碾压等方式），使土颗粒重新排列紧密。
2. 研究土的压实性常用的方法包括现场填筑试验和室内击实试验两种。
3. 室内击实试验方法适用于细粒土。
4. 室内击实试验分为轻型击实和重型击实。
5. 大尺寸试筒要求其最小尺寸大于土样中最大颗粒粒径的5倍以上，并且击实试验的分层厚度应大于土样中最大颗粒粒径的3倍以上。
6. 单位体积击实功能控制在2677.2~2687.0KJ/m³范围内。
7. 室内击实试验试样准备可采用干土法或湿土法。
8. 干土法（土不重复使用）：按四分法至少准备5个试样，分别加入不同水分（按2%-3%含水率递增），拌匀后闷料一夜备用。
9. 湿土法（土不重复使用）：对于高含水率土，可省略过筛步骤，用手拣除大于40㎜的粗石子即可。至少准备5个试样。
10. 室内击实试验含水率进行两次平行测定，取其平均值，允许平行差值应符合如下规定：含水率5%以下，允许平行差值为0.3%；含水率40%以下，允许平行值≤1%；含水率40%以上，允许平行差值≤2%。
11. 只有在最佳含水率时，土才能被击实至最大干密度。
12. 不同的土类最佳含水率和最大干密度也是不同的。
13. 一般粉粒和黏粒含量多，土的塑性指数越大，土的最佳含水率也越大，同时最大干密度越小。
14. 一般砂性土的量最佳含水率小于黏性土，而砂性土的最大干密度大于黏性土。
15. 击实功越大，土的最大干密度也越大，而土的最佳含水率则越小，但是这种增大是有一定限度的，超过限度，不再变化。
16. 不同压实机械对压实的影响不同。光面压路机、羊足碾和振动压路机。
1.2压缩试验
1. 土是固体颗粒的集合体，具有碎散性，因而土的压缩性比钢材、混凝土等其他材料大得多。
2. 土体的压缩变形主要是由于孔隙的减小所引起的。
3. 饱和土的压缩需要一定时间才能完成。
4. 据研究，在一般工程中，所遇到的压力为100~600kPa范围内，土粒和水本身的压缩都很小，可以略去不计。
5. 土的颗粒越粗，孔隙越大，则透水性越大，因而土中水的挤出和土体的压缩越快。
6. 为确保路桥工程的安全使用，需要确定地基土的变形的大小。
7. 压缩性试验也可以分为室内压缩试验和野外承载板试验。
8. 试验室用压缩仪（亦称固结仪）进行压缩试验是研究土压缩性的基本方法。
9. 天然土层可区分为下列三种固结状态：超固结状态、正常固结状态和欠固结状态。
10. 超固结状态：指的是该天然土层在地质历史上受到过的固结压力Pc大于目前的上覆压力的情况。
11. 正常固结状态：指的是土层在历史上最大固结压力作用下Pc压缩稳定，但沉积后土层厚度无大变化，也没有受到过其他荷载的继续作用。
12. 欠固结状态：土层历史上曾在Pc作用下压缩稳定，固结完成。以后由于某种原因使土层继续沉积或加载，形成目前大于Pc的自重压力γz，但因时间不长，γz作用下的压缩固结还没有完成，还在继续压缩中。
13. 室内压缩试验是土样在无侧胀条件下的单向受力试验，它与实际地基土中的受力情况不同，因此压缩试验所得到的压缩性规律及指标存在一定的局限性。
14. 粗粒土的三轴压缩试验适用于测定最大粒径为60㎜粗粒土的抗剪强度指标参数。本试验方法采用应变控制式试验，试样在不饱水、不固结和不排水情况下测定抗剪强度参数。
1.3抗剪强度试验
1. 土的抗剪强度是指土体对于外荷载产生的剪应力的极限抵抗能力。
2. 与强度有关的工程问题主要有下列三个方面：第一是土作为材料构成的土工构筑物的稳定问题；第二是土作为工程构筑物的环境的问题；第三则是土作为建筑物地基的承载力问题。
3. 抗剪强度试验方法：直剪试验和三轴试验。
4. 直剪试验的仪器构造简单、操作方便，它的主要缺点是不能控制排水条件、剪切面人为固定以及剪切面上的应力分布不均匀等。
5. 单轴试验：指试件在无侧向压力的条件下抵抗轴向压力的极限强度，又称为无侧限压缩试验。
6. 土工试验中的单轴试验，主要用于测定饱和软黏土的无侧限抗压强度即灵敏度。
7. 粗粒土的直接剪切试验采用控制式或应变控制式大型直接剪切仪测定粗、巨粒土的抗剪强度参数。本试验适用于最大粒径为60㎜的粗颗粒土。
