土工试验作业指导书

编制说明为确保土工试验结果的准确性和可靠性，使试验工作程序化、规范化，并符合职业安全健康、环境管理要求，特编制此检测作业指导书。1主要内容与使用范围1.1本指导书规定了建材试验人员具备的资格。所用的仪器、试验标准、评定标准的内容。1.2包括土工的试验方法、合格指标。1.3本指导书依据GB/T50123-1999、TB10102-2004标准规程的要求编写，适用于工业与民用建筑、水利、交通、铁路等各类工程的地基土及填筑土料的基本性能试验。2.引用标准2.1GB/T50123-1999《土工试验方法标准》2.2TB10102-2004《铁路土工试验方法》2.3JTJ053-1993《公路土工试验规程》3.检测人员3.1检测人员必须经过专业技术培训取得省、部级建材试验员资格证书。同时取得上岗合格证的检测人员从事试验,由授权签字人、技术监督人进行质量教育和试验交底,授权签字人、技术监督人进行操作质量监督,发现问题及时纠正.3.2检测人员的配备如下表试验项目序号职务及工种人数备注含水率密度比重颗粒分析界限含水率相对密度击实渗透固结剪切收缩膨胀率1授权签字人1人2技术监督人1人3试验员3人4仪器设备：4.1试验试验使用的设备及计量器具必须在其检定合格证有效期内使用,并按照操作规程作好设备使用记录，发现问题及时处理。4.2试验设备在运转过程中，严禁进行检修、调试、润滑和保养。4.3试验所需主要仪器设备见表4.3。表4.3主要仪器设备一览表序号仪器设备名称规格型号单位数量1恒温干燥箱HWX-L台12分析天平TG604台13液塑限联合测定仪FG-Ⅲ台14电子天平LD台15数显多功能电动击实仪DJS台16气体压缩仪QY1-6台17等应变这直剪仪ZDJ-1台18土壤筛套19收缩仪SS-1台110膨胀仪WZ-1台111比重瓶个112粘土渗透仪ST-70个113砂土渗透仪ST-55个114环刀Φ79.8×20个2015灌砂筒Φ150套15土工试验的一般规定5.1土工的试验应经过建设单位（或监理工程师）见证取样。5.2土工的试验均由委托单位指定检测依据，试验方法按委托单位提供的检测依据进行试验。6试样制备和饱和6.1试样制备：6.1.1本试验方法适用于颗粒粒径小于60mm的原状土和扰动土。6.1.2根据力学性质试验项目要求，原状土样同一组试样间密度的允许差值为0.03g/cm3；扰动土样同一组试样的密度与要求的密度差值不得大于±0.01g/cm3，一组试样的含水率与要求的含水率之差不得大于±1%。6.1.3试样制备所需的主要仪器设备，应符合下列规定：1细筛：孔径0.5mm、2mm。2洗筛：孔径0.075mm。3台秤和天平：称量10kg，最小分值5g；称量5000g，最小分度值1g；称量1000g，最小分度值0.5g；称量500g，最小分值0.1g；称量200g，最小分值0.01g。4环刀：不锈钢材料制成，内径61.8mm和79.8mm，高20mm；内径61.8mm，高40mm。5击实器、压样器6抽气设备：应附真空表和真空缸。7其他：包括切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿缸、喷水设备等。6.1.4原状土试样制备，应按下列步骤进行：1将土样筒按标明的上下方向放置，剥去腊封和胶带，开启土样筒取出土样。检查土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时，不应制备力学性质试验的试样。2根据试验要求用环刀切取土样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。3从余土中取代表性试样测定含水率。比重、颗粒分析、界限含水率等项试验的取样，应按第6.1.5条2款步骤的规定进行。4切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述，对低塑性和高灵敏度的软土，制样时不得扰动。6.1.5扰动土试样的备样，应按下列步骤进行：1土样从筒或包装袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。