巖土工程測試理論技術

1、巖土測試理論與技術試題答案一、試為下列意圖提出土工試驗方法、設備和要求1、測定碎石土的容重、土工試驗方法：蠟封法：將形狀不規(guī)則的石¥石土樣稱其自然重量w后，侵入熔化的石蠟中，使土樣被石蠟所包裹，而后稱其在空氣中W1與在水中重w2。、設備：物理天平一臺、蠟封試樣、細純、整碼若干；、要求：試驗中需將碎石土蠟封處理好，以防止水分滲入；蠟封后稱土重時，宜用細絲線；2、測定砂土的滲透系數(shù)及破壞坡降、測定滲透系數(shù)土工試驗方法：室內常水頭試驗：在整個試驗過程中始終保持土樣兩端水頭不變，故其水頭為一常數(shù)，在透明塑料筒中裝滿橫截面為A,長度為L的飽和土樣，打開閥門，使水自上而下滲過土樣，自出水口排出。

2、待水頭差h和滲出量穩(wěn)定后，量測通過一段時間t內流經試樣的水量，在利用達西定律計算公式計算滲透系數(shù)結果。、設備：一只透明塑料筒、計時器、一只量筒、刻度尺；、要求：該室內試驗僅適用于透水性大(k>0.001cm/s)的粗粒土(沙性土)；、測定破壞坡降土工試驗方法：在透明塑料筒中裝滿橫截面為A,長度為L的試樣，取兩個水流滲流口，滲流進口與出口并測得兩測壓管的水面高差為h,試驗過程中提升與塑料桶相連的儲水器高度，具處于某一高度時土樣處于浮動的臨界狀態(tài)，此時在繼續(xù)提升儲水器則土樣即會出現(xiàn)滲透變形破壞，說明滲流處的水力坡降大于臨界水力坡降，即出現(xiàn)破壞坡降，利用滲流中水頭計算公式計算出破壞坡降。、設備

3、：一只透明塑料筒、刻度尺、一個儲水器、連通器若干；、要求：試驗過程中注意觀察透明塑料桶內飽和土樣的狀態(tài)；3、測定飽和砂土的動模量、動強度和動阻尼比、土工試驗方法：土的振動三軸試驗：是室內進行土的動力特性測定的普遍試驗方法，測定飽和土在動應力作用下的應力、應變和孔隙水壓力變化的過程，通過試驗確定土的動剪切模量、阻尼比和動強度。首先對試驗試樣進行飽和處理，再進行固結。動三軸試驗通常要求在三個不同的主應力比下周結。固結完成后在不排水的條件下施加動應力。（1）、動強度試驗：1）、對制樣密度和固結應力比均相同的一組試樣（一般不少于4個），設定為大小不同的動應力值；2）、啟動激振力并同時打開記錄儀，記錄應

4、力、應變和孔壓的變化過程曲線；3）、當應變達到應變破壞標準或孔壓達到側壓，立即切斷激振力并同時停止記錄；4）、對不同的制樣密度和不同固結應力比的試樣重復以上試驗過程可得到相應的過程曲線；（2）、動模量和動阻尼比試驗：1）、在同一個試樣上動應力由小到大逐級施加，振動時記錄應力、應變和孔壓；2）、每級動應力的振動次數(shù)不超過10次；3）、當應變波形明顯不對或孔壓較大時，停止試驗；4）、同以干密度的試樣，在同一周結應力比下，應在1至3各不同的側壓力下進行；5）、每一個側壓力宜用5、6個試樣，改變5、6個動應力；、設備：電磁式振動三軸儀、要求：試驗前明確試驗參數(shù)、適用于飽和砂土、粉土和粘土，一般采用固結

5、不排水試驗；4、測定原狀黃土的微觀結構及礦物組成、測定原狀黃土微觀結構土工試驗方法：偏光顯微鏡法、電子顯微鏡法、掃描電子顯微鏡法、x射線衍射法、孔隙空間分布的研究法（毛細凝結法、非濕潤液體侵入法）、設備：偏光顯微鏡、電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、x射線衍；、要求：1）、為提高觀測精度，在使用偏光顯微鏡時需注意，勃氏鏡只在高倍物鏡下看錐光圖時，才將勃氏鏡進入光路，此時物鏡和勃氏鏡構成一個放大鏡，用以觀測物鏡后焦面上的錐光干涉圖，在反射鏡引入光線的方向上應注意無障礙物；2）、當用人工光源時，為消除黃色燈光的影響須在起偏振鏡下加藍色濾鏡片；3）、在使用各顯微鏡時要正確掌握制樣技術，操作正確，使用儀器時

