土工試驗(yàn)與土力學(xué)72頁(yè)P(yáng)PT

1、土工試驗(yàn)與巖土工程第一章 概述第二章 土的組成、物理性質(zhì)指標(biāo)與試驗(yàn)方法第三章 土的物理性質(zhì)指標(biāo)與土的工程分類(lèi)、鑒定第四章 土的力學(xué)指標(biāo)與試驗(yàn)方法第五章 滲透系數(shù)與試驗(yàn)方法第六章 濕陷系數(shù)與試驗(yàn)方法第七章 土的物理力學(xué)指標(biāo)應(yīng)用舉例第一章 概述土工試驗(yàn)的意義和作用土工試驗(yàn)為土力學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)和施工提供可靠的參數(shù)，是正確評(píng)價(jià)工程地質(zhì)條件不可缺少的前提和依據(jù)。土工試驗(yàn)是各類(lèi)工程建設(shè)項(xiàng)目中首先必須解決的問(wèn)題。土工試驗(yàn)在土力學(xué)的發(fā)展過(guò)程中占有相當(dāng)重要的地位。原位測(cè)試代替不了室內(nèi)土工試驗(yàn)。 因此，土工試驗(yàn)是每個(gè)巖土工程技術(shù)人員必須了解和熟悉的內(nèi)容！土工試驗(yàn)的內(nèi)容本次主要討論內(nèi)容介紹滲透試驗(yàn)介紹濕陷性試驗(yàn)土

2、的物理性質(zhì)試驗(yàn)土的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)問(wèn)題的提出土工試驗(yàn)的方法和步驟？為什么要嚴(yán)格按照土工規(guī)程的方法和步驟操作？土工試驗(yàn)得到的參數(shù)有什么物理和力學(xué)意義？土工測(cè)試結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)和施工有什么指導(dǎo)作用？ 要回答這些問(wèn)題，我們必須對(duì)土的組成和土力學(xué)有些基本的了解 第二章 土的組成、物理性質(zhì)指標(biāo)與試驗(yàn)方法土的三相組成土是礦物或巖石碎屑構(gòu)成的松軟集合體，土粒之間的空隙中包含著水和氣體，所以土是由顆粒（固體）、水（液體）、氣（氣體）所組成的三相體系。隨著土的三相組成物質(zhì)的質(zhì)量和體積比例的不同，土的輕重、松密、干濕、軟硬等一系列物理性質(zhì)和狀態(tài)也隨之發(fā)生改變，土的物理性質(zhì)又在一定程度上決定了其化學(xué)、力學(xué)性質(zhì)。土的固相包

3、括礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，它們是構(gòu)成土的骨架最基本的物質(zhì)。土的液相指存在于孔隙中的水，包括結(jié)合水和自由水。土的氣相指存在于孔隙中的氣體，包括與大氣聯(lián)通與不聯(lián)通兩大類(lèi)。 氣相固相液相+構(gòu)成土骨架，起決定作用重要影響土體次要作用土的物理性質(zhì)指標(biāo)土的物理性質(zhì)指標(biāo)反映了土的松密、軟硬等物理狀態(tài)，也間接反映了土的工程性質(zhì)。而土地松密和軟硬程度主要取決于土的三相組成，因此，要研究土的物理性質(zhì)，就必須分析土的三相比例關(guān)系，它是評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)的最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，也是巖土工程勘察報(bào)告中不可缺少的基本內(nèi)容。重力加速度，近似取10m/s2 氣水土粒msmwmVsVwVVaVv土的密度土的密度：?jiǎn)挝惑w積土的質(zhì)量。工程

4、中常用重度來(lái)表示單位體積土的重力。 土的密度一般采用“環(huán)刀法”測(cè)定。氣水土粒msmwmVsVwVVaVv土的含水量土的含水量w：土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比。含水量是標(biāo)志土濕度的一個(gè)重要指標(biāo)。含水量越小，土越干；反之土很濕或飽和。一般來(lái)說(shuō)，同一類(lèi)土，當(dāng)其含水量增大時(shí)，則其強(qiáng)度及降低。土的含水量對(duì)粘性土、粉土等細(xì)粒土的性質(zhì)影響較大，對(duì)粉砂、細(xì)砂稍有影響，而對(duì)碎石土等幾乎沒(méi)有影響。土的含水量一般采用“烘干法”測(cè)定。土的比重（相對(duì)密度）土的比重ds：土的固體顆粒質(zhì)量與同體積4C時(shí)純水的質(zhì)量之比。土的比重可在實(shí)驗(yàn)室采用“比重瓶法”測(cè)定。將風(fēng)干碾碎的土樣注入比重瓶?jī)?nèi)，由排出同體積的水的質(zhì)量原理測(cè)定土顆粒的