2对均匀和含有机质的土样，宜采用天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率试验。对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样，置于通风处凉干至可碾散为止。对砂土和进行比重试验的土样宜在105～110℃温度下烘干，对有机质含量超过5%的土、含石膏和硫酸盐的土，应在65～70℃温度下烘干。3将风干或烘干的土样放在橡皮板上用木碾碾散，对不含砂和的土样，可用碎土器碾散（碎土器不得将土粒破碎）。4散后的粗粒土和细粒土，应按GB/T50123—1999中B.0.1的要求过筛。对含细粒土的砾质土，应先用水浸泡并充分搅拌，使粗细颗粒分离后按不同试验项目的要求进行过筛。6.1.6扰动土试样的制作，应按下列步骤进行：1试样的数量视试验项目而定，应有备用试样1～2个。2将碾散的风干土样通过孔径2mm或5mm的筛，取筛下足够试验用的土样，充分拌匀，测定风干含水率，装入保湿缸或塑料袋内备用。3根据试验所需的土量与含水率，制备试验所需的加水量应按下式计算：mw=m0/(1+0.01w0)×0.01(w1-w0)（6.1.6-1）式中：mw——制备试样所需的加水量（g）；m0——湿土（或风干土）质量（g）；w0——湿土（或风干土）含水率（%）；w1——制样要求的含水率（%）。4称取过筛的风干土样平铺于搪瓷盘内，将水均匀喷洒于土样上，充分拌匀后装入盛土容器内盖紧，湿润一昼夜，砂土的湿润时间可酌减。5测定湿润土样不同位置处的含水率，不应少于两点，含水率差值应符合本标准6.1.2条的规定。6根据环刀容积及所需的干密度，制样所需的湿土量应按下式计算：m0=(1+0.01w0)ρdV（6.1.6-2）式中：ρd——试样的干密度（g/cm3）；V——试样体积（环刀容积）（cm3）。7扰动土制样可采用击样法和压样法。1）击样法：将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内，击实到所需密度。2）压样法：将根据环刀容积和要求干密度所需质量的湿土倒入装有环刀的击样器内，以静压力通过活塞将土样压紧到所需密度。8取出带有试样的环刀，称环刀和试样总质量，对不需要饱和，且不立即进行试验的试样，应存放在保湿器内备用。6.2试样饱和6.2.1试样饱和宜根据土样的透水性能，分别采用下列方法：1采用浸水饱和法。2系数大于10-4cm/s的细粒土，采用毛细管饱和法；渗透系数小于、等于10-4cm/s的细粒土，采用抽气饱和法。6.2.2毛细管饱和法，应按下列步骤进行：1选用框式饱和器，试样上、下放滤纸和透水板，装入饱和器内，并旋转螺母。2将装好的饱和器放入水箱内，注入清水，水面不宜将试样浸没，关箱盖，浸水时间不得少于两昼夜，使试样充分饱和。3取出饱和器，松开螺母，取出环刀，擦干外壁，称环刀和试样的总质量，并计算试样的饱和度。当饱和度低于95%时，应继续饱和。6.2.3试样的饱和度应按下式计算：Sr=（ρsr-ρd）Gs/ρd·e（6.2.3-1）或Sr=wsrGs/e（6.2.3-2）式中：Sr——试样饱和度（%）；wsr——试样饱和后的含水率（%）；ρsr——试样饱和后的密度（g/cm3）；Gs——土粒比重；e——试样的孔隙比。6.2.4抽气饱和法，应按下列步骤进行；1选用叠式或框式饱和器和真空饱和装置。在叠式饱和器下夹板的正中，依次放置透水板、滤纸、带试样的环刀、滤纸、透水板，如此顺序重复，由上向下重叠到拉杆高度，将饱和器上夹板盖好后，拧紧拉杆上的螺母，将各环刀在上、下夹板间夹紧。2将装有试样的饱和器放入真空缸内，真空缸和盖之间涂一薄层凡士林，盖紧。将真空缸与抽气机接通，启动抽气机，当真空压力表读数接近当地一个大气压时（抽气时间不得少于1h），微开夹管，使清水徐徐注入真空缸，在注水过程中，真空压力表读数宜保持不变。3待水淹没饱和器后停止抽气。开夹使空气进入真空缸，静止一段时间，细粒土宜为10h，使试样充分饱和。4打开真空缸，从饱和器内取出带环刀的试样，称环刀和试样的总质量，并计算饱和度。当饱和度低于95%时，应继续抽气饱和。7试验方法和步骤7.1含水率试验7.1.1本方法适用于粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。