6、要慎重；、測定原狀黃土礦物組成土工試驗方法：x射線衍射法、熱分析法（脫水分析法、差熱分析法、染色法）、光學顯微鏡法、電子顯微鏡法、肉眼觀察法、顯微鏡薄片鑒定法、設備：x射線、電爐、光學顯微鏡、電子顯微鏡；、要求：熱分析法中的脫水分析法適用于一些含有結晶水的試樣；差熱分析法在研究分析粘土礦物成分中廣泛應用；5、建立標準貫入試驗成果與地基承載力之間的經驗關系標貫擊數(shù)和地基承載力經驗關系為：工程中一般用標貫擊數(shù)確定地基承載力。標貫擊數(shù)確定地基承載力一般使用經驗值，經驗值在建筑地基基礎設計規(guī)范中存有，還有各種工程地質手冊、巖土工程手冊、勘察設計手冊中會有經驗值。標貫(SPT):是動力觸探測試方法的一種

7、，63.5kg的穿心錘自0.76m高處自由下落，撞擊錘座，通過探桿將標準貫入器豎直打入土層中15cm后，開始記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計打入30cm的錘擊數(shù)為標準貫入實驗的實測錘擊數(shù)N。當錘擊數(shù)已達50擊，而貫入深度未達30cm時，可記錄實際貫入深度并終止實驗。地基承載力是地基土單位面積上隨荷載增加所發(fā)揮的承載潛力，常用單位KPa,是評價地基穩(wěn)定性的綜合性用詞。地基承載力是針對地基基礎設計提出的為方便評價地基強度和穩(wěn)定的實用性專業(yè)術語，不是土的基本性質指標。土的抗剪強度理論是研究和確定地基承載力的理論基礎。此外標準貫入錘擊數(shù)可用來直接估算淺基礎地基承載力和沉降量。根據試驗所得到資料，采用遺

8、訓阿經驗公式來評定地基承載力，一些勘察單位的經驗公式如下：江蘇水力勘測總隊：fk=23.3N冶金部武漢勘察公司：fk=4.9+35.8NTerzaghi經驗關系：條形基礎fk=12N,獨立方形基礎fk=15N,判斷砂土的液化：在地面下15深度范圍內的液化土應符合下式要求：3N63.5N-NcrN0(0.90.1(dsdw).一).pc其中：N63.5飽和土標準貫入錘擊數(shù)實測值；Ncr一液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值；No一基準值；ds一貫入點深度;Pc一粘粒含量百分率，當小于3或為砂土均應取3;二、回答問題1、土的非線性模型八個參數(shù)的測定方法及結果整理？土的非線性鄧肯一張模型，其共有八個參數(shù)c、

9、Rf、k、n、D、g、F,需通過常規(guī)三軸剪切試驗的固結排水試驗獲得：(1)、根據莫爾一庫倫破壞準則，做出強度包線，求出土的強度參數(shù)c、值；(2)做出偏應力與軸向應變的關系曲線(1-3-i曲線)，通過坐標變換得出i曲線，按直線斜率b算的偏應力極限，截距a算的巳值，求出此1-3破壞比Rf;(3)將一組不同的3得到相應的值Ei,整理成雙對數(shù)坐標圖，其斜率為n,而對應于3=1kg/cm2的縱坐標即為值k,求出k、n值；(4)根據1-3關系作圖，經過坐標變換得出1關系曲線，其斜率為D,1截距為f,求出D、f值；(5)在根據一組不同的3得到相應的i值，整理成半對數(shù)坐標圖Uilg3,其直線斜率為F,而對應于

10、3=1kg/cm2的縱坐標即為值g,求出g、F值；對于硬化型的應力應變關系曲線，可認為其基本符合雙曲線關系，而對于軟化型的情況，按峰值前應力應變基本符合雙曲線關系，不考慮試樣破壞后的軟化段來處理。2、應力路徑三軸試驗有哪些？各自對應的實際工程是什么？三軸試驗按加載方式分：三軸壓縮、三軸拉伸：按排水方式分為：排水試驗、不排水試驗。其應力路徑有總應力路徑和有效應力路徑。常規(guī)靜三軸壓縮試驗分：固結排水、固結不排水、不固結不排水試驗。其中固結排水試驗適用于地基的透水性較好和排水條件良好，而建筑施工速度又慢的工程；固結不排水試驗適用于建筑物竣工后較長時間，突遇荷載增大的工程；不固結不排水試驗適用于地基的

