巖土力學(xué)專(zhuān)題第1講b 土工室內(nèi)試驗(yàn)

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土工試驗(yàn)

上海大學(xué)土木工程系孫德安2023.04部分參考：李廣信《高等土力學(xué)》第一章

土工試驗(yàn)內(nèi)容1室內(nèi)單元試驗(yàn)(elementtest)2模型試驗(yàn)(modeltest)3原位測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)(in(in-situobservation)

土力學(xué)中試驗(yàn)與測(cè)試的作用1.揭示土的力學(xué)性質(zhì)和規(guī)律—了解特定的土物理力學(xué)性質(zhì)→理論的建立2.設(shè)計(jì)參數(shù)與理論模型的參數(shù)確定3.驗(yàn)證理論與數(shù)值計(jì)算4.模型試驗(yàn)、足尺試驗(yàn)用以解決實(shí)際工程問(wèn)題:問(wèn)題:設(shè)計(jì)與方案比較與確定5.原位測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)為數(shù)值計(jì)算的反分析、安全評(píng)價(jià)和信息化施工服務(wù)

第一節(jié)室內(nèi)單元試驗(yàn)?測(cè)定土的物理特性?測(cè)定土的力學(xué)特性?測(cè)定土的化學(xué)特性

基本工程性質(zhì)

顆分

rt,Gs

w,wp,wl

LI

St

Yieldstress

測(cè)定土的物理特性，包括：1.含水量，土體密度，土顆粒密度，級(jí)配1.含水量，土體密度，土顆粒密度，級(jí)配（篩分和比重計(jì)），液塑限聯(lián)合測(cè)定

2.擊實(shí)試驗(yàn)2.擊實(shí)試驗(yàn)

Gs==

土粒質(zhì)量同體積純水質(zhì)量干土質(zhì)量干土質(zhì)量+瓶加水質(zhì)量?瓶加土加水質(zhì)量

土顆粒比重

級(jí)配

烘干法

液塑限

Cone液塑限

液塑限聯(lián)合測(cè)定

擊實(shí)試驗(yàn)

輕型

重型

測(cè)定土力學(xué)特性，包括:1.滲透系數(shù)：常水頭和變水頭滲透儀1.滲透系數(shù)：常水頭和變水頭滲透儀2.強(qiáng)度：直剪儀、環(huán)剪儀、單剪儀2.強(qiáng)度：直剪儀、環(huán)剪儀、單剪儀3.變形：固結(jié)儀3.變形：固結(jié)儀4.可同時(shí)測(cè)試變形和強(qiáng)度：4.可同時(shí)測(cè)試變形和強(qiáng)度：?jiǎn)渭魞x、三軸儀(單剪儀、三軸儀(大、高、小應(yīng)變)大、高、小應(yīng)變)、真三軸儀、扭剪儀5.特殊條件下的儀器：5.特殊條件下的儀器：復(fù)雜荷載下：真三軸儀、扭剪儀復(fù)雜荷載下：真三軸儀、扭剪儀動(dòng)荷載下：三軸儀、共振柱、動(dòng)單剪儀、動(dòng)扭剪儀、振動(dòng)荷載下：三軸儀、共振柱、動(dòng)單剪儀、動(dòng)扭剪儀、振動(dòng)臺(tái)非飽和下：固結(jié)儀、三軸儀非飽和下：固結(jié)儀、三軸儀、壓力板儀、壓力板儀

1.滲透試驗(yàn)--常水頭試驗(yàn)法?試驗(yàn)條件:Δh，A，L=const?量測(cè)變量:體積V，tV=Qt=vAtv=kivkii=Δh/LVLk=AΔht

仁者樂(lè)山智者樂(lè)水

Δh

土樣

LQV

A

?適用土類(lèi)：透水性較大的砂性土

滲透試驗(yàn)-變水頭試驗(yàn)法在t→t+dt時(shí)段內(nèi)時(shí)段內(nèi)：?入流量：dVe=-

仁者樂(lè)山智者樂(lè)水

t=t1

adh?出流量：dVodVo=kiAdt=kkiAdtk(Δh/L)Adt?連續(xù)性條件：dVe=dVo

Δhdh1

-adhdh=kk(Δh/L)Adth/L)Ad

∫

aLd=?dt0kAt

∫

Δh2

Δh1

dhΔh

aLΔh1k=llnAtΔh2

aLdhdt=?kAΔhaLΔh1t=llnkAΔh2

Δh

tt+dttt=t=t2Δh2水頭測(cè)管開(kāi)關(guān)

QA

土樣

L

2..強(qiáng)度測(cè)定儀器直剪儀（directshearapparatus）單剪儀（simpleshearapparatus）環(huán)剪儀（torsional(ring)shearapparatus）

2.1直剪儀（directshearapparatus）1)古老：1776年Coulomb2))直觀、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)3))應(yīng)力應(yīng)變條件復(fù)雜、不均勻4))排水條件不明確排水條件不明確,,剪切面變化

Coulomb

直剪儀儀器簡(jiǎn)圖

直剪試驗(yàn)中剪切面處土的應(yīng)力狀態(tài)變化τ初始狀態(tài)

τfσf3σ1=σv

破壞狀態(tài)k0σv

0

σ