5、體積Vs。土粒相對(duì)密度變化幅度不大，一般可按下表取值。土的名稱(chēng)砂土粉土粘性土粉質(zhì)粘土粘土比重2.652.692.702.712.722.732.742.76換算指標(biāo) 氣水土粒msmwmVsVwVVVa質(zhì)量m體積V1.孔隙比e和孔隙率n孔隙比e ：土中孔隙體積與土粒體積之比。 2.土的飽和度Sr ：土中孔隙水的體積與孔隙總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示。孔隙率n ：土中孔隙體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示。 3.不同狀態(tài)下土的密度和重度飽和密度sat ：土體中孔隙完全被水充滿(mǎn)時(shí)的土的密度。干密度d ：?jiǎn)挝惑w積中固體顆粒部分的質(zhì)量。浮密度 ：土單位體積內(nèi)土粒質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之差。 土的三相比例指標(biāo)中的質(zhì)

6、量密度指標(biāo)共有4個(gè)，土的密度，飽和密度sat，干密度d，浮密度 (kg/m3),相應(yīng)的重度指標(biāo)也有4個(gè)，土的重度，飽和重度sat，干重度d，浮重度 (kN/m3)。氣水土粒msmwmVsVwVVVa質(zhì)量m體積V指標(biāo)間的換算氣水土粒dsw Vs11+e質(zhì)量m體積V土的三相指標(biāo)中，土粒比重ds ，含水量和密度是通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的，假定土粒體積為1，則可以根據(jù)三個(gè)基本指標(biāo)換算出其余各指標(biāo)。Vv=edsw ds（1）w 推導(dǎo)：換算關(guān)系式：土的三相比例指標(biāo)換算公式名稱(chēng) 符號(hào)三相比例表達(dá)式常用換算式單位常見(jiàn)數(shù)值范圍含水量w%2060土粒比重ds粉性土：2.722.75粉 土：2.702.71砂 土：2.652

7、.69密度rg/cm31.62.0干密度rdg/cm31.31.8飽和密度rsatg/cm31.82.3有效密度rg/cm30.81.3孔隙比e粘性土和粉土：0.41.2砂土：0.30.9孔隙率n%粘性土和粉土：3060砂土：2545飽和度Sr%0100試驗(yàn)方法篩分法：適用于0.075mmd60mm比重計(jì)法:適用于d0.075mm土的顆粒級(jí)配工程上將各種不同的土粒按其粒徑范圍，劃分為若干粒組，為了表示土粒的大小及組成情況，通常以土中各個(gè)粒組的相對(duì)含量（即各粒組占土?？偭康陌俜?jǐn)?shù)）來(lái)表示，稱(chēng)為土的顆粒級(jí)配。篩分法用一套孔徑不同的篩子，按從上至下篩孔逐漸減小放置。將事先稱(chēng)過(guò)質(zhì)量的烘干土樣過(guò)篩，稱(chēng)出

8、留在各篩上的土質(zhì)量，然后計(jì)算其占總土粒質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。比重計(jì)法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同來(lái)確定小于某粒徑的土粒含量?？v坐標(biāo)表示小于某粒徑的土粒含量百分比,橫坐標(biāo)表示土粒的粒徑(對(duì)數(shù)坐標(biāo)）。1009080706050403020100小于某粒徑之土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（）105.01.00.50.100.050.010.0050.001粒徑(mm) 土的粒徑級(jí)配累積曲線d60d50d10d30顆粒級(jí)配的描述工程上常用不均勻系數(shù)Cu描述顆粒級(jí)配的不均勻程度。Cu愈大，表示土粒愈不均勻。工程上把Cu5的土視為級(jí)配不良的土。曲率系數(shù)Cc描述顆粒級(jí)配曲線整體形態(tài)，表明某粒組是否缺失情況。同時(shí)滿(mǎn)足Cu5和