11、透水性較差的飽和粘性土，排水不良，且建筑物施工速度快的工程。3、土工試驗時，對方案擬定、土樣采取、試驗測定和資料整理各有什么基本要求？1、試驗方案擬定基本要求：土工試驗的任務在于土工建筑物和建筑物地基的設計施工提供符合實際情況的各種土性指標。為此，必須編制合理的試驗方案，采用代表性的試樣，測算準確的數(shù)據和進行正確地資料分析整理。為了確保試驗成果分析的可靠性，土工試驗應視建筑物的勘測設計階段、工程規(guī)模與所研究土質的類別，完成必要數(shù)量的試驗工作量，以便通過去粗取精的資料分析整理工作，得到能夠更完全的反映客觀事物的土性指標。巖土測試是有極為明確的目的性和針對性的。為了完成某項工程設計或科學實驗研究，

12、就必須針對巖土的基本特點（如土質巖性類、外觀特征及場地地基條件等）和工程對象的設計。要求和使用、運營條件，進行具體規(guī)劃，制定出實施方案，確定預期試驗成果及其應有作用。首先，根據土工試驗的目的，對土質進行判別分類。其次,根據試驗原理.在設計試驗方案時，要進行適合全部性狀的土工試驗，在通常的技術條件下是有困難的，或者不經濟，因此，為了簡便，或者便于試驗資料的比較，將試驗方案統(tǒng)一化，標準化,這樣作為設計計算依據的士的力學參數(shù)是在高度簡化條件下測定的，這種情況對試驗人員，特別是使用試驗數(shù)據進行設計的人員都要深刻了解的。再者，正確地認識土工試驗的作用及其局限性是非常重要的，同時也說明，土工試驗成果因試驗

13、方法和試驗技巧的熟練程度的不同，會有較大差別，這種差別遠大于計算方法引起的誤差，為了使土工試驗比較正確地反映實際的土的性狀，要求試驗人員必須了解和掌握以下方面：、試驗要達到的目的，依據的原理；、使用的儀器設備，方法和步驟；、試驗要得到的數(shù)據，分析出結論；、試驗中的注意事項，誤差的初步分析；、分析試驗方案和實際問題的聯(lián)系；具體的說，要求試驗人員既要理解試驗原理，又要掌握試驗方法，并熟悉試驗設備.綜合成兩句話，具備基本理論基本只是和基本技能，在此基礎上，向測試技術的深度和廣度發(fā)展；2、土樣采取基本要求：采取原狀土樣或擾動土樣應視巖土工程性質而定凡屬建筑物的天然地基、天然邊坡和天然地層等應采取原狀土

14、樣；凡屬填土工程：如土壩、路堤、土圍堰、地基基礎回填等，應采取擾動土樣。對土料場不同土層，除采取擾動土樣外，尚應有采取一定的原狀土（供測定天然含水率和天然密度）。按料場土層厚度擾動土樣可分層采取或取混合樣；不論何種工程如只要求進行土的分類只需采取擾動土樣；土樣可用鉆孔、探井、探槽、探洞及天然地面采取。在采取土樣時，除應按現(xiàn)行勘測、勘察規(guī)范規(guī)定的取樣工具和方法進行外，應使所取的土樣具有代表性；1）采樣記錄的要求：土樣采取時應有原始記錄和編號。采取的土樣應有取樣記錄和標簽，內容有：工程名稱、試坑或鉆孔編號、高程、取樣深度或位置、取樣日期；如系原狀士應在標簽上用箭頭表示土樣土層方向和取樣說明，內容為

15、：土層的變化和地下水位高程，土樣現(xiàn)場鑒別和描述及定名、取土方法、取上過程中的現(xiàn)象（如有無承壓水）、氣候、取土人員和取土日期；對水工建筑物的取樣單上應附地質說明書，內容有：地層、地質構造、地下水、不良地質現(xiàn)象的描述和評價；標簽宜用韌質紙，用不脫色筆書寫清楚。貼于土樣筒外。如袋裝擾動土，可用木板作標簽放置袋內并在袋外面標記土樣編號；2）土樣的包裝和運送：不論原狀土或保持天然含水率的擾動土，在采取之后，應立即封閉取土筒或盛土容器，取土筒不滿的鉆孔原狀土樣，應以接近原狀土濕度的擾動土填充后再行封裝。土筒上所有縫隙，均應以膠布封嚴，貼上標簽，澆注融蠟。如無取土筒亦可將取出的原狀土塊用紗布包裹后，貼上標簽