1.4粗粒土和巨粒土的最大干密度试验
1. 表面振动压实仪法：适用于表面振动压实仪法测定通过0.075㎜标准筛的土颗粒质量百分数不大于15%的无黏性自由排水粗粒土和巨粒土（包括堆石料）的最大干密度。
2. 振动台法：适用于采用振动台法测定通过0.075㎜标准筛的干颗粒质量百分数不大于15%的无黏性自由排水粗粒土和巨粒土（包括堆石料）的最大干密度。
1.5土的承载比（CBR）试验
1. 本试验适用于在规定的试筒内制件后，对各种土和路面基层、底基层材料进行承载比试验。
2. 试样的最大粒径宜控制在20mm以内，最大不得超过40㎜且含量不超过5%。
3. 试样：将具有代表性的风干试料（必要时可在50℃烘箱内烘干），用木碾捣碎，但应尽量注意不使土或粒料的单个颗粒破碎。土团均应捣碎到通过5㎜的筛孔。
1.6土的回弹模量试验
1. 承载板法：本试验适用于不同湿度和密度的细粒土。
2. 强度仪法：适用于不同湿度、密度的细粒土及其加固土。
1.7黄土湿陷试验
1. 相对下沉系数试验目的是测定黄土（黄土类土）的大孔隙比和相对下沉系数。
2. 试样：为判定黄土（黄土类土）的下沉性质，应切取是哪个原状土样。切土时应使土样受荷方向与天然土层受荷方向一致，并记录和描述土样的层次、颜色和有无杂质等。各试样间的密度差值不得大于0.03g/cm3，并测定试样含水率。
3. 自重湿陷系数试验：本试验目的是测定黄土（黄土类土）的自重湿陷系数。
4. 自重湿陷系数试验仪器设备有固结仪、环刀、透水石、变形量测设备等，与黄土相对下沉系数试验规定相同。
第五节 土工合成材料1.1土工合成材料在公路工程中的应用与要求
1. 土工合成材料是工程建设中应用的以人工合成或天然聚合物为原料制成的工程材料的总称。
2. 土工合成材料可分为土工织物、土工膜、土工符合材料和土工特种材料四大类。
3. 土工合成材料可应用与公路路基、挡土墙、路基防排水、路基防护、路基不均匀沉降防治、路面裂缝防治、特殊土和特殊路基处治、地基处理等工程中。
4. 土工织物可用于两种介质间的隔离、路基防排水、防沙固沙、构筑物表面防腐、路面裂缝防治等场合；高强度的土工织物可用于加筋。
5. 复合土工膜可用于路基防水、盐渍土隔离等场合。
6. 复合排水材料可用于地基处理和路基排水等场合。
7. 土工格栅可用于路基加筋、路基不均匀沉降防治、特殊土路基处治、地基处理等场合。玻璃纤维格栅可用于路面裂缝防治。
8. 土工带可用于有面板的加筋土挡墙。
9. 土工格室可用于路基加筋、防沙固沙、路基防护等场合。
10. 土工网和植生袋可用于边坡生态防护。
11. 土工模带可用于路基冲刷防护等场合。
12. 泡沫聚苯乙烯板块（EPS）可用于桥头或软基路段，以及需要减载的场合。
13. 土工合成材料的性能指标：物理性能——材料密度、厚度（及其与法向压力的关系）、单位面积质量、等效孔径等；力学性能——拉伸、握特拉伸、撕裂、顶破、CBR顶破、刺破、胀破等强度和直剪摩擦、拉拔摩擦等；水力学性能——垂直渗透系数（透水率）、平面渗透系数（导水率）、梯度比等；耐久性能——抗紫外线能力、化学稳定性和生物稳定性、蠕变性等。
14. 路基加筋宜采用整体性和耐久性好、强度高、变形小的土工格栅、高强土工织物、土工格室等土工合成材料。
15. 路面裂缝防治的土工合成材料可蔡允恭玻璃纤维格栅、聚酯玻纤土工织物、无纺土工织物等。
1.2取样与试样准备
1. 取样与试样准备的不同，直接影响检测的最终结果。统一取样和试样准备的方法，是各项试验应共同遵守的基本原则，也是减少争议的必要手段。
2. 取样程序：取卷装样品——裁取样品——样品的标记。
3. 土工织物试样应在标准大气条件下调湿24h，标准大气条件：温度20℃±2℃、相对湿度65%±5%。
4. 塑料土工合成材料试样应在温度23℃±2℃的环境下，进行状态调节，时间不少于4h。
1.3物理性能试验
1. 单位面积质量测定：单位面积质量反映产品的原材料用量，以及生产的均匀性和质量的稳定性，与产品性能密切相关。单位面积质量指单位面积的试样在标准大气条件下的质量。