9、Cc=13時(shí)，定義為良好級(jí)配的土。無(wú)粘性土的密實(shí)度土的密實(shí)度指單位體積土中固體顆粒的含量。根據(jù)土顆粒含量的多少，天然狀態(tài)下的砂、碎石等處于從緊密到松散的不同物理狀態(tài)。無(wú)粘性土的密實(shí)度與其工程性質(zhì)有著密切關(guān)系?？紫侗萫可以用來(lái)表示砂土的密實(shí)度。對(duì)于同一種土，當(dāng)孔隙比小于某一限度時(shí)，處于密實(shí)狀態(tài)。孔隙比愈大，土愈松散。相對(duì)密實(shí)度Dr可以綜合反映土粒級(jí)配、土粒形狀和結(jié)構(gòu)因素。emax: 最大孔隙比一般采用“松散器法”測(cè)定。將松散的風(fēng)干土樣通過(guò)長(zhǎng)頸漏斗輕輕地倒入容器，避免重力沖擊，求得土的最小干密度再經(jīng)換算得到最大孔隙比。emin: 最小孔隙比一般采用“振擊法”測(cè)定。將松散的風(fēng)干土樣裝入金屬容器內(nèi)，按

10、規(guī)定方法振動(dòng)和錘擊，直至密度不再提高，求得土的最大干密度再經(jīng)換算得到最小孔隙比但由于天然狀態(tài)下砂土的孔隙比e難以測(cè)定，尤其是地表下一定深度的砂層測(cè)定更為困難，此外按規(guī)范方法室內(nèi)測(cè)定emax和emin時(shí)人為誤差也很大，所以實(shí)際一般采用現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫擊數(shù)或動(dòng)探試驗(yàn)結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)砂類(lèi)土的密實(shí)度。0固態(tài)或半固態(tài)可塑狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)塑限P液限L粘性土的界限含水量粘性土從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的分界含水量稱(chēng)為界限含水量。土由可塑狀態(tài)變化到流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量成為液限（或流限），用WL表示。土由半固態(tài)變化到可塑狀態(tài)的界限含水量稱(chēng)為塑限，用Wp表示。在試驗(yàn)室中，我國(guó)目前采用錐式液限儀來(lái)測(cè)定液限，塑限多采用“搓條法”。由于

11、上述試驗(yàn)方法人為因素大，因此今年來(lái)出現(xiàn)了液、塑限聯(lián)合測(cè)定法。粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)粘性塑性指數(shù)IP是液限和塑限的差值(省去%)，即土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。塑性指數(shù)的大小取決于土顆粒吸附結(jié)合水的能力,即與土中粘粒含量有關(guān)，粘粒含量越多,塑性指數(shù)就越高 。不同的土，即使具有相同的含水量，如果它們的液塑限不同，那么它們所處的狀態(tài)也就不同。液性指數(shù)IL是粘性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比 。第三章 土的物理性質(zhì)指標(biāo)與土的工程分類(lèi)、鑒定土的工程分類(lèi)、鑒定的目的和原則目的土的分類(lèi)、鑒定體系就是根據(jù)土的工程性質(zhì)、物理性質(zhì)差異將土劃分成一定的類(lèi)別，目的在于通過(guò)通用的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，便于在不同土

12、類(lèi)間作有價(jià)值的比較、評(píng)價(jià)、積累以及學(xué)術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的交流，土工試驗(yàn)是各類(lèi)工程建設(shè)項(xiàng)目中首先必須解決的問(wèn)題。原則分類(lèi)、鑒定要簡(jiǎn)明，既要能綜合反映土的主要工程性質(zhì)，又要測(cè)定方法簡(jiǎn)單，使用方便。土的分類(lèi)、鑒定體系所采用的指標(biāo)要在一定程度上反映不同類(lèi)工程用土的不同特性。 土的工程分類(lèi)、鑒定體系與方法分類(lèi)、鑒定體系建筑、勘察系統(tǒng)分類(lèi)鑒定體系：側(cè)重把土作為建筑地基和環(huán)境，研究對(duì)象為原狀土，例如：巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)土的分類(lèi)和鑒定。工程材料系統(tǒng)分類(lèi)體系：側(cè)重把土作為建筑材料，用于路堤、土壩和填土地基工程。研究對(duì)象為擾動(dòng)土，例如：土的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(GBJ145-90)工程用土的分類(lèi)和公路土工試驗(yàn)