16、，澆注融蠟，以防水分散失。封閉后之原狀土樣在裝箱之前，應存放于陰涼潮濕地點，或挖淺坑埋起，蓋以濕土。不需要保持天然含水率的擾動土，最好經過風干稍加粉碎后裝人袋或木箱，以免濕土將袋腐蝕及土樣中有機物的生長，并應防止袋和木箱漏土。土樣運輸時，原狀土筒或封好的土塊，均應裝入木箱，裝箱時土樣與木箱之間的空隙，應以稻草或木屑填緊，避免在運輸過程中受震、受凍以及雨水淋濕損壞。木箱應編號，并注明小心放"請勿倒置”及上"下”等字樣。3、試驗測定和資料整理基本要求：進行土工試驗一般要求遵從正確的操作順序，按照數(shù)據圖表所列的項目進行試驗即能達到此要求，這樣做可避免試驗過程中的遺漏關鍵測定步驟而

17、造成的嚴重錯誤，確保試驗順利進行。即使十分謹慎地進行試驗，在數(shù)據測定和整理過程中難免會出現(xiàn)一些誤差，這些誤差大致為：儀器或試驗裝置導致的誤差；由操作人員的不慎造成的誤差；由測定條件的偶然性而產生的偶然誤差。使用儀器時，要采用合理方法精心測定，可減少甚至避免固定誤差和過失誤差。土工試驗整理資料的分析整理，就是要通過對樣本（試驗測得的數(shù)據）的研究來估計總體（土體單元）的特性及其變化的規(guī)律性，使土工試驗的成果為工程設計、施工服務。它的主要內容包括求取最佳值，確定計算指標。必要時，尚需尋找土性指標之間的相互關系，作出相應的關系曲線或試驗公式。在進行這一工作的時候，必須堅持理論與實際相統(tǒng)一的原則：以現(xiàn)場

18、和工程的具體條件為依據；以測試所得的實際成果為基礎；以數(shù)理統(tǒng)計分析為手段；以土力學的基本理論為指導，區(qū)別不同條件，針對不同要求，采用不同方法；4、現(xiàn)場試驗主要試驗方法哪些，它們各自能夠測定什么參數(shù)和指標,能夠解決什么工程問題？巖土測試現(xiàn)場試驗方法有：測試方法特征指標主要工程應用平板載荷試驗E臨塑向載Pcr極限柿鼓Pu地基艾形計算；評價地基承載力；用荷載板沉降量推算砂土地基沉降量；十字板剪切試驗不排水強度f不排水強度；評價地基承載力；求地基士靈敏度；靜力觸探試驗比貫入阻力Ps側壁阻力qs錐底阻力qp評價土的密度；評價地基土承載力；估算地基土的壓縮性；預估單樁承載力；標準貫入試驗N63.5確定砂士

19、密度；評價砂土地基承載力；評價地基土液化勢旁壓試驗橫向壓縮模里Ep橫向臨塑柿鼓Pcr橫向極限柿裁Pu地基艾形計算；評價地基承載力；輕型動力觸探N10評價粘性土地基承載力；基槽驗槽；地基基礎設計；5、測定黃土濕陷性的單線法和雙線法是什么?濕陷系數(shù)是單位厚度土樣在土自重壓力或自重壓力與附加壓力共同作用下受水浸濕后所產生的濕陷量，它通過室內浸水壓縮試驗確定，用s表示。反映黃土濕陷變形特征的主要指標有濕陷系數(shù)，濕陷起始壓力和濕陷起始含水量，其中濕陷系數(shù)最為重要。測定濕陷系數(shù)有單線法和雙線法。單線法壓縮試驗是在同一取土點的同一深度處，至少取5個環(huán)刀試樣，都在天然含水量下分級加荷，分別加至不同的規(guī)定壓力，