7.1.2试验步骤：1取具有代表性的试样15～30g或用环刀中的试样，有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g，放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。2打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110℃的恒温下烘至恒重。烘干时间对粘土、粉土不得少于8h，对砂土不得少于6h，对含有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65～70℃的恒重下烘至恒重。3将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，准确至0.01g。7.1.3试验的含水率ω0，按下式计算，准确至0.1%；ω0=(m0/md-1)×100（7.1.3）式中：md——干土质量（g）；m0——湿土质量（g）。7.1.4对层状和网状构造的冻土含水率试验应按下列步骤进行：用四分法切取200～500g试样（视冻土结构均匀程度而定，结构均匀少取，反之多取）放入搪瓷盘中，称盘和试样质量，准确至0.1g。待冻土试样融化后，调成均匀糊状（土太湿时，多余的水分让其自然蒸发或用吸球吸出，但不得将土粒带出；土太干时，可适当加水），称土糊和盘质量，准确至0.1g。从糊状土中取样测定含水率，其试验步骤和计算按本标准1.0.3、1.0.4条进行。7.1.5层状和网状冻土的含水率ω，应按下式计算，准确至0.1%。ω=[(m1/m2)(1+0.01wh)-1]×100（7.1.5）式中：ω——含水率（%）；m1——冻土试样质量（g）；m2——糊状试样质量（g）；ωh——糊状试样的含水率（%）。7.1.6本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：当含水率小于40%时为1%；当含水率等于、大于40%时为2%，对层状和网状构造的冻土不大于3%。取两个测值的平均值，以百分数表示。7.2密度试验7.2.1环刀法：1本试验方法适用于细粒土。2主要仪器设备：1）环刀：内径61.8mm和79.8mm，高度20mm。2）天平：称量500g，最小分度值0.1g；称量200g，最小分度值0.01g。3环刀法测定密度，应按本指导书6.1.4条2款的步骤进行。4湿密度计算，按下式计算：ρ0=m0/V（7.2.1-1）式中ρ0—试样的湿密度（g/cm3），准确到0.01g/cm3。5干密度计算，按下式计算：ρd=ρ0/(1+0.01w0)（7.2.1-2）6本试验应进行两次平均测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次测定的平均值。7.2.2灌砂法1本试验方法适用于现场测定粗粒土的密度。2主要仪器设备1）密度测定器：由容砂瓶、灌砂漏斗和底盘组成（如图）。灌砂漏斗高135mm、直径165mm，尾部有孔径为13mm的圆柱形阀门；容砂瓶容积为4L，容砂瓶和灌砂漏斗之间用螺纹接头联结。底盘承托灌砂漏斗和容砂瓶。2）天平：称量10kg，最小分度值5g，称量500g，最小分度值0.1g。3标准砂密度的测定，应按下列步骤进行：1）标准砂应清洗洁净，粒径宜选用0.25～0.50mm，密度宜选用1.47～1.61g/cm3。2）组装容砂瓶与灌砂漏斗，螺纹联结处应旋紧，称其质量。3）将密度测定器竖立，灌砂漏斗口向下，关阀门，向灌砂漏斗中注满标准砂，打开阀门使灌砂漏斗内的标准砂漏入容砂瓶内，继续向漏斗中注砂漏入瓶内，当砂停止流动时迅速关闭阀门，倒掉漏斗中多余的砂，称容砂瓶、灌砂漏斗和标准砂的总质量，准确至5g。试验中应避免震动。4）倒出容砂瓶内的标准砂，通过漏斗向容砂瓶内注水至水面高出阀门，关阀门，倒掉漏斗中多余的水，称容砂瓶、漏斗和水的总质量，准确至5g，并测定水温，准确至0.5℃。重复测定3次，3次测定之间的差值不得大于3mL，取3次测定的平均值。4容砂瓶的容积，应按下式计算：Vr=(mr2-mr1)/ρwr（9）式中Vr——容砂瓶容积（mL）