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文檔簡介
道路工程——公路土工試驗第一頁,共47頁。公路土工試驗長安大學2017年10月26日公路水運工程試驗檢測考試——道路工程第二頁,共47頁。目錄變形試驗強度試驗物理性質(zhì)試驗土的分類第三頁,共47頁。變形試驗擊實試驗單向固結(jié)試驗第四頁,共47頁。擊實試驗擊實——使土變密實,強度提高原理:施加能量,使土重新排列。(現(xiàn)場施工):分層填土,分層夯壓。壓實區(qū)域重疊細粒土:分子引力;粗粒土:咬合力最大干密度,最優(yōu)含水率的概念因素:水(水少水多都不好,達到最優(yōu)含水率)擊實功(在一定限度內(nèi),擊實功大,最大干密度大,最優(yōu)含水率?。簩崣C械土粒級配的影響擊實試驗類型:輕型擊實:≤20mm;重型:≤40第五頁,共47頁。擊實試驗干法:試樣風干或在低于50℃溫度下烘干,將土碾碎,過篩。按試樣的塑限估計最優(yōu)含水率,在最優(yōu)含水率附近相差約2%的含水率制備至少5個,其中2個含水率大于塑限、2個小于塑限、1個接近塑限。灑水拌和均勻,靜置備用。高塑性黏性土靜置時間不得小于24h,低塑性黏性土不應小于12h。
濕法:過篩后風干到至少五個含水率擊實分3次或5次倒入筒中,每次按規(guī)定次數(shù)擊實。算好擊實后試樣高,擊完后余土高。刮平測含水率和密度第六頁,共47頁。擊實試驗干法:試樣風干或在低于50℃溫度下烘干,將土碾碎,過篩。按試樣的塑限估計最優(yōu)含水率,在最優(yōu)含水率附近相差約2%的含水率制備至少5個,其中2個含水率大于塑限、2個小于塑限、1個接近塑限。灑水拌和均勻,靜置備用。高塑性黏性土靜置時間不得小于24h,低塑性黏性土不應小于12h。
濕法:過篩后風干到至少五個含水率擊實分3次或5次倒入筒中,每次按規(guī)定次數(shù)擊實。算好擊實后試樣高,擊完后余土高。刮平測含水率和密度第七頁,共47頁。擊實試驗第八頁,共47頁。固結(jié)試驗土體的壓縮由孔隙減少產(chǎn)生;飽和土的壓縮要一定時間(滲流固結(jié))有效應力
1.飽和土體內(nèi)總應力等于有效應力和孔隙水壓力之和,其間關系總是滿足:
σ=σ′+u2.有效應力決定土的變形(壓縮)與強度天然固結(jié)狀態(tài)
先期固結(jié)壓力:土在地質(zhì)歷史上曾經(jīng)受過的最大固結(jié)壓力。
先期固結(jié)壓力與上覆土層自重的比較:超固結(jié)土,正常固結(jié)土,欠固結(jié)土壓縮性指標第九頁,共47頁。固結(jié)試驗裝試樣:切好的環(huán)刀,外涂凡士林,刀口向下。刮平測含水率和密度在容器內(nèi)順次放上底板、濕潤的濾紙和透水石,然后放入加壓導環(huán)和傳壓活塞。
調(diào)整杠桿使之水平。施加預壓:為確保壓縮儀各部位接觸良好,施加1kPa的預壓荷重,裝好百分表,然后調(diào)整量表讀數(shù)至零處。
去掉預壓荷載,立即加第一級荷載并開動秒表,荷重等級一般為50、100、200、300、400kPa。
試驗結(jié)束后迅速拆除儀器各部件,取出試樣,必要時測定試驗后的含水率。第十頁,共47頁。固結(jié)試驗施加預壓:為確保壓縮儀各部位接觸良好,施加1kPa的預壓荷重,裝好百分表,然后調(diào)整量表讀數(shù)至零處。
去掉預壓荷載,立即加第一級荷載并開動秒表,荷重等級一般為50、100、200、300、400kPa。
試驗結(jié)束后迅速拆除儀器各部件,取出試樣,必要時測定試驗后的含水率。第十一頁,共47頁。固結(jié)試驗數(shù)據(jù)處理第十二頁,共47頁。固結(jié)試驗可以推出規(guī)范公式。壓縮模量的推導類似第十三頁,共47頁。強度試驗直剪試驗三軸壓縮試驗無側(cè)限抗壓試驗CBR試驗第十四頁,共47頁。直剪試驗土常常由于受剪而產(chǎn)生破壞,強度問題一般是指抗剪強度問題與強度有關的三類工程問題:邊坡穩(wěn)定,地基承載力,擋土結(jié)構(gòu)的土壓力第十五頁,共47頁。直剪試驗強度指標:
c,c:水膜與相鄰土粒的分子引力,膠結(jié)物膠結(jié):砂粒間摩擦阻力和鎖固作用實驗步驟:制樣:將環(huán)刀內(nèi)側(cè)涂上一層凡士林,刀刃相下放在土樣上。