13、規(guī)程(JTJ051-93)土的工程分類(lèi)。土的工程分類(lèi)方法巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)土的分類(lèi)和鑒定：碎石土、砂土、粉土和粘性土。碎石土的分類(lèi)：粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱(chēng)為碎石土。砂土的分類(lèi)：粒徑大于2mm的顆粒含量不超過(guò)全重50%的土，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50%的土稱(chēng)為砂土。粉土的分類(lèi)：粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50%，塑性指數(shù)IP10的土稱(chēng)為粉土。粘性土的分類(lèi)：塑性指數(shù)IP10的土稱(chēng)為粘性土，粘性土根據(jù)塑性指數(shù)細(xì)分為粉質(zhì)粘土、粘土。土的名稱(chēng)漂石塊石卵石碎石圓礫角礫顆粒形狀圓形及亞圓形為主棱角形為主圓形及亞圓形為主棱角形為主

14、圓形及亞圓形為主棱角形為主顆粒級(jí)配粒徑大于200mm的顆粒含量超過(guò)全重50粒徑大于20mm的顆粒含量超過(guò)全重50粒徑大于2mm的顆粒含量超過(guò)全重50注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定碎石土的分類(lèi)土的名稱(chēng)礫砂粗砂中砂細(xì)砂粉砂顆粒級(jí)配粒徑大于2mm的顆粒含量占全重2550注：定名時(shí)應(yīng)根據(jù)顆粒級(jí)配由大到小以最先符合者確定粒徑大于0.5mm的顆粒含量超過(guò)全重50粒徑大于0.25mm的顆粒含量超過(guò)全重50粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重85粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過(guò)全重50砂土的分類(lèi)土的名稱(chēng)粘土粉質(zhì)粘土塑性指數(shù)注：塑性指數(shù)由相應(yīng)于76g圓錐體沉入土樣中深度為10mm測(cè)定的

15、液限計(jì)算而得 IP1710IP17粘性土的分類(lèi)重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)N63.5密實(shí)度重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)N63.5密實(shí)度N63.55松散10 N63.520中密5 N63.510稍密N63.520密實(shí)超重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)N120密實(shí)度超重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)N120密實(shí)度N1203松散11 N12014密實(shí)3 N1206稍密N12014很密6 N12011中密標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N63.5密實(shí)度N10松散15 N30中密10 N15稍密N30密實(shí)碎石土密實(shí)度按N63.5分類(lèi)碎石土密實(shí)土按N120分類(lèi)砂土密實(shí)土分類(lèi)孔隙比e密 實(shí) 度e0.750.75 e0.9e0.9密 實(shí)中 密稍 密含水

16、量w濕 度w2020 w 30w 30稍 濕濕很 濕塑性指數(shù)狀態(tài)塑性指數(shù)狀態(tài)IL 00 IL 0.250.25 IL 0.75堅(jiān) 硬硬 塑可 塑0.75 IL 1IL 1軟 塑流 塑粉土密實(shí)度分類(lèi)粉土濕度分類(lèi)粘性土狀態(tài)分類(lèi)第四章 土的力學(xué)指標(biāo)與試驗(yàn)方法概述決定地基變形、失穩(wěn)的主要因素上部荷載的性質(zhì)、大小、分布面積、形狀及時(shí)間因素。地基土的力學(xué)性質(zhì)：變形、強(qiáng)度。影響回填土壓實(shí)質(zhì)量的主要因素回填土種類(lèi)，級(jí)配。擊實(shí)功能、最優(yōu)含水量、最大干密度。土中的應(yīng)力為了對(duì)建筑物地基基礎(chǔ)進(jìn)行沉降、承載力與穩(wěn)定性分析，必須掌握建筑前后土中應(yīng)力的分布和變化情況。自重應(yīng)力：一般是自土形成之日起就在土中產(chǎn)生。附加應(yīng)力：由