2. 本试验适用于土工织物、土工格栅，其他类型的土工合成材料可参照执行。
3. 厚度测定：土工合成材料的厚度是发挥其排水和渗水功能以及保温作用的基本保证。
4. 厚度：土工织物在承受规定的压力下，正反两面之间的距离。
5. 常规厚度：在2kPa压力下测得的试样厚度。
6. 土工膜厚度测定：本方法规定了用机械测量法测定土工薄膜、薄片厚度的试验方法。本方法适用于没有压花和波纹的土工薄膜、薄片。
7. 土工格栅、土工网网孔尺寸测定：适用于各类孔径较大的土工格栅、土工网，其他相同类型的土工合成材料可参照执行。
8. 当量孔径：土工格栅、土工网等大孔径的土工合成材料，其网孔尺寸是通过换算折合成与其面积相当的圆形孔的孔径来表示的，称为当量孔径。
1.4力学性能试验
1. 宽条拉伸试验：土工合成材料的拉伸强度和最大负荷下伸长率是各项工程设计中最基本的技术指标，拉伸性能的好坏，可以通过拉伸试验进行测试。
2. 宽条拉伸试验——本方法规定了用宽条试样测定土工织物及其有关产品拉伸性能的试验方法。适用于大多数土工合成材料，包括土工织物及复合土工织物，也适用于土工格栅。
3. 接头/接缝宽条拉伸试验：施工中土工合成材料的接头/接缝是不可避免的，而接头和接缝处往往是整个结构中的薄弱点，接头/接缝的强度直接影响工程的质量和寿命。
4. 接头/接缝宽条拉伸试验——本方法规定了用宽条样测定土工合成材料接头和接缝拉伸性能的试验方法。本方法适用于大多数土工合成材料，包括土工织物、土工复合材料，也适用于土工格栅，但试样尺寸要作适当改变。
5. 条带拉伸试验：本方法规定了单筋、单条试样测定土工合成材料拉伸性能的试验方法。适用于各类土工格栅、土工加筋带。
6. 粘焊点极限剥离力试验：本方法规定了测定粘焊点土工格栅粘焊点极限剥离力的试验方法。适用于测定各类粘焊点土工格栅粘焊点的极限剥离力，其他土工合成材料粘焊点极限剥离力的测定可参照执行。
7. 梯形撕破强力试验：梯形撕破强力是指土工合成材料受荷载作用直至撕裂破坏时的极限破坏应力，反映了土工合成材料抵抗破损裂口扩大能力的重要力学指标。常采用梯形试样进行试验操作。
8. CBR顶破强力是指土工合成材料受顶压荷载直至破裂时的最大顶压力，反映了土工合成材料抵抗各种法向静态应力的能力。
9. 刺破强力试验：刺破强力是指土工合成材料受顶刺荷载直至破裂时的最大顶刺压力，反映了土工合成材料抵抗小面积集中荷载破坏的能力。适用于土工织物、土工膜、及其复合产品。
10. 直剪摩擦特性试验：土工合成材料与土石料之间的摩擦特性是工程结构稳定性必须考虑的因素。适用于所有土工合成材料，当使用刚性基座试验土工格栅时，摩擦结果应进行校正。
11. 拉拔摩擦特性试验：为了保证工程结构的稳定性，在工程设计中土工合成材料与周围土石料之间的摩擦剪切强度应大于土石料之间的摩擦剪切强度。本方法适用于所有的土工合成材料。
1.5水力性能试验
1. 垂直渗透性能试验（恒水头法）：土工织物用作反滤材料时，流水的方向垂直于土工织物的平面，此时要求土工织物既能阻止土颗粒随水流失，又要求它具有一定的透水性。本方法适用于土工织物和复合土工织物。
2. 耐静水压试验：土工合成材料中的土工膜和复合土工膜，防渗性能是其重要的特征指标之一，在工程实际应用中对工程寿命有重要的影响。本方法适用于土工膜和复合土工膜。
3. 有效孔径试验（干筛法）：孔径反映土工织物的过滤性能，即可评价土工织物阻止土颗粒通过的能力，又反映土工织物的透水性。有效孔径是能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径。本方法适用于土工织物和复合土工织物。
4. 淤堵试验：判断淤堵通常是由通过织物水流量的减少，以及进入织物土颗粒的增多来评估的。本方法适用于土工织物及复合土工织物，以判断土工织物作为某种土的滤层时是否会产生不允许的淤堵。
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