用刮土刀將環(huán)刀均勻壓入土樣,高出環(huán)刀上沿1-2mm為宜,然后用鋼絲鋸和刮土刀將土樣兩端刮平。第十六頁,共47頁。直剪試驗對準上下剪切盒,插上銷釘,下放濾紙,透水石,將土樣放入盒內(nèi)。試樣裝好后,轉(zhuǎn)動手輪,使上盒前端與測力計接觸。順次加上加壓蓋、鋼珠、加壓架。記下初始讀數(shù)
第十七頁,共47頁。直剪試驗根據(jù)試驗設計施加垂直壓力,注水,如果非飽和,包上濕棉花。施加垂直荷載后,立即拔去銷釘開動秒表,以0.8mm/min的速率剪切土樣
當百分表讀數(shù)不變或后退,繼續(xù)剪切至4mm。如果測力計百分表無峰值,剪切至6mm實驗結(jié)束后,測定含水率。第十八頁,共47頁。直剪試驗第十九頁,共47頁。直剪試驗試驗方法
快剪:還沒有來得及固結(jié)就被快速剪壞剪壞
固結(jié)快剪:充分排水之后快速剪壞
慢剪:充分排水后慢速剪壞三個實驗得出的強度指標不同如何選擇:土的滲透性,現(xiàn)場的排水條件,施工的快慢進度,第二十頁,共47頁。三軸試驗三軸試驗:
直剪試驗的缺點,三軸試驗模擬實際真實受力狀態(tài)試驗方法:
兩個階段:加圍壓,加軸壓
不固結(jié)不排水:施加圍壓和施加軸壓的時候都不排水
固結(jié)不排水:施加圍壓排水,施加軸壓不排水
固結(jié)排水:從始至終排水第二十一頁,共47頁。三軸試驗第二十二頁,共47頁。無側(cè)限抗壓試驗制樣:試件直徑和高度應與重塑筒直徑和高度相同,一般直徑為40~50㎜,高為100~120㎜.試件高度與直徑之比應大于2,按軟土的軟硬程度采用2.0~2.5。開始試驗將切削好的試件立即稱量,準確至0.1g。同時取切削下的余土測定含水率。用卡尺測量其高度及上、中、下各部位直徑,計算其平均直徑Do。在試樣兩端抹一薄層凡士林,如為防止水分蒸發(fā),試件側(cè)面也可抹一層薄凡士林。第二十三頁,共47頁。無側(cè)限抗壓試驗將制備好的試件放在應變控制式無側(cè)限抗壓強度儀下加壓板上,轉(zhuǎn)動手輪,使其與上加壓板剛好接觸,調(diào)測力計百分表讀數(shù)為零點。以軸向應變1%/min~3%/min的速度轉(zhuǎn)動手輪(0.06~0.12㎜/min),使試驗在8~20min內(nèi)完成。應變在3%發(fā)前,每0.5%應變記讀百分表讀數(shù)一次;應變達3%以后,每1%應變記讀百分讀數(shù)一次。當百分表達到峰值或讀數(shù)達到穩(wěn)定,再繼續(xù)剪3%~5%應變值即可停止試驗。如讀數(shù)無穩(wěn)定值,則軸向應變達20%時即可停止試驗。試驗結(jié)束后,迅速反轉(zhuǎn)手輪,取下試件,描述破壞情況。若需測定靈敏度,則將破壞后的試件去掉表面凡士林,再加少許土,破壞其結(jié)構(gòu),放入重塑筒內(nèi),與重塑前尺寸相等,然后立即重復試驗步驟進行試驗。第二十四頁,共47頁。無側(cè)限抗壓試驗第二十五頁,共47頁。CBR試驗按擊實所得最佳含水量制備CBR試件;
稱量試筒本身質(zhì)量(m1),將試筒固定在底板上,放入墊塊、濾紙,安上套環(huán)。將試料按規(guī)定的層數(shù)和每層擊數(shù)擊實,求試料的最大干密度和最佳含水量。將其余3份試料按最佳含水量制備三個試件。試料加水浸潤時間,重粘土不少于24h,輕粘土12h,砂土1h,天然砂礫2h,取料測定每個試件的含水率第二十六頁,共47頁。CBR試驗取備好的試料分3-5次倒入筒內(nèi)(視最大粒徑而定),五層法時每層試樣約900g(細粒土)-1100g(粗粒土);按三層法,每層試樣1700g左右。(其量應使擊實后試件高出1/3筒高1-2mm)。擊實時錘應自由垂直落下,錘跡均勻分布于試樣表面上。擊實時每層表面應“拉毛”。大試筒擊實后,試樣不宜高出筒高5mm。修平擊實試件,稱取試筒和試樣的質(zhì)量(m2)。