17、于荷載（建筑荷載、車(chē)輛荷載、土中水的滲流、地震）的作用，在土中產(chǎn)生的應(yīng)力增量。土的變形-壓縮基本概念壓縮性：土在壓力作用下體積縮小的特性。 固體土粒和水的可壓縮量小。 土的壓縮可視為土中孔隙體積的減小。土的固結(jié)：土的壓縮隨時(shí)間而增長(zhǎng)的過(guò)程。 無(wú)粘性土：透水性大，固結(jié)快。 粘性土：透水性小，固結(jié)慢。對(duì)于飽和軟粘性土，土的固結(jié)問(wèn)題是十分重要的。壓縮儀的壓縮容器簡(jiǎn)圖室內(nèi)壓縮試驗(yàn)壓縮試驗(yàn)時(shí)，用金屬環(huán)刀切取保持天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，并置于圓筒形壓縮容器的剛性護(hù)環(huán)內(nèi)，土樣上下各墊有一塊透水石，土樣受壓后土中水可以自由排出。由于金屬環(huán)刀和剛性護(hù)環(huán)的限制，土樣在壓力作用下只可能發(fā)生豎向壓縮，而無(wú)側(cè)向變形。土樣在

18、天然狀態(tài)下或經(jīng)人工飽和后，進(jìn)行逐級(jí)加壓固結(jié)，以便測(cè)定各級(jí)壓力戶(hù)作用下土樣壓縮穩(wěn)定后的孔隙比變化。土的壓縮曲線土的壓縮曲線分為兩種繪制方法：直角坐標(biāo)系法；半對(duì)數(shù)直角坐標(biāo)系法。在常規(guī)試驗(yàn)中，一般按P0.05、0.1、0.2、0.3、0.4MPa五級(jí)加荷；試驗(yàn)時(shí)以較小的壓力開(kāi)始，采取小增量多級(jí)加荷，并加到較大的荷載(例如11.6MPa)為止。土的壓縮系數(shù)壓縮性不同的土，其壓縮曲線的形狀是不一樣的。曲線愈陡說(shuō)明隨著壓力的增加，土孔隙比的減小愈顯著，因而土的壓縮性愈高.所以，曲線上任一點(diǎn)的切線斜率就表示了相應(yīng)壓力作用下土的壓縮性，稱(chēng)為壓縮系數(shù)。壓縮系數(shù)越大，壓縮性越高。為了便于比較和應(yīng)用，通常采用壓力間

19、隔p10.1MPa和p20.2MPa所得的壓縮模量 土的壓縮模量完全側(cè)限條件下的豎向附加壓應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽恐戎?值越小，壓縮性越高。土的壓縮指數(shù)土的e-p曲線改繪成半對(duì)數(shù)壓縮曲線e-logp時(shí)，它的后段接近直線。其斜率Cc稱(chēng)為土的壓縮指數(shù)。值越大，壓縮性越高。在直線段范圍內(nèi)并不隨壓力而變，試驗(yàn)時(shí)要求斜率確定得很仔細(xì)，否則出入很大。低壓縮性土的Cc值一般小于0.2，Cc值大于0.4一般屬于高壓縮性土。土的強(qiáng)度在工程實(shí)踐中，土的強(qiáng)度問(wèn)題涉及地基承載力；路堤、土壩的邊坡和天然土坡的穩(wěn)定性以及土作為工程結(jié)構(gòu)物的環(huán)境時(shí)，作用于結(jié)構(gòu)物上的土壓力和山巖壓力等問(wèn)題，如圖。土的破壞土體在通常應(yīng)力狀態(tài)下的破

20、壞，表現(xiàn)為塑性破壞，或稱(chēng)剪切破壞。即在土的自重或外荷載作用下，在土體中某一個(gè)曲面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力值達(dá)到了土對(duì)剪切破壞的極限抗力(這個(gè)極限抗力稱(chēng)為土的抗剪強(qiáng)度)，于是土體沿著該曲面發(fā)生相對(duì)滑移，土體失穩(wěn)。因此土的強(qiáng)度和破壞問(wèn)題實(shí)際上是土的抗剪問(wèn)題?？辜魪?qiáng)度的庫(kù)侖定律土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力。當(dāng)土體受到荷載作用后，土中各點(diǎn)將產(chǎn)生剪應(yīng)力。若某點(diǎn)的剪應(yīng)力達(dá)到其抗剪強(qiáng)度，在剪切面兩側(cè)的土體將產(chǎn)生相對(duì)位移而產(chǎn)生滑動(dòng)破壞該剪切面也稱(chēng)滑動(dòng)面或破壞面，隨著荷載的繼續(xù)增大，各滑動(dòng)面連成整體，土體將發(fā)生整體破壞而失穩(wěn)。庫(kù)侖（Coulomb）于1776年根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)，提出砂土抗剪強(qiáng)度的表達(dá)式：粘性