20、待下沉穩(wěn)定后浸水，至濕陷穩(wěn)定為止。測定浸水前試樣的高度hp,和浸水下沉穩(wěn)定后的高度hp,設試樣起始高度為h。,則按下式計算濕陷系數(shù)為：hphpsh。雙線法是用兩個相似原狀試樣，一個在天然含水量下求出壓縮曲線，另一個在飽和條件下求出壓縮曲線，然后根據兩線的差求出濕陷系數(shù)與壓力關系曲線。前者頗為接近地基實際的工作條件，但只能提供一個壓力下的s值，后者可提供去不壓力范圍sf(p)的關系，但由于黃土結構不均勻性，往往兩個試樣的起始狀態(tài)很難一致，會出現(xiàn)成果無規(guī)律，因此應用單線法比較普遍。單線法和雙線法壓縮試驗由于浸水和加荷程序的不同，因而在濕陷的產生和發(fā)展過程方面也有差別。單線法是一個土樣只有一條曲線，

21、雙線法是同一組土樣在壓縮曲線圖上可畫出兩條壓縮曲線；單線法能測定濕陷系數(shù)(包括標準濕陷系數(shù)，自重濕陷系數(shù)與某一壓力下的濕陷系數(shù))；雙線法可以測定濕陷起始壓力和濕陷系數(shù)(注意測定自重濕陷系數(shù)時，須用飽和自重壓力所對應的濕陷系數(shù)值)6、如何用標準貫入試驗確定地基承載力、判斷砂土液化的可能性？根據試驗所得到資料，采用遺訓阿經驗公式來評定地基承載力，一些勘察單位的經驗公式如下：江蘇水力勘測總隊：fk=23.3N冶金部武漢勘察公司：fk=4.9+35.8NTerzaghi經驗關系：條形基礎fk=12N,獨立方形基礎fk=15N判斷砂土的液化：在地面下15深度范圍內的液化土應符合下式要求：3N63.5NC

22、r,心.N°(0.9。.1Mdw).),pc其中：N63.5飽和土標準貫入錘擊數(shù)實測值;Nc,一液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值；N0一基準值；ds一貫入點深度；Pc一粘粒含量百分率，當小于3或為砂土均應取3鐵路工程抗震設計規(guī)范(GBJ111-87艦定:當實測標準貫入錘擊數(shù)N值小于液化臨界標準貫入錘擊數(shù)Ncr易判為液化土：NcrN°aia2a3a4式中N。ds為3m,為dw2m,a，為1時土層的液化臨界標準錘擊數(shù)應符合下列規(guī)定：設計烈度為7度時取8,8度時取12,9度時取16;四一修正系數(shù)；工業(yè)與民用建筑抗震設計規(guī)范(TJ11-78):在對我國地震區(qū)砂土液化的實地調查分析后,認

23、為可用臨界標準貫入擊數(shù)Ncr來判別液化可能性，對地面以下15m范圍內深度為ds的飽和砂土，其標貫擊數(shù)N值小于下式計算得到的N值時,則可認為是可液化砂土：NN(10.125(ds3)0.05(dw2)其中：dw一為地下水埋深；N_ds為3m,dw為2m時的臨界標準貫入錘擊數(shù)，當設計烈度為7、8、9度時，分別取值為6、10、16;7、如何用靜力觸探試驗確定地基承載力、判斷砂土液化的可能性？用靜力觸探試驗確定地基承載力一般依據的是經驗公式，是建立在靜力觸探與載荷試驗的對比關系上，在此羅列出砂土、粘性土和粉土的相關經驗公式：砂土:砂士爵力融探承ft力鍛驗式5kPBr網.flr-MP*1裹Z"

24、6序號公式適應范圍公式來R9/a=2。丸+59.5，產36料+76.6丘。1.723邦33).財解砂】都15中聆1父網10水下砂士靜±解靜怵蔣定通上來©力聯(lián)合試轆小綱修吉帙三院園外粘性土:船性土的力觸探承載力經驗式(人一小即小，?一表*7序號公式布座范圍1公式來辭1Jo104料+26.9l)-34g選6勘察埔恿(112177i218翁4ypZ-16頓為r5)校三屆Q*九二l工3隊十159北京推區(qū)起黏性土摩北京市勘察虻北京地區(qū)替近代土同上4網咖=9L4丸+：41K網(3L5湖北媒臺勘察院5加=249幅p.+57.80.6瓦出(4四川有森合勘察院6fo-4s.3+g&p®無犒珈區(qū)aQ.3-15無用外律筑設計室.f/o=ns7pwj同，0.34CpX2.53天津市建筑