第二十七頁,共47頁。CBR試驗泡水測膨脹量步驟:在試件表面放一張好濾紙,安裝多孔板和荷載板,試件放入干水槽中,用拉桿將模具拉緊,安裝百分表,讀取初讀數(shù)。向槽內(nèi)放水,浸沒試件頂部,保持水面在試件頂上約25mm,泡水4晝泡水終了,讀取百分表終讀數(shù),計算膨脹量取出試件,靜置15min排水,卸去附加荷載、多孔板、底板、濾紙第二十八頁,共47頁。CBR試驗試件放在路強儀升降臺上,使貫入桿與試件頂面全面接觸,放上荷載板。先在貫入桿上施加45N荷載,然后將測力和測變形的百分表的指針調(diào)至零點。加荷使貫入桿以1-1.25mm/min的速度壓力試件,記錄測力計內(nèi)百分表某些整讀數(shù)(如20,40,60)時的貫入量,使貫入量為250×10-2mm時有5個以上讀數(shù)。第二十九頁,共47頁。CBR試驗2.5mm第三十頁,共47頁。物理性質(zhì)試驗比重試驗顆粒分析試驗液塑限試驗第三十一頁,共47頁。概述土的形成:物理風化,化學風化,生物風化三相組成:固液氣
固態(tài):無機礦物(原生礦物——巖漿冷凝形成,次生
礦物),有機質(zhì)
液相:氣態(tài),液態(tài)水(礦物顆粒的水,礦物表面的
水),固態(tài)水
結(jié)合水:強、弱
自由水:毛細水,重力水三大試驗指標:密度,比重,含水率第三十二頁,共47頁。比重試驗比重瓶法:將比重瓶烘干,將15g烘干土裝入100mL比重瓶內(nèi)(若用50mL比重瓶,裝烘干土約12g),稱量。為排出土中空氣,將已裝有干土的比重瓶,注蒸餾水至瓶的一半處,搖動比重瓶,土樣浸泡20h以上,再將瓶在砂浴中煮沸,煮沸時間自懸沸騰時算起,砂及低液限黏土應不少于30min,高液限黏土應不少于1h,使土粒分散。注意沸騰后調(diào)節(jié)砂浴溫度,不使土液溢出瓶外。第三十三頁,共47頁。比重試驗如系長頸比重瓶,用滴管調(diào)整液面恰至刻度處(以彎月面下緣為準),擦干瓶外及瓶內(nèi)壁刻度以上部分的水,稱瓶、水、土總質(zhì)量。如系短頸比重瓶,將純水注滿,使多余水分自瓶塞毛細管中溢出,將瓶外水分擦干后,稱瓶、水、土總質(zhì)量,稱量后立即測出瓶內(nèi)水的溫度,準確至0.5℃。第三十四頁,共47頁。比重試驗根據(jù)測得的溫度,從已繪制的溫度與瓶、水總質(zhì)量關系曲線中查得瓶水總質(zhì)量。如系砂土,煮沸時砂粒易跳出,允許用真空抽氣法代替煮沸法排出土中空氣。對含有某一定量的可溶鹽、不親性膠體或有機質(zhì)的土,必須用中性液體(如煤油)測定,并用真空抽氣法排出土中氣體。真空壓力表讀數(shù)宜為100kPa,抽氣時間1-2h(直至懸液內(nèi)無氣泡為止)排水體積等于物體所占的體積,也就是物體所受到的浮力。第三十五頁,共47頁。比重試驗第三十六頁,共47頁。比重試驗浮稱法分母,指試樣被稱出來的質(zhì)量,根據(jù)受力平衡,實際重量=浮力+被稱出來的質(zhì)量。所以浮力等于。浮力法:m3—m1為在水里的金屬網(wǎng)籃和試樣的總質(zhì)量,m2是金屬網(wǎng)籃的浮力質(zhì)量,根據(jù)受力平衡,分母相減只剩下試樣的浮力。注意這個方法能直接稱出浮力,和浮稱法不一樣。虹吸法:m1—m0指的是量筒中的水,m—ms指晾干后殘留的水。分母指的是土中固體排水的質(zhì)量,也就是浮力。第三十七頁,共47頁。顆粒分析大于0.075mm的土粒采用篩分法,反之用沉降分析法(密度計法,移液管法)。斯篤克斯定律:土靠自重下沉,越重下沉速度越快劃分粒組:任意劃分和性質(zhì)變化劃分粒度成分表示方法:表格法,累計曲線法,三角坐標法。第三十八頁,共47頁。顆粒分析第三十九頁,共47頁。顆粒分析第四十頁,共47頁。液塑限含水率對于土的狀態(tài)有很大的影響塑性大?。核苄灾笖?shù)不帶百分號液性指數(shù):第四十一頁,共47頁。液塑限液塑限聯(lián)合測定法取有代表性的天然含水量或風干土樣過0.5mm的篩。每個盛土皿中放大約200g土樣,加入不同數(shù)量蒸餾水,土樣的含水量分別控制在液限,略大于塑限、二者的中間狀態(tài)(b點)。調(diào)勻,蓋上濕布,放置18h以上。將制備的土樣充分攪拌均勻,分層裝入盛土杯中,用力壓密,使空氣逸出。用調(diào)土刀反復壓實。試杯裝滿后,刮成與杯邊齊平。第四十二頁,共47頁。液塑限調(diào)平儀器,接通電源,打開開關,提起錐體,錐頭上涂少許凡士
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