21、土抗剪強(qiáng)度表達(dá)式：總應(yīng)力法上述土的c和j統(tǒng)稱(chēng)為土的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，直接應(yīng)用這些指標(biāo)所進(jìn)行的土體穩(wěn)定性分析就稱(chēng)為總應(yīng)力法。有效應(yīng)力法隨著固結(jié)理論的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到土體內(nèi)的剪應(yīng)力僅能由土的骨架（土的固相）承擔(dān)，土的抗剪強(qiáng)度并不簡(jiǎn)單取決于剪切面上的總法向應(yīng)力，而取決于該面上的有效法向應(yīng)力，土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)表示為剪切面上有效法向應(yīng)力的函數(shù)。太沙基1925年提出飽和土的有效應(yīng)力概念，并用試驗(yàn)證明了有效應(yīng)力s等于總應(yīng)力s與孔隙水壓力u的差值。因此，對(duì)應(yīng)于庫(kù)侖公式，土的有效應(yīng)力強(qiáng)度表達(dá)式為：總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法由于有效法向應(yīng)力才是影響土顆粒間摩擦阻力的決定因素，因此有效應(yīng)力法概念明確，為求得有效法向應(yīng)力，

22、需增加測(cè)求孔隙水壓力的工作量。但是，由于實(shí)際工程中的孔隙水壓力很難準(zhǔn)確計(jì)算和量測(cè)，因而有許多土工問(wèn)題仍采用總應(yīng)力的分析計(jì)算方法。所以，針對(duì)其難以準(zhǔn)確反映孔隙水壓力的存在對(duì)抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生的影響，工程中往往選用最接近實(shí)際條件的試驗(yàn)方法取得總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論極限平衡條件當(dāng)土體中某點(diǎn)任一平面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，將該點(diǎn)瀕臨破壞的臨界狀態(tài)稱(chēng)為“極限平衡狀態(tài)”。表征該狀態(tài)下各種應(yīng)力之間的關(guān)系稱(chēng)為“極限平衡條件”。土體中某點(diǎn)任一平面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力假定土體中任意點(diǎn)在自重和附加應(yīng)力作用下，在單元體兩個(gè)相互垂直的面上分別作用著最大主應(yīng)力s1和最小主應(yīng)力s3，忽略其自身重力，則根據(jù)靜力平

23、衡可以求得其任一截面上的法向應(yīng)力s和剪應(yīng)力t。莫爾應(yīng)力圓由法向應(yīng)力s和剪應(yīng)力t的數(shù)學(xué)表達(dá)式和三角函數(shù)關(guān)系可知：?jiǎn)卧w中其任意截面上的法向應(yīng)力s和剪應(yīng)力t可以由圓周上各點(diǎn)的坐標(biāo)表示。表征s、 t與s 1 、s3關(guān)系的圓稱(chēng)為莫爾應(yīng)力圓，如左圖所示。莫爾-庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則當(dāng)土體中某點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，莫爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切，此時(shí)根據(jù)莫爾圓與抗剪強(qiáng)度包線的幾何關(guān)系可以推導(dǎo)出土的極限平衡條件?？辜魪?qiáng)度的室內(nèi)測(cè)定方法直剪試驗(yàn)直接剪切試驗(yàn)就是直接對(duì)試樣進(jìn)行剪切的試驗(yàn)，是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法，通常采用4個(gè)試驗(yàn)，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力，測(cè)得試樣破壞時(shí)的剪應(yīng)力t，然后根據(jù)庫(kù)侖定律確

24、定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、j。根據(jù)工程的實(shí)際情況，直接試驗(yàn)一般可以有慢剪、固結(jié)快剪和快剪三種試驗(yàn)方法。直剪試驗(yàn)存在諸多缺陷。直剪試驗(yàn)成果三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)是試樣在某一固定周?chē)鷫毫ο?，逐漸增大軸向壓力，直至試樣破壞的一種剪切強(qiáng)度試驗(yàn)，是以莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論為依據(jù)而設(shè)計(jì)的三軸向加壓的剪切試驗(yàn)。三軸試驗(yàn)是測(cè)定土體抗剪強(qiáng)度的一種比較完善的室內(nèi)試驗(yàn)方法，通常采用34個(gè)圓柱形試樣，分別在不同的圍壓下測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度，再利用莫爾-庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。根據(jù)需要，三軸試驗(yàn)可分為CU、UU、CD三種。三軸試驗(yàn)可以控制排水條件，可以量測(cè)孔隙水壓力。三軸試驗(yàn)成果土的壓實(shí)概述在工程建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)遇到填土或松軟地

25、基，為了改善這些土的工程性質(zhì)，常采用壓實(shí)的方法使土變得密實(shí)。擊實(shí)試驗(yàn)就是模擬施工現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)條件，采用錘擊方法使土體密度增大、強(qiáng)度提高、沉降變小的一種試驗(yàn)方法。擊實(shí)試驗(yàn)分輕型擊實(shí)和重型擊實(shí)兩種。擊實(shí)試驗(yàn)輕型擊實(shí)：適用于d5mm重型擊實(shí): 適用于d20mm壓實(shí)機(jī)理在顆粒被擊碎，土粒定向排列;土粒破碎，粒間聯(lián)結(jié)力被破壞而發(fā)生孔隙體積減小;氣被擠出或被壓縮等。水膜潤(rùn)滑作用效果最佳; 尚沒(méi)有形成封閉氣泡，氣易于排出;顆粒表面水膜很薄，相對(duì)移動(dòng)困難 水膜潤(rùn)滑作用不明顯;封閉氣泡難以排出;增加水的相對(duì)含量當(dāng) op, d dmax當(dāng) op , d op , d dmax 擊實(shí)試驗(yàn)土的最優(yōu)含水量可在實(shí)驗(yàn)室采用擊實(shí)

26、試驗(yàn)測(cè)得。試驗(yàn)時(shí)，將同一種土配成56份不同含水量的試樣，用同樣的擊實(shí)功能分別對(duì)每一份試樣進(jìn)行擊實(shí)，然后側(cè)定各試樣擊實(shí)后的含水量和干密度，繪制w- d曲線，即擊實(shí)曲線。0 4 8 12 16 20 24 28含水量w(%)2.01.8 1.6 1.4干密度d(g/cm3)飽和曲線dmax=1.86wop=12.1擊實(shí)特性在現(xiàn)場(chǎng)填土中的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)碾壓或夯實(shí)的情況與室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)有差別，但是實(shí)測(cè)資料表明用室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)來(lái)模擬工地壓實(shí)是可靠的，為便于工地壓實(shí)質(zhì)量的控制，可采用壓實(shí)度來(lái)表示。擊實(shí)試驗(yàn)的作用：為設(shè)計(jì)方合理選用填筑含水量和填筑密度提供依據(jù)。第五章 滲透系數(shù)與試驗(yàn)方法土的滲透性土是具有連續(xù)孔隙的介質(zhì)

27、，土孔隙中的自由水在重力作用下，只要有水頭差，就會(huì)發(fā)生流動(dòng)，水透過(guò)土孔隙流動(dòng)的現(xiàn)象，稱(chēng)為滲透，而土被水透過(guò)的性質(zhì)稱(chēng)為土的滲透性。水在土體中滲透，一方面造成誰(shuí)能損失，另一方面引起土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)變化，引起地基失穩(wěn)，對(duì)土體的固結(jié)、強(qiáng)度以及工程施工都有非常重要的影響。地下水的滲透在巖土工程中必須要引起重視。如基坑開(kāi)挖、邊坡支護(hù)、擋墻設(shè)計(jì)等，地下水處理的好壞有時(shí)候可以直接影響這些工程的安全和穩(wěn)定。層流滲透定理（達(dá)西定律）一般土（粘性土及砂土等）的孔隙較小，因而水在其中流動(dòng)時(shí)的流速很小，所以滲流多屬層流。層流滲透定律由法國(guó)學(xué)者達(dá)西根據(jù)砂土試驗(yàn)結(jié)果而得到，也稱(chēng)為達(dá)西定律。滲透系數(shù)的測(cè)定和計(jì)算常水頭法常水頭

28、法在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，水頭保持不變。適用于透水性強(qiáng)的無(wú)粘性土。設(shè)試樣的厚度即滲流長(zhǎng)度為L(zhǎng)，截面積為A，試驗(yàn)時(shí)的水位差為h，這三者中試驗(yàn)前可以直接量出或控制。試驗(yàn)中我們只要用量筒和秒表測(cè)出在某一段時(shí)間t內(nèi)流經(jīng)試樣的水量Q，即可求出該時(shí)段內(nèi)通過(guò)土體的流量Q。變水頭法變水頭法制整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，水頭是隨著時(shí)間而變化的。適用于透水性弱的粘性土。設(shè)試樣的厚度即滲流長(zhǎng)度為L(zhǎng)，細(xì)玻璃管內(nèi)截面積a，試驗(yàn)開(kāi)始以后任一時(shí)間t的水位差為h，經(jīng)時(shí)段dt，細(xì)玻璃管中的水位下落dh，則在時(shí)段dt內(nèi)流經(jīng)試樣的水量：第六章 濕陷系數(shù)與試驗(yàn)方法黃土濕陷機(jī)理及影響因素濕陷機(jī)理黃土濕陷現(xiàn)象是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)、物理、化學(xué)過(guò)程，對(duì)其濕陷的原

29、因和機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者有種種假說(shuō)，如毛細(xì)管假說(shuō)、溶鹽假說(shuō)、膠體不足假說(shuō)、欠壓密理論等。黃土的欠壓密理論認(rèn)為，在干旱、少雨氣候下，黃土沉積過(guò)程中水分不斷蒸發(fā)，土粒間的鹽類(lèi)析出，膠體凝固，形成固體粘聚力，從而阻止了上面的土對(duì)下面土的壓密作用而成為欠壓密狀態(tài)，時(shí)間長(zhǎng)了，堆積的欠壓密土層越來(lái)越厚，因而形成這種高孔隙比、低濕度的濕陷性黃土。一旦水浸入較深，固化粘聚力消失，就產(chǎn)生了濕陷。影響因素粘粒含量：粘粒含量對(duì)濕陷性有一定的影響，一般粘粒含量越多濕陷性越小。黃土中的鹽類(lèi)：鹽類(lèi)及其存在狀態(tài)對(duì)濕陷性有直接影響，如以較難溶解的碳酸鈣含量為主，則濕陷性減弱，而其他碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等易溶鹽含量越多，則濕陷性

30、越強(qiáng)?？紫侗?、含水量：天然孔隙比越大，含水量越小則濕陷性越強(qiáng)。飽和度大于80%的黃土稱(chēng)為飽和黃土，其濕陷性已退化。外加壓力：外加壓力越大，濕陷量也顯著增加，但當(dāng)壓力超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，再增加壓力，濕陷量增加不明顯甚至反而減小。濕陷系數(shù)及其試驗(yàn)方法濕陷系數(shù)：黃土在一定壓力下變形穩(wěn)定后，再浸水飽和，產(chǎn)生的附加沉降與原土樣高度的比值。當(dāng)ds0.015時(shí)為濕陷性黃土。加載壓力P的取值。自重濕陷系數(shù)：黃土在上覆土飽和自重壓力下變形穩(wěn)定，再浸水飽和產(chǎn)生的附加沉降與原土樣高度的比值。濕陷起始?jí)毫捌湓囼?yàn)測(cè)定濕陷起始?jí)毫sh：壓力界限值。當(dāng)黃土受的壓力低于這個(gè)數(shù)值時(shí)，即使浸了水也只產(chǎn)生壓縮變形，而不會(huì)出現(xiàn)濕陷現(xiàn)象。因此是一個(gè)很有實(shí)用價(jià)值的指標(biāo)。濕陷起始?jí)毫Φ氖覂?nèi)試驗(yàn)單、雙曲線法。計(jì)算自重濕陷量、總濕陷量計(jì)算自重濕陷量b0為土質(zhì)地區(qū)差異修正系數(shù)。對(duì)隴西地區(qū)取1.5，隴東陜北地區(qū)取1.2，關(guān)中地區(qū)取0.7，其它地區(qū)取0.5。zs7cm，自重濕陷性黃土地區(qū